本发明涉及3D打印技术领域，具体而言，涉及一种3D打印建筑结构材料及其使用方法。
背景技术：
3D打印技术自问世以来，迅速改变了诸多行业的生产工艺，达到了传统工艺难以实现的生产效果。在传统的生产制造领域，产品成本很大程度上源于标准模具，并通过标准化和规模化的生产来分摊。3D打印技术可使单一产品的成本与其生产数量无关，并能进行产品的个性化和定制化生产，从而达到先进的生产制造水平。目前，3D打印技术的优势集中体现在工业设计领域，3D打印机以粉末状塑料或金属为原料，采用数字建模和逐层打印的方法，满足各种常规或异形模型及原型的生产制造需求，打印出实物模型。传统打印机完成的是二维平面打印，而3D打印机完成的是三维立体打印，打印出的是实物模型。
传统的结构性建筑材料大都使用了搅拌+浇筑的工艺，虽然技术成熟，但是整个生产流程规模庞大、设备沉重。传统的装饰性建筑材料大都以涂料、油漆、镀层、贴面、瓷砖和玻璃为主。2014年之后，出现了一些3D打印出来的建筑物，随着3D打印简易房屋、别墅和住宅楼信息的发布，3D打印建筑引发了社会各界的广泛热议和专业领域内的探究。
已有3D打印建筑建造的基本过程为，工厂车间内3D打印机连续的打印出建筑物的墙体，对部分体积过大的墙体进行切割作业，分段运出车间。房屋的基础、梁、楼板和柱等使用传统工艺建造，3D打印墙体运抵房屋建造施工现场后进行吊装，并对打印出的墙体进行局部浇筑，对各建筑构件进行焊接等作业，完成房屋建造。总体分析，现阶段的3D打印建筑是使用3D打印新型墙体材料和传统建筑构件建造的装配式建筑，并且此类建筑中仅有墙体是3D打印机打印。
结合以上分析，目前3D打印建筑材料存在以下问题：
1、现阶段的3D打印建筑主要针对墙体等装饰性建筑材料，采用3D打印结构性建筑的效果不好，主要是打印材料的粘结性和抗裂性能较差，导致打印出的结构性建筑强度较低；
2、需耗费大量的水泥、砂石等骨料，不满足减材、循环的发展理念。
有鉴于此，特提出本发明。
技术实现要素：
本发明的第一目的在于提供一种3D打印建筑结构材料，该建筑结构材料将建筑垃圾二次利用，绿色环保，材料的抗裂性能和粘结性得到了显著提升。
本发明的第二目的在于提供一种所述的3D打印建筑结构材料的使用方法，该方法条件温和、操作简单，3D打印建筑结构材料通过3D打印得到的建筑结构强度较高，能够满足建筑装饰性和结构性的要求。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
一种3D打印建筑结构材料，按重量份计包括如下组分：建筑垃圾40～70份、生活垃圾10～15份、纤维8～20份、轻质骨料5～20份和水20～40份。
优选地，在本发明提供的技术方案的基础上，上述3D打印建筑结构材料按重量份计包括如下组分：建筑垃圾50～70份、生活垃圾10～15份、纤维8～15份、轻质骨料10～20份和水20～30份。
优选地，在本发明提供的技术方案的基础上，上述3D打印建筑结构材料按重量份计包括如下组分：建筑垃圾50～60份、生活垃圾10～12份、纤维8～10份、轻质骨料10～15份和水20～30份。
进一步，在本发明提供的技术方案的基础上，上述3D打印建筑结构材料还包括：胶粉和石膏；所述胶粉的含量为5～10重量份；所述石膏的含量为10～20重量份。
优选地，在本发明提供的技术方案的基础上，所述轻质骨料为聚苯颗粒，所述聚苯颗粒、所述胶粉和所述石膏的质量比为2:1:2。
优选地，在本发明提供的技术方案的基础上，上述3D打印建筑结构材料还包括：粉质填料；所述粉质填料的含量为10～15重量份。
