添加有机制砂和玻璃粉的3D打印混凝土及其制备方法与流程

无机化学及其化合物制造及其合成,应用技术添加有机制砂和玻璃粉的3d打印混凝土及其制备方法技术领域1.本发明涉及再生混凝土制备技术领域，具体为添加有机制砂和玻璃粉的3d打印混凝土及其制备方法。背景技术：2.3d打印混凝土技术基于机械、计算机、自动控制、材料、建筑学、土木工程等多学科的深度交叉和融合，许多相关创新产品和实际应用频繁产出，3d打印混凝土技术的发展可全面提升建筑工业化水平。但是3d打印混凝土由于水泥用量过多，3d打印材料并不环保。3.随着我国几十年的现代化建设，河砂的储蓄越来越少。同时工业生产过程中产生了大量的矿渣、粉煤灰等工业固废，这些工业固废的堆放不仅仅占用土地资源而且会产生环境污染。在城镇化的更新过程中，从老旧的建筑中拆下了大量的老旧玻璃，这些玻璃没有得到有效的利用，大部分在垃圾焚烧厂进行了焚烧。现在地聚物材料作为一种相对更加绿色环保的建筑材料出现在人们的视野中，地聚物混凝土是使用碱性激发剂与一些具有火山灰活性的硅铝酸盐固废材料混合反应而成的一类胶凝材料，恰好矿渣、粉煤灰和玻璃粉中富含铝硅酸盐，将这些废弃物变废为宝，是一件利国利民的好事。由于使用了高碱性的激发剂，地聚物材料具有凝结速度快的优点，这个优点利于提高3d打印混凝土的建造性。4.基于此，如何采用地聚物材料来制作适合3d打印用的混凝土成了当下亟待解决的问题。5.基于玻璃粉和机制砂开发3d打印碱激发地聚物材料，不仅有利于智能建造技术的升级和建造效率的提升，还可解决天然砂资源短缺和玻璃粉、矿渣和粉煤灰等固废的处理利用难题，具有迫切的技术发展需求和广阔的市场应用前景，然而现阶段并无相关技术见诸报道。技术实现要素：6.本发明的目的在于提供添加有机制砂和玻璃粉的3d打印混凝土及其制备方法，不仅实现工业固废的回收利用，弥补天然资源短缺的问题，而且制得的混凝土还具有较好的力学性能和打印性能，满足增材制造的轮廓建造工艺的使用要求。7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：添加有机制砂和玻璃粉的3d打印混凝土，由以下原料制成：8.矿渣30～100质量份，9.粉煤灰10～90质量份，10.玻璃粉17～60质量份，11.机制砂50～200质量份，12.缓凝剂0.5～1质量份，13.硅酸钠溶液10～70质量份，14.氢氧化钠粉末0.1～0.9质量份，15.水10～60质量份。16.进一步地，所述玻璃粉的粒径小于200um，所述粉煤灰为f级粉煤灰，矿渣为s95级矿渣，所述机制砂由鹅卵石和/或花岗石破碎后经湿法制砂工艺处理制备，其粒径小于2mm。17.进一步地，由以下原料制成：18.矿渣50～80质量份，19.粉煤灰40～70质量份，20.玻璃粉30～50质量份，21.机制砂100～190质量份，22.缓凝剂0.6～0.95质量份，23.硅酸钠溶液30～45质量份，24.氢氧化钠粉末0.6～0.8质量份，25.水30～50质量份。26.进一步地，由以下原料制成：27.矿渣60质量份，28.粉煤灰70质量份，29.玻璃粉60质量份，30.机制砂100质量份，31.缓凝剂0.95质量份，32.硅酸钠溶液30质量份，33.氢氧化钠粉末0.6质量份，34.水45质量份。35.进一步地，所述缓凝剂由葡萄糖酸钠粉末和氯化钡粉末复配制成，所述葡萄糖酸钠粉末和氯化钡粉末的质量比为2∶1。36.进一步地，所述硅酸钠溶液的模数为3.26。37.进一步地，所述氢氧化钠的纯度为96％。38.本发明还提供了添加有机制砂和玻璃粉的3d打印混凝土的制备方法，包括如下步骤：39.