建筑3D打印力学性能研究综述

3D打印试样的力学性能具有各向异性,其抗压强度与抗折强度的测试方法与传统混凝土相似,但需经过加工与切割,这会造成3D打印试件的变化。在3D打印力学性能中,层间强度最差,大多数试验采用与劈裂强度相似的方法进行测量。由于需加入增稠剂等来调节原材料的流动性,这会影响3D打印试样的力学性能。3D打印接触空气的面积较大,容易造成收缩开裂,可通过加入纤维等来减少收缩。在实际工程中,也可以通过预埋支架等来提高3D打印试样的力学性能。     

3D打印混凝土力学性能试验方法

总结了国内外3D打印混凝土力学性能的试验方法,介绍和比较了3D打印混凝土抗压强度、抗折强度、层间结合强度、劈拉强度、抗拉强度和弹性模量试验方法,提出了为规范3D打印混凝土的力学性能制定3D打印混凝土力学性能试验方法相关标准的必要性。     

基于3D打印技术的模拟柱状节理岩体试样制备方法

以规则正六棱柱型柱状节理岩体为对象,介绍了基于3D打印技术的模拟柱状节理岩体试样制备方法,即在SolidWork中建立柱状节理网络3D打印数字模型,以光敏树脂为打印材料,采用3D打印技术打印具有不同倾角的圆柱形柱状节理网络模型,并以此为模具,采用白水泥浆为模型材料进行浇筑,经过拆模、黏结等程序制备具有不同倾角的模拟柱状节理岩体试件;再通过对试件进行单轴抗压强度试验,分析模拟柱状节理岩体试件的强度、变形和破坏特征,初步验证了上述基于3D打印技术的制样方法能够较好考虑柱状节理岩体的结构特性,反映柱状节理对岩体强度的弱化效应,所制备的柱状节理岩体试件基本满足柱状节理岩体室内试验的要求。     

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。     

挤出型3D打印混凝土力学性能研究进展

介绍了3D打印混凝土的特点与前景,综述了挤出型工艺的3D打印混凝土的压、拉、折、剪基本力学性能以及增强措施.研究表明:打印层在喷嘴的挤压作用下密实度有所提高,但同时层间易形成薄弱界面,造成性能的各向异性,通过调整胶凝材料、掺入纤维、优化工艺、水浴养护、布筋等措施能有效改善.此外,提出了还需进一步研究的问题.     

浅谈3D打印技术

3D打印技术作为当今的先进的制造技术,它的应用面相当的广泛,而且现正逐渐被用于一些产品的直接制造,这意味着这项技术正在普及。本文就以3D打印技术的原理,3D打印技术的发展状况,以及3D打印技术在生活中的应用这几个方面进行讨论。     

3D打印混凝土技术的初探

随着3D打印技术的快速发展,将3D打印技术应用于建筑业是每一个建筑人的梦想。该文从混凝土3D打印机、3D打印混凝土材料两大主要部分出发对3D打印混凝土技术进行了探索性研究。自行设计并制作了一台混凝土3D打印机,开发出了适用于3D打印的混凝土材料,并打印出了混凝土实体。     

3D打印建筑的发展与展望

论述了3D打印技术给建筑行业建设项目全过程管理带来的机遇和挑战,根据目前国内外3D打印建筑的发展现状,对3D打印建筑与传统建筑业进行了对比分析,提出了3D打印建筑的优势以及目前存在的一些问题,最后对3D打印建筑的未来进行了展望。     

建筑3D打印技术及材料的研究进展

3D打印技术在建筑领域的研究与应用逐渐成为世界范围内的热点研究课题之一,建筑3D打印材料的研究与开发是3D打印技术在建筑领域应用的重点和难点.本文回顾了3D打印技术的发展历程,在总结国内外建筑3D打印技术的基础上,重点介绍了建筑3D打印材料的研究状况和进展,并对目前建筑3D打印材料的应用和问题进行了概括,对建筑3D打印...     