优选地，在本发明提供的技术方案的基础上，上述3D打印建筑结构材料，按重量份计包括如下组分：建筑垃圾50～60份、生活垃圾10～12份、纤维8～10份、聚苯颗粒10～20份、胶粉5～10份、石膏10～20份、粉煤灰10～15份和水20～30份。
一种上述任一项所述的3D打印建筑结构材料的使用方法，包括以下步骤：将配方量的建筑垃圾和生活垃圾粉碎后加入纤维、轻质骨料、任选地胶粉、任选地石膏、任选地粉质填料和水搅拌至粘性浆体状态，放入3D打印系统中按所需建筑结构进行3D打印。
优选地，在本发明提供的技术方案的基础上，生活垃圾粉碎前对生活垃圾进行消毒、除臭处理。
优选地，在本发明提供的技术方案的基础上，上述3D打印建筑结构材料的使用方法，包括以下步骤：
(1)将配方量的建筑垃圾和经过消毒和除臭处理的生活垃圾进行破碎、球磨、烘干，得到建筑垃圾粉和生活垃圾粉；
(2)将步骤(1)得到的建筑垃圾粉、生活垃圾粉放入搅拌机中，加入配方量的轻质骨料、任选地胶粉、任选地石膏、任选地粉质填料混合均匀；
(3)将配方量的水加入搅拌机内，搅拌至粘性浆体状态；
(4)将配方量的纤维分散到浆体中继续搅拌均匀后转移到3D打印系统中，按所需建筑结构进行3D打印。
与已有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明以建筑垃圾、生活垃圾、纤维、轻质骨料为主体，制成3D打印材料，实现了建筑垃圾、生活垃圾的循环利用，是一种绿色的3D打印材料，利用建筑垃圾本身的水泥、砂石、钢筋等结构原料以及生活垃圾中纤维等物质，不需要再外加水泥、砂石等原材料，节省原料，节能环保，选择不同类型的建筑垃圾有针对性地满足建筑结构性和装饰性的需求；
(2)本发明提供的上述3D打印材料的使用方法条件温和、操作简单，采用上述材料制备得到的3D建筑结构打印材料能够满足3D打印材料的要求，材料韧性好，粘结性和抗裂性高，经过3D打印得到的建筑结构稳定性好、强度高。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
根据本发明的一个方面，提供了一种3D打印建筑结构材料，按重量份计包括如下组分：建筑垃圾40～70份、生活垃圾10～15份、纤维8～20份、轻质骨料5～20份和水20～40份。
建筑垃圾是指建设、施工单位或个人对各类建筑物、构筑物、管网等进行建设、铺设或拆除、修缮过程中所产生的渣土、弃土、弃料、淤泥及其他废弃物，包含渣土、混凝土块、碎石块、砖瓦碎块、废砂浆、泥浆、沥青块、废塑料、废金属、废竹木等材料。
建筑垃圾作为本发明3D打印建筑结构材料中最为重要，也是占比最大的部分，为结构性建筑或装饰性建筑提供主体骨架材料，本发明不需要额外添加水泥、砂石、钢筋等结构性原料，全部来源于建筑垃圾，达到了建筑材料的循环利用，符合绿色建筑的理念。根据打印所需要的建筑物的类型有针对性地选择建筑垃圾的类型，例如，想打印的建筑物为结构性建筑，主要选择结构性构筑物拆除后所得到的建筑垃圾；打印的建筑物为装饰性建筑，主要选择装饰性建筑(墙体)拆除后所得到的建筑垃圾，这样就能够有针对性地满足建筑物结构性和装饰性的需求，使打印出的建筑在性能上满足需求。
建筑垃圾典型但非限制性的含量为40重量份、42重量份、44重量份、46重量份、48重量份、50重量份、52重量份、54重量份、56重量份、58重量份、60重量份、62重量份、64重量份、66重量份、68重量份或70重量份。
