纤维掺量对速凝3D打印水泥基材料力学各向异性的影响

结合自主研发的物料搅拌和挤出同时进行的3D混凝土打印机（搅拌-挤出-体化打印机），实现了速凝玄武岩纤维改性水泥基材料的3D打印。以水平打印层为XY平面，进行试验测试3D打印混凝土在X、Y、Z方向的抗压、抗弯力学性能，并分析其力学各向异性规律。研究结果表明：在满足打印性能的要求下，玄武岩纤维的掺量范围为0～2.0%，掺量为1.5%时打印材料力学性能最优；随着纤维含量的增加，材料呈现力学各向异性趋势增大；沿X方向加载的打印试样抗压强度最高；沿Y方向加载的打印试样抗折强度最高。     

建筑3D打印胶凝材料工程性能评价体系研究

在相关研究的基础上归纳总结了建筑3D打印胶凝材料的工程性能，包括可打印性、力学性能等，其中，可打印性包括流动性、可挤出性、可建造性、凝结时间、一次打印长度、挤出形态质量等；力学性能包括抗折强度与抗压强度。此外，选取可打印性与力学性能所包含的指标作为影响因子，利用层次分析法确定了因子权重，提出了因子赋值标准及评价结果分级标准，建立了建筑3D打印胶凝材料的工程性能评价体系，并设计正交试验计算性能指标值，对材料的工程性能进行了评价，可为3D打印胶凝材料工程性能相关研究提供参考。     

3D打印超高性能混凝土的抗渗及抗冻性能研究

设计了一种基于超高性能混凝土配合比的3D打印材料,研究了3D打印混凝土试件和浇筑试件的抗渗性能和抗冻性能。结果表明,用该配合比配制的3D打印混凝土试件和浇筑试件均具有良好的抗渗性能和抗冻性能,试件均能在1.4 MPa水压力下保持不渗水,300次冻融循环后保持较高的力学性能和相对动弹性模量,且3D打印试件测试结果更好。为增强结构密实度,混凝土原材料添加了钢纤维,通过CT扫描发现,3D打印试件结构更加紧密,内部缺陷较少,受到冻融破坏时能保持较完整的结构。     

挤出形状/尺寸对3D打印混凝土力学性能的影响

为了揭示3D打印挤出形状和尺寸对成型混凝土性能的影响机制,对比了模具成型、同挤出流量条件下不同挤出形状（三角形、方形和圆形）成型、同挤出形状条件下不同挤出尺寸成型、同挤出形状和同尺寸下不同打印条排列成型的混凝土断面形态、力学性能和空间孔隙分布,分析了不同挤出形状和尺寸条件下打印试件的层/条缺陷特征,探讨了打印试件孔隙率与其力学性能的对应关系.结果表明：层间和条间缺陷会显著影响打印试件的密实度,在同挤出流量条件下,由于层/条间的压紧作用,挤出形状呈三角形的打印试件具有最少的层间缺陷和最佳的力学性能;同形状的打印试件随着挤出尺寸的增大,其缺陷降低、力学性能提高;在挤出形状和尺寸均不变的情况下,打印口交错排列可提升打印试件力学性能13%～47%.     

PP纤维对混凝土3D可打印性和力学性能的影响

分析了聚丙烯(PP)纤维掺量和长度对拌和物流动性和流变性的影响,研究了不同打印喷头直径、打印层高下,PP纤维对拌和物挤出性和建造性的影响,探讨了PP纤维3D打印混凝土吸水率、抗压强度和抗折强度的性能特征。结果表明:掺入PP纤维对拌和物的流动性、流变性、挤出性有负面影响,但有利于建造性;当PP纤维掺量为0.6%、长度为9 mm时,试件的抗折强度提升了80.8%;综合可打印性、力学性能和实例验证,当打印喷头直径为20 mm、打印层高为8 mm、PP纤维掺量和长度分别为0.6%、9 mm时,PP纤维3D打印混凝土的各项性能最佳。     

3D打印水泥基材料制品的强度各向异性研究

为研究水泥基材料3D打印制品的强度各向异性,制备了具有不同材料组成的3D打印试件。通过测试打印试件在垂直和平行于打印方向上的力学性能,发现水泥基材料3D打印试件存在强度各向异性,提出了定量表征强度各向异性的数学表达式,分析了抗压强度各向异性的规律。养护龄期对强度各向异性的影响相比材料组成的影响更明显。抗折强度各向异性的绝对值在20%左右,并未发现明显规律。     

