[发明专利]基于3D打印技术的异形透光混凝土砌块及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于3D打印技术的异形透光混凝土砌块及其制备方法，其特征在于，利用3D打印技术制备一体化结构的透明树脂导光体和砌块成型模具。3D打印制备异形混凝土砌块模具，尺寸精准，解决了异形砌块成型模具制备困难的问题，简化了异形透光混凝土砌块的制备工艺，降低了生产成本。砌块透光方向的横截面可以是各种形状；导光体材质为高透光率的无色或彩色透明树脂，在砌块中的体积比可达30%。3D打印的成型模具可采用透明或不透明树脂，透明的模具也可作为导光体。基体采用无收缩自密实高强度无机胶凝材料，无需振捣就可密实成型。基于3D打印技术的异形透光混凝土砌块，在建筑、装饰、艺术品等领域的应用前景广阔。

技术领域

本发明属于3D打印、建筑、建材、装饰、艺术等技术领域，更具体的是，涉及一种基于3D打印技术的异形透光混凝土砌块及其制备方法。

背景技术

2003年匈牙利建筑师发明了透光混凝土，这种新颖的材料很快被大众所熟知。随后，国内外研究人员对基于光导纤维和透明树脂这两种主要的导光材料制备的透光混凝土做了大量的研究，提出了多种导光体的排布和透光混凝土的成型方法，但是，大多的研究仅仅限于规则形状或者简单形状的透光混凝土，并且由于工艺复杂，成本居高不下，目前，只在美国、匈牙利、日本等国家有少量应用，基本局限在一些有纪念意义的博物馆、歌剧院等。

透光混凝土作为一种新型的功能材料，由于其应用场景的特殊性，对个性化和多样化提出了很高的要求，但是传统的制备方法又受到导光体和成型模具制备的限制，使得制备异形透光混凝土砌块变得异常艰难，很多产品只能停留在概念阶段，落后的制备工艺远远无法满足庞大的市场需求，所以，急需一种方法来解决异形透光混凝土砌块的导光体和成型模具的制备问题。3D打印技术具有个性化、多样化的特点，通过3D打印技术可完美的解决异形透光混凝土砌块的导光体和成型模具的制备问题。

随着技术的不断发展，3D打印技术日趋成熟，应用越来越多，使用也越来越简单，只需要通过软件将想要打印成型的一体化的导光体和模具建模，再利用3D打印机就可以打印出想要的一体化的导光体和浇注成型模具，基本上实现了所见即所得。使用3D打印技术制备一体化的导光体和浇注成型模具，从根本上解决了透光混凝土砌块个性化和多样化的问题，不仅减少了导光材料的使用，也解决了后续浇注成型混凝土砌块时需要单独制作模具的问题，大大简化了工艺过程，提高了制备效率。3D打印技术的引用为制备异形透光混凝土砌块提供了新思路，具有广阔的应用前景。

异形透光混凝土砌块是由3D打印的导光体和成型模具一体化结构与无机胶凝材料构成的复合材料。无收缩的自密实无机胶凝材料砂浆，可以很好地填充由模具确定的砌块内部的导光体和模具之间的空隙，从而产生足够的强度，提高生产效率，降低生产成本。

发明内容

针对目前存在的问题，本发明的目的是提供一种基于3D打印技术的异形透光混凝土砌块及其制备方法，解决不规则形状透光混凝土砌块成型时，导光体制备及导光体的排布问题以及异形浇注成型模具难以制备的问题，显著提高了制备效率。

本发明为实现这一目的采用如下技术方案：基于3D打印技术的异形透光混凝土砌块及其制备方法，包括如下步骤：

S1：根据要求设计异形透光混凝土砌块的导光体和成型模具一体化结构模型；

S2：根据设计的导光体的3D空间造型选择适宜的打印材料和打印方式，包括线材树脂热熔沉积成型、光敏树脂光固化成型、粉末树脂热熔固化成型等，进行3D打印成型，制得导光体和模具一体化的3D结构造型；

S3：在3D打印的结构造型表面均匀涂刷一层界面改性剂，并静置一段时间；

S4：将搅拌好的无收缩的自密实无机胶凝材料砂浆浇注到步骤S3处理过的3D打印的结构造型中，使砂浆充满空隙，经养护，得到硬化的异形混凝土砌块；

S5：将步骤S4所得的异形混凝土砌块的透光面进行打磨、抛光，涂刷界面保护剂，即得异形透光混凝土砌块。