生活垃圾指人们在日常生活中或者为日常生活提供服务的活动中产生的固体废物，以及法律、行政法规规定视为生活垃圾的固体废物，主要包括居民生活垃圾、集市贸易与商业垃圾、公共场所垃圾、街道清扫垃圾及企事业单位垃圾等。
生活垃圾中含有纤维成分及其他成分，可以增加材料成分之间的粘结力，具有拉结抗裂的作用，而且纤维的中空结构有着保温和减重作用。
生活垃圾典型但非限制性的含量为10重量份、11重量份、12重量份、13重量份、14重量份或15重量份。
本发明中，纤维包括有机纤维或无机纤维中的一种或多种。
在一种优选的实施方式中，纤维为钢纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维或碳纤维中的任意一种或者至少两种的混合物。
纤维具有一定的抗拉强度(断裂强度)，增加材料的抗拉伸和抗裂性能。
纤维典型但非限制性的含量为8重量份、9重量份、10重量份、11重量份、12重量份、13重量份、14重量份、15重量份、16重量份、17重量份、18重量份、19重量份或20重量份。
本发明中，轻质骨料为陶粒、珍珠岩、聚苯颗粒或陶瓷微珠中的任意一种或者至少两种的混合物。
轻质骨料典型但非限制性的含量为5重量份、6重量份、7重量份、8重量份、9重量份、10重量份、11重量份、12重量份、13重量份、14重量份、15重量份、16重量份、17重量份、18重量份、19重量份或20重量份。
水典型但非限制性的含量为20重量份、22重量份、24重量份、26重量份、28重量份、30重量份、32重量份、34重量份、36重量份、38重量份或40重量份。
本发明以建筑垃圾、生活垃圾为主体，配合纤维和轻质骨料，形成液料，通过相互之间的配合作用，达到增加材料的防裂性能和提高材料的粘结性能的目的，实现了建筑垃圾、生活垃圾的循环利用，是一种绿色的3D打印材料，不需要额外添加水泥、砂石等原材料，节省原料，节能环保，选择不同类型的建筑垃圾有针对性地满足建筑结构性和装饰性的需求。
本发明所述的“主要由”，意指其除所述组份外，还可以包括其他组份，这些其他组份赋予所述中药制剂不同的特性。除此之外，本发明所述的“主要由”，还可以替换为封闭式的“为”或“由……组成”。
在一种优选的实施方式中，上述3D打印建筑结构材料按重量份计包括如下组分：建筑垃圾50～70份、生活垃圾10～15份、纤维8～15份、轻质骨料10～20份和水20～30份。
在一种优选的实施方式中，上述3D打印建筑结构材料按重量份计包括如下组分：建筑垃圾50～60份、生活垃圾10～12份、纤维8～10份、轻质骨料10～15份和水20～30份。
通过更进一步地优化各组分的配比关系，可以进一步地提高材料的稳定性、抗拉及粘结性能。
在一种优选的实施方式中，上述3D打印建筑结构材料还包括：胶粉和石膏；胶粉的含量为5～10重量份；石膏的含量为10～20重量份。
胶粉指废旧橡胶制品经粉碎加工处理而得到的粉末状橡胶材料。
胶粉典型但非限制性的含量为5重量份、6重量份、7重量份、8重量份、9重量份或10重量份。
本发明中，石膏为脱硫石膏。
石膏典型但非限制性的含量为10重量份、12重量份、14重量份、16重量份、18重量份或20重量份。
在3D打印中，打印材料的快速冷却一直以来都是一个问题，本发明通过采用胶粉、脱硫石膏来延长材料的冷却时间，从而解决材料在3D打印中冷却快的技术问题。
作为一种优选的实施方式，胶粉和石膏的质量比为1:2。
通过进一步优化胶粉和石膏的配比，不仅可以使之发挥延长材料冷却时间的作用，而且也能进一步提高打印材料强度、粘结性和改善材料的综合性能。
