掺粗集料的3D打印混凝土性能研究文献综述

 2023-08-26 04:08

文献综述(或调研报告):

摘要:3D打印建筑是以数据模型文件为基础,由打印机喷嘴将材料层层挤出,通过分层加工和叠加成型的方式实现建筑物打印建造,是目前最为热点的先进制造技术之一。本文着重阐述了国内外3D打印混凝土技术与其材料和施工工艺的发展现状, 讨论了3D打印混凝土当前所面临的问题, 在对建筑3D打印材料工作性能及力学性能等方面进行论述的基础上,重点介绍了3D打印混凝土材料在流动性、可挤出性、可建造性及力学强度等性能指标的测定。最后对3D打印混凝土提出了未来展望。

关键词:3D打印,粗骨料,混凝土

引言

当代建筑用量最大、范围最广、最经济的建筑材料混凝土的发展虽然只有不到200年的历史, 却已成为当代社会使用量巨大的建筑工程材料, 为人类社会的发展与前进做出了不可取代的贡献。然而随着工程建设的不断加快,混凝土在生产应用方面的高能耗、高污染的弊端也逐渐显露出来,严重阻碍了其发展。为适应绿色制造发展需求,混凝土需要不断地注入新鲜地血液。3D打印作为第三次工业革命的重要标志,广泛应用于各个研究领域,为社会生产方式提供了新的思路,成为改变未来的创造性技术。以3D打印为基础的3D打印混凝土技术作为一种新型技术,将为建筑行业带来全新的变化。

1 3D打印混凝土简介

3D打印技术的正式名称为“增材制造”,又称“快速成型技术”,起源于上世纪80年代,是指通过连续的物理层叠加生成三维实体的技术(增材制造),与传统的去除材料加工技术(减材制造)不同,其综合了数字建模技术、机电控制技术、信息技术、材料科学与化学等诸多方面的前沿技术知识,具有很高的技术含量。3D打印混凝土是一种以数字文件为基础,以水泥混凝土为油墨或粘合材料,通过逐层堆叠累积构造建筑物的快速建造技术。其无需模板,可自动、快速、灵活、精细、高效的打印复杂建筑,具有绿色、环保、节能、节材及节约劳动力的优点,拥有良好的发展前景。

2 3D打印混凝土材料与工艺

2.1 3D打印混凝土材料

3D打印混凝土技术是将3D打印技术与商品混凝土领域的技术相结合而产生的新型应用技术, 其主要原理是将混凝土构件利用计算机进行3D建模和分割生产三维信息, 然后将配制好的混凝土拌合物通过挤出装置,按照设定好的程序,通过机械控制,由喷嘴挤出进行打印,最后得到混凝土构件。3D打印混凝土技术在实施施工打印过程中,由于其具有较高的可塑性,在成型过程中的无需支撑,是一种新型的混凝土无模成型技术,具有一下两个优点:既有自密实混凝土的无需振捣的优点,也有喷射混凝土便于制造繁杂构件的优点。

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