一種3d打印用干混砂漿材料及其制備和應用
【專利摘要】本發明涉及一種3D打印用干混砂漿材料及其制備和應用。所述干混砂漿材料由水泥、砂、礦物活性摻和料、粉體減水劑、粘度調節劑、自支撐粘聚功能劑、速凝劑和增強纖維組成，計量稱取相應組分經攪拌混合均勻后得到所述干混砂漿材料。本發明改變了傳統水泥材料的流變特征，使得其具有類黏土強塑形的自支撐性能，類似于面團狀，可進行揉、捏、拉伸造型制備異形構件，待其自然水化固化后將構件形狀保留，在無支撐條件下，直接制備各種異形結構構件，避免了模具生產對資源的浪費，提高了生產效率。
【專利說明】
一種3D打印用干混砂漿材料及其制備和應用
技術領域
[0001 ]本發明涉及一種建筑材料，尤其是涉及一種可進行3D打印的干混砂漿材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]新拌合水泥混凝土材料，具有一定的工作性能，在外界模具約束下，新拌合混凝土通過流動填滿模具，表現為可塑性;隨著水泥水化反應的進行(達到初凝、終凝階段)，新拌合混凝土逐漸失去流動性，使得水泥狀態不再發生自發改變，從而保持模具的形狀，失去可塑性。在該過程中，水泥的成型需要依靠外加模具，而可塑性表現為水泥經流動或者振搗工藝填滿模具。
[0003]無機硅酸鹽材料黏土，與適量水混合后形成泥團，具有很好的結合特性，在外力作用下，泥團發生變形但不開裂，外力散去后，仍能保持原有形狀不變，可以形成開口的自支撐結構。這種性質稱為黏土的可塑性。
[0004]比較水泥的可塑性與黏土的可塑性可以看出，水泥自身的坍塌特性，使得其不能具有外力撤去后保持形狀的能力(自支撐特性)。
【發明內容】
[0005]本發明的目的就是改變傳統水泥混凝土成型特征，提供一種具有類黏土可揉、捏塑形特征的水泥干混砂漿材料及其制備方法。
[0006]一種3D打印用干混砂漿材料，由水泥、砂、礦物活性摻和料、粉體減水劑、增強纖維及粘度調節劑、自支撐粘聚功能劑和速凝劑組成，按以下重量組分的原料組成含量:
水泥100份，砂50?200份，礦物活性摻和料5?40份，粉體減水劑0.05?2份，粘度調節劑
0.01?0.5份，自支撐粘聚功能劑0.5?10份，速凝劑I?10份，增強纖維0.5?20份。
[0007]所述的水泥為強度不低于42.5的普通硅酸鹽水泥、白色硅酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥中的一種;所述砂為石英砂、白晶砂、河沙中的一種，砂最大粒徑為5 mm；
所述礦物活性摻和料包括偏高嶺土、硅灰、粉煤灰、磨細礦渣的兩種或多種復配活性組分，優選以下組分及重量份比例:偏高嶺土:硅灰:粉煤灰或磨細礦渣=1:0.5-1.5:0-1.5oo
[0008]所述的粉體減水劑為粉體聚羧酸減水劑、粉體萘系減水劑、粉體三聚氰胺減水劑中的一種。
[0009]所述的粘度調節劑為甲基纖維素醚、甲基羥丙基纖維素醚、甲基羥乙基纖維素醚中的一種或多種。
[0010]所述的自支撐粘聚功能劑為超細聚乙烯醇微粉、水泥觸變潤滑劑中的一種或多種。所述的聚乙烯醇微粉的分子量為5?20萬，粘度15?50 mPa.s;所述的水泥觸變潤滑劑為硅酸鎂鋁、淀粉醚類中的一種。
[0011 ]所述的速凝劑選自碳酸鈉、碳酸鋰、鋁酸鹽、硅酸鹽中的一種或幾種；
所述的增強纖維為長度為3?40 mm的聚乙烯醇纖維、聚丙烯纖維、耐堿玻璃纖維、玄武巖纖維、鋼纖維中的一種或幾種。
