3D打印水泥基材料的可挤出性表征方法

无模快速成型使3D打印水泥基材料具有十分广阔的发展前景,打印材料的性能测试是3D打印技术的重要一环.在不同水灰比和胶砂比下,采用输送试验、稠度试验和可挤出率对3D打印水泥基材料的可挤出性进行表征.结果表明:输送长度与可挤出性呈正相关;当稠度在4 cm以上时,砂浆具有良好的可挤出性;稠度损失至无法满足可挤出性的时间均在2...     

基于固废源高活性粉体材料的3D打印混凝土

选用固废源高活性粉体材料和P·O 42.5级水泥,辅助石英砂骨料和缓凝型聚羧酸系减水剂、纤维素醚、可分散乳胶粉等辅料制备混凝土3D打印材料并进行性能研究。以3D打印材料凝结时间、胶砂流动度和抗压强度作为评价依据,分析各组分对材料性能的影响,结合极差分析确定最优配合比,采用SEM对3D打印材料1 d水化产物进行表征。优化后制备的3D打印材料凝结时间85 min,初始胶砂流动度190 mm,30 min胶砂流动度180 mm,材料1 d抗压强度28.8 MPa,3 d抗压强度49.6 MPa,28 d抗压强度70.2 MPa。所制备的材料其性能满足混凝土3D打印系统施工需求并能保证打印材料30 min左右仍具有较好的可打印性,该3D打印材料成本约为363.6～437元/t。     

废砂浆粉作为水泥混合材的基本性能试验研究

研究了废砂浆粉基本性能及作为水泥混合材对水泥胶砂主要性能的影响,包括粉磨性能、标准稠度需水量、流动性和强度。结果表明,掺入废砂浆粉的混合水泥胶砂流动度有所下降,标准稠度需水量增加。而且废砂浆粉的细度和掺量都会影响强度,混合水泥折压比有所增长,材料延性较好。     

水泥基3D打印材料组分对打印效果的影响

水泥基3D打印成型采用增材制造,经过逐层堆积形成一定的结构,具有成型快、结构复杂多样等特点。以顶底宽比及沉降差定量表征水泥基3D打印体的效果,反应打印材料的优劣。打印基材流动度控制在165～200 mm时打印出的打印体具有较佳的效果,触变剂能够有效控制基材流动性,提升打印效果。打印基材中粉煤灰微珠掺量宜控制在20%～30%,砂胶比宜控制在1.2～1.8。     

3D打印建筑砂浆的工作性和可建造性及其影响因素

研究了聚合物、矿物掺和料、骨料等对3D打印建筑砂浆的可挤出性、出料连续性、堆积性能以及层间衔接性能的影响。结果表明:不掺聚合物或乳胶粉(FX)、塑化剂(KHC)单掺及两者复掺时3D打印建筑砂浆的挤出性较差,掺加保塑剂(HMC)有利于打印砂浆的挤出,HMC与FX复掺可进一步改善打印砂浆的挤出性能。掺加复合矿物掺和料,采用合适的骨料,且HMC、FX和KHC同时掺加时,打印砂浆具有良好的挤出性能、出料连续性、较小的塑性变形,实现了较大的有效堆积高度。采用优化配比打印的建筑构件,层间衔接良好,无宏观缺陷。打印砂浆的工作性、可建造性与其流动度或容重没有必然关系,传统的砂浆流动性无法有效表征3D打印砂浆的工作性。     

CA砂浆流动度的影响因素研究

水泥乳化沥青砂浆（cement and emulsified asphalt mortar,CA砂浆）是高速铁路板式无砟轨道的关键功能材料之一,流动度对CA砂浆的工作性、稳定性和耐久性等产生重要影响。论文试验了水胶比、砂胶比、聚胶比、外加剂的种类和掺量等对CA砂浆流动度的影响,对CA砂浆的配合比设计与拌制具有一定的指导意义。     

胶砂流动度与混凝土流变性能相关性的研究

针对水泥净浆流动度与混凝土流变性能相关性较差,难以准确表征水泥与外加剂相容性的问题,研究了不同外加剂种类及不同掺量下水泥净浆流动度、胶砂流动度与混凝土流变性能的相关性。结果表明,胶砂流动度与混凝土流变性相关性较好。因此,利用砂浆流动度可以更准确的表征水泥与外加剂的相容性。     

