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3D打印混凝土核心揭秘

更新时间: 2024-11-26 10:06:47  查看次数: 62    
从趋势线的截距能知道,材料在坍落的时候得克服差不多 3292.2 帕的剪切应力,这就是可打印性快速测试方法能测到的静态剪切应力的最大值。研究结果显示,在我们这次研究的条件下,当材料坍落高度在 8 毫米到 12 毫米之间,差不多接近 10 毫米,也就是静态剪切应力在 2100到2500帕的时候,3D打印过程就能实现。不同胶砂比和水胶比的材料,它们在 Z 向的抗压、抗折强度是不一样的。J650和 J800这两组的强度比较高,J400、J500 和 J900 这几组强度比较低。而且除了 J900 组,其他材料的强度会随着胶砂比升高而升高。为了让材料有比较好的流动性,这五组材料的水胶比会随着胶砂比升高而降低。随着材料水胶比降低,J400、J500、J650 和 J800 的力学性能会越来越好,这和普通混凝土是一样的,在完全水化的情况下,水胶比可是决定材料强度的重要因素。
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J900 配合比的水胶比是最低的,水用得太少可能会让水泥水化不完全,这样就影响了材料整体的强度。而且这组材料胶砂比高,骨料含量低,这也是它强度低的一个原因。整体打印出来的结构还不错,堆到 21 层的时候底层也没有明显变形,均匀性挺好的。这些试验结果从侧面说明3D打印混凝土可打印性快速测试方法是可行的。在我们这次研究设计的实验条件下,坍落高度在 8 到 12 毫米的材料都能很好地完成 3D 打印。这次研究用的 5 种配合比材料,它们流变性能和可打印性的测试结果都差不多。从最后实际打印结果来看,这5种配合比材料都能完成 3D 打印,其中 J800 组的效果特别好。综合力学性能测试的结论,我们就选 J800 配合比作为后面试验要用的基体材料。有研究说,加了柔性纤维会让混凝土材料的工作性变差,像静态剪切应力这些指标会升高。所以我们把 J800 材料的外加剂用量加到 0.625%,这样就能降低基体的各种流变性能指标,让它能适应加了柔性纤维之后的变化,保证 3D 打印混凝土加了柔性纤维之后还能打印。当胶砂比合适的时候,胶凝材料能很好地包住骨料,再配上合适的水胶比,基体自己就有比较好的流动性,能完成3D打印的挤出过程。在堆叠的时候,骨料之间产生的摩擦力能让材料保持形状稳定,而且材料后期强度也高,能满足 3D 打印技术的要求。要是把材料的胶砂比提高,胶凝材料就比包住骨料实际需要的量多很多,多出来的胶凝材料在整个体系里就起到润滑的作用。这时候要达到同样的流变效果,骨料少的 3D 打印材料只要用很少的水就能完成挤出过程,但是因为水泥水化不完全,材料后期强度就降低了。要是这时候提高水胶比,材料流动性会变大,形状稳定性就被破坏了。当基体胶砂比低于正常范围的时候,胶凝材料比包住骨料需要的临界值少一点,骨料之间摩擦力变大。这时候水胶比高的话,会有很多水分子在骨料颗粒之间当润滑剂,让材料整体流动性变好,就能完成 3D 打印过程。打印完之后,因为材料里骨料含量大,内部颗粒间摩擦力大,材料静态剪切应力高,形状稳定性好。但是材料后期强度会因为水胶比大而降低。从趋势能看出来,材料胶砂比高的时候,因为胶凝材料多了,基体对水的变化就更“敏感”,只要一点点水就能达到性能要求;胶砂比低的时候,基体对水就没那么“敏感”,需要更多水才能达到性能要求。不过这两种情况都没办法让强度达到合适的要求。我们这次研究确定的 J800 配合比,胶砂比是在正常范围内的比较好的配比。