[0012]本發明還公開了所述3D打印用干混砂漿材料的制備及應用方法，采用以下步驟:
(1)根據配方，按重量份分別計量水泥，砂，礦物活性摻和料，粉體減水劑，粘度調節劑，自支撐粘聚功能劑，速凝劑，增強纖維，并依次加入到干混攪拌設備中攪拌混合均勻，從而得到類黏土強可塑形干混砂漿；
(2)將所述類黏土強可塑形干混砂漿加入到砂漿攪拌機中，加入相應重量25?40份水，混合攪拌均勻，得到一種新拌合可塑性漿料；
(3)根據應用需求，對所述漿料進行相應的擠壓、揉捏以制備獲得特定的形狀和造型；或按照水泥3D打印工藝對所述漿料進行擠出堆積成型，制備相應的構件。
[0013]本發明的3D打印用干混砂漿材料與現有技術相比，具有以下有益效果:
(I)干混砂漿改變了傳統水泥材料的流變特征，使得其具有類黏土強塑形的自支撐性能，類似于面團狀，可直接進行揉、捏、拉伸造型制備異形構件，待其自然水化固化后將構件形狀保留。從而免去了對模具的依賴，在無支撐條件下，直接制備各種異形結構構件。
[0014](2)干混砂漿材料可滿足水泥3D打印技術要求，有效縮短了裝飾制品生產中模具加工的時間，避免模具材料的浪費，提高生產效率
(3 )材料強度高、穩定性好、變形小。
[0015](4)材料施工方便，應用簡單，加水攪拌即可使用，可以隨意制備任何形狀的結構。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發明3D打印用干混砂漿材料制品的外形特征示意圖。
[0017]【具體實施方式】:
以下結合附圖對本發明作進一步說明。
[0018]實施例1
(1)根據配方，按重量份分別計量普通硅酸鹽水泥100份，石英砂50份，偏高嶺土10份、硅灰15份、粉煤灰15份，粉體聚羧酸減水劑2份，甲基纖維素醚0.5份，超細聚乙烯醇微粉10份，碳酸鈉10份，聚乙烯醇纖維10份，鋼纖維10份，并依次加入干混攪拌設備中攪拌混合均勻，按一定重量進行包裝分包，從而得到類黏土強可塑形干混砂漿；
(2)將所述類黏土強可塑形干混砂漿加入到砂漿攪拌機中，加入相應重量25份水，混合攪拌均勻，得到新拌合可塑性漿料；
(3)根據應用需求，對所述漿料進行相應的擠壓、揉捏以制備獲得特定的形狀和造型。
[0019]實施例2
(1)根據配方，按重量份分別計量白色硅酸鹽水泥100份，白晶砂200份，偏高嶺土3.3份、硅灰1.7份，粉體萘系減水劑0.05份，甲基羥丙基纖維素醚0.01份，硅酸鎂鋁水泥觸變潤滑劑0.5份，碳酸鋰I份，聚丙烯纖維0.3份、耐堿玻璃纖維0.2份，并依次加入干混攪拌設備中攪拌混合均勻，按一定重量進行包裝分包，從而得到類黏土強可塑形干混砂漿；
(2)將所述類黏土強可塑形干混砂漿加入到砂漿攪拌機中，加入相應重量40份水，混合攪拌均勻，得到新拌合可塑性漿料；
(3)根據應用需求，按照水泥3D打印工藝對所述漿料進行擠出堆積成型，制備相應的構件。
[0020] 實施例3
(1)根據配方，按重量份分別計量硫鋁酸鹽水泥100份，河沙100份，磨細礦渣1份、磨細礦渣5份，粉體三聚氰胺減水劑I份，甲基纖維素醚0.1份、甲基羥乙基纖維素醚0.2份，淀粉醚類水泥觸變潤滑劑5份，鋁酸鹽3份、硅酸鹽3份，玄武巖纖維12份，并依次加入干混攪拌設備中攪拌混合均勻，按一定重量進行包裝分包，從而得到類黏土強可塑形干混砂漿；
(2)將所述類黏土強可塑形干混砂漿加入到砂漿攪拌機中，加入相應重量30份水，混合攪拌均勻，得到新拌合可塑性砂漿；