3D打印混凝土工作及力学性能研究进展

3D打印混凝土因具有无模化、智能化施工的显著优势,应用潜力巨大,已逐渐成为世界各地快速上升的研究热点。目前国内外研究人员已对其工作性能和力学性能展开了研究,前者主要包括流动性、可挤出性和建造性能,后者主要包括抗压强度、抗折强度和层间粘结强度。为此基于国内外3D打印混凝土的研究现状,首先对其工作性能和力学性能展开具体评述,着重介绍了现阶段对此采取的研究方法和获得的研究成果;然后概述了3D打印混凝土在性能研究和实际应用中存在的主要问题,同时针对其普遍存在的抗拉强度低和延性不足问题总结和分析了目前的解决方法,并指出未来的研究方向,有助于推动3D混凝土打印技术的研究和应用。     

羟丙基甲基纤维素对3D打印砂浆性能的影响

通过研究不同掺量羟丙基甲基纤维素(HPMC)对3D打印砂浆可打印性能、流变性能及力学性能的影响规律,探讨了HPMC的适宜掺量,并结合微观形貌分析其影响机理.结果表明:砂浆流动度随着HPMC掺量增加而降低,即可挤出性随着HPMC掺量增加而降低,但流动性保持能力提高,加入适宜掺量的HPMC后砂浆仍具有良好的可挤出性;自重下形状保留率、贯入阻力均随HPMC掺量增加而显著增加,即随HPMC掺量增加,可堆叠性提高,可打印时间延长;从流变学的角度来看,随着HPMC掺量的增加,浆体表观黏度、屈服应力和塑性黏度显著增大,可堆叠性提升;触变性随HPMC掺量增加而先增大后减小,可打印性能提升;HPMC掺量过高会引起砂浆孔隙率增大、强度下降,建议HPMC掺量不超过0.20％.     

硫铝酸盐水泥和膨胀剂对3D打印混凝土性能影响试验研究

3D打印技术在建筑领域的快速应用有赖于与打印机相兼容的高性能水泥基材料的制备。收缩开裂及耐久性是决定3D打印混凝土长期使用寿命的关键影响因素。通过掺入硫铝酸盐水泥、高效膨胀剂制备一种低收缩高耐久性3D打印混凝土,测试评估3D打印材料的可打印性、收缩和耐久性。同时采用SEM对该材料的水化产物和微观结构进行分析。结果表明:硫铝酸盐水泥掺量为15%~20%时,材料具有优异的可打印性能,膨胀剂掺量为3.0%时,120 d试件尺寸变化率为0.0528%,收缩率小,抗裂性能好;水化产物结构致密,耐久性好,抗氯离子达到RCM-V等级,120 d碳化满足T-Ⅳ等级,抗硫酸盐符合KS90要求,抗冻融符合F100冻融循环要求。     

颜料在3D打印彩色砂浆的应用

使用3种不同的无机颜料制作3D打印彩色砂浆,探究不同颜料种类和掺量变化对3D打印彩色砂浆工作性能、力学性能和干燥收缩的影响,并借助XRD图谱了解3种无机颜料的主要成分,研究颜料对3D打印彩色砂浆水化机理产生的影响。工作性能：3D打印彩色砂浆的流变性能随着颜料掺量的增加呈现降低趋势,颜料在一定的程度可以改善3D打印彩色砂浆的挤出性,提高可建造性,降低开放时间。力学性能：随着颜料掺量的增加,3D打印彩色砂浆试件的抗折、抗压强度呈现先增加后降低的趋势,红、绿、蓝3种颜料掺量为7%时,3D打印彩色砂浆颜色鲜艳靓丽,抗折、抗压强度最高。干燥收缩：颜料的掺入会降低砂浆试件的收缩性能。为以后的学者研究3D打印彩色砂浆的应用,提供技术基础。     

再生粗骨料混凝土性能的研究

将几种取自不同地点的废弃混凝土破碎制成粗骨料,然后通过不同搭配,配制成几种不同水灰比、坍落度的再生混凝土,并对其新拌混凝土早期的性能进行测试比较,研究结果表明,在相同条件下,再生混凝土的流动性比普通混凝土的差;再生混凝土的凝结时间比普通混凝土要短;再生混凝土的抗压强度一般随再生骨料掺量的增加而降低;吸水率高的再生骨料对应的再生混凝土强度低;通过各种方法的复合运用,可配得较高抗压强度的再生混凝土;混合再生骨料配制的再生混凝土,其中原始混凝土强度低的再生骨料,对低水灰比和高水灰比的再生混凝土有不同的影响效果。     

