3D打印混凝土抗碳化性能各向异性及成因分析

受挤出式工艺的影响,3D打印混凝土中存在较多的界面,影响着打印混凝土的耐久性能。为了探明3D打印成型混凝土抗碳化性能的各向异性变化规律,通过碳化试验研究了三种水胶比3D打印混凝土沿X、Y、Z三个方向的碳化行为。基于压汞试验和X-CT扫描获取了3D打印混凝土的孔隙特征和分布规律,从微观层面阐释3D打印混凝土抗碳化性能的变化机理。结果表明:孔隙与3D打印混凝土的碳化行为有着密切联系,层条间界面因条带堆叠产生了更多孔隙,因而CO_(2)在界面位置扩散速度更快,碳化深度更大;受界面的影响,打印混凝土的抗碳化性能具有明显的各向异性;基体部位材料的抗碳化性能优于层间界面,层间界面的抗碳化性能优于条间界面;水灰比越低,材料抗碳化性能越好;当CO_(2)在混凝土中扩散时,受层条间大孔隙的影响,打印成型混凝土中形成了未碳化岛。

打印工艺对3D打印混凝土层间黏结性能研究

泵送挤出堆叠成型的打印工艺致使3D打印混凝土层间黏结性能成为结构分析要点。本文针对打印工艺参数并统计国内外试验数据,分析了3D打印混凝土层间弱黏结的影响机制,结合水泥水化过程建立了层间黏结强度随打印时间间隔的分阶段变化模型,明确了喷嘴形状、尺寸和高度对层间黏结的影响规律,提出了层间黏结强度随打印速度的退化模型,为3D打印混凝土工艺优化和流程改进提供理论参考和技术借鉴。

风积沙3D打印砂浆材料参数与各向异性研究

通过前期的大量研究,得到两组风积沙3D打印砂浆配合比,对其材料参数进行了3D打印测试,并对打印试件进行了各向异性研究。结果表明:与基准配合比的试件相比,两组风积沙3D打印砂浆的打印性能较优,28 d抗折强度略低于基准组,抗压强度略高于基准组。当打印工艺参数相同时,试件的各向异性存在一致的规律,材料配比不同,各向异性离散程度也不同,且随着龄期的不同发生改变。通过SEM观察纤维界面、骨料界面的黏结状态,发现聚丙烯纤维表面较为光滑,与水泥石的黏结较差;风积沙表面附着更多的水化产物,与水泥石的黏结较好。

使用混凝土3D打印技术建造曲线型“火星屋”数字酒店项目的施工技术

未来外星球建造基地时,3D打印技术是最有可能使用的建造技术之一。中国甘肃省的火星1号基地项目模拟了火星地貌,并使用混凝土3D打印技术建造了房屋,形成了一项具有特色的文化旅游产业项目。2022年6月,开始了5栋火星房屋酒店建筑的3D打印建造。这个3D打印酒店是蛋形的,总高度为9 m,建筑面积为46 m2,被分为上下两层,有三角形的窗户和顶部的天窗。在工厂完成混凝土构件3D打印后,再被运输至项目现场进行拼装施工建造。介绍了火星房屋的结构设计、3D打印工艺和整体安装施工情况。5栋3D打印的火星房屋和酒店在戈壁沙漠中完成建造,共花费3个月时间。基于数字打印和混凝土3D打印的建筑,整个打印、安装和建造过程是安全、快速和准确的,结构设计和安装过程完整。该项目目前是世界上最大的蛋形3D打印结构,其建造过程为更多的3D打印设计提供了经验,并对探索添加智能建筑技术具有积极意义。