3D打印裂隙岩体动态力学性能及能量耗散规律初探

地下岩体结构经常遭受到地震、爆炸、冲击振动等产生的动力扰动,利用3D打印技术的优势研究冲击荷载下岩体动态力学性能对实现3D打印技术在工程领域的应用具有重要意义。采用φ50 mm的变截面霍普金森压杆(SHPB)装置,对含预制裂隙的3D打印岩体试样进行动态单轴压缩试验。研究结果表明：试样的动态抗压强度随着预制裂隙倾角的增大呈现出先减小后增大的趋势,当预制裂隙倾角为30°时试样强度最小,当预制裂隙倾角为90°时试样强度最大。与3D打印岩体试样的静态单轴压缩强度对比发现,3D打印砂性材料具有明显的率效应,当应变率为139.65 s^-1时,3D打印岩体试样的动态抗压强度是静态抗压强度的4.34倍。预制裂隙缺陷在一定程度上加剧了试样的能量耗散和破碎过程,并且30°倾角预制裂隙对试样能量耗散和破碎结果的影响程度最大。同时,3D打印岩体试样的能量耗散过程与破碎块度表现出明显的自相关性,所用的3D打印砂性材料的宏观破碎结果与能量耗散之间的关系与天然岩石材料有一定相似性,为今后3D打印材料模拟天然岩体应用于动态力学试验的可行性奠定了基础。     

基于砂型3D打印的复杂节理岩体变形破坏特征试验研究

复杂节理岩体变形破坏特征对于指导工程岩体稳定性控制具有重要理论意义和工程价值。为了克服浇筑法难以制备复杂节理试件的局限以研究节理密度对岩体变形破坏特征的影响,采用砂型3D打印技术制备基于Monte-Carlo法的含复杂节理岩体试件,通过单轴压缩试验与数字图像相关技术(DIC)相结合,研究复杂节理密度对岩体力学特征、破裂演化过程及破坏模式的影响规律,探究复杂节理对岩体的劣化效应。结果表明：随着节理密度的增加,峰值强度和峰值应变呈指数型减小,弹性模量呈线性减小;峰前总能量、弹性应变能、耗散能和峰后盈余能量均呈指数减小,而峰后释放能则呈线性减小;节理的位置和倾角共同影响着试件裂纹产生及延伸,随着节理密度的不断增加,试件破坏所产生的裂纹更易沿着特定路径扩展,节理对裂纹扩展控制作用增强。研究成果能够为复杂节理岩体力学试验的进一步研究提供新的研究思路,为复杂节理岩体变形破坏机制与稳定性分析提供理论依据。     

基于3D打印和FDEM算法的层状岩体力学特性研究

为探究层状岩体的强度和变形破坏特征随层理倾角和试样尺寸等因素的变化规律,利用粉末黏结成型3D打印技术制作涵盖多种倾角和尺寸的层理试样,并开展单轴压缩和巴西劈裂试验,利用有限元–离散元耦合算法(FDEM)对室内试验结果进行验证。研究结果表明：(1)抗压强度、弹性模量和变形模量随层理倾角呈“U”型变化,倾角90°试样的测试结果明显大于其他角度的;抗拉强度与层理倾角呈负相关关系,倾角0°试样的抗拉强度明显小于均质试样。(2)单轴压缩试样呈现张拉主导型(0°和90°)和剪切主导型破坏(5°和67.5°);随着层理倾角的逐渐增大,试样逐渐由延性破坏过渡到脆性破坏;巴西劈裂试样均呈现张拉破坏,裂隙走向呈直线型(0°和90°)和弧线型(45°)。(3)随着试样尺寸的逐渐增大,抗压强度逐渐趋于稳定,峰值应变逐渐减小并稳定在0.005左右;抗拉强度随试样尺寸呈倒“U”型变化,弹性模量和变形模量随试样尺寸在2.1 GPa附近波动,三者均未呈现稳定趋势。     

