[发明专利]一种玄武岩纤维复合筋混凝土智能3D打印装置

说明书

本发明公开了一种玄武岩纤维复合筋混凝土智能3D打印装置，涉及3D打印技术领域。其特征在于，主要由混凝土打印机、玄武岩纤维复合筋打印机及智能数控操作系统构成。所述混凝土打印机，包括输料管连接的大型搅拌机与小型搅拌机；所述小型搅拌机固定于机械臂上；所述小型搅拌机侧壁，通过无线控制阀门，连接有短切玄武岩纤维补料仓及速凝剂供给仓。所述玄武岩纤维复合筋打印机，由玄武岩纤维复合筋抽丝装置、浸胶装置、牵引设备及固化成型装置构成，所述固化成型装置固定于另一机械臂上。所述智能数控操作系统通过有线、无线相结合方式，控制两种打印机出料口准确定位到三维空间设计位置。本发明可实现智能3D打印玄武岩纤维复合筋混凝土。

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，特别涉及混凝土3D打印技术领域，具体是一种玄武岩纤维复合筋混凝土智能3D打印装置。

背景技术

3D打印是一项先进的制造技术，它具有不受产品结构形状限制的优势，使其在诸多领域都具有广泛应用前景。3D打印技术在对于土木工程领域的成功应用，对未来建筑行业产生了里程碑式的变革。

目前，3D打印混凝土技术，主要是用3D混凝土打印机将建筑结构物某单一模块在工厂打印制作，然后运输至施工现场拼装。但是，传统3D打印混凝土模块通常内部不设钢筋，即无筋混凝土模块。由于不设钢筋的混凝土抗拉强度较低，因此3D打印无筋混凝土多用于装饰墙等非承重结构。通常采用降低水灰比及掺加玻璃纤维等，实现3D打印混凝土补强处理，但是这类补强措施，效果有限且大幅提高了3D打印混凝土造价。

因此，已有学者尝试3D打印钢筋混凝土。但是已有探索研究发现，钢筋与混凝土同时打印比较困难。目前对于3D打印钢筋混凝土大部分做法，是先人工预绑扎钢筋，然后运用3D打印混凝土模具，再在内部浇筑普通水泥混凝土。但是，此种3D打印钢筋混凝土概念偏离了3D打印智能化的特点。因此，也有研究人员设计将钢筋熔融后，通过挤出装置打印出不受结构限制的钢构件，但此种方式由于破坏了钢筋原始内部结构，形成诸多热熔缺陷，难以达到钢筋原本使用性能；加之钢筋加热熔融需要的温度较高，需消耗大量能源，排出温室气体，不利于低碳环保设计理念。

玄武岩纤维原材料取自玄武岩石料，具有原材料广且生产工艺简单的优势。相较于玻璃纤维，玄武岩纤维除了具有高强度、高模量特点外，还兼具耐高温性、抗氧化、抗辐射、耐腐蚀性及化学稳定性等优点，故玄武岩纤维在使用上更节约能源、绿色环保。目前大量研究及应用表明，混凝土中分散一定数量短切玄武岩纤维不仅可以大幅提高混凝土抗拉与抗压强度，且可有效改善混凝土的耐久性和长期性能；同时，相同截面的玄武岩纤维复合筋抗拉强度是传统钢筋抗拉强度的2倍左右，且玄武岩纤维复合筋生产过程中所需成型温度仅为100℃左右，远低于钢筋熔融成型温度，具有安全环保方面的优势。可见，玄武岩纤维复合筋混凝土将是钢筋混凝土良好的替代品，也易实现筋材与混凝土的智能3D同步打印。

因此，本发明提供了一种玄武岩纤维复合筋混凝土智能3D打印装置，实现了混凝土与玄武岩纤维复合筋的同步智能打印，克服了目前3D打印混凝土技术领域中无法智能打印混凝土内部筋材的问题，可实现智能3D打印出玄武岩纤维复合筋混凝土。

发明内容

本发明的目的在于提供一种玄武岩纤维复合筋混凝土智能3D打印装置，解决了目前3D打印混凝土技术领域中无法智能同步打印混凝土内部筋材的问题，实现了混凝土及玄武岩纤维复合筋的同步智能打印。

为了实现上述目的，本发明提供了一种玄武岩纤维复合筋混凝土智能3D打印装置，主要包括所述混凝土打印机、所述玄武岩纤维复合筋打印机及所述智能数控操作系统三部分，具体包括以下结构。