一种绿色环保3D打印自刮平材料及其制备方法与流程

本申请涉及水泥砂浆制备工艺领域，尤其涉及采用商品砂浆新材料的开发应用。属于建筑领域，主要应用于房屋隔墙、庭院围墙、建筑小品等。

背景技术：

对于框架结构的房屋，柱间隔墙多年来一直采用空心砖砌筑。由于空心砖体积有限，因此，空心砖之间由水泥砂浆进行粘接。在砌筑完成后，由于表面不平整，还需进行抹灰。整个过程耗费大量的人力、物力、财力，同时施工时间非常长、施工过程建筑工地污染严重。

采用3d打印墙体，可以在半个小时即可完成一面长为4米、高4米的墙体，同时由于设备自带随打印随刮平设备，墙体打印完成后，表面光滑，无需再进行抹灰。由于采用空心组合打印方式，相比传统空心砖砌块墙体，每立方米质量下降21.4～27.6％。同时由于3d打印墙体全部采用机械，不需人工，可有效控制建筑材料的浪费。

但是目前的打印材料效果不理想，且造价高昂。

技术实现要素：

发明目的：

本申请提供一种绿色环保3d打印自刮平砂浆材料，其目的是解决以往所存在的问题。

技术方案：

绿色环保3d打印自刮平砂浆材料，其特征在于：该材料各组分所占质量如下：胶凝材料用量：15～20份；河砂用量：65～70份；水用量：10～15份；聚丙烯纤维用量：0.066～0.099份；聚羧酸减水剂用量：0.162～0.184份；速凝剂用量：1.104～1.472份；纤维醚用量：0.018～0.048份。

胶凝材料中质量为：水泥用量：9～12份；粉煤灰用量：4.5～6份；膨胀剂用量：1.5～2份。

所述的水泥为po42.5普通硅酸盐水泥，初凝时间为50min，水温15℃时终凝时间为625min，比表面积为321m²/kg。

所述的膨胀剂性能如下，膨胀率：混凝土的15天纵向限制膨胀率＞0.02％，180天纵向限制干缩率＜0.02％；抗渗性能：防水性能良好，达到标号p12以上；含气量：掺入混凝土膨胀防水剂的混凝土含气量约提高1.5％，降低沁水率，增加和易性；对钢筋无锈蚀作用，能抗硫酸盐浸蚀。

所述的粉煤灰采用ii级粉煤灰，细度为18，烧失量为6.8；所述的河砂粒径介于0.5～0.8mm。

所述的聚丙烯纤维规格为直径13-25μm，长度6mm，密度1.18g/m³,抗拉强度≥600mpa。

所述的减水剂为聚羧酸系高效减水剂，减水率大于25％。

所述的速凝剂为dt型水泥速凝剂。

所述的纤维醚为羟丙基甲基纤维素醚hpmc，外观白色或类白色粉末；颗粒度:100目通过率大于98.5％；80目通过率大于100％；炭化温度:280～300℃；表观密度:0.25-0.70g/cm³,比重1.26～1.31；变色温度:190～200℃；表面张力:2％水溶液为42～56dyn/cm。

如上所述的绿色环保3d打印自刮平砂浆材料的制备方法，其特征在于：该方法如下：首先按比例将砂、水泥、粉煤灰、纤维、膨胀剂、纤维醚等粉状材料进行干拌，待搅拌均匀后，添加水及减水剂，充分搅拌，搅拌均匀后把湿料放入输送泵里，然后接上输送管，连接到3d打印设备上。首先启动输送泵，待3d打印设备终端喷头处出料时，由操作台(设定好程序)控制3d打印设备进行连续均匀逐层打印，并在3d打印设备的终端喷头处添加液体速凝剂，最后打印成型。

优点效果：本申请涉及一种绿色环保3d打印自刮平砂浆材料及其制备方法，本申请将水泥、粉煤灰、河砂按比例称量好放入搅拌机中混合均匀；将高效减水剂、水的混合溶液加入搅拌机内，搅拌直至变成粘性浆体状态；将聚合物纤维分散到浆体中继续搅拌均匀；将混合均匀的砂浆从搅拌机中转移到3d墙体打印的设备中，同时添加速凝剂至打印出口处装置内，按所需要求进行墙体3d打印，自刮平设备对成型的墙体部分进行墙面刮平。

