一种3D打印建筑材料骨料的制备方法与流程

本发明涉及3d打印技术领域，具体为一种3d打印建筑材料骨料的制备方法。

背景技术：

3d打印(3dp)即快速成型技术的一种，又称增材制造，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术，3d打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的，常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件，该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工(aec)、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用；

建筑3d打印是利用分层堆积的基本原理，采用工业机器人逐层重复铺设材料层构建自由形式建筑结构的新兴技术，目前，3d打印建筑的材料相关研究还不成熟，我国目前采用的是建筑废弃材料，将其粉碎、研磨后加水泥、纤维、粘合剂后使用，强度高、密度小、颗粒形貌接近球型的骨料是最适合3d打印混凝土使用的，但是无法进行推广使用。

技术实现要素：

本发明提供一种3d打印建筑材料骨料的制备方法，可以有效解决上述背景技术中提出3d打印建筑的材料相关研究还不成熟，我国目前采用的是建筑废弃材料，将其粉碎、研磨后加水泥、纤维、粘合剂后使用，强度高、密度小、颗粒形貌接近球型的骨料是最适合3d打印混凝土使用的，但是无法进行推广使用的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种3d打印建筑材料骨料的制备方法，包括如下步骤：

s1、将材料、粘合剂和助剂引入反应釜中，加入水，进行搅拌；

s2、搅拌完成后将其制成可成型的块状；

s3、用制丸机将块状原料制成球型颗粒，接着将其在制丸机中抛光；

s4、抛光后进行干燥，干燥后得到球型颗粒，将干燥后的颗粒于高温条件下煅烧一定时间即可得到成品骨料。

根据上述技术方案，所述s1中材料原料包括赤泥、煤矸石、粉煤灰、高炉矿渣、污泥焚烧废渣、脱硫石膏、尾矿、冶炼渣、陶瓷工业废料中的一种或几种；其使用量为50％-95％。

根据上述技术方案，所述s1中粘结剂为水玻璃、铝溶胶、沸石粉、膨润土、硅藻土、高岭土中的一种或几种。

根据上述技术方案，所述铝溶胶的使用量为赤泥质量的3wt％-20wt％。

根据上述技术方案，所述s1中助剂为玻璃纤维、玻璃粉、玻璃纤维废丝中的一种。

根据上述技术方案，所述s1中水为自来水或去离子水。

根据上述技术方案，所述s4中球型颗粒粒径范围为2-20mm。

根据上述技术方案，所述s2中成型后块状为可直接拿取的块状。

根据上述技术方案，所述s4中干燥中煅烧温度范围为900-1300℃，煅烧时间为300-1800s。

与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明结构科学合理，使用安全方便，提出了一种利用工业固体废弃物制备3d打印材料骨料的方法，不仅可以解决工业固体废弃物规模化、高值化、资源化处置的问题，实现固体废弃物的有效利用，还为3d打印建筑材料骨料提供了一种新的选择，拓宽了3d打印建筑材料骨料的选择范围，以粉煤灰、赤泥、高炉矿渣、煤矸石、污泥焚烧废渣、脱硫石膏、尾矿、冶炼渣、陶瓷工业废料为主要材料，以水玻璃、有机粘结剂、膨润土、硅藻土、铝溶胶、高岭土作为粘合剂，以玻璃纤维、玻璃粉、玻璃纤维废丝作为助剂，为3d打印建筑材料提供了新的选择，并且固体废弃物循环使用，实现了固体废弃物规模化、高值化、资源化处置，而经过烧结、固化等处置手段，避免了其对环境的二次污染，是一种无害化处理手段，最后就地取材，成本低廉，适合推广使用。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的制备流程结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例：如图1所示，本发明提供技术方案，一种3d打印建筑材料骨料的制备方法，包括如下步骤：

