【摘 要】
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以3D打印技术为基础的3D打印建筑技术在建筑行业中的应用在某种程度能够改善传统的建筑模式,提高生产效率的同时也能更好的保证建筑质量。但更值得注意的是,3D打印建筑技术对材料的要求比较特殊,传统建筑材料暂无法满足需求。而地聚物材料是目前来讲非常适合应用在3D打印建筑技术中的材料之一。尽管已有研究表明地聚物应用在3D打印建筑技术中的可行性,但目前来看仍然存在很多问题。因此,本文中在现有研究的基础上,选
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以3D打印技术为基础的3D打印建筑技术在建筑行业中的应用在某种程度能够改善传统的建筑模式,提高生产效率的同时也能更好的保证建筑质量。但更值得注意的是,3D打印建筑技术对材料的要求比较特殊,传统建筑材料暂无法满足需求。而地聚物材料是目前来讲非常适合应用在3D打印建筑技术中的材料之一。尽管已有研究表明地聚物应用在3D打印建筑技术中的可行性,但目前来看仍然存在很多问题。因此,本文中在现有研究的基础上,选择了四种不同矿渣含量的地聚物材料去系统地研究了不同矿渣含量的矿渣基地聚物材料新拌浆体的基本性能以及可打印性能、养护条件对打印物力学性能的影响以及打印物在高温条件下的表现,得出了如下结论:(1)矿渣含量为20%、40%、60%和80%的四组配合比,均可以满足3D打印技术对新拌浆体基本性能的要求;同时对四组材料的新拌浆体进行了可打印性研究后发现,除矿渣含量为20%的浆体不能够3D打印建筑技术的可打印性要求之外,其余三组材料在可打印性上均表现良好;出现此现象的原因是因为,矿渣含量为20%的浆体略显干燥,其在挤出管道时摩擦力更大,更容易发生无法挤出或者挤出后浆体状态较差的情况。(2)通过对矿渣含量40%、60%和80%的三组样品的力学性能表征以及不同的养护条件对打印物力学性能的影响后发现,在28天龄期时矿渣含量为60%和80%的样品层间粘结强度均表现良好。矿渣含量为40%的样品组层间粘结强度则相对较低;打印物的抗折强度和层间粘结强度呈正相关趋势,伴随着层间粘结强度的增大,打印物的抗折强度也会增大;打印物的各向抗压强度值均随着矿渣含量的增加而增大;对矿渣含量为40%、60%和80%的样品在不同养护条件下的力学性能进行测试后发现,各组样品均在标准养护条件下表现最好。且无论试块养护在何种条件下,每组样品在P1加载方向上的抗压强度值始终保持最高。这可能是由于在3D打印过程中该方向上的抗压强度由于浆体的自重和浆体层之间的挤压作用变得更为密实,抗压强度相对较高。(3)不同矿渣含量和0.5小时2小时的恒温时间对打印物在高温条件下的线性膨胀率均没有明显的影响规律,但温度条件对打印物的线性膨胀率有很大的影响,当温度在300℃和600℃时,打印物出现收缩。当温度在900℃时,各组打印物均发生了膨胀的现象;高温下打印物的质量损失率随着矿渣含量的增加而出现一定增加,但增加的程度较低;恒温时间在0.5小时2小时范围内,伴随着恒温时间的延长其质量损失率不会出现过多的浮动;不同的温度为影响打印物质量损失率的主要原因,随着温度的不断升高,对应的打印物的质量损失率也不断的增加。(4)温度对打印物力学性能和微观结构的影响非常明显。当温度为300℃时,打印物内部自由水的流失会让各组打印物的微观结构变得更加均匀,致使打印物的力学性能均有明显的提高。而当温度为600℃900℃时,打印物内部自由水、结合水以及水化产物和骨料的分解等现象则会导致打印物的力学性能变差;0.5小时1小时的恒温范围内,随着恒温时间的延长对打印物的力学性能没有过于明显的影响;探究打印物质量损失率对打印物的抗压强度的影响后发现,打印物的抗压强度将随着质量损失率的增加而不断的减少。
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