(3)根據應用需求，對所述漿料進行相應的擠壓、揉捏以制備獲得特定的形狀和造型。
【主權項】
1.一種3D打印用干混砂漿材料，其特征在于:包括以下組分的原料及含量: 水泥10份， 砂50?200份， 礦物活性摻和料 5?40份， 粉體減水劑0.05?2份， 粘度調節劑0.0I?0.5份， 自支撐粘聚功能劑0.5?10份， 速凝劑I?10份， 增強纖維0.5?20份。2.根據權利要求1所述的一種3D打印用干混砂漿材料，其特征在于:所述的水泥為強度不低于42.5的普通硅酸鹽水泥、白色硅酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥的一種;所述砂為石英砂、白晶砂、河沙中的一種，最大粒徑為5 mm。3.根據權利要求1所述的一種3D打印用干混砂漿材料，其特征在于:所述礦物活性摻和料包括偏高嶺土、硅灰、粉煤灰、磨細礦渣中的兩種或多種復配活性組分。4.根據權利要求3所述的一種3D打印用干混砂漿材料，其特征在于:所述礦物活性摻和料的組分及重量份比例:偏高嶺土:硅灰:粉煤灰或磨細礦渣=1:0.5?1.5:0~1.5。5.根據權利要求1所述的一種3D打印用干混砂漿材料，其特征在于:所述的粉體減水劑為粉體聚羧酸減水劑、粉體萘系減水劑、粉體三聚氰胺減水劑中的一種。6.根據權利要求1所述的一種3D打印用干混砂漿材料，其特征在于:所述的粘度調節劑為甲基纖維素醚、甲基羥丙基纖維素醚、甲基羥乙基纖維素醚中的一種或多種。7.根據權利要求1所述的一種3D打印用干混砂漿材料，其特征在于:所述的自支撐粘聚功能劑為超細聚乙烯醇微粉、水泥觸變潤滑劑中的一種或多種;所述的聚乙烯醇微粉的分子量為5?20萬，粘度15?50 mPa.s；所述的水泥觸變潤滑劑為硅酸鎂鋁、淀粉醚類中的一種。8.根據權利要求1所述的一種3D打印用干混砂漿材料，其特征在于:所述的速凝劑選自碳酸鈉、碳酸鋰、鋁酸鹽、硅酸鹽中的一種或幾種。9.根據權利要求1所述的一種3D打印用干混砂漿材料，其特征在于:所述的增強纖維為長度為3~40 mm的聚乙烯醇纖維、聚丙烯纖維、耐堿玻璃纖維、玄武巖纖維、鋼纖維中的一種或幾種。10.—種權利要求1-9任一項所述的3D打印用干混砂漿材料的應用方法，其特征在于:采用以下步驟: (1)根據配方，按重量份分別計量水泥，砂，礦物活性摻和料，粉體減水劑，粘度調節劑，自支撐粘聚功能劑，速凝劑和增強纖維，并依次加入到干混攪拌設備中攪拌混合均勻，從而得到類黏土強可塑形干混砂漿； (2)將所述類黏土強可塑形干混砂漿加入到砂漿攪拌機中，加入相應重量25?40份水，混合攪拌均勻，得到一種新拌合可塑性漿料； (3)根據應用需求，對所述漿料進行相應的擠壓、揉捏以獲得特定的形狀和造型；或按照水泥3D打印工藝對所述漿料進行擠出堆積成型，制備相應的構件。
【文檔編號】C04B28/06GK106064911SQ201610347021
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年5月24日 公開號201610347021.X, CN 106064911 A, CN 106064911A, CN 201610347021, CN-A-106064911, CN106064911 A, CN106064911A, CN201610347021, CN201610347021.X
【發明人】熊吉如, 張敦譜
【申請人】南京倍立達新材料系統工程股份有限公司