提前至少12h配置碱激发剂，包括：将10～60质量份的水与10～70质量份的硅酸钠溶液均匀混合得到湿料混合物，将0.1～0.9质量份的氢氧化钠粉末加入湿料混合物中混合至充分溶解得到碱当量为2～6％的碱激发剂；40.制备干料混合物，包括：将30～100质量份的矿渣，10～90质量份的粉煤灰，17～60质量份的玻璃粉，50～200质量份的机制砂，0.5～1质量份的缓凝剂均匀混合，得到干料混合物；41.制备3d打印用混凝土，包括将所述碱激发剂和所述干料混合物均匀混合得到3d打印用混凝土。42.本发明还提供了一种混凝土成品，由如下步骤制成：43.制作试件，包括将上述添加有机制砂和玻璃粉的3d打印混凝土输入3d打印机料筒内打印得到混凝土试件，挤出头直径为10～25mm，打印速度为1000～1600mm/min；打印速度中的xy轴移动速度为3500～5000mm/min；z轴移动速度为500～1500mm/min；44.制作成品，包括将所述混凝土试件覆膜后常温养护24h，然后放入标准养护室内养护3～28天得到混凝土成品，标准养护室条件为18～22℃，相对湿度90～95％。45.与现有技术相比，本发明的有益效果是：46.1、本发明中的混凝土采用建筑固废玻璃和工业固废矿渣和粉煤灰等作为原料，不仅实现了固废的回收利用，而且还弥补了天然原料的不足，减少对天然原料的依赖程度，在降低成本的同时也减弱了环境压力。47.2、本发明中的混凝土材料性能优异，其中机制砂保持了与天然河砂相一致的力学性能和耐久性能，且具有更优秀的可打印性能，满足增材建造的要求。具体实施方式48.下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。49.实施例一50.添加有机制砂和玻璃粉的3d打印混凝土的制备方法，包括如下步骤：51.s1、配置碱激发剂，包括：将30质量份的水与40质量份的硅酸钠溶液均匀混合得到湿料混合物，然后将0.8质量份的氢氧化钠粉末加入湿料混合物中，边加入边搅拌，直至充分溶解得到碱当量为2～6％的碱激发剂。氢氧化钠粉末的作用是对碱激发剂的碱当量进行调整，使其碱当量控制在2～6％。需要说明的是，碱激发剂需要提前至少12h进行配置。52.s2、制备干料混合物，包括：将80质量份的矿渣，50质量份的粉煤灰，30质量份的玻璃粉，100质量份的机制砂，0.8质量份的缓凝剂混合，搅拌至混合均匀，得到干料混合物。地聚物混凝土具有快速硬化的特点，当施工过程中遇到不可控因素时，为防止混凝土硬化导致3d打印挤出装置堵塞，此时需要加入缓凝剂。缓凝剂由葡萄糖酸钠粉末和氯化钡粉末复配制成，葡萄糖酸钠粉末和氯化钡粉末的质量比为2∶1。玻璃粉来自老旧建筑拆下的旧玻璃，经过破碎研磨后用筛网筛分出粒径小于200um的粉末作为原料使用。粉煤灰为f级粉煤灰，矿渣为s95级矿渣，机制砂由鹅卵石和/或花岗石破碎后经湿法制砂工艺处理制备，其粒径小于2mm。53.s3、制备3d打印用混凝土，包括：将碱激发剂和干料混合物边混合边搅拌，使富含铝硅酸盐的固废粉末完全溶解，从而得到3d打印用混凝土。54.实施例二55.添加有机制砂和玻璃粉的3d打印混凝土的制备方法，包括如下步骤：56.s1、配置碱激发剂，包括：将45质量份的水与30质量份的硅酸钠溶液均匀混合得到湿料混合物，然后将0.6质量份的氢氧化钠粉末加入湿料混合物中，边加入边搅拌，直至充分溶解得到碱当量为2～6％的碱激发剂。氢氧化钠粉末的作用是对碱激发剂的碱当量进行调整，使其模数控制在2～6％。需要说明的是，碱激发剂需要提前至少12h进行配置。57.s2、制备干料混合物，包括：将60质量份的矿渣，70质量份的粉煤灰，60质量份的玻璃粉，100质量份的机制砂，0.95质量份的缓凝剂混合，搅拌至混合均匀，得到干料混合物。