一种建筑3D打印油墨及其用途制造技术

本发明专利技术提供一种建筑3D打印油墨，所述3D打印油墨包含纤维、凝固剂和固体小颗粒物，纤维重量占油墨总重量的重量百分比为1％到6％，凝固剂和固体小颗粒的重量比为(1‑6):(0‑6)，所述3D打印油墨的坍落度比K的范围为20％≤K≤50％，所述固体小颗粒物的平均体积1×10

【技术实现步骤摘要】
一种建筑3D打印油墨及其用途
本专利技术属于建筑材料领域，具体涉及一种建筑3D打印油墨及其用途。
技术介绍
国内外迅速崛起3D打印建筑是基于计算机控制的3D打印设备，通过打印叠层材料技术建造起来的建筑物。目前3D打印建筑所采用的材料还不成熟，我国上海采用的是建筑物废弃材料，将其粉碎磨细，加水泥、纤维、有机粘合剂等，制成牙膏状的“油墨”，进行打印。荷兰的专家采用了树脂及塑料类的材料；美国人采用了树脂砂浆类、粘土类、混凝土类材料进行3D打印建筑试验。CN1755043A公开了一种建筑用植物轻质复合墙板，其由以下两种不同的镁质水泥化学复合制成，a.取重量比40-60％的轻烧粉，19-30％的卤粉，20-30％的水，0.01-15％的外加剂，混合成改性氯氧镁水泥，再加入轻烧粉与卤粉合重量12-18％的植物纤维，在搅拌机中混合均匀，注入模具中，中间夹放玻璃纤维，捣实、抹平做为墙板的内层。b.取重量比31-68％的轻烧粉和68％-32％沙子，加水拌合成硅氧镁水泥沙浆，再将硅氧镁水泥沙浆注入模具中已经铺好做墙板内层还没固化的改性氯氧镁水泥上面，捣实、抹平做为墙板的外层。解决了氯氧镁水泥制的植物轻质墙板的反卤、龟裂、翘曲、连接缝开裂的问题。CN102079651B公开了一种玻璃纤维增强水泥制品，按重量百分比由下列原料制造而成：各原料重量百分比之和等于100％，其特征在于：制造方法的工艺步骤为：第一步，水泥浆料搅拌：按照上述原料的比例进行配料，往搅拌桶中依次加入水、聚合物乳液、减水剂、矿砂、低碱度硫铝酸盐水泥、超细色粉，高剪切搅拌机搅拌，获得水泥浆料；第二步，玻璃纤维水泥浆料搅拌：在部分上述水泥浆料中加入生产所需耐碱玻璃纤维丝，慢速搅拌均匀；第三步，将上述两步搅拌所得浆料分别且分步浇注到预备好的模具中，第一步浆料浇注后加耐碱玻璃纤维毡加固，两次浇注后借助振动办法获得结构良好的GRC制品；第四步，脱模：将固化后的半成品从模具中脱离出来，并进行边角处理，去除边角的毛刺；第五步，加热养护：加速GRC水化反应成型；第六步，打磨、酸洗、水洗：打磨去除锋利的边角及毛刺后，将半成品浸在酸液中清洗，去除半成品表面结合不良的颗粒，酸洗之后再中和遗留在半成品的酸液，然后，用水将半成品表面冲洗干净；第七步，烘烤：蒸发半成品表层的水份；第八步，上色。CN104072080B公开了一种高抗折强度混凝土,其特征在于由下列重量份的原料制成：玻璃纤维50-70、米糠10-15、玉米酒精糟10-20、二甲基苯磺酸2-3、硅溶胶8-11、壬基酚聚氧乙烯醚1-2、硅酸铝空心球20-30、重晶石粉120-140、水泥160-180、碎石500-550、硅粉70-90、黄沙100-130、抗冻剂10-15、水适量、助剂20-30。上述三份专利技术中所利用的玻璃纤维用于增强建筑材料，三份专利技术中的玻璃纤维与其他成分的比例并不能用于3D打印材料，3D打印材料需要通过输送管道并经打印头的打印才能成型，因此打印材料应具有良好的流动性，但是如果流动性太好就无法满足3D打印过程中的竖直堆积性能，所以无法作为3D打印材料使用；而且在打印过程中上层材料的堆积会对下层材料形成压力，如果下层材料在短时间内没有形成足够的强度，就会在压力作用下变形，所以打印材料还应具有较快的初凝时间和较高的初凝强度。所以上述技术中仅将玻璃纤维添加到建筑材料中并不能达到打印所需要的性能效果。
技术实现思路
为解决建筑3D打印油墨强度和流动性问题，本专利技术提供了如下的技术方案：一种建筑3D打印油墨，所述3D打印油墨包含纤维、凝固剂和固体小颗粒物，纤维重量占油墨总重量的重量百分比为1％到6％，凝固剂和固体小颗粒的重量比为(1-6):(0-6)，所述3D打印油墨的坍落度比K的范围为20％≤K≤50％，所述固体小颗粒物的平均体积1×10-3-0.9cm3。优选的，所述固体小颗粒物的平均体积5×10-2-0.5cm3。优选的，所述固体小颗粒物的平均直径1-12mm。优选的，所述凝固剂和固体小颗粒的重量比为(1-6):(1-6)。优选的，所述固体小颗粒物的平均直径1-10mm。优选的，所述固体小颗粒物的平均直径4-8mm。优选的，所述3D打印油墨的坍落度比K的范围为20％≤K≤40％。优选的，所述3D打印油墨的坍落度比K为30％。优选的，所述纤维为无机纤维或有机纤维，且单根纤维的长度范围为10-30mm，单根纤维的平均直径小于等于8mm。优选的，所述长度为10-20mm与20-30mm的单根纤维的质量比为1:1-2，单根纤维的平均直径为小于等于2mm。优选的，所述单根纤维的平均直径为0.1mm。优选的，所述长度为10-20mm与20-30mm的单根纤维的质量比为1:1.5。优选的，所述无机纤维为玻璃纤维、石英玻璃纤维、硼纤维、陶瓷纤维和金属纤维中的一种或多种；所述有机纤维为涤纶、腈纶、锦纶、天然碳纤维、丙纶或高性能纤维中的一种或多种；所述高性能纤维为芳纶、超高分子量聚乙烯纤维、聚对苯撑苯并双噁唑纤维、聚对苯并咪唑纤维、聚苯撑吡啶并二咪唑纤维和聚酰亚胺纤维中的一种或多种；所述天然碳纤维为植物秸秆或食品加工纤维残渣。优选的，所述凝固剂为水泥、石膏、石灰、黄泥、黄土中的一种或多种；所述3D打印油墨还包括助剂，所述助剂为减水剂、强凝集、粘结剂中的一种或多种；所述固体小颗粒物为河沙、海沙、煤灰、石子、矿渣、炉渣、建筑垃圾粉粹颗粒中的一种或多种。本专利技术还提供一种由上述的3D打印油墨制备得到的固相物体，所述固相物体的抗弯强度≥35MPa，抗压强度≥75MPa(特殊要求除外)，抗拉强度≥8MPa、和/或抗冲击强度≥29MPa。优选的，所述固形物体的制备方法为：将纤维、凝固剂和固体小颗粒物充分混合，通过8分钟至8小时凝固获得。本专利技术还提供一种上述3D打印油墨的用途，所述用途是用于建筑物的3D打印，增强建筑物的抗弯强度，抗压强度，抗拉强度和/或抗冲击强度。本专利技术的有益效果：1)本专利技术的3D打印油墨打印过程中初凝时间短，且具有较高的初凝强度；2)本专利技术的3D打印油墨中纤维所占的比例使3D打印油墨具有较好的韧性和流动性；3)本专利技术的3D打印油墨中单根纤维长度为1-2mm与10-15mm的比例增强了3D打印油墨抗弯、抗压、抗拉、抗冲击强度；4)本专利技术的3D打印油墨在本专利技术技术方案的设计下，即纤维的比例、凝固剂和固体小颗粒的重量比、以及油墨的坍落度比K的范围使其打印的固相物体抗弯强度≥35MPa，抗压强度≥40MPa，抗拉强度≥8MPa、和/或抗冲击强度≥29MPa。具体实施方式下面对本专利技术的具体实施方式作进一步说明：实施例1一种建筑3D打印油墨，将水泥100kg、河沙100kg送入干粉搅拌机进行混合搅拌，其中河沙的平均体积为3.4×10-2cm3，平均直径为6mm，搅拌机转速为1000-2000r/m之间，时间在30-60s，搅拌温度为常温；取单根玻璃纤维平均直径为0.1mm玻璃纤维4kg,将玻璃纤维切割长度为10-30mm，其中15-25mm占60％，将切割好的玻璃纤维加入上述混合物中进行搅拌，搅拌机转速为2000-2500r/m之间，时间在10-60s，搅拌温度为常温；然后将上述的干混合物送入混合搅拌机中，加入水50kg,混合搅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种建筑3D打印油墨，其特征在于，所述3D打印油墨包含纤维、凝固剂和固体小颗粒物，纤维重量占油墨总重量的重量百分比为1％到6％，凝固剂和固体小颗粒的重量比为(1‑6):(0‑6)，所述3D打印油墨的坍落度比K的范围为20％≤K≤50％，所述固体小颗粒物的平均体积1×10