进一步作为一种优选的实施方式，轻质骨料为聚苯颗粒，聚苯颗粒、胶粉和石膏的质量比为2:1:2。
聚苯颗粒全称为膨胀聚苯乙烯泡沫颗粒，又称膨胀聚苯颗粒，是由可发性聚苯乙烯树脂珠粒为基础原料膨胀发泡制成的。通过采用聚苯颗粒可以使3D打印材料具有显著的抗拉性能，同时可以减轻材料重量。
通过特定配比含量的聚苯颗粒、胶粉和石膏，可以进一步提升材料的粘结性和抗裂性，打印出的建筑结构强度高、性能好。
在一种优选的实施方式中，上述3D打印建筑结构材料还包括：粉质填料；粉质填料的含量为10～15重量份。
粉质填料选自天然石粉、化学矿粉、橡胶粉、粉煤灰中任意一种或者至少两种的混合物。
在一种优选的实施方式中，粉质填料为粉煤灰。
粉质填料典型但非限制性的含量为10重量份、11重量份、12重量份、13重量份、14重量份或15重量份。
通过添加粉质填料，可以达到减轻材料重量的目的，并进一步提高材料整体的综合性能。
在一种优选的实施方式中，上述3D打印建筑结构材料的典型配方，按重量份计包括如下组分：建筑垃圾50～60份、生活垃圾10～12份、纤维8～10份、聚苯颗粒10～20份、胶粉5～10份、石膏10～20份、粉煤灰10～15份和水20～30份。
根据本发明的另一个方面，提供了一种上述任一项所述的3D打印建筑结构材料的使用方法，包括以下步骤：将配方量的建筑垃圾和生活垃圾粉碎后加入纤维、轻质骨料、任选地胶粉、任选地石膏、任选地粉质填料和水搅拌至粘性浆体状态，放入3D打印系统中按所需建筑结构进行3D打印。
本发明提供的上述3D打印材料的使用方法操作简单、条件温和，制备得到的3D打印材料防裂性能和粘结性能显著，经3D打印系统得到的建筑结构稳定、强度较高。
在一种优选的实施方式中，生活垃圾粉碎前对生活垃圾进行消毒、除臭处理。
消毒、除臭采用微波辐照法，同时将垃圾中的细菌、病毒和异味、臭味除去，避免使用强氧化物和酸类溶液进行处理而造成溶液的残留，避免后期在使用时对人体产生危害。
由于生活垃圾成分较复杂，含易腐败物，将生活垃圾经过消毒、除臭处理后，与建筑材料一起进行粉碎处理后，作为3D打印材料的原料使用。
在一种优选的实施方式中，上述3D打印建筑结构材料的使用方法，包括以下步骤：
(1)将配方量的建筑垃圾和经过消毒和除臭处理的生活垃圾进行破碎、球磨、烘干，得到建筑垃圾粉和生活垃圾粉；
(2)将步骤(1)得到的建筑垃圾粉、生活垃圾粉放入搅拌机中，加入配方量的轻质骨料、任选地胶粉、任选地石膏、任选地粉质填料混合均匀；
(3)将配方量的水加入搅拌机内，搅拌至粘性浆体状态；
(4)将配方量的纤维分散到浆体中继续搅拌均匀后转移到3D打印系统中，按所需建筑结构进行3D打印。
经过测试，本发明的3D打印建筑结构材料容重为0.5～0.8g/cm3，抗压强度为4～9MPa，拉伸粘结强度0.6～1.1MPa，抗压强度为9～12MPa，是一种理想的3D打印建筑结构材料。
为了进一步了解本发明涂料的效果，下面结合具体实施例及对比例对本发明做进一步详细的说明。
实施例1
一种3D打印建筑结构材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将40重量份的建筑垃圾和经过消毒和除臭处理的15重量份的生活垃圾进行破碎、球磨、烘干，得到建筑垃圾粉和生活垃圾粉；
(2)将步骤(1)得到的建筑垃圾粉、生活垃圾粉放入搅拌机中，加入5重量份的聚苯颗粒、10重量份的胶粉、10重量份的脱硫石膏、10重量份的粉煤灰混合均匀；
(3)将30重量份的水加入搅拌机内，搅拌至粘性浆体状态；