s1、将材料、粘合剂和助剂引入反应釜中，加入水，进行搅拌；

s2、搅拌完成后将其制成可成型的块状；

s3、用制丸机将块状原料制成球型颗粒，接着将其在制丸机中抛光；

s4、抛光后进行干燥，干燥后得到球型颗粒，将干燥后的颗粒于高温条件下煅烧一定时间即可得到成品骨料。

根据上述技术方案，s1中材料原料包括赤泥、煤矸石、粉煤灰、高炉矿渣、污泥焚烧废渣、脱硫石膏、尾矿、冶炼渣、陶瓷工业废料；其使用量为85％。

根据上述技术方案，s1中粘结剂为水玻璃、膨润土、高岭土，其中膨润土添加比例为4％，水玻璃添加量为5％，高岭土添加比例为3％。

根据上述技术方案，铝溶胶的使用量为赤泥质量的12wt％，优选的比例为5％，铝溶胶含固量为20％。

根据上述技术方案，s1中助剂用玻璃纤维，添加比例为10％

根据上述技术方案，s1中水为自来水或去离子水。

根据上述技术方案，s4中球型颗粒粒径范围为3mm。

根据上述技术方案，s2中成型后块状为可直接拿取的块状。

根据上述技术方案，s4中干燥中煅烧温度范围为1050℃，煅烧时间为900s。

与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明结构科学合理，使用安全方便，以粉煤灰、赤泥、高炉矿渣、煤矸石、污泥焚烧废渣、脱硫石膏、尾矿、冶炼渣、陶瓷工业废料为主要材料，以水玻璃、有机粘结剂、膨润土、硅藻土、铝溶胶、高岭土作为粘合剂，以玻璃纤维、玻璃粉、玻璃纤维废丝作为助剂，提出了一种新的3d打印建筑材料骨料的制备方案，提出了一种新的3d打印建筑材料骨料的制备方案，为3d打印建筑材料提供了新的选择，并且固体废弃物循环使用，实现了固体废弃物规模化、高值化、资源化处置，而经过烧结、固化等处置手段，避免了其对环境的二次污染，是一种无害化处理手段，最后就地取材，成本低廉，适合推广使用。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种3d打印建筑材料骨料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

s1、将材料、粘合剂和助剂引入反应釜中，加入水，进行搅拌；

s2、搅拌完成后将其制成可成型的块状；

s3、用制丸机将块状原料制成球型颗粒，接着将其在制丸机中抛光；

s4、抛光后进行干燥，干燥后得到球型颗粒，将干燥后的颗粒于高温条件下煅烧一定时间即可得到成品骨料。

2.根据权利要求1所述的一种3d打印建筑材料骨料的制备方法，其特征在于，所述s1中材料原料包括赤泥、煤矸石、粉煤灰、高炉矿渣、污泥焚烧废渣、脱硫石膏、尾矿、冶炼渣、陶瓷工业废料中的一种或几种；其使用量为50%-95%。

3.根据权利要求1所述的一种3d打印建筑材料骨料的制备方法，其特征在于，所述s1中粘结剂为水玻璃、铝溶胶、沸石粉、膨润土、硅藻土、高岭土中的一种或几种。

4.根据权利要求3所述的一种3d打印建筑材料骨料的制备方法，其特征在于，所述铝溶胶的使用量为赤泥质量的3wt%-20wt%。

5.根据权利要求1所述的一种3d打印建筑材料骨料的制备方法，其特征在于，所述s1中助剂为玻璃纤维、玻璃粉、玻璃纤维废丝中的一种。

6.根据权利要求1所述的一种3d打印建筑材料骨料的制备方法，其特征在于，所述s1中水为自来水或去离子水。

7.根据权利要求1所述的一种3d打印建筑材料骨料的制备方法，其特征在于，所述s4中球型颗粒粒径范围为2-20mm。

8.根据权利要求1所述的一种3d打印建筑材料骨料的制备方法，其特征在于，所述s2中成型后块状为可直接拿取的块状。

9.根据权利要求1所述的一种3d打印建筑材料骨料的制备方法，其特征在于，所述s4中干燥中煅烧温度范围为900-1300℃，煅烧时间为300-1800s。

技术总结
本发明公开了一种3D打印建筑材料骨料的制备方法，包括如下步骤：S1、将材料、粘合剂和助剂引入反应釜中，加入水，进行搅拌；S2、搅拌完成后将其制成可成型的块状；S3、用制丸机将块状原料制成球型颗粒，接着将其在制丸机中抛光；S4、抛光后进行干燥，干燥后得到球型颗粒，将干燥后的颗粒于高温条件下煅烧一定时间即可得到成品骨料，本发明结构科学合理，使用安全方便，提出了一种新的3D打印建筑材料骨料的制备方案，提出了一种新的3D打印建筑材料骨料的制备方案，为3D打印建筑材料提供了新的选择，并且固体废弃物循环使用，实现了固体废弃物规模化、高值化、资源化处置。

技术研发人员：于宁瑞;马幸;王晗
受保护的技术使用者：上海国惠环保科技集团有限公司
技术研发日：2020.06.08
技术公布日：2020.09.08