[发明专利]以钢渣废料为骨料的耐高温3D打印纤维混凝土及其制备方法

说明书

本发明公开了一种以钢渣废料为骨料的耐高温3D打印纤维混凝土及其制备方法，该耐高温3D打印纤维混凝土，包括以下原料：水泥、硅灰、粉煤灰、矿粉、钢渣废料、纳米颗粒、钢纤维、聚丙烯纤维、减水剂、保水剂和水。本发明所得以钢渣废料为骨料的耐高温3D打印纤维混凝土不但能够满足3D打印的供需求，同时具备高强高韧性耐高温等特点。另外，本发明制备的3D打印纤维混凝土使用了钢渣废料作为骨料，提高固废利用，符合绿色环保的需求。

技术领域

本发明涉及工程材料领域，具体涉及一种以钢渣废料为骨料的耐高温3D打印纤维混凝土及其制备方法。

技术背景

3D打印作为一项新兴技术，它通过打印机喷嘴进行材料挤出、堆积，打印出可复制、可控制的实体产品，被称为“具有工业革命意义的制造技术”。与传统的制造技术相比较，3D打印技术具有节约劳动力及原材料，精度高，制造速度快等优势。

3D打印混凝土技术能够实现工程建造的快速化、智能化以及机械化，有利于降低劳动力资源浪费，充分贯彻我国“创新、协调、绿色、开放、共享”的新发展理念。然而，由于目前3D打印还处在探索阶段，受限于打印技术，3D打印出的建筑结构往往无法配筋，这就导致结构中受弯构件强度不够。同时，重大火灾不断发生，造成了大量人员伤亡和财产损失，这就要求所接触混凝土建筑有较好的耐高温性能，而聚丙烯纤维在高温熔化后可有利于混凝土内部水蒸气的排出，防止混凝土发生高温爆裂。而且，钢渣作为冶炼各类钢铁产品过程中产生的副产品，综合利用率低，污染环境，将钢渣作为骨料应用在混凝土中，既可以取代不可再生的天然石料，又可以提高混凝土的性能，达到变废为宝的目的。因此研发强度高、韧性好、耐高温性能好的高性能混凝土打印材料，是目前将3D打印混凝土技术应用到实际工程建造中的重要途径之一。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种以钢渣废料为骨料的耐高温3D打印纤维混凝土及其制备方法，凝结时间短、粘聚性好，浆料不会发生坍落；同时具有较高的强度，韧性和变形能力强，耐高温性能好，密实性好等优点，最高抗压强度超过200MPa，符合超高性能混凝土的标准要求，能够满足3D打印对于快速凝固的要求；其制备方法简单，易操作实施。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种以钢渣废料为骨料的耐高温3D打印纤维混凝土，按照质量百分比，包括以下原料：水泥基胶凝材料47.5％-54.5％、细钢渣废料38％-40％、纳米颗粒0.361％-0.399％、钢纤维1.0％-3.0％、聚丙烯纤维0.1％-0.3％、减水剂0.65％-1.25％、保水剂0.0004％-0.005％，余量为水。

所述水泥基胶凝材料由水泥、硅灰、粉煤灰和矿渣微粉组成，按照占总原料的质量百分比，水泥35％-40％、硅灰5.5％-6.8％、粉煤灰5.4％-6.0％、矿渣微粉1.6％-1.7％。

所述水泥为P.O.52.5硅酸盐水泥。

所述钢纤维的长度为6-10mm，直径为0.12mm，抗拉强度≥2850MPa。

所述细钢渣废料的最大粒径不超过1mm。

所述纳米颗粒为纳米碳化钙。

所述减水剂为ZJ-PC8020聚羧酸高性能减水剂。

所述保水剂为30万胶黏性的羟甲基丙基纤维素。

上述以钢渣废料为骨料的耐高温3D打印纤维混凝土的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将水泥基胶凝材料、纳米颗粒、细钢渣废料、保水剂、钢纤维和聚丙烯纤维混合，置于搅拌机中搅拌；

步骤2，将减水剂以及三分之一的水混合，置于搅拌机中搅拌；

步骤3，将剩余水置于搅拌机中搅拌，得以钢渣废料为骨料的耐高温3D打印超高性能纤维增强混凝土。