本发明涉及建筑3d打印技术领域，尤其涉及一种3d打印建筑材料及应用。
背景技术：
现有的3d打印建筑材料大多以高分子为主，例如：abs、pp、pe、nylon、hips、pc、pla等材料，废弃的3d打印建筑材料或制品将给生态环境造成巨大的负担。此外，将这些有机材料应用于建筑材料时，需要在高温熔融状态下进行打印，然后逐层沉积固化，在此过程中，这些有机材料容易发生氧化分解等化学反应，释放出难闻的有毒气体，对环境和人体造成危害。
目前，针对3d打印建筑材料能够实际应用到建筑领域主要集中在以水泥砂浆为原料，与纤维和有机粘合剂进行混合，制成牙膏状的“油墨”进行3d建筑打印的研究上，但由于其膏状材料流动性差，很大程度上影响打印效果，且打印得到的目标建筑抗压性能较差。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种高抗压强度的3d打印成型材料。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种3d打印建筑材料，包括如下重量份数的组分：
优选的，所述水硬性胶凝材料为普通硅酸盐水泥42.5和/或贝利特水泥。
优选的，所述掺合料为粉煤灰和/或矿粉。
优选的，所述骨料为铁尾矿、铜尾矿和砂子中的一种或几种。
优选的，所述减水剂为萘系高效减水剂和/或聚羧酸高效减水剂。
优选的，所述体积稳定剂为羟乙基纤维素醚和/或羟甲基纤维素醚。
优选的，所述增强材料为玄武岩纤维、聚丙烯纤维和玻璃纤维中的一种或几种。
本发明还提供了所述3d打印建筑材料在建筑领域中的应用。
优选的，所述应用，包括以下步骤：
将3d打印建筑材料进行3d打印，得到目标建筑。
本发明提供了一种3d打印建筑材料，包括如下重量份数的组分：水硬性胶凝材料20～30重量份，掺合料10～20重量份，骨料50～60重量份，减水剂0.1～0.5重量份，体积稳定剂0.01～0.05重量份，增强材料0.2～0.5重量份，水0.12～0.18重量份。所述掺合料可以减少水硬性胶凝材料的用量，改善3d打印建筑材料的成型后的抗压性能，骨料可以提高材料的强度，减水剂可以促使3d打印建筑材料中的其他组分相互分散，增加混凝土拌合物的流动性，减少单位用水量，体积稳定剂可以有效改善材料的粘结性和工作性，增强材料的主要作用是用于提高材料早期抗裂和抗折性能。根据实施例的记载，本发明所述的3d打印建筑材料养护成型后，28天测试抗压强度可达60mpa以上，适合打印1～3层低层建筑。
具体实施方式
本发明提供了一种3d打印建筑材料，包括如下重量份数的组分：
在本发明中，若无特殊说明，所有的原料组分均为本领域技术人员所熟知的市售产品。
本发明所述3d打印建筑材料包含20～30重量份的水硬性胶凝材料，优选为22～28重量份，更优选为24～26重量份。在本发明中，所述水硬性胶凝材料优选为普通硅酸盐水泥42.5和/或贝利特水泥；当所述水硬性胶凝材料为上述具体选择中的两种时，对各物质的比例,普通硅酸盐水泥42.5大于80％。
以水硬性胶凝材料的质量为基准，本发明所述的3d打印建筑材料包含10～20重量份的掺合料，优选为12～18重量份，更优选为14～16重量份。在本发明中，所述掺合料优选为粉煤灰和/或矿粉；当所述掺合料为上述具体选择中的两种时，对各物质的比例没有特殊的限定，可按任意比例混合。
在本发明中，所述掺合料可以减少水硬性胶凝材料的用量，改善3d打印建筑材料的成型后的抗压性能。
以水硬性胶凝材料的质量为基准，本发明所述的3d打印建筑材料包含50～60重量份的骨料，优选为52～58重量份，更优选为54～56重量份。在本发明中，所述骨料优选为铁尾矿、铜尾矿和砂子中的一种或几种；当所述骨料为上述具体选择中的两种以上时，对各物质的比例没有特殊的限定，可按任意比例混合。
在本发明中，所述骨料粒径小于3mm，用于提高材料的强度。
以水硬性胶凝材料的质量为基准，本发明所述的3d打印建筑材料包含0.1～0.5重量份的减水剂，优选为0.2～0.4重量份，更优选为0.25～0.35重量份。在本发明中，所述减水剂优选为萘系高效减水剂和/或聚羧酸高效减水剂；当所述减水剂为上述具体选择中的两种时，对各物质的比例没有特殊的限定，可按任意比例混合。
在本发明中，所述减水剂可以促使3d打印建筑材料中的其他组分相互分散，增加混凝土拌合物的流动性，减少单位用水量。
以水硬性胶凝材料的质量为基准，本发明所述的3d打印建筑材料包含0.01～0.05重量份的体积稳定剂，优选为0.02～0.04重量份。在本发明中，所述体积稳定剂优选为羟乙基纤维素醚和/或羟甲基纤维素醚；当所述体积稳定剂为上述具体选择中的两种时，对各物质的比例没有特殊的限定，可按任意比例混合。
在本发明中，所述体积稳定剂可以有效改善材料的粘结性和工作性。
