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。     

3D打印混凝土材料的研究现状与展望

随着3D打印技术的快速发展和3D打印建筑材料的研发,3D打印技术在建筑行业得到了迅速发展,它是一种基于增材制造的建造技术,而混凝土是该技术最常用的打印材料。重点阐述了3D建筑打印技术,3D打印混凝土材料的可建造性、临界失效时间、层间黏结强度、干燥收缩率等性能要求,总结了3D打印混凝土材料国内外研究现状,最后着重阐述了3D打印混凝土施工技术中存在的问题,并对其发展前景进行了展望,希望为以后该方向此类问题的研究提供借鉴。     

3D打印可冲刷水泥基材料建造及力学性能EI北大核心CSCD

针对混凝土结构复杂构件的3D打印需求,提出了通过可冲刷模板与现有常规3D打印混凝土组合打印来实现空间结构造型的技术,并基于3D打印可冲刷水泥基材料四面体性能机制模型和层次分析法优化了可冲刷模板设计流程.通过分析硫氧镁水泥中吸水性树脂(SAP)与高岭土掺量对水泥基材料力学性能、可打印性、可建造性和可冲刷性的影响规律,设计出具有良好流动性,适宜可打印性和稳定可建造性的硫氧镁水泥3D打印可冲刷模板.采用数字图像相关方法(DIC)来动态监测打印成型阶段的条带层叠时随变形,建立了可冲刷模板条带层叠时随变形对数模型,为3D打印复杂空间结构建造提供技术支撑.     

混凝土3D打印材料的性能与评价方法

3D打印技术的关键在于打印材料的性能,要求其具有良好的流动性、可塑性、挤出性、建造性且凝结时间可调,从而实现可连续打印、无坍塌;同时,还要求其硬化后具有较高的力学性能,以保证打印构建能承受自重及抵抗外力冲击。本文针对混凝土打印材料的性能及评价方法进行总结和分析,为混凝土3D打印技术的后续研究提供参考,并指出混凝土3D打印技术存在的挑战和未来的研究方向。     

外加剂对沙漠砂混凝土3D打印性能的影响

为了解决沙漠砂在3D打印混凝土应用过程中存在黏聚性和保水性差、打印性能不良的问题,研究了4种不同掺量外加剂复掺对3D打印沙漠砂混凝土的流动性、凝结时间、建造性和可挤出性的影响。结果表明,沙漠砂作为骨料进行混凝土3D打印是可行的,通过掺入适量的减水剂（PCE）、纤维素醚（HPMC）、可再分散性乳胶粉（EVA）和速凝剂（CA）可有效改善混凝土的可打印性能。当沙漠砂混凝土的流动度在155～180 mm、贯入阻力在10～30 kPa范围内时,其性能满足3D打印混凝土的技术要求;当沙漠砂混凝土的流动度在160～165 mm、贯入阻力在17～23 kPa范围内时,其具有优异的可打印性能。     

3D打印建筑砂浆流变性与打印性能及其相关性

3D打印建筑砂浆的打印性能受其流变性能的影响,基于自制的3D打印设备和提出的3D打印建筑砂浆挤出性能与打印性能的测试评价方法,对3D打印建筑砂浆的流变性能、打印性能以及凝结时间的试验结果进行汇总分析,结果表明:具有良好打印性能的3D打印建筑砂浆须具有适宜的流变性能以及合适的凝结时间;可挤出性是实现3D打印堆积过程的前提,随着打印砂浆挤出性能的增加,打印高度有降低的趋势;可打印砂浆的流变性能处在一定的参数范围内,其范围为:表观黏度在4.0~7.0 Pa·s之间、屈服应力在50~80 Pa之间,触变性在900~2000 Pa/s之间。     

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打印混凝土材料制备方法研究

3D打印混凝土是一项新的基于增材制造成型工艺的建造技术。混凝土材料能否保持连续、均匀的可挤出性,保持足够的层间黏结性以及拥有足够的强度去支撑后打印层的可塑造性,是实现混凝土3D打印的关键。另外,在处理打印混凝土后期强度以及耐久性等问题时,材料的选择与匹配是打印结果的直接影响因素。以满足3D混凝土技术要求的胶凝材料、骨料、矿物掺合料、纤维材料及外加剂等原材料的选择与优化为研究对象,并针对其配合比设计方法进行性能分析,为实现混凝土打印和性能控制提供理论支撑。     

3D打印混凝土可塑造性能的研究

3D混凝土材料的可塑造性能是3D打印混凝土建造技术的重点内容。对打印混凝土可塑造性能,包括物理形态的划分、成型时间的判别、承载力的计算以及变形与失稳破坏等方面进行了研究。提出了用可塑造时间比控制打印混凝土的成型时间,讨论了打印混凝土的流变过程及可能适用的流变模型,最后,分析了打印混凝土试体材料在受压过程中的变形机理,给出了各阶段变形控制、失稳破坏的建议。     