(4)将8重量份的玻璃纤维分散到浆体中继续搅拌均匀后得到3D打印建筑结构材料。
实施例2
一种3D打印建筑结构材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将70重量份的建筑垃圾和经过消毒和除臭处理的10重量份的生活垃圾进行破碎、球磨、烘干，得到建筑垃圾粉和生活垃圾粉；
(2)将步骤(1)得到的建筑垃圾粉、生活垃圾粉放入搅拌机中，加入20重量份的陶粒、5重量份的胶粉、20重量份的脱硫石膏、12重量份的天然石粉混合均匀；
(3)将40重量份的水加入搅拌机内，搅拌至粘性浆体状态；
(4)将20重量份的钢纤维分散到浆体中继续搅拌均匀后得到3D打印建筑结构材料。
实施例3
一种3D打印建筑结构材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将50重量份的建筑垃圾和经过消毒和除臭处理的12重量份的生活垃圾进行破碎、球磨、烘干，得到建筑垃圾粉和生活垃圾粉；
(2)将步骤(1)得到的建筑垃圾粉、生活垃圾粉放入搅拌机中，加入10重量份的珍珠岩、8重量份的胶粉、15重量份的脱硫石膏、11重量份的化学矿粉混合均匀；
(3)将30重量份的水加入搅拌机内，搅拌至粘性浆体状态；
(4)将10重量份的陶瓷纤维分散到浆体中继续搅拌均匀后得到3D打印建筑结构材料。
实施例4
一种3D打印建筑结构材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将60重量份的建筑垃圾和经过消毒和除臭处理的14重量份的生活垃圾进行破碎、球磨、烘干，得到建筑垃圾粉和生活垃圾粉；
(2)将步骤(1)得到的建筑垃圾粉、生活垃圾粉放入搅拌机中，加入15重量份的陶瓷微珠、6重量份的胶粉、13重量份的脱硫石膏、15重量份的粉煤灰混合均匀；
(3)将35重量份的水加入搅拌机内，搅拌至粘性浆体状态；
(4)将15重量份的碳纤维分散到浆体中继续搅拌均匀后得到3D打印建筑结构材料。
实施例5
一种3D打印建筑结构材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将55重量份的建筑垃圾和经过消毒和除臭处理的13重量份的生活垃圾进行破碎、球磨、烘干，得到建筑垃圾粉和生活垃圾粉；
(2)将步骤(1)得到的建筑垃圾粉、生活垃圾粉放入搅拌机中，加入12重量份的聚苯颗粒、7重量份的胶粉、18重量份的脱硫石膏、13重量份的粉煤灰混合均匀；
(3)将25重量份的水加入搅拌机内，搅拌至粘性浆体状态；
(4)将17重量份的玻璃纤维分散到浆体中继续搅拌均匀后得到3D打印建筑结构材料。
实施例6
一种3D打印建筑结构材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将55重量份的建筑垃圾和经过消毒和除臭处理的13重量份的生活垃圾进行破碎、球磨、烘干，得到建筑垃圾粉和生活垃圾粉；
(2)将步骤(1)得到的建筑垃圾粉、生活垃圾粉放入搅拌机中，加入12重量份的聚苯颗粒、13重量份的粉煤灰混合均匀；
(3)将25重量份的水加入搅拌机内，搅拌至粘性浆体状态；
(4)将17重量份的玻璃纤维分散到浆体中继续搅拌均匀后得到3D打印建筑结构材料。
实施例7
一种3D打印建筑结构材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将40重量份的建筑垃圾和经过消毒和除臭处理的15重量份的生活垃圾进行破碎、球磨、烘干，得到建筑垃圾粉和生活垃圾粉；