【技术特征摘要】
1.一种建筑3D打印油墨，其特征在于，所述3D打印油墨包含纤维、凝固剂和固体小颗粒物，纤维重量占油墨总重量的重量百分比为1％到6％，凝固剂和固体小颗粒的重量比为(1-6):(0-6)，所述3D打印油墨的坍落度比K的范围为20％≤K≤50％，所述固体小颗粒物的平均体积1×10-3-0.9cm3。。2.根据权利要求1所述的3D打印油墨，其特征在于，所述凝固剂和固体小颗粒的重量比为(1-6):(1-6)。3.根据权利要求1所述的3D打印油墨，其特征在于，所述3D打印油墨的坍落度比为30％。4.根据权利要求1所述的3D打印油墨，其特征在于，所述纤维为无机纤维或有机纤维，且单根纤维的长度范围为10-30mm，单根纤维的平均直径小于等于8mm。5.根据权利要求1所述的3D打印油墨，其特征在于，所述长度为10-20mm与20-30mm的单根纤维的质量比为1:1-2，单根纤维的平均直径为小于等于2mm。6.根据权利要求4所述的3D打印油墨，其特征在于，所述无机纤维为玻璃纤维、石英玻璃纤维、硼纤维、陶瓷纤维和金属纤维中的一种或多种；所述有机纤维为涤纶、腈纶、锦纶、天然碳纤维...

【专利技术属性】
技术研发人员：马义军，
申请(专利权)人：马义军，
类型：发明
国别省市：广东,44