[发明专利]一种用于3D打印的钢纤维混凝土及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于3D打印的钢纤维混凝土及其制备方法，该材料按重量份数计，其含量和组成分别为：普通硅酸盐水泥12份；调凝剂0.6份；砂12份；减水剂0.024～0.048份；增稠剂0.010～0.018份；消泡剂0.012份；水3.3～3.6份；短直钢纤维；其中，所述钢纤维的体积占所述材料总体积的0.5％～5％，所采用的打印机喷嘴为20‑40mm。本发明根据水泥基材料的可打印性能及打印喷嘴直径，掺入相应长径比和体积含量的短直钢纤维，使3D打印混凝土具有良好的可打印性能、力学性能，有利于推动3D打印混凝土的实际工程应用。

技术领域

本发明涉及到3D打印建筑材料领域，具体涉及一种可用于3D打印的钢纤维混凝土及其制备方法。

背景技术

由于打印界面的存在，3D打印混凝土材料的各项异性和脆性更为显著，且在3D打印构件中配置钢筋尚还难以实现，因此改善3D打印混凝土的材料性能，将对3D打印技术在建筑业的推广应用起到积极作用。

在混凝土中掺入钢纤维，能够明显提高混凝土的延性、韧性、抗拉与抗剪性能以及抗冲击性能，已被广泛应用于工业建筑、机场和高速公路、桥梁和隧道等工程结构。然而由于3D打印工艺的条件限制，钢纤维类型、尺寸、含量以及制备方法都需要与3D打印工艺、材料可打印性等相匹配，目前鲜有深入的相关研究和工程应用。

本发明通过考虑打印工艺条件、控制初凝时间和流动度的方法，制备出一种用于3D打印的钢纤维混凝土，其有良好的可打印性能。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的问题，提供一种用于3D打印的钢纤维混凝土及其制备方法。根据水泥基材料的可打印性能及打印喷嘴直径，掺入相应长径比和体积含量的短直钢纤维，使3D打印混凝土具有较高的抗拉、抗弯、抗剪强度及断裂韧性，能够推动3D打印混凝土的工程实践应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种用于3D打印的钢纤维混凝土，按重量份数计，包括以下组分：

普通硅酸盐水泥12份；

调凝剂0.6份；

砂12份；

减水剂0.024～0.048份；

增稠剂0.010～0.018份；

消泡剂0.012份；

水3.6份；

钢纤维；

其中：

所述的钢纤维的体积占所述混凝土的0.5％～5％。

作为优选，所述的普通硅酸盐水泥的型号为P.O.42.5R。

作为优选，所述的调凝剂为快硬硫铝酸盐水泥，成分包括赤泥、铝灰、电石渣和脱硫石膏。

作为优选，所述的砂为中国ISO标准砂，最大粒径为2mm。

作为优选，所述的减水剂为粉末状保坍型聚羧酸减水剂，减水率大于30％。

作为优选，所述的增稠剂为10万粘度的羟丙基甲基纤维素醚。

作为优选，所述的消泡剂为水泥砂浆专用的粉状消泡剂，成分包括由硅聚醚、羟基硅油、白炭黑，PH值为7–8。

作为优选，所述的钢纤维的长度为3～5mm，直径为0.05-0.125mm，长径比为40-60，抗拉强度为1GPa，弹性模量为200GPa。

一种用于3D打印的钢纤维混凝土的制备方法，包括以下步骤：