粗骨料随机分布对混凝土导热性能的影响

采用COMSOL与MATLAB联合仿真的方法,基于混凝土二维细观几何模型,实现了混凝土稳态热传导的数值模拟.在利用试验结果验证数值模拟有效性的基础上,分析了骨料随机分布对混凝土导热性能的影响,并讨论了粗骨料粒径、形状及其体积分数,以及分散相导热系数对混凝土导热性能的影响规律.结果表明:粗骨料随机分布是造成混凝土导热性能产生随机性的重要因素;混凝土导热系数相对平均值随着粗骨料体积分数、分散相导热系数的增加而增大,但受粗骨料粒径和形状的影响不大;粗骨料体积分数越高,分散相与水泥砂浆导热系数相差越大,粗骨料粒径越大,轴长比越大,混凝土导热系数的变异性越显著,但当粗骨料体积分数超过35%后混凝土导热系数的变异性基本保持不变.     

再生粗骨料混凝土材料与梁抗剪性能研究

通过再生粗骨料混凝土一系列试验,研究了再生粗骨料混凝土的材料特性和梁的抗剪性能,主要包括再生粗骨料混凝土的配合比、抗压强度、弹性模量和再生混凝土简支梁的抗剪性能等。结果表明：相对于普通混凝土,随着再生粗骨料取代率的增加,再生粗骨料混凝土具有强度和弹性模量降低等特点；再生粗骨料混凝土梁斜截面在受力过程中,梁的变形和斜裂缝开展情况与普通混凝土梁基本相似,但随着再生粗骨料取代率的增加,再生混凝土梁的抗剪承载能力也有下降的趋势。     

再生粗集料特征性能试验研究

建筑物或构筑物解体后的废弃混凝土经破碎、分级成为混凝土集料，称为再生混凝土集料，试验表明，影响再生粗集料吸水率的因素有内部缺陷，表面粗糙程度和粒径，压碎指标与集料强度篆和级配有关。用再生粗集料拌制混凝土，砂率应比用碎石拌制混凝土时提高1%～2%。     

配制耐久性混凝土的主要途径

在总结经验和研究的基础上，从选用耐久性能优良的水泥、限制水泥用量、选用合理的粗骨料、配制引气混凝土等方面，阐述了配制耐久性混凝土的主要措施。     

再生粗骨料混凝土界面参数研究EI北大核心CSCD

对不同再生粗骨料取代率和水灰比下9组混凝土的力学性能及耐久性能进行了测试;基于测试结果及分析,提出了长度界面参数、体积界面参数和广义界面参数的概念,并比较分析了3个界面参数与再生粗骨料取代率、水灰比、力学性能及耐久性能的关系.结果表明:再生粗骨料混凝土的力学性能及耐久性能与再生粗骨料取代率、水灰比紧密相关;广义界面参数可反映界面体积和新砂浆水灰比对混凝土性能的影响,较好揭示了再生粗骨料混凝土性能的劣化机理.     

基于力学性能的吸附砂浆界限含量分析

基于再生粗骨料吸附砂浆定量分析及文献数据,研究吸附砂浆含量变化与再生粗骨料物理性能之间的关系,以及再生粗骨料取代率为100％的再生混凝土在不同吸附砂浆含量下的力学性能演化规律;以吸附砂浆含量为自变量、力学性能为因变量、目标强度为限值,利用数学方法确定吸附砂浆界限含量.研究发现:随着吸附砂浆含量的增加,再生粗骨料的物理性...     

预处理再生骨料混凝土性能的试验研究

对再生骨料的表观密度、吸水率、压碎指标和孔隙率等基本性能进行了研究,分析了采用水泥净浆进行表面处理后的再生骨料混凝土性能的变化。试验结果表明:通过加入高效减水剂和掺入活性掺合料(如硅灰等),用再生骨料完全可以制备出28 d强度高于50MPa的混凝土;再生粗骨料预处理对混凝土的抗冻性能影响显著,因此可以通过预处理来改善粗骨料性能,从而提高混凝土的抗冻性能。     

表面预处理及混凝土回收骨料的试验研究

本文研究了表面预处理骨料和混凝土回收骨料对混凝土力学性能的影响,并对混凝土回收分离设备的质量控制参数提出了要求,分析了这类骨料引起混凝土强度变化的原因.     

浅谈采用单粒级粗骨料配制混凝土

通过试验，说明用单粒级粗骨料配制混凝土，完全能够满足混凝土和易性和强度要求，应用在工程实践中能够节约成本，方便施工，降低了工程造价，取得了较好的技术经济效果。