喷墨3D打印纤维增强水泥基材料性能研究

针对喷墨3D打印水泥基材料的脆性问题,本文提出一种在3D打印水泥粉末中添加纤维的增韧方法。研究纤维在粉末中的分散性,优选纤维种类及长度,通过优化打印工艺提高粉末铺展性能,分析纤维掺量对打印性能和力学性能的影响。结果表明,6 mm以下的纤维在粉末中分散性较好,随纤维长度增加,纤维分散性变差;随纤维掺量的增加,铺展性能和粉床密度下降,提高辊轴速度可有效改善材料的铺展质量。粘结剂受毛细作用在粉末中沿纤维扩散,试件沿辊轴铺展方向的精度最差。弯曲荷载下,破坏试件中玄武岩纤维以拔出破坏为主,而PVA纤维以纤维拉断为主,展现出更好的抗弯性能;相较于未掺纤维的打印试件,1.5%体积掺量的PVA纤维将试件的抗折强度提高63.5%,达到13.6 MPa。