钢渣砂、石英砂混合骨料级配对水泥灌浆料 性能影响的研究

将钢渣砂和石英砂作为骨料制备水泥基灌浆料,重点研究混合骨料级配对水泥基灌浆料工作性和力学性能的影响规律,并通过扫描电子显微镜对硬化浆体进行微观结构分析。试验结果表明:将钢渣砂(A砂、B砂)和石英砂(C砂)作为混合骨料可以制备性能符合标准的水泥基灌浆料;混合骨料级配对灌浆料流动度影响较大,当由3种砂组成连续开级配时,灌浆料流动度最优;灌浆料抗压强度受混合骨料堆积密度影响较大。当3种砂占比为30%∶30%∶40%时,灌浆料性能最优,初始流动度为350 mm,1、3、28 d抗压强度分别为33.9、46.2、67.7 MPa。     

全取代风积沙砂浆工作性与干缩性能研究

在对乌海地区风积沙性能进行分析的基础上,研究了全取代风积沙砂浆的工作性。结果表明,在相同胶砂比、水胶比条件下,与标准砂砂浆进行对比,风积沙砂浆流动度明显较小。胶砂比较低时,水泥对风积沙的包裹性差,难以保证砂浆的工作性。通过不同胶砂比风积沙砂浆实验和减水剂超掺实验证明,当胶砂比提高到1∶2时,才能得到具有一定流动性的全取代风积沙砂浆。测试了不同胶砂比、不同粉煤灰掺量的全取代风积沙砂浆的干燥收缩,结果表明,全取代风积沙砂浆的干缩明显比标准砂大,而粉煤灰的掺入能够减少其干缩,当粉煤灰掺量为水泥的50%时,风积沙砂浆干缩小于标准砂砂浆。     

聚羧酸系减水剂性能的比较研究

选取了国内外三种不同品牌的聚羧酸系减水剂母液为研究对象,分别从水泥净浆流动度,砂浆的含气量,水泥胶砂强度等方面进行试验。研究了掺有聚羧酸系减水剂的水泥基材料的性能,并探讨了其作用机理。     

快硬硫铝酸盐水泥在3D打印材料中的应用

将快硬硫铝酸盐水泥(R·SAC)掺加到普通硅酸盐水泥(P·O)中得到混合水泥,以改善P·O 3D打印材料凝结时间长、早期强度低的缺点,系统研究了R·SAC掺量对其凝结时间、力学性能、流动性和堆积性的影响.结果 表明:当R·SAC掺量为14％～20％时,促凝效果明显,有效降低了混合水泥净浆、砂浆的凝结时间,混合水泥净浆的初凝时间可以控制在40～70 min,满足3D打印的要求;掺加R·SAC可以提高材料的流动性,当R·SAC掺量为20％时,混合水泥砂浆的流动度比P·O砂浆提高了11 mm,稠度提高了15 mm;当混合水泥砂浆的流动度在160～175 mm时,可以满足3D打印材料的堆积性要求;掺加少量R·SAC对混合水泥砂浆的早期强度有一定的提升,但是其后期强度有所降低.     

矿物微粉对水泥基胶凝材料体系性能影响的研究

研究硅灰、超细矿粉、超细粉煤灰3种矿物微粉对水泥基胶凝材料体系性能的影响。通过单掺、双掺和三掺3种掺入方式,研究硅灰、超细矿粉、超细粉煤灰矿物微粉对水泥基胶凝材料体系胶砂流动度、胶砂强度及颗粒级配的变化规律。研究结果表明,双掺3%超细矿粉和10%超细粉煤灰,水泥基胶凝材料的性能最佳。     

水泥基盾构同步注浆材料的性能研究

研究了胶砂比、水泥用量和膨润土掺量对水泥基盾构同步注浆材料基本性能、填充性能与抗水分散性能的影响,结果表明,随着水胶比的增大,水泥基注浆材料浆液的稠度和泌水率增加,抗压强度降低,分层度变化不大;随着膨润土掺量的增加,水泥基注浆材料浆液的泌水率降低;结石率可用于评价注浆材料的填充性能;水陆强度比宜作为注浆材料抗水分散性的评价指标。     

人造硅灰的制备工艺与应用性能初探

石棉尾矿酸浸渣具有较高的无定形SiO2含量和巨大的比表面积,对其处理加工后可制得人造硅灰,本文通过水泥胶砂强度、标准稠度用水量、凝结时间和水泥净浆流动度试验,对人造硅灰的制备工艺及应用性能进行了初步研究。试验结果表明:在5%掺量下,900℃煅烧4小时,并经二次粉磨制得的人造硅灰D可以大幅度提高各龄期胶砂强度;减小终凝时间和初终凝结时间差;提高初始净浆流动度并减小经时损失;其标准稠度用水量与硅灰相同。人造硅灰D有望成为一种新型低掺量高活性矿物掺合料。     