缓凝剂由葡萄糖酸钠粉末和氯化钡粉末复配制成，葡萄糖酸钠粉末和氯化钡粉末的质量比为2∶1。玻璃粉的粒径小于200um，粉煤灰为f级粉煤灰，矿渣为s95级矿渣，机制砂由鹅卵石和/或花岗石破碎后经湿法制砂工艺处理制备，其粒径小于2mm。58.s3、制备3d打印用混凝土，包括：将碱激发剂和干料混合物边混合边搅拌，使富含铝硅酸盐的固废粉末完全溶解，从而得到3d打印用混凝土。59.实施例三60.添加有机制砂和玻璃粉的3d打印混凝土的制备方法，包括如下步骤：61.s1、配置碱激发剂，包括：将50质量份的水与45质量份的硅酸钠溶液均匀混合得到湿料混合物，然后将0.6质量份的氢氧化钠粉末加入湿料混合物中，边加入边搅拌，直至充分溶解得到碱当量为2～6％的碱激发剂。氢氧化钠粉末的作用是对碱激发剂的碱当量进行调整，使其模数控制在2～6％。需要说明的是，碱激发剂需要提前至少12h进行配置。62.s2、制备干料混合物，包括：将50质量份的矿渣，40质量份的粉煤灰，30质量份的玻璃粉，190质量份的机制砂，0.6质量份的缓凝剂混合，搅拌至混合均匀，得到干料混合物。缓凝剂由葡萄糖酸钠粉末和氯化钡粉末复配制成，葡萄糖酸钠粉末和氯化钡粉末的质量比为2∶1。玻璃粉的粒径小于200um，粉煤灰为f级粉煤灰，矿渣为s95级矿渣，机制砂由鹅卵石和/或花岗石破碎后经湿法制砂工艺处理制备，其粒径小于2mm。63.s3、制备3d打印用混凝土，包括：将碱激发剂和干料混合物边混合边搅拌，使富含铝硅酸盐的固废粉末完全溶解，从而得到3d打印用混凝土。64.实施例四65.添加有机制砂和玻璃粉的3d打印混凝土的制备方法，包括如下步骤：66.s1、配置碱激发剂，包括：将10质量份的水与70质量份的硅酸钠溶液均匀混合得到湿料混合物，然后将0.9质量份的氢氧化钠粉末加入湿料混合物中，边加入边搅拌，直至充分溶解得到碱当量为2～6％的碱激发剂。氢氧化钠粉末的作用是对碱激发剂的碱当量进行调整，使其模数控制在2～6％。需要说明的是，碱激发剂需要提前至少12h进行配置。67.s2、制备干料混合物，包括：将30质量份的矿渣，90质量份的粉煤灰，50质量份的玻璃粉，200质量份的机制砂，1质量份的缓凝剂混合，搅拌至混合均匀，得到干料混合物。缓凝剂由葡萄糖酸钠粉末和氯化钡粉末复配制成，葡萄糖酸钠粉末和氯化钡粉末的质量比为2∶1。玻璃粉的粒径小于200um，粉煤灰为f级粉煤灰，矿渣为s95级矿渣，机制砂由鹅卵石和/或花岗石破碎后经湿法制砂工艺处理制备，其粒径小于2mm。68.s3、制备3d打印用混凝土，包括：将碱激发剂和干料混合物边混合边搅拌，使富含铝硅酸盐的固废粉末完全溶解，从而得到3d打印用混凝土。69.实施例五70.添加有机制砂和玻璃粉的3d打印混凝土的制备方法，包括如下步骤：71.s1、配置碱激发剂，包括：将60质量份的水与10质量份的硅酸钠溶液均匀混合得到湿料混合物，然后将0.1质量份的氢氧化钠粉末加入湿料混合物中，边加入边搅拌，直至充分溶解得到碱当量为2～6％的碱激发剂。氢氧化钠粉末的作用是对碱激发剂的碱当量进行调整，使其模数控制在2～6％。需要说明的是，碱激发剂需要提前至少12h进行配置。72.s2、制备干料混合物，包括：将100质量份的矿渣，10质量份的粉煤灰，17质量份的玻璃粉，50质量份的机制砂，0.5质量份的缓凝剂混合，搅拌至混合均匀，得到干料混合物。缓凝剂由葡萄糖酸钠粉末和氯化钡粉末复配制成，葡萄糖酸钠粉末和氯化钡粉末的质量比为2∶1。玻璃粉的粒径小于200um，粉煤灰为f级粉煤灰，矿渣为s95级矿渣，机制砂由鹅卵石和/或花岗石破碎后经湿法制砂工艺处理制备，其粒径小于2mm。