以水硬性胶凝材料的质量为基准，本发明所述的3d打印建筑材料包含0.2～0.5重量份的增强材料，优选为0.3～0.4重量份。在本发明中，所述增强材料为玄武岩纤维、聚丙烯纤维和玻璃纤维中的一种或几种；当所述增强材料为上述具体选择中的两种以上时，对各物质的比例没有特殊的限定，可按任意比例混合。
在本发明中，所述增强材料的长度18-30mm，主要作用是用于提高材料早期抗裂和抗折性能。
以水硬性胶凝材料的质量为基准，本发明所述的3d打印建筑材料包含0.12～0.18重量份的水，优选为0.13～0.17重量份，更优选为0.14～0.16重量份。
本发明对于所述3d打印建筑材料的制备方法没有特殊的限定，将水硬性胶凝材料、掺合料、骨料、减水剂、体积稳定剂、增强材料和水混合即得到所述3d打印建筑材料。在本发明中，所述混合优选在室温下进行；本发明对所述混合的时间没有特殊的限定，能够达到混合均匀的目的即可。在本发明中，所述混合优选在搅拌的条件下进行；本发明对所述搅拌的速率没有特殊的限定，能够使各组分充分混合即可。
在本发明中，所述混合优选先将水硬性胶凝材料、掺合料、骨料、减水剂、体积稳定剂和增强材料混合均匀后，再加水进行混合；在本发明中，加水后进行混合的时间优选为15～35min，更优选为20～30min，最优选为24～26min。
本发明还提供了所述3d打印建筑材料在建筑领域中的应用。
在本发明中，所述应用优选包括以下步骤：
将3d打印建筑材料进行3d打印，得到目标建筑。
本发明对于所述3d打印的具体方法没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的3d打印的技术方案即可。
完成所述3d打印后，本发明优选将得到的建筑体进行养护，得到目标建筑。在本发明中，所述养护是采用篷布、塑料布进行覆盖养护。
下面结合实施例对本发明提供的3d打印建筑材料进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
将15重量份的普通硅酸盐水泥42.5，15重量份的贝利特水泥，15重量份的矿粉，5重量份的粉煤灰，40重量份的铁尾矿，10重量份的砂子，0.2重量份的聚羧酸高效减水剂，0.01重量份的羧甲基纤维素醚，0.2重量份的玄武岩纤维混合，至搅拌均匀；再加0.12重量份的水搅拌20min，得到3d打印建筑材料；
将得到的3d打印建筑材料进行3d打印，然后采用篷布进行覆盖养护，防止表面水分蒸发，得到目标建筑。
对得到的3d打印建筑材料养护成型后，按照gb/t50081-2002普通混凝土力学性能试验方法标准取标准样块，进行抗压测试，28天测试抗压强度为67mpa。
实施例2
将20重量份的普通硅酸盐水泥42.5，10重量份的贝利特水泥，10重量份的矿粉，45重量份的铁尾矿，5重量份的铜尾矿，0.4重量份的聚羧酸高效减水剂，0.01重量份的羟甲基纤维素醚，0.2重量份的玄武岩纤维混合，至搅拌均匀；再加0.14重量份的水搅拌30min，得到3d打印建筑材料；
将得到的3d打印建筑材料进行3d打印，然后在自然条件下采用篷布进行覆盖养护，得到目标建筑。
对得到的3d打印建筑材料养护成型后，按照按照gb/t50081-2002普通混凝土力学性能试验方法标准取标准样块，进行抗压测试，28天测试抗压强度为60mpa。
实施例3
将25重量份的普通硅酸盐水泥42.5，5重量份的贝利特水泥，15重量份的矿粉，5重量份的粉煤灰，50重量份的铁尾矿，5重量份的铜尾矿，0.3重量份的聚羧酸高效减水剂，0.015重量份的羟甲基纤维素醚，0.2重量份的玄武岩纤维混合，至搅拌均匀；再加0.14重量份的水搅拌30min，得到3d打印建筑材料；
将得到的3d打印建筑材料进行3d打印，然后在采用塑料布进行覆盖养护，得到目标建筑。
对得到的3d打印建筑材料养护成型后，按照gb/t50081-2002普通混凝土力学性能试验方法标准取标准样块，进行抗压测试，28天测试抗压强度为61mpa。
由以上实施例可以看出，本发明所述的一种3d打印建筑材料，包括如下重量份数的组分：水硬性胶凝材料20～30重量份，掺合料10～20重量份，骨料50～60重量份，减水剂0.1～0.5重量份，体积稳定剂0.01～0.05重量份，增强材料0.2～0.5重量份，水0.12～0.18重量份。本发明所述的3d打印建筑材料养护成型后，按照gb/t50081-2002普通混凝土力学性能试验方法标准取标准样块，进行抗压测试，28天测试抗压强度可达c60强度，可满足《混凝土结构设计规范》(gb50010-2010)的要求。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。