砂浆工作性及力学性能影响因素研究

为发现砂浆工作性和力学性能的影响因素,探明各因素对砂浆材料工作性和力学性能的影响规律,在总结已有研究的基础上,通过试验对水泥类型、砂的类型、胶砂比、高性能减水剂掺量等因素进行了研究。工作性测试方面,胶砂比越大,砂浆拌合物流动性越好;级配好、颗粒浑圆、表面光滑的砂可以提高流动性;适量的高效减水剂可以极大的提高砂浆的流动性,但用量过多会降低砂浆黏聚性。力学性能测试方面,胶砂比对砂浆强度的影响规律较为复杂;人工砂配制出的砂浆比天然砂配制的砂浆强度更高;高效减水剂可以有效提高砂浆的强度;石灰石粉和粒化高炉矿渣等掺合料的加入可以有效节约水泥,提高长期养护条件下砂浆的强度。     

可硬性盾构注浆材料试验研究

以水泥、粉煤灰、膨润土、河砂为原料制备可硬性盾构同步注浆材料,通过正交试验测试水胶比、胶砂比、水泥和膨润土掺量等因素对浆料稠度、流动度、强度及耐水性的影响,采用SEM对比分析了不同养护条件硬化浆体的微观结构及元素分布。结果表明,水胶比对浆料稠度和流动度影响显著,膨润土掺量对稠度和流动度的影响较胶砂比和水泥掺量显著。浆料的优选配合比为:水胶比0.60,胶砂比0.60,水泥占比0.25,膨润土占比0.10。标养条件下晶体颗粒之间的胶结程度较水养条件下更好,水养条件下水分子渗入注浆材料内部与SiO_2反应,表现为注浆材料的强度在水养条件下会有所损失,且水胶比越小强度损失越大。     

高强度水泥基灌浆料基本力学性能正交试验研究

选用32. 5R复合硅酸盐水泥作为主要胶凝材料,通过正交试验,研究了水胶比、胶砂比、粉煤灰、硅灰、膨胀剂和减水剂对水泥基灌浆料基本力学性能的影响,涉及到的主要性能指标为灌浆料的初始和30min流动度、7d和28d抗压及抗折强度。试验结果表明:水胶比和胶砂比对水泥基灌浆料的综合性能影响最为显著,减水剂的影响作用较小;粉煤灰、硅灰对其流动度及28d强度影响较大;膨胀剂对其7d强度影响较大,尤其是抗折强度,对其他性能的影响不显著;以水泥基灌浆料28d高强度为目标,较大流动度为条件,得到优化的最佳因素水平组合为A2B2C1D3E2F2,即水胶比为0. 34、胶砂比为1∶1. 2、粉煤灰掺量为15%、硅灰掺量为8%、膨胀剂掺量为10%、减水剂掺量为1. 00%。     

基于最紧密堆积理论的自流平砂浆配合比设计

为了提高自流平砂浆的密实度,采用最紧密堆积理论对自流平砂浆进行配合比设计,并变换配合比参数,通过强度和流动度试验验证设计配合比。结果表明:按照理论计算配合比所配制的自流平砂浆1d抗压强度为11.5MPa,28d抗压强度达72.5MPa,初始流动度为330mm,20min后流动度达320mm,黏结拉伸强度、耐磨性、尺寸变化率均符合JC/T985—2005《地面用水泥基自流平砂浆》。相对于其他配合比,基于改进安德森方程的最紧密堆积模型计算出的自流平砂浆配合比的工作性与力学性能为最优。     

水泥基自流平砂浆的配制

本文从保证水泥基自流平砂浆的流动度、砂浆的强度出发,通过调整减水剂、消泡剂、可再分散乳胶粉、纤维素醚的掺入量,调整胶凝材料、骨料、矿物填料等组成材料的比例,研究它们对砂浆性能的影响,经过试验调整得到优化配比。     

重钙及碳化硅掺量对不同硅酸盐水泥基自流平性能的影响

主要讨论了重钙粉和碳化硅微粉两种矿物填料及相应掺量变化对不同种类硅酸盐水泥基自流平砂浆流动度和早期强度的影响。测试了自流平砂浆的流动度、抗折强度、抗压强度及粘结强度。实验结果表明,以PO52.5普通硅酸盐水泥为主要胶凝材料,重钙粉与碳化硅微粉以质量比3:1配合使用时自流平砂浆综合性能最好。