73.s3、制备3d打印用混凝土，包括：将碱激发剂和干料混合物边混合边搅拌，使富含铝硅酸盐的固废粉末完全溶解，从而得到3d打印用混凝土。74.实施例一至五中，硅酸钠溶液的模数为3.26，氢氧化钠粉末的纯度为96％。75.基于同样的发明构思，本发明还提供了一种混凝土成品，由如下步骤制成：76.一、制作试件，包括：将实施例一至五任意添加有机制砂和玻璃粉的3d打印混凝土输入3d打印机料筒内打印得到混凝土试件。挤出头直径为10～25mm，打印速度为1000～1600mm/min；打印速度中的xy轴移动速度为3500～5000mm/min；z轴移动速度为500～1500mm/min。77.二、制作成品，包括：将混凝土试件覆膜后常温养护24h，然后放入标准养护室内养护3～28天得到混凝土成品，标准养护室条件为18～22℃，相对湿度90～95％。78.实施例一至五提供的3d打印用混凝土的打印性能及力学性能指标见表1。[0079][0080]其中，表1中力学性能参考《水泥胶砂强度检验方法(iso)法》(gb/t 17671)。由表1可知，本发明中制备的混凝土性能均达到预期要求，满足3d打印的要求。其中原料采用机制砂和玻璃粉等工业固废和建筑固废取代天然材料，降低成本的同时也减少了固废污染造成的影响，具有较高的经济价值和社会价值。[0081]本发明未详述之处，均为本领域技术人员的公知技术。[0082]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以及特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。此外，“第一”、“第二”仅由于描述目的，且不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。[0083]本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。[0084]最后所要说明的是：以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改和等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。









图片声明：本站部分配图来自人工智能系统AI生成,觅知网授权图片,PxHere摄影无版权图库。本站只作为美观性配图使用,无任何非法侵犯第三方意图,一切解释权归图片著作权方,本站不承担任何责任。如有恶意碰瓷者,必当奉陪到底严惩不贷!




内容声明：本文中引用的各种信息及资料（包括但不限于文字、数据、图表及超链接等）均来源于该信息及资料的相关主体（包括但不限于公司、媒体、协会等机构）的官方网站或公开发表的信息。部分内容参考包括:(百度百科,百度知道,头条百科,中国民法典,刑法,牛津词典,新华词典,汉语词典,国家院校,科普平台)等数据,内容仅供参考使用,不准确地方联系删除处理！本站为非盈利性质站点,发布内容不收取任何费用也不接任何广告!




免责声明：我们致力于保护作者版权，注重分享，被刊用文章因无法核实真实出处，未能及时与作者取得联系，或有版权异议的，请联系管理员，我们会立即处理，本文部分文字与图片资源来自于网络，部分文章是来自自研大数据AI进行生成,内容摘自(百度百科,百度知道,头条百科,中国民法典,刑法,牛津词典,新华词典,汉语词典,国家院校,科普平台)等数据,内容仅供学习参考,不准确地方联系删除处理!的,若有来源标注错误或侵犯了您的合法权益，请立即通知我们，情况属实，我们会第一时间予以删除，并同时向您表示歉意,谢谢!