[发明专利]用BCT水泥3D打印建筑构件和建筑

说明书

本发明涉及贝利特‑硫铝酸钙‑Ternesit‑水泥借助3D打印用于制造建筑构件和建筑的用途和通过贝利特‑硫铝酸钙‑Ternesit‑水泥的3D打印制造建筑构件和建筑的方法。

本发明涉及贝利特-硫铝酸钙-Ternesit-(BCT)-水泥借助3D打印用于制造建筑构件和建筑的用途和通过BCT水泥的3D打印制造建筑构件和建筑的方法。

3D打印已经在快速原型法的背景下开发出来，即针对旨在将现有的CAD数据尽可能在不具有手动绕路或模具的情况下直接且快速地转换成原型或工件的生产方法。在快速原型法中，通常使用物理和/或化学效应由不成型或成型中性(formneutralem)的材料层叠式构建工件。

除了制造原型外，最终产品的生产也越来越重要。美国的Behrokh Khoshnevis教授以“轮廓工艺”名称，提出将3D打印用于建筑的制造。在此，墙体的外部轮廓用快凝水泥(Schnellzement)逐层打印，并且中间空间用普通混凝土填充，可选地在插入配筋之后。这种方法成本很高。

在中国，马义和开发了一种系统，其中以墙体和天花板之类的建筑构件被打印，和然后以与在装配式建筑建造中类似的方式被安装成建筑，参见例如CN 104372884 A、CN204081129 U和CN 203654462 U。关于用这样的构件建造别墅已例如由W. Kempkens在www.ingenieur.de上于2015年1月31日以主题“中国工程师用3D-打印机建造别墅”进行了报道。

关于适合用作3D打印的建筑材料的水泥混合物的建议可以在CN 104310918 A中找到。依此，建筑材料应包括33-44％水泥，0-8％无机粉末，32-38％特种砂，2.5-3％聚合物和外加剂(Zusatzmitteln)混合物。使用硫铝酸钙水泥和波特兰水泥的混合物作为水泥。这样做的缺点是，复杂的外加剂混合物和还有掺合料(Zusatzstoffe)聚合物和无机粉末必须持续匹配当前的水泥品质，并且所需量的外加剂和聚合物也使得建筑材料相对昂贵。

因此，问题在于，目前使用的技术/建筑材料对于广泛应用的成本或花费仍然过高。依此，本发明的目的是提供更有利和/或更简单的建筑材料。

意料之外的是，现在已经发现，BCT水泥（如果添加少量缓凝剂或不添加缓凝剂）既发挥足够的早期强度又发挥有用的最终强度，并且在不具有复杂的外加剂混合物的情况下适合作为用于建筑构件和建筑的3D打印的建筑材料。

因此，上述目的通过使用BCT水泥用于建筑构件和建筑的3D打印以及通过用于制造建筑构件和建筑的方法得以实现，该方法包括以下步骤：提供BCT水泥和建筑构件或建筑的3D打印。

为了简化进一步的描述，使用水泥工业中常见的以下缩写：H-H2O、C-CaO、A-Al2O3、F-Fe2O3、M-MgO、S-SiO2和$ - SO3。此外，化合物通常以其纯的形式给出，没有明确给出混合系列/用外来离子取代等，如这在技术和工业材料中是常见的。如本领域技术人员所理解的那样，本发明中提及的名称化合物像例如熟料相的组成可根据生料的化学反应历程和制造类型，通过用各种外来离子的取代而变化。除非另有说明，在给出纯形式时，这样的化合物被一起包括在本发明的范围内。

除非另有说明，否则“反应性”是指水硬性反应性。

在本发明范围内，熟料意指烧结产物，其通过在升高的温度下燃烧起始材料来获得并且含有至少一个水硬性反应相。