添加剂对3D打印轻骨料混凝土流变性和可打印性的影响

研究了骨料(石英砂、玻化微珠)、保塑剂(HMC)、塑化剂(KHC)、乳胶粉(FX)对3D打印轻骨料混凝土(3DPLAC)的流变性能、挤出性、堆积性能以及容重的影响.结果 表明:在相同水胶比下,随着玻化微珠取代量的增加,3D打印轻骨料混凝土的表观黏度、触变性和屈服应力明显下降,挤出性、堆积性能降低,容重显著下降;随着HMC和KHC掺量的增大,3D打印轻骨料混凝土的表观黏度、触变性、屈服应力均明显增大;随着FX掺量的增加,3D打印轻骨料混凝土的表观黏度、触变性以及屈服应力呈先减小后增大的变化趋势.通过优化各组分配比,3D打印轻骨料混凝土可获得适宜的流变性能,可打印性得到显著改善,容重明显降低.     

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.     

多壁碳纳米管对3D打印混凝土性能影响试验研究

3D打印混凝土具有快速成型、无需模具、可精细化数字制作等多种优点,越来越多地应用在建筑行业中,但其强度和工作性能一直是推广应用的主要障碍。研究了碳纳米管对3D打印混凝土工作性能和抗压强度的影响。结果表明,碳纳米管的加入对3D打印混凝土的流动性没有明显影响,最大流动降低率为3.7%;适量碳纳米管对3D打印混凝土抗压强度有提高作用,特别是早期强度,对于使用52.5级硫铝酸盐水泥的试验组,3 d抗压强度较未掺碳纳米管的提高幅度最大,为33.6%。     

水泥基材料3D打印技术研究进展

3D打印技术是一种增材制造、快速成型技术,应用于建筑结构具有建造速度快、建造成本低、无模化施工和建筑垃圾少等优势.本文针对建筑结构的3D打印建造,介绍了三种适用的打印工艺,讨论了3D打印水泥基材料工作性能、力学性能与耐久性能的研究现状,对3D打印配筋增强构件的研究进展做了总结分析,对目前3D打印在建筑领域应用面临的问题...     

建筑3D打印数字建造技术研究应用综述

3D打印技术起源于20世纪80年代末,也称为"增材制造"或"快速原型"技术。21世纪以来,随着3D打印技术的引入,数字建造成为了建筑领域数字化发展的趋势。本文对国内外现有建筑3D打印技术相关研究及应用情况进行了分析,依据使用材料和打印工艺将目前主要建筑3D打印技术归纳为三类:基于混凝土分层喷挤叠加的增材建造方法、基于砂石粉末分层粘合叠加的增材建造方法和大型机械臂驱动的材料三维构造建造方法。文章对未来建筑3D打印的研究方向提出了若干展望,包括材料理论及新材料研发、机械设备及工艺改良、软硬件协同和智能化控制研究、3D打印构件及结构力学性能研究、技术适用性及工作模式研究、技术标准体系研究、社会经济效益评价研究等方面。     

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打印技术的研究与应用进展

3D打印技术是一种热门的新兴技术,与传统技术相比,其更加系统,也更加便捷,已经在很多行业和领域得到应用.本文综合相关研究成果,阐述了混凝土3D打印技术的材料与工艺研究、3D打印混凝土的性能试验方法研究及混凝土3D打印技术的应用研究,并分析了3D打印技术现阶段存在的问题与不足,对混凝土3D打印技术的研究方向进行了展望.     

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。     

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打印混凝土的可打印性研究综述

对国内外3D打印混凝土可打印性的研究现状进行了总结,分析了配合比和原材料组成对3D打印混凝土可打印性的影响,介绍了可打印性的评价方法,并对各评价方法进行了比较,给出了相关建议。     

一种3D打印混凝土材料的试验研究

3D打印技术作为现代快速建造技术的一种,是以现代打印材料与数字模型作为基础,通过3D打印机械将打印材料逐层堆积起来的建造工艺。以普通硅酸盐水泥为主要胶凝材料,结合3D打印技术研究高铝水泥、羟丙基甲基纤维素等对3D打印混凝土各项性能的影响。结果表明:当高铝水泥掺量为10%时,3D打印混凝土的12 h抗压强度为2.36 MPa,高铝水泥最佳的掺量为10%～15%,当HPMC掺量在0.05%～0.20%时,3D打印混凝土的终凝时间由280 min延长至350 min。