3D打印混凝土技术的研究现状与发展趋势

三维(3D)打印混凝土技术因数字化、自动化、智能化程度高等优势成为智慧建造的主要手段。介绍混凝土3D打印技术的基本原理和相关工艺,然后对3D打印混凝土材料性能需求、硬化混凝土力学性能、混凝土钢筋布置技术、结构层次受力性能和建造实例等方面的国内外研究现状进行对比分析和国内外混凝土3D打印设备调研总结。最后,对3D打印混凝土技术的研究进行了展望,包括:含粗骨料的混凝土3D打印、打印混凝土配合比设计、组合布筋技术、混凝土3D打印技术适用性分析、现场组装式打印设备和平台集成等方面。     

3D打印混凝土材料研究进展

近年来,3D打印技术的应用备受关注,将3D打印技术引入建筑行业具有重要意义,并已成为研究热点之一.本文简述了国内外3D打印混凝土技术的进展,探讨了3D打印混凝土应满足的基本要求及其面临的问题,提出了3D打印石灰石粉混凝土的研究方向,为未来3D打印混凝土性能的优化及3D打印建筑技术发展提供参考.     

基于FDM的3D打印动力驱动研究

3D打印技术是快速成型技术的一种,根据成形材料及打印加工过程的不同又可分为不同类型的技术,叠层实体制造法(LOM)、熔融沉积制造法(FDM)、光敏液相固化法(SLA)和选择性激光烧结法(SLS)等是目前3D打印技术应用最为广泛和成熟技术类型[1]。本文在研究打印原理的基础上基于FDM打印,通过具体实例主要就3D打印电机驱动及控制原理进行了阐述,为电机的开环和闭环控制提出方案,为3D打印技术的精度改进提供原理依据。     

3D打印建筑技术应用研究

近年来,3D打印技术的快速发展,带动了其在建筑领域的研究及实践。新的建造技术是对传统技术的挑战和补充,同时促使了建筑设计、材料研发、计算机编程、机械设计等多方面的创新。本文通过一些3D打印建筑应用案例及设计的研究,分析本技术的特点,对3D打印建筑的发展进行展望。     

基于孔结构缺陷的3D打印粗骨料混凝土力学性能试验研究

文章基于目前3D打印混凝土结构缺少粗骨料的应用现状,针对高粗骨料掺量的3D打印混凝土开展破坏机理研究,重点围绕区别于以往浇筑建造模式下的3D打印粗骨料混凝土(3DPCAC)内部特有孔隙缺陷特征,对其力学性能的影响进行分析。研究结果表明：3DPCAC抗压和抗弯强度表现出显著的各向异性力学性能差异;粗骨料的掺入改变了以往3D打印混凝土层间黏结界面的开裂形式,黏结强度提高1.14倍;内部缺陷的几何形状特征与孔隙率分布发生显著的变化。基于孔隙结构缺陷及其分布特征,提出“多重分区 界面模型”,揭示孔隙缺陷对3DPCAC力学性能的影响机理。研究成果为3D打印混凝土结构设计与应用提供重要的理论支撑。     

PVA纤维在3D打印混凝土中的应用研究

3D打印技术具有快速成型、无需模具、可精细化制作复杂结构的特点,近年来被应用在建筑行业,来更快更好地完成工程建设。3D打印建筑材料多为水泥基材料,其工作性能和力学性能与普通混凝土有一定的区别。为得到适用于3D打印的混凝土材料,本研究基于3D打印材料的性能指标,利用PVA纤维改善混凝土性能,进一步调整配合比后,最终得出适用于3D打印的早强混凝土材料。     

混凝土3D打印加筋增韧方法研究进展

近年来,建筑3D打印技术引起广泛关注并获得成功应用。虽然逐层增材建造的方式赋予其高度的灵活性,却难以实现钢筋笼的同步植入,极大地限制了其工程应用,而高效的加筋增韧方法是混凝土3D打印结构化应用的核心和关键。为此,综述国内外混凝土3D打印结构的增韧方法及研究成果,对比分析各种方法的优势、特点以及适用性,旨在为提高和优化混凝土3D打印结构的承载安全性提供科学合理的指导和参考,进一步推进建筑3D打印技术的工程实际应用。