研究人員評估不同類型混凝土3D打印的可能性

  要3D打印混凝土，必須滿足幾個(gè)參數(shù)。它必須能夠通過噴嘴擠出，一旦沉積就保持其形狀，并且還能夠在連續(xù)層的重量下保持不變。近日，在一篇名為“3D打印混凝土中的可加工性參數(shù)評估”的論文中，一組研究人員根據(jù)四種不同的測試來測量新混凝土用于3D打印的可操作性：“流動(dòng)臺，ICAR流變儀，Vicat以及在實(shí)驗(yàn)室中應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)測量旋轉(zhuǎn)螺桿擠出機(jī)的電機(jī)的電力消耗。“

  對于他們的材料，研究人員使用碎石灰石和硅質(zhì)河砂各自的一半的組合。用他們開發(fā)了原型3D打印系統(tǒng)來測試材料。“生產(chǎn)出使用不同骨料，粘合劑和不同量的水和超塑化劑生產(chǎn)的混凝土混合物，根據(jù)四種不同的測試進(jìn)行可加工性測試并印刷，以便獲得廣泛的測量可加工性參數(shù)數(shù)據(jù)范圍，并最終確定其特征的閾值一種可印刷的混凝土混合物，“研究人員說。

  研究人員建立了可印刷性和可建造性的四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：

  可以通過噴嘴擠出混合物

  良好的印刷質(zhì)量意味著沒有空隙，沒有擠壓材料的尺寸變化

  可以實(shí)現(xiàn)五層印刷材料而不會(huì)塌陷

  第1層的高度與第5層的高度~1

  很難找到符合所有四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的混合物。調(diào)整石灰石作為骨料和水泥作為粘合劑的混合物，以達(dá)到三種不同的可加工性水平，高，中和低，但沒有一種被認(rèn)為是可印刷的，因?yàn)闆]有一種符合所有四個(gè)既定標(biāo)準(zhǔn)。

  研究人員還評估了隨時(shí)間推移的可使用性損失。在混合后0,15和30分鐘測量具有三種不同聚集體（石灰石，河砂和兩者的混合物）的混合物的膨脹。研究人員表示，“石灰石填料混凝土的可加工性比河砂或石灰?guī)r和河砂的混凝土損失率高。這可以用聚合物的粒度來解釋。石灰石填料含有更多的細(xì)粉，從混合物中吸收更多的水。“

  許多河砂和組合骨料可以成功地進(jìn)行3D打印，而大多數(shù)基于石灰石的混合物被證明是不可印刷的。石灰石混合物還需要更高量的水和超增塑劑以達(dá)到與其他混合物相同的可加工性水平，這導(dǎo)致較低的抗壓強(qiáng)度值。

  “使用替代膠凝材料，如粉煤灰和鋼包爐渣作為水泥的替代品，結(jié)果表明，與100％水泥作為粘合劑的混合物相比，抗壓強(qiáng)度平均降低30％，密度降低10％，“研究人員總結(jié)道。 “在大多數(shù)情況下，在印刷過程中，觀察到與其他混合物相比，飛灰混合物顯示出降低的值和更高的可加工性損失率。然而，預(yù)計(jì)硬化混凝土的低成本和體積穩(wěn)定性是在混凝土中使用粉煤灰或鋼包爐渣進(jìn)行3D打印的優(yōu)勢。

  該論文的作者還包括M. Papachristoforou，V。Mitsopoulos和M. Stefanidou。

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