3D打印混凝土材料与工艺参数对性能的影响文献综述

 2022-10-26 16:05:23

文献综述(或调研报告):

1、3D打印混凝土性能

3D打印混凝土在施工时需要将配制好的混凝土一次打印成型且没有模具约束,故对于新拌混凝土的性能要求颇高,这些性能要求主要有:可打印性、粘结性、形状保持能力、塑性承载力等。可打印性要求混凝土在没有外来力的条件下能够在打印机喷头中顺利流畅的挤出,这要求浆体既不能太过稀也不能太过粘稠,同时在打印过程中要注意浆体挤出速度与喷头移动的速度的匹配性问题,否则容易出现断料,少料,裂缝等问题。

传统的混凝土技术都是将混凝土浇入模具中一次成型,而3D打印混凝土技术则是将浆体通过打印喷头挤出一层层叠加完成,这就要求叠加的每一层与上下两层之间的界面粘结力要达到强度要求。

在打印混凝土的过程中,混凝土以条状浆体的形式被挤出打印喷头,打印出的浆体能否保持条状而不至于坍塌也是3D打印混凝土技术需要解决的问题之一。形状保持能力就是指打印出的条状浆体保持原有形态而不坍的性能指标。

除此之外,对于打印整个构件的过程来说,当最后一层打印完成前,底层的浆体也是新拌状态,这就要求浆体能够提供足够大的承载力以保证整个构件的完整性。塑性承载力的性能指标就是使混凝土在整个构件打印完成之后,底层混凝土能够不变形。

2、3D打印混凝土工艺参数

3D打印混凝土技术由混凝土和打印机两部分组成,混凝土由打印机打印出来从而形成构件。因此,混凝土配比与打印机工艺参数的配合也就尤为重要。混凝土工艺参数有打印喷头的移动速度,喷头内转子搅拌的速度以及喷头打印时距离打印平面的高度等。

打印喷头的移动速度对打印混凝土的质量有很大的影响。如果移动的速度过慢,会导致下料时浆体挤压,破坏预先设计好的形状,如果移动的速度过快,会导致下料时浆体不够,使得打印出的条状浆体出现缺料甚至断料的情况。

喷头内的转子搅拌速度能够影响到打印时的下料速度与打印的混凝土质量。由于混凝土浆体是一种触变性的浆体材料,理论上来说,搅拌时的转速越快,混凝土就越稀,下料时就越容易,也就是说可以在单位时间内挤出更多的混凝土,而且这样的混凝土挤出后的质量就越高,也就是强度与后续的一系列性能都会更加优异。

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