(2)将步骤(1)得到的建筑垃圾粉、生活垃圾粉放入搅拌机中，加入20重量份的聚苯颗粒、10重量份的胶粉、20重量份的脱硫石膏、10重量份的粉煤灰混合均匀；
(3)将30重量份的水加入搅拌机内，搅拌至粘性浆体状态；
(4)将8重量份的玻璃纤维分散到浆体中继续搅拌均匀后得到3D打印建筑结构材料。
实施例8
一种3D打印建筑结构材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将70重量份的建筑垃圾和经过消毒和除臭处理的10重量份的生活垃圾进行破碎、球磨、烘干，得到建筑垃圾粉和生活垃圾粉；
(2)将步骤(1)得到的建筑垃圾粉、生活垃圾粉放入搅拌机中，加入10重量份的聚苯颗粒、5重量份的胶粉、10重量份的脱硫石膏、12重量份的天然石粉混合均匀；
(3)将40重量份的水加入搅拌机内，搅拌至粘性浆体状态；
(4)将20重量份的钢纤维分散到浆体中继续搅拌均匀后得到3D打印建筑结构材料。
实施例9
一种3D打印建筑结构材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将50重量份的建筑垃圾和经过消毒和除臭处理的12重量份的生活垃圾进行破碎、球磨、烘干，得到建筑垃圾粉和生活垃圾粉；
(2)将步骤(1)得到的建筑垃圾粉、生活垃圾粉放入搅拌机中，加入14重量份的聚苯颗粒、7重量份的胶粉、14重量份的脱硫石膏、11重量份的化学矿粉混合均匀；
(3)将30重量份的水加入搅拌机内，搅拌至粘性浆体状态；
(4)将10重量份的陶瓷纤维分散到浆体中继续搅拌均匀后得到3D打印建筑结构材料。
实施例10
一种3D打印建筑结构材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将60重量份的建筑垃圾和经过消毒和除臭处理的14重量份的生活垃圾进行破碎、球磨、烘干，得到建筑垃圾粉和生活垃圾粉；
(2)将步骤(1)得到的建筑垃圾粉、生活垃圾粉放入搅拌机中，加入16重量份的聚苯颗粒、8重量份的胶粉、16重量份的脱硫石膏、15重量份的粉煤灰混合均匀；
(3)将35重量份的水加入搅拌机内，搅拌至粘性浆体状态；
(4)将15重量份的碳纤维分散到浆体中继续搅拌均匀后得到3D打印建筑结构材料。
实施例11
一种3D打印建筑结构材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将55重量份的建筑垃圾和经过消毒和除臭处理的13重量份的生活垃圾进行破碎、球磨、烘干，得到建筑垃圾粉和生活垃圾粉；
(2)将步骤(1)得到的建筑垃圾粉、生活垃圾粉放入搅拌机中，加入12重量份的聚苯颗粒、7重量份的胶粉、18重量份的脱硫石膏混合均匀；
(3)将25重量份的水加入搅拌机内，搅拌至粘性浆体状态；
(4)将17重量份的玻璃纤维分散到浆体中继续搅拌均匀后得到3D打印建筑结构材料。
对比例1
一种3D打印建筑结构材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将40重量份的建筑垃圾进行破碎、球磨、烘干，得到建筑垃圾粉；
(2)将步骤(1)得到的建筑垃圾粉放入搅拌机中，加入5重量份的聚苯颗粒、10重量份的胶粉、10重量份的脱硫石膏、10重量份的粉煤灰混合均匀；
(3)将30重量份的水加入搅拌机内，搅拌至粘性浆体状态；
(4)将8重量份的玻璃纤维分散到浆体中继续搅拌均匀后得到3D打印建筑结构材料。
对比例2
