[发明专利]一种用于建筑3D打印的轻质发泡混凝土材料、制备工艺及应用

说明书

本发明提供一种用于建筑3D打印的轻质发泡混凝土材料，施工快捷方便，墙体整体强度高和抗震性能优越，该材料按照重量备份比包括以下组分：水泥20%～35%；矿物掺合料18%～35%；纤维0.08%～2.8%；细集料15%～40%；发泡剂0.2%～1.0%；稳泡剂0.15%～2.0%；超塑化剂0.05%～0.15%；温控减缩剂1.5%～3.5%。本发明混凝土材料经测试，抗压强度≥15MPa；抗折强度≥3MPa；干密度≤850kg/m³，本发明自重较轻，大大减少了打印过程中上层材料对下层的压力变形，使得打印的结构表观更加均匀美观，并且能够进一步提升一次性连续打印的层数，缩短建造工期，可为快速实现工业化生产建筑的智能化做支撑；材料自身也具有较佳的隔热保温性能，使得本发明轻质混凝土应用于建筑领域时更加节能环保。

技术领域

本发明属于新型建筑材料技术领域，本发明涉及一种用于建筑3D打印的轻质发泡混凝土材料、制备工艺及应用。

背景技术

近年来，3D打印技术作为一种发展迅速的增材制造技术，在各行业中发展迅猛。涉及汽车制造、航空航天零部件、骨骼、食品、鞋子、房屋、桥梁等。

3D打印是由1860年多照相机实体雕塑技术和1892年的地貌成形技术衍生而来。20世纪末，多种实用的3D打印技术和3D打印设备相继发明并得以快速发展。预计到2022年全球将支出227亿美元用于3D打印技术。

在工程建设领域中，3D打印技术具有全自动化、造型自由度大、少人工免模板等诸多优势。随着全球3D打印技术的发展和3D打印设备升级换代，越来越多3D打印实体工程得到应用。在建设单层及多层建筑、人行桥梁、个性化雕塑、3D打印仿生部品已得到用。3D打印技术再工程中进一步发展，取决于打印精度、速度、稳定性以及安全性的提升。首先，3D打印机要有精准的控制和合理的机械构造，以满足尺寸、精度、稳定性的要求。其次，程序要能合理确定喷头路径和内部填充方式，从而使得构件的宏观力学性能满足涉及要求，同时可以优化构造、充分利用材料。最重要的是，材料需要适用于3D打印成型的过程，具有合适的“时间窗口”（存在某一合适的时间段，在该时间段内材料具有流动性和力学性能，以确保打印过程不堵管、可打印、具备可建造性）。

目前一般3D打印生产使用的基本上是砂浆或者混凝土，表观密度较大，3D打印构筑物重量大，比较笨重，不宜运输和安装，而且成本搞，不能满足现代新型建筑工程应用的发展需要。3D打印工程应用，要有个性化，对于非曲线复杂造型的构筑体，对外观和性能要求更高，这就要求3D打印混凝土具备轻质化，在一些有保温要求的建筑物外立面还要求具备较高的保温性能。未来3D打印混凝土轻质化是一个重要的发展方向，因此开发轻质发泡3D打印混凝土材料将具有重要理论意义和应用价值。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种用于建筑3D打印的轻质发泡混凝土材料及应用，施工快捷方便，墙体整体强度高和抗震性能优越。

本发明采取以下方式实现：

一种用于建筑3D打印的轻质发泡混凝土材料，该材料按照重量备份比包括以下组分：

水泥 20%～35% ；

矿物掺合料 18%～35% ；

纤维 0.08%～2.8%；

细集料 15%～40% ；

发泡剂 0.2%～1.0% ；

稳泡剂 0.15%～2.0%；

超塑化剂 0.05%～0.15%；

温控减缩剂 1.5%～3.5%。