3D打印技術(shù)在建筑行業(yè)中的應(yīng)用受限于打印材料,因該技術(shù)對材料的性能要求不同于傳統(tǒng)的水泥基材料,為了制備出滿足打印條件的漿體,用NaOH和硅酸鈉的混合溶液激發(fā)礦渣和粉煤灰。作為綠色建材的堿激發(fā)膠凝材料,不僅有優(yōu)異的工程技術(shù)性能和可持續(xù)發(fā)展屬性,且其早強快凝的特點具有應(yīng)用于3D打印的潛質(zhì)。本文通過正交與平行試驗等方法,優(yōu)選配合比方案,制備出滿足可打印性能的堿激發(fā)材料;分析原材料相對摻量、堿組分和溶膠比對其基本性能的影響,并通過SEM和XRD對微觀結(jié)構(gòu)進行分析,探討微觀結(jié)構(gòu)與宏觀性能之間的關(guān)系;對打印漿體的工作性能和可建造性能進行研究,研究結(jié)果表明:1.以堿激發(fā)礦渣/粉煤灰體系作為建筑3D打印材料,具備基本的可打印性能,添加外加劑的漿體工作性能良好,表觀效果表現(xiàn)優(yōu)異,可堆積性較好。流動度在170-190mm范圍內(nèi),堆積層數(shù)≥4層時,其綜合性能良好。2.制備出的滿足3D打印的理論最佳配比為:粉煤灰和礦渣質(zhì)量比3:7,溶膠比為0.48,堿含量Na₂O為5%,模數(shù)為1.4。3.堿含量對漿體初始流動度和早期強度的影響最大,粉煤灰摻量對初始流動度影響最小;粉煤灰摻量從0增加到50... 

【文章來源】：重慶大學(xué)重慶市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

輪廓工藝示意圖（左）用輪廓制作和龍門機器人系統(tǒng)建造建筑物（右）

1緒論3圖1.2C4機器人（左）C4機器人建筑結(jié)構(gòu)（混凝土軟管和儲罐）（右）Fig1.2ThecontourcraftingCartesiancablerobot(C4robot).(left)C4robotbuildingastructure(concretehoseandstoragetankshown).(right)②D-型工藝（D-Shapeprocess）意大利發(fā)明家恩里克·迪尼[6]發(fā)明了D型工藝，與將混凝土直接用作打印材料的“輪廓工藝”不同，D-Shape打印機主要使用砂作為原材料。D-Shape打印機的底部有數(shù)百個噴嘴，能逐層噴涂鎂質(zhì)黏合物和砂，砂噴撒在黏合物上之后可逐漸鑄成石質(zhì)固體，通過逐層反復(fù)噴涂，最終形成石質(zhì)建筑物。一些高成本的曲線建筑能夠通過D-Shape打印來實現(xiàn)，例如內(nèi)曲線、分割體、中空柱和導(dǎo)管等建筑結(jié)構(gòu)已成功實現(xiàn)打櫻其一體化成型打印的構(gòu)件具有高強度、高精度和良好的整體性，但打印過程較緩慢，機械對構(gòu)件尺寸的限制較大，成本較高。③混凝土打�。–oncretePrinting）英國拉夫堡大學(xué)[8]建筑工程學(xué)院提出了類似輪廓工藝的混凝土打印，通過噴嘴擠出混凝土逐層疊加來建造構(gòu)件。該團隊研發(fā)了一種適用于3D打印的聚丙烯纖維混凝土，該混凝土的抗折抗壓強度、層間粘接強度等均可用于打印技術(shù)[9]。在整個打印過程中能一直保持三維自由度和較小的沉積分辨率，這極大提高了對內(nèi)部和外部幾何形狀的控制。圖1.3示為混凝土3D打印原理圖，顯示了從建模到逐層沉積的印刷過程的概述。首先，使用自動cad或SolidWorks等三維軟件對象進行建模，生成g碼形式的程序，然后混合原材料進行泵送打印，整個過程通過控制器控制打印機和泵的設(shè)計(形狀、大小等)。

重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文4圖1.3混凝土3D打印原理圖Fig1.3Concrete3Dprintingschematic圖1.4六軸機械手及打印系統(tǒng)的控制0：系統(tǒng)命令；1：機器人控制器；2：打印控制器；3：機器人手臂；4：打印頭；:5：促進劑；6：加速劑用蠕動泵；7：預(yù)混料用蠕動泵；8：預(yù)混攪拌機；9：3D打印對象。Fig1.4Six-axisrobotandprintingsystemcontrol已有文獻[10]闡述了一種新的超高性能混凝土打印路線，如圖1.4所示。所涉及的3D打印過程是基于一種類似FDM的技術(shù)，即通過安裝在六軸機器人手臂上的擠出打印頭逐層沉積材料。該過程允許生成大規(guī)模復(fù)雜幾何形狀，而不使用臨時支

【參考文獻】：
期刊論文
[1]3D打印水泥凈漿層間拉伸強度及層間剪切強度[J]. 劉致遠,王振地,王玲,趙霞.  硅酸鹽學(xué)報. 2019(05)
[2]快硬早強混凝土3D打印施工方法及應(yīng)用[J]. 藺喜強,張濤,霍亮,張楠,李國友,戢文占,王寶華.  混凝土. 2018(07)
[3]3D打印水泥基材料工作性分析與表征[J]. 劉致遠,王振地,王玲,趙霞.  低溫建筑技術(shù). 2018(06)
[4]熔融沉積式3D打印路徑優(yōu)化算法研究[J]. 韓興國,宋小輝,殷鳴,陳海軍,殷國富.  農(nóng)業(yè)機械學(xué)報. 2018(03)
[5]3D打印混凝土可塑造性能的評價方法研究[J]. 雷斌,馬勇,熊悅辰,胡小榮.  硅酸鹽通報. 2017(10)
[6]粉煤灰對堿激發(fā)高爐礦渣性能的影響[J]. 趙英良,邢軍,孫曉剛,邱景平.  金屬礦山. 2017(03)
[7]基于DE算法的建筑3D打印完全遍歷路徑規(guī)劃研究[J]. 李榮帥.  江西科學(xué). 2016(03)
[8]3D打印建筑混凝土配合比設(shè)計研究[J]. 喬星宇,李韻通,潘寧.  現(xiàn)代裝飾(理論). 2016(06)
[9]堿激發(fā)粉煤灰/礦渣復(fù)合體系的性能研究[J]. 黃科,馬玉瑋,郭奕群,李兆恒.  硅酸鹽通報. 2015(10)
[10]粉煤灰品質(zhì)對其需水量及活性的影響[J]. 武斌,羅鑫,趙勁松.  四川建材. 2015(04)

碩士論文
[1]水玻璃模數(shù)與礦渣摻量對堿激發(fā)粉煤灰/礦渣復(fù)合體系的影響[D]. 梁健俊.廣州大學(xué) 2017
[2]外加劑對堿激發(fā)材料的影響[D]. 李源.廣州大學(xué) 2016



本文編號：3068268