一种建筑3D打印用纳米石墨烯混凝土材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种建筑3D打印用纳米石墨烯混凝土材料及其制备方法，其中，建筑3D打印用纳米石墨烯混凝土材料按重量份计包括100份的水泥，0.1‑50份的密实填料，0.1‑30份的矿物掺合料，0.01‑0.15份的氧化石墨烯，0.1‑2.5份的分散剂，0.1‑3.0份的触变剂，0.1‑1.5份的速凝剂，0.1‑2.0份的增稠保水剂，0.01‑0.1份的消泡剂以及0.1‑2.0份的纤维。本发明专利技术提供的建筑3D打印用纳米石墨烯混凝土材料凝结时间可调控，流动性较佳，在打印过程中可获得早期强度，以保证打印的继续进行；具有防漏水和较高的层间粘结力强度；打印精度较佳，可打印高精度建筑构件。

【技术实现步骤摘要】
一种建筑3D打印用纳米石墨烯混凝土材料及其制备方法
本专利技术涉及建筑3D打印的材料
，尤其涉及一种建筑3D打印用纳米石墨烯混凝土材料及其制备方法。
技术介绍
3D打印是根据所设计的3D模型，通过3D打印设备逐层增加材料来制造三维产品的技术，这种逐层堆积成型技术又被称作增材制造。3D打印材料是3D打印技术发展的重要物质基础，在某种程度上，材料的发展决定着3D打印能否有更广泛的应用。混凝土作为使用量最大最广的建筑材料，研究高性能混凝土应用于建筑3D打印上具有很重大的现实意义。纳米材料是当今新材料研究领域中最富有活力的研究方向，对未来社会发展，经济振兴和国力强盛有着十分重要影响。纳米材料是指颗粒尺寸在纳米量级(1-100nm)的微观材料，其颗粒尺寸比原子簇粒子要大却小于微粉粒子。具有宏观物质材料所不具有的表面效应、量子粒化效应、小尺寸效应和宏观隧道效应。石墨烯是一种具有特殊的二维结构纳米材料，由于良好的物理化学性能被广泛用在复合材料中。由于石墨烯面内sp2杂化结构，与基体结合能力较弱，更多时候是用氧化石墨烯作为基体的增强相。氧化石墨烯(GO)是一种具有超大比表面积和超强力学性能及柔韧性能的二维片层纳米结构。在其结构上含有大量的活性基团：羟基(-OH)、羧基(-COOH)及环氧基(-O-)。这些活性基团的存在使得氧化石墨烯具有良好的亲水性，其很容易在水中被分散制备成纳米分散液，且易于与其他化合物复合形成插层复合物。一般现有的建筑3D打印用胶凝材料粘结时间长或者过短，无法自由调控凝结时间以达到打印固化叠层的要求或者在打印过程中就固化在挤出头处而造成堵塞；现有打印用混胶凝材料流动性与挤出式打印不协调，过大或者过小都对挤出式打印造成不同程度的障碍；现有打印用胶凝材料无法在打印过程中短时间获得早期强度，难以保证打印的继续进行；由于挤出式打印为叠层累积的方式，现有打印用胶凝材料在打印操作中印刷层与层之间的粘结力过低，无法保证打印物具有防漏水和较高的层间粘结力强度(也就是打印垂直方向的抗拉强度)；现有打印用胶凝材料打印精度较差，无法打印高精度建筑构件。因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种建筑3D打印用纳米石墨烯混凝土材料及其制备方法，旨在解决现有3D打印用胶凝材料无法自由调控凝结时间的问题。本专利技术的技术方案如下：一种建筑3D打印用纳米石墨烯混凝土材料，其中，按重量份计包括100份的水泥，0.1-50份的密实填料，0.1-30份的矿物掺合料，0.01-0.15份的氧化石墨烯，0.1-2.5份的分散剂，0.1-3.0份的触变剂，0.1-1.5份的速凝剂，0.1-2.0份的增稠保水剂，0.01-0.1份的消泡剂以及0.1-2.0份的纤维。所述的建筑3D打印用纳米石墨烯混凝土材料，其中，按重量份计包括100份的水泥，0.1-40份的密实填料，0.1-20份的矿物掺合料，0.01-0.10份的氧化石墨烯，0.1-2.0份的分散剂，0.1-2.5份的触变剂，0.1-1.2份的速凝剂，0.1-2.0份的增稠保水剂，0.01-0.05份的消泡剂以及0.1-2.0份的纤维。所述的建筑3D打印用纳米石墨烯混凝土材料，其中，所述水泥为复合硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥和高铝酸盐水泥的一种或多种。所述的建筑3D打印用纳米石墨烯混凝土材料，其中，所述密实填料为60目筛的石英砂或玻璃微珠中的一种或两种。所述的建筑3D打印用纳米石墨烯混凝土材料，其中，所述矿物掺合料为粉煤灰、硅灰石粉和铝渣粉中的一种或多种。所述的建筑3D打印用纳米石墨烯混凝土材料，其中，所述氧化石墨烯的平均层数为5-6层，比表面积为40-60m2/g。所述的建筑3D打印用纳米石墨烯混凝土材料，其中，所述分散剂为聚羧酸减水剂和木质素磺酸盐的一种或两种；和/或，所述触变剂为纳米黏土、有机膨润土和硅酸镁铝的一种或多种。所述的建筑3D打印用纳米石墨烯混凝土材料，其中，所述速凝剂为氟铝酸钙、铝氧熟料和聚丙烯酸的一种或多种；和/或，所述增稠保水剂为羧甲基羟乙基纤维素、聚丙烯酰胺和羟丙基甲基纤维素醚的一种或多种。所述的建筑3D打印用纳米石墨烯混凝土材料，其中，所述消泡剂为聚醚类和高碳醇的一种或两种；和/或，所述纤维为碳纤维、聚乙烯醇纤维和聚丙烯纤维的一种或多种。所述建筑3D打印用纳米石墨烯混凝土材料的制备方法，其中，包括步骤：将氧化石墨烯粉末分散到去离子水中，制得氧化石墨烯溶液；向所述氧化石墨烯溶液中加入分散剂，混合制得氧化石墨烯分散液；向所述氧化石墨烯分散液中依次加入增稠保水剂和消泡剂并进行搅拌均匀，得到混合氧化石墨烯溶液；将水泥、密实填料、矿物掺和料、触变剂、速凝剂和纤维混合并搅拌均匀，得到粉状水泥基材料；将所述混合氧化石墨烯溶液加入所述粉状水泥基材料中并进行搅拌，制得所述建筑3D打印用纳米石墨烯混凝土材料。有益效果：本专利技术在建筑3D打印用混凝土材料中加入了氧化石墨烯纳米材料，由于氧化石墨烯纳米材料是石墨经过氧化及超声分散得到的厚度在纳米级的片层状物质，其具有超大比表面积和良好的柔韧性，其片层上含有羟基、羧基、环氧基等化学基团，能够与水泥发生化学反应；所述氧化石墨烯对水泥水化产物及聚集状态具有调控作用，具有促使形成规整的水泥水化产物及聚集体结构的趋势，可使水泥基复合材料的力学性能有较大提高，并且可通过控制氧化石墨烯的添加量来调控凝结时间；所述氧化石墨烯表面和水泥基表面之间有着很好的粘接作用，能在水泥基材料中均匀分散，并不会产生浆料团聚的现象。附图说明图1为本专利技术一种建筑3D打印用纳米石墨烯混凝土材料的制备方法较佳实施例的流程图。具体实施方式本专利技术提供了一种建筑3D打印用纳米石墨烯混凝土材料及其制备方法，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术提供了一种建筑3D打印用纳米石墨烯混凝土材料，其按重量份计包括100份的水泥，0.1-50份的密实填料，0.1-30份的矿物掺合料，0.01-0.15份的氧化石墨烯，0.1-2.5份的分散剂，0.1-3.0份的触变剂，0.1-1.5份的速凝剂，0.1-2.0份的增稠保水剂，0.01-0.1份的消泡剂以及0.1-2.0份的纤维。本实施例提供的建筑3D打印用纳米石墨烯混凝土材料的原材料来源广、成本低，其主要成分为水泥、密实填料和矿物掺和料，其中，所述水泥为复合硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥和高铝酸盐水泥的一种或多种，但不限于此；所述密实填料为60目筛的石英砂或玻璃微珠中的一种或两种，但不限于此；所述矿物掺合料为粉煤灰、硅灰石粉和铝渣粉中的一种或多种，但不限于此。以硫铝酸盐水泥为例，所述硫铝酸盐水泥矿物中无水硫铝酸钙和硅酸二钙可以很快水化，迅速形成大量溶解度较低的水化物-高硫型水化硫铝酸钙本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种建筑3D打印用纳米石墨烯混凝土材料，其特征在于，按重量份计包括100份的水泥，0.1-50份的密实填料，0.1-30份的矿物掺合料，0.01-0.15份的氧化石墨烯，0.1-2.5份的分散剂，0.1-3.0份的触变剂，0.1-1.5份的速凝剂，0.1-2.0份的增稠保水剂，0.01-0.1份的消泡剂以及0.1-2.0份的纤维。/n