一种3D打印建筑结构材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将70重量份的建筑垃圾和经过消毒和除臭处理的10重量份的生活垃圾进行破碎、球磨、烘干，得到建筑垃圾粉和生活垃圾粉；
(2)将步骤(1)得到的建筑垃圾粉、生活垃圾粉放入搅拌机中，加入5重量份的胶粉、20重量份的脱硫石膏、12重量份的天然石粉混合均匀；
(3)将40重量份的水加入搅拌机内，搅拌至粘性浆体状态；
(4)将20重量份的钢纤维分散到浆体中继续搅拌均匀后得到3D打印建筑结构材料。
对比例3
一种3D打印建筑结构材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将50重量份的建筑垃圾和经过消毒和除臭处理的12重量份的生活垃圾进行破碎、球磨、烘干，得到建筑垃圾粉和生活垃圾粉；
(2)将步骤(1)得到的建筑垃圾粉、生活垃圾粉放入搅拌机中，加入10重量份的珍珠岩、8重量份的胶粉、15重量份的脱硫石膏、11重量份的化学矿粉混合均匀；
(3)将30重量份的水加入搅拌机内，搅拌至粘性浆体状态，得到3D打印建筑结构材料。
对比例4
一种3D打印建筑结构材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将30重量份的建筑垃圾和经过消毒和除臭处理的14重量份的生活垃圾进行破碎、球磨、烘干，得到建筑垃圾粉和生活垃圾粉；
(2)将步骤(1)得到的建筑垃圾粉、生活垃圾粉放入搅拌机中，加入15重量份的陶瓷微珠、6重量份的胶粉、13重量份的脱硫石膏、15重量份的粉煤灰混合均匀；
(3)将35重量份的水加入搅拌机内，搅拌至粘性浆体状态；
(4)将15重量份的碳纤维分散到浆体中继续搅拌均匀后得到3D打印建筑结构材料。
对比例5
一种3D打印建筑结构材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将55重量份的建筑垃圾和经过消毒和除臭处理的20重量份的生活垃圾进行破碎、球磨、烘干，得到建筑垃圾粉和生活垃圾粉；
(2)将步骤(1)得到的建筑垃圾粉、生活垃圾粉放入搅拌机中，加入12重量份的聚苯颗粒、7重量份的胶粉、18重量份的脱硫石膏、13重量份的粉煤灰混合均匀；
(3)将25重量份的水加入搅拌机内，搅拌至粘性浆体状态；
(4)将30重量份的玻璃纤维分散到浆体中继续搅拌均匀后得到3D打印建筑结构材料。
对比例6
一种3D打印建筑结构材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将40重量份的水泥砂浆放入搅拌机中，加入5重量份的聚苯颗粒、10重量份的胶粉、10重量份的脱硫石膏、10重量份的粉煤灰混合均匀；
(2)将30重量份的水加入搅拌机内，搅拌至粘性浆体状态；
(3)将8重量份的玻璃纤维分散到浆体中继续搅拌均匀后得到3D打印建筑结构材料。
对各实施例和对比例得到的3D打印建筑结构材料进行性能测试，测试结果如表1所示。
表1各实施例和对比例的3D打印建筑结构材料性能测试结果
由表1数据可知，实施例1～11制备得到的3D打印建筑材料的容重为0.5～0.8g/cm3，抗压强度为4～9MPa，拉伸粘结强度0.6～1.1MPa，抗压强度为9～12MPa。通过本发明得到的3D打印建筑材料的容重低、拉伸粘结强度高，具有良好的抗裂性能，抗压、抗弯强度优良。
实施例6与实施例5相比，没有添加石膏和胶粉，这使得得到的材料加热后冷却时间缩短，在后期的3D打印时容易凝固。
