論文：在3D打印混凝土中添加不同的添加劑帶來(lái)的影響

2020年4月21日，南極熊從外媒獲悉，來(lái)自法國(guó)和英國(guó)的研究人員正在深入研究3D打印在建筑中的應(yīng)用，并對(duì)材料中的參數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

他們?cè)谡撐?"Rheological properties of 3D printing concrete containing sisal fibres"中發(fā)布了他們的研究結(jié)果。

傳統(tǒng)的混凝土建筑，一般都需要用到模板，這是其成本較高的一個(gè)主要因素。而3D打印技術(shù)擁有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，比如更好的承受性、更快的施工速度和定制化等，使得該技術(shù)對(duì)工業(yè)用戶(hù)具有吸引力。

在本項(xiàng)研究中，研究人員使用粉煤灰和石灰石粉作為與波特蘭水泥的粘結(jié)劑，并調(diào)查了以下因素對(duì)可打印砂漿的影響。

●粉煤灰（FA）
●石灰石粉（LS）
●天然劍麻纖維的百分比（NF）
●超級(jí)增塑劑（SP）的用量
●粘性改性外加劑

用坍落度試驗(yàn)估計(jì)屈服應(yīng)力的注意事項(xiàng)

作者提醒我們，任何類(lèi)型的水泥都是 "強(qiáng)烈的時(shí)間依賴(lài)性"，作者指出，在實(shí)驗(yàn)中所有的樣品成分的時(shí)間必須一致，否則比較將是無(wú)效的。將干料、粘結(jié)劑和水在攪拌器中混合，然后加入天然纖維和VMA。之后，對(duì)砂漿進(jìn)行流變學(xué)特性評(píng)估。

FA對(duì)流臺(tái)分布和屈服應(yīng)力的影響

由于對(duì)兩種不同類(lèi)型的砂漿進(jìn)行了評(píng)估（一種是用100%的粘結(jié)劑，另一種是用24%的FA替代水泥制成的），研究人員注意到，隨著FA的出現(xiàn)，流速表的分布有所減少，但只是略有減少，而且它對(duì) "估計(jì)的屈服應(yīng)力也有影響，類(lèi)似于坍落度流量的影響。用擠壓法，LS混合料在維持層數(shù)方面并不持久。此前的研究也表明，LS的使用可能是造成水泥過(guò)去 "離析 "的原因。

因此，研究人員說(shuō)："結(jié)果表明，只用水泥和石灰石粉制成的粘結(jié)劑不適合應(yīng)用于3D打印工藝中的砂漿。

VMA對(duì)流變特性的影響

增加的SP的加入大大降低了估計(jì)的屈服應(yīng)力，影響了 "可加工性、一致性和打印性"。在加入VMA后，該團(tuán)隊(duì)注意到以下方面的減少：流臺(tái)擴(kuò)散、滲透率、估計(jì)屈服應(yīng)力的增加。這些類(lèi)型的混合料具有更好的粘度和穩(wěn)定的層粘性。

VMA對(duì)擠壓和視覺(jué)觀察的影響

"添加劍麻纖維（NF）從0.6到1%的粘結(jié)劑，通過(guò)提高纖維網(wǎng)絡(luò)的致密性，降低了砂漿的流動(dòng)性。事實(shí)上，隨著NF的添加量增加，屈服應(yīng)力增加，新鮮度降低。"研究人員總結(jié)道。

"為了將3D打印工藝應(yīng)用于水泥基材料，需要適當(dāng)?shù)墓ぷ餍浴⒘己玫钠鲂院涂節(jié)B性、易擠出性以及良好的打印性和可構(gòu)建性。事實(shí)上，擠壓層必須保持自身的穩(wěn)定性，并且在補(bǔ)充層的負(fù)載下不會(huì)變形。這也意味著各層必須粘合在一起，以避免空隙、冷接縫和其他弱化問(wèn)題。"

3D打印水泥以及在建筑中使用這種技術(shù)和材料，在過(guò)去的幾年中，已經(jīng)產(chǎn)生了許多研究以及動(dòng)態(tài)的項(xiàng)目，從研究不同的低電導(dǎo)率粘結(jié)劑，到3D打印的混凝土泡沫板、自修復(fù)材料等等。

編譯自：3dprint