由于材料主要是固体废物与水泥和纤维结合而成，因此本申请能够有效地利用建筑材料，降低水泥需求量，有效地降低了墙体生产的工程造价，为企业节省工时费用，提升企业利润空间。因此，本申请能带来巨大的经济效益、环境效益和社会效益。

附图说明：

图1为墙体水平断面图(单位毫米)。

具体实施方式：

绿色环保3d打印自刮平砂浆材料，其特征在于：该材料各组分所占质量如下：胶凝材料用量：15～20份；河砂用量：65～70份；水用量：10～15份；聚丙烯纤维用量：0.066～0.099份；聚羧酸减水剂用量：0.162～0.184份；速凝剂用量：1.104～1.472份；纤维醚用量：0.018～0.048份。

胶凝材料中质量为：水泥用量：9～12份；粉煤灰用量：4.5～6份；膨胀剂用量：1.5～2份。

所述的水泥为po42.5普通硅酸盐水泥，初凝时间为50min，水温15℃时终凝时间为625min，比表面积为321m²/kg。

所述的膨胀剂性能如下，膨胀率：混凝土的15天纵向限制膨胀率＞0.02％，180天纵向限制干缩率＜0.02％；抗渗性能：防水性能良好，达到标号p12以上；含气量：掺入混凝土膨胀防水剂的混凝土含气量约提高1.5％，降低沁水率，增加和易性；对钢筋无锈蚀作用，能抗硫酸盐浸蚀。

所述的粉煤灰采用ii级粉煤灰，细度为18，烧失量为6.8；所述的河砂粒径介于0.5～0.8mm。

所述的聚丙烯纤维规格为直径13-25μm，长度6mm，密度1.18g/m³,抗拉强度≥600mpa。

所述的减水剂为聚羧酸系高效减水剂，减水率大于25％。

所述的速凝剂为dt型水泥速凝剂。

所述的纤维醚为羟丙基甲基纤维素醚hpmc，外观白色或类白色粉末；颗粒度:100目通过率大于98.5％；80目通过率大于100％；炭化温度:280～300℃；表观密度:0.25-0.70g/cm³,比重1.26～1.31；变色温度:190～200℃；表面张力:2％水溶液为42～56dyn/cm。

如上所述的绿色环保3d打印自刮平砂浆材料的制备方法，其特征在于：该方法如下：首先按比例将砂、水泥、粉煤灰、纤维、膨胀剂、纤维醚等粉状材料进行干拌，待搅拌均匀后，添加水及减水剂，充分搅拌，搅拌均匀后把湿料放入输送泵里，然后接上输送管，连接到3d打印设备上。首先启动输送泵，待3d打印设备终端喷头处出料时，由操作台(设定好程序)控制3d打印设备进行连续均匀逐层打印，并在3d打印设备的终端喷头处添加液体速凝剂，最后打印成型。

本申请所述的聚丙烯纤维为常州某纤维公司产，规格为13-25μm(直径)，长度6mm，密度1.18g/m³,抗拉强度≥600mpa。

本申请所述的减水剂为聚羧酸系高效减水剂，减水率大于25％。高效减水剂的作用是减少用水量，降低水灰比，提高混凝土强度。

本申请所述的速凝剂为dt型水泥速凝剂，该产品无毒、无味、无刺激、对人体没有腐蚀以及具有抗渗性能好等作用。

本申请所述的纤维醚为羟丙基甲基纤维素醚hpmc，外观白色或类白色粉末；颗粒度:100目通过率大于98.5％；80目通过率大于100％；炭化温度:280～300℃；表观密度:0.25-0.70g/cm³(通常在0.5g/cm³左右),比重1.26～1.31；变色温度:190～200℃；表面张力:2％水溶液为42～56dyn/cm。

墙体横断面如图1所示：

实施例1：

绿色环保3d打印自刮平砂浆材料，该材料各组分所占质量如下：胶凝材料用量：15份；河砂用量：70份；水用量：10份；聚丙烯纤维用量：0.066份；聚羧酸减水剂用量：0.184份；速凝剂用量：1.104份；纤维醚用量：0.048份。