实施例11与实施例5相比，没有添加粉煤灰等粉质填料，得到的材料在密度上明显高于其他实施例，重量较重。
实施例7～10在保持上述体系优点的情况下，拉伸粘结强度进一步提高，粘结性能显著，实施例7～10与实施例1～4相比，通过采用特定配比含量的聚苯颗粒、胶粉和石膏，可以进一步提升材料的粘结性和抗裂性。
对比例1～3分别与实施例1～3相比，原料组分不同，对比例1缺少生活垃圾，对比例2缺少聚苯颗粒，对比例3缺少纤维，材料的抗压强度、拉伸粘结强度和抗压强度均有所下降，可见原料的各个组分对于整个材料的性能均有影响，本发明通过采用特定配比的建筑垃圾、生活垃圾、聚苯颗粒和纤维，几种成分相互配合、相辅相成，可以获得韧性好，粘结性、抗裂性高的建筑材料。
对比例4与实施例4相比，建筑垃圾的量较小，材料的抗压强度、拉伸粘结强度和抗弯强度均下降；对比例5与实施例5相比，生活垃圾和纤维的量较大，也对材料的抗压强度、拉伸粘结强度和抗弯强度带来负面影响。
对比例6采用普通水泥砂浆为原料制作3D打印材料，通过本发明实施例与对比例6相比，本发明只采用建筑垃圾为主体获得的3D打印材料与水泥砂浆材料在性能上具有可比性，在抗压强度、拉伸粘结强度和抗弯强度等方面具有比水泥砂浆更好的性能。由此可见，采用建筑垃圾为主体的材料不需外加水泥和砂石即可获得抗裂、粘结性佳的材料，使建筑材料得以循环利用。
综上所述，本发明的3D打印建筑结构材料采用建筑垃圾、生活垃圾、纤维、轻质骨料及其他组分使之具有良好的协同特性，得到的材料具有优良的粘结性和抗裂性。通过进一步优化组分及其成分配比，进一步减轻材料重量、延长材料冷却时间、提升材料的粘结性能和加工性能。
为了进一步考察打印出的建筑结构性能，对上述实施例得到的3D打印建筑结构材料进行3D打印。
实施例12
将实施例1得到的3D打印建筑结构材料放入3D打印系统中，运用计算机辅助设计，建造一个三维模型，接下来将三维模型转到3D打印立体造型术的接口协议(STL)，即从CAD制图转换到STL模板，接下来转到叠层制造(AM)及其和STL文件处理，将STL的文件拷贝到计算机中，由计算机控制三维打印机工作，再将3D打印机机器设置为打印建筑结构的制作需求，逐层进行打印，直至完成建筑的建造过程，最终得到方形建筑。
实施例13
将实施例2得到的3D打印建筑结构材料放入3D打印系统中，运用计算机辅助设计，建造一个三维模型，接下来将三维模型转到3D打印立体造型术的接口协议(STL)，即从CAD制图转换到STL模板，接下来转到叠层制造(AM)及其和STL文件处理，将STL的文件拷贝到计算机中，由计算机控制三维打印机工作，再将3D打印机机器设置为打印建筑结构的制作需求，逐层进行打印，直至完成建筑的建造过程，最终得到尖顶建筑。
实施例14
将实施例3得到的3D打印建筑结构材料放入3D打印系统中，运用计算机辅助设计，建造一个三维模型，接下来将三维模型转到3D打印立体造型术的接口协议(STL)，即从CAD制图转换到STL模板，接下来转到叠层制造(AM)及其和STL文件处理，将STL的文件拷贝到计算机中，由计算机控制三维打印机工作，再将3D打印机机器设置为打印建筑结构的制作需求，逐层进行打印，直至完成建筑的建造过程，最终得到穹顶建筑。
通过采用本发明得到的3D打印建筑结构材料经过3D打印后可以获得所需的建筑结构，得到的建筑结构稳定性好，梁、柱、墙体等结构满足建筑结构的要求，强度高，使用周期长。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。