【技术特征摘要】
1.一种建筑3D打印用纳米石墨烯混凝土材料，其特征在于，按重量份计包括100份的水泥，0.1-50份的密实填料，0.1-30份的矿物掺合料，0.01-0.15份的氧化石墨烯，0.1-2.5份的分散剂，0.1-3.0份的触变剂，0.1-1.5份的速凝剂，0.1-2.0份的增稠保水剂，0.01-0.1份的消泡剂以及0.1-2.0份的纤维。


2.根据权利要求1所述的建筑3D打印用纳米石墨烯混凝土材料，其特征在于，按重量份计包括100份的水泥，0.1-40份的密实填料，0.1-20份的矿物掺合料，0.01-0.10份的氧化石墨烯，0.1-2.0份的分散剂，0.1-2.5份的触变剂，0.1-1.2份的速凝剂，0.1-2.0份的增稠保水剂，0.01-0.05份的消泡剂以及0.1-2.0份的纤维。


3.根据权利要求1-2任一所述的建筑3D打印用纳米石墨烯混凝土材料，其特征在于，所述水泥为复合硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥和高铝酸盐水泥的一种或多种。


4.根据权利要求1-2任一所述的建筑3D打印用纳米石墨烯混凝土材料，其特征在于，所述密实填料为60目筛的石英砂或玻璃微珠中的一种或两种。


5.根据权利要求1-2任一所述的建筑3D打印用纳米石墨烯混凝土材料，其特征在于，所述矿物掺合料为粉煤灰、硅灰石粉和铝渣粉中的一种或多种。


6.根据权利要求1-2任一所述的建筑3D打印用纳米石墨烯混凝土材料，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁华明，黄明洋，聂稷珍，曹斌，
申请(专利权)人：深圳市明远建筑科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44