胶凝材料中质量为：水泥用量：9份；粉煤灰用量：6份；膨胀剂用量：1.5份。

所述的水泥为po42.5普通硅酸盐水泥，初凝时间为50min，水温15℃时终凝时间为625min，比表面积为321m²/kg。

所述的膨胀剂性能如下，膨胀率：混凝土的15天纵向限制膨胀率＞0.02％，180天纵向限制干缩率＜0.02％；抗渗性能：防水性能良好，达到标号p12以上；含气量：掺入混凝土膨胀防水剂的混凝土含气量约提高1.5％，降低沁水率，增加和易性；对钢筋无锈蚀作用，能抗硫酸盐浸蚀。所述的粉煤灰采用ii级粉煤灰，细度为18，烧失量为6.8；所述的河砂粒径介于0.5～0.8mm。

所述的聚丙烯纤维规格为直径13-25μm，长度6mm，密度1.18g/m³,抗拉强度≥600mpa。所述的减水剂为聚羧酸系高效减水剂，减水率大于25％。

所述的速凝剂为dt型水泥速凝剂。所述的纤维醚为羟丙基甲基纤维素醚hpmc，外观白色或类白色粉末；颗粒度:100目通过率大于98.5％；80目通过率大于100％；炭化温度:280～300℃；表观密度:0.25-0.70g/cm³,比重1.26～1.31；变色温度:190～200℃；表面张力:2％水溶液为42～56dyn/cm。

如上所述的绿色环保3d打印自刮平砂浆材料的制备方法，该方法如下：首先按比例将砂、水泥、粉煤灰、纤维、膨胀剂、纤维醚等粉状材料进行干拌，待搅拌均匀后，添加水及减水剂，充分搅拌，搅拌均匀后把湿料放入输送泵里，然后接上输送管，连接到3d打印设备上。首先启动输送泵，待3d打印设备终端喷头处出料时，由操作台(设定好程序)控制3d打印设备进行连续均匀逐层打印，并在3d打印设备的终端喷头处添加液体速凝剂，最后打印成型。

材料经检测:7天抗压强度4.90mpa；28天抗压强度10.11mpa；7天抗折强度1.82mpa；28天抗折强度3.36mpa。

实施例2：

绿色环保3d打印自刮平砂浆材料，该材料各组分所占质量如下：胶凝材料用量：20份；河砂用量：65份；水用量：15份；聚丙烯纤维用量：0.099份；聚羧酸减水剂用量：0.162份；速凝剂用量：1.472份；纤维醚用量：0.018份。

胶凝材料中质量为：水泥用量：12份；粉煤灰用量：4.5份；膨胀剂用量：2份。

所述的水泥为po42.5普通硅酸盐水泥，初凝时间为50min，水温15℃时终凝时间为625min，比表面积为321m²/kg。

所述的膨胀剂性能如下，膨胀率：混凝土的15天纵向限制膨胀率＞0.02％，180天纵向限制干缩率＜0.02％；抗渗性能：防水性能良好，达到标号p12以上；含气量：掺入混凝土膨胀防水剂的混凝土含气量约提高1.5％，降低沁水率，增加和易性；对钢筋无锈蚀作用，能抗硫酸盐浸蚀。所述的粉煤灰采用ii级粉煤灰，细度为18，烧失量为6.8；所述的河砂粒径介于0.5～0.8mm。

所述的聚丙烯纤维规格为直径13-25μm，长度6mm，密度1.18g/m³,抗拉强度≥600mpa。所述的减水剂为聚羧酸系高效减水剂，减水率大于25％。

所述的速凝剂为dt型水泥速凝剂。所述的纤维醚为羟丙基甲基纤维素醚hpmc，外观白色或类白色粉末；颗粒度:100目通过率大于98.5％；80目通过率大于100％；炭化温度:280～300℃；表观密度:0.25-0.70g/cm³,比重1.26～1.31；变色温度:190～200℃；表面张力:2％水溶液为42～56dyn/cm。

如上所述的绿色环保3d打印自刮平砂浆材料的制备方法，该方法如下：首先按比例将砂、水泥、粉煤灰、纤维、膨胀剂、纤维醚等粉状材料进行干拌，待搅拌均匀后，添加水及减水剂，充分搅拌，搅拌均匀后把湿料放入输送泵里，然后接上输送管，连接到3d打印设备上。首先启动输送泵，待3d打印设备终端喷头处出料时，由操作台(设定好程序)控制3d打印设备进行连续均匀逐层打印，并在3d打印设备的终端喷头处添加液体速凝剂，最后打印成型。

