常州3D打印

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3D打印混凝土:配合比、打印性与纤维研究新视角

    

3D 打印混凝土基体的配合比设计和性能测试情况。测试结果显示,有 5 种配合比材料,它们的静态剪切应力都差不多,都在 2100 到 2500 帕之间,动态剪切应力在 300 到 350 帕这个范围,塑性粘度是 3.9 到 4.6 帕每秒。所以在合理的误差范围里,这 5 种材料的静态剪切应力和动态剪切应力基本是一样的。而且当材料胶砂比太大或者太小时,塑性粘度就会比较大。综合这些材料的打印效果来看,虽然这 5 种配合比的胶砂比和水胶比都不一样,但都能进行 3D 打印,打印效果也不错。在这个基础上对这 5 组材料的性能分析后得出了这些结论:把流变性能、可打印性和力学性能测试结果综合起来看,就选 J800 配合比作为 3D 打印混凝土没加纤维时的基体。确定了像挤出速度是 1.4 立方厘米每秒、打印速度是 30 毫米每秒这些打印参数,当材料的静态剪切应力在 2100 到 2500 帕之间时,用这次研究选的 3D 打印机就能完成 3D 打印混凝土的打印。这次研究设计使用的 3D 打印混凝土可打印性快速测试方法很简单实用,能在实际打印前先测试 3D 打印混凝土能不能打印,确定材料的可打印性。能实现打印的 3D 打印混凝土材料,它的胶砂比和水胶比是幂函数关系。
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3D 打印混凝土技术对材料性能要求特别高。材料得有一定的流动性,这样才能用挤出式打印。还得有一定的粘度和可塑性,在离开打印机变成设计好的结构这个过程中,能保持自己的形状稳定,这样才能打印出高精度的构件。根据文献研究的情况,现在国内外学者对加了柔性纤维的 3D 打印混凝土流变性能的研究还不全面。这部分内容就从纤维长度和掺量变化对 3D 打印混凝土流变性能的影响入手,系统地研究这三个方面:一是研究聚丙烯纤维(PPF)、聚乙烯醇纤维(PVAF)和剑麻纤维(SF)的掺量和长度变化对 3D 打印混凝土流变性能有啥影响;二是结合每种纤维的扫描电子显微镜(SEM)微观形貌以及纤维长径比对材料流变性能的影响情况,分析不同纤维对 3D 打印混凝土流变性能影响的原理;三是比较柔性纤维之间的差别和优势,给实际施工时选择纤维种类和性能提供理论依据。在新拌的混凝土里,合成纤维不会和混凝土里的其他成分发生明显的化学反应,它对材料性能的影响就像形状特别的骨料一样,是靠自身的物理特性来影响材料的流动性能或者含气量这些指标的。 

2024-11-26 10:13:15