材料经检测:7天抗压强度4.91mpa；28天抗压强度10.131mpa；7天抗折强度1.77mpa；28天抗折强度3.28mpa。

实施例3：

绿色环保3d打印自刮平砂浆材料，该材料各组分所占质量如下：胶凝材料用量：18份；河砂用量：68份；水用量：13份；聚丙烯纤维用量：0.077份；聚羧酸减水剂用量：0.172份；速凝剂用量：1.207份；纤维醚用量：0.038份。

胶凝材料中质量为：水泥用量：10份；粉煤灰用量：5份；膨胀剂用量：1.8份。

所述的水泥为po42.5普通硅酸盐水泥，初凝时间为50min，水温15℃时终凝时间为625min，比表面积为321m²/kg。

所述的膨胀剂性能如下，膨胀率：混凝土的15天纵向限制膨胀率＞0.02％，180天纵向限制干缩率＜0.02％；抗渗性能：防水性能良好，达到标号p12以上；含气量：掺入混凝土膨胀防水剂的混凝土含气量约提高1.5％，降低沁水率，增加和易性；对钢筋无锈蚀作用，能抗硫酸盐浸蚀。所述的粉煤灰采用ii级粉煤灰，细度为18，烧失量为6.8；所述的河砂粒径介于0.5～0.8mm。

所述的聚丙烯纤维规格为直径13-25μm，长度6mm，密度1.18g/m³,抗拉强度≥600mpa。所述的减水剂为聚羧酸系高效减水剂，减水率大于25％。

所述的速凝剂为dt型水泥速凝剂。所述的纤维醚为羟丙基甲基纤维素醚hpmc，外观白色或类白色粉末；颗粒度:100目通过率大于98.5％；80目通过率大于100％；炭化温度:280～300℃；表观密度:0.25-0.70g/cm³,比重1.26～1.31；变色温度:190～200℃；表面张力:2％水溶液为42～56dyn/cm。

如上所述的绿色环保3d打印自刮平砂浆材料的制备方法，该方法如下：首先按比例将砂、水泥、粉煤灰、纤维、膨胀剂、纤维醚等粉状材料进行干拌，待搅拌均匀后，添加水及减水剂，充分搅拌，搅拌均匀后把湿料放入输送泵里，然后接上输送管，连接到3d打印设备上。首先启动输送泵，待3d打印设备终端喷头处出料时，由操作台(设定好程序)控制3d打印设备进行连续均匀逐层打印，并在3d打印设备的终端喷头处添加液体速凝剂，最后打印成型。

材料经检测:7天抗压强度4.93mpa；28天抗压强度10.12mpa；7天抗折强度1.81mpa；28天抗折强度3.33mpa。

同时，本申请大量采用发电厂的废弃物粉煤灰，如果能够得以推广，将会大大减少粉煤灰的堆积和排放，取得巨大的环境和社会效益。

综上所述，本申请涉及一绿色环保3d打印自刮平砂浆材料材料及其制备方法，属于建筑领域，该发明由水泥、粉煤灰、河砂、聚合物纤维、膨胀剂、纤维醚、减水剂和速凝剂等成份组成。本申请采用我团队研发的3d墙体打印设备打印，打印步骤：将水泥、粉煤灰、河砂按比例称量好放入搅拌机中混合均匀；将高效减水剂、水的混合溶液加入搅拌机内，搅拌直至变成粘性浆体状态；将聚合物纤维分散到浆体中继续搅拌均匀；将混合均匀的砂浆从搅拌机中转移到3d墙体打印的设备中，同时添加速凝剂至打印出口处装置内，按所需要求进行墙体3d打印，自刮平设备对成型的墙体部分进行墙面刮平。本申请将工业废渣再利用，有利于环境保护，并降低其成本；采用中空墙体打印时比传统空心砖砌块墙体，每立方米质量下降21.4～27.6％，且无需后期人工抹平，节省工时，经济合理；性能上能够实现快速打印、快速成型，且拥有良好的触变性、流动性，初凝时间最快可达两分钟以内，能够满足3d打印砂浆快干快硬的要求，且后期强度高，材料易于施工，制备简单，适于广泛推广应用。