一种适用于3D打印的高导热相变储热砂浆及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种适用于3D打印的高导热相变储热砂浆及其制备方法，属于建筑材料领域。上述高导热相变储热砂浆，包括以下重量份的组分：普通硅酸盐水泥70

【技术实现步骤摘要】
一种适用于3D打印的高导热相变储热砂浆及其制备方法


[0001]本专利技术涉及建筑材料领域，特别是涉及一种适用于3D打印的高导热相变储热砂浆及其制备方法。

技术介绍

[0002]3D打印混凝土技术是以混凝土为原材料，以适于混凝土性能特点的3D打印机为装备，通过控制系统和设计程序进行分层打印的建筑新技术。3D打印技术与传统混凝土施工工艺相比，无需模板即可打印成所需构件或结构，施工过程绿色环保，打印过程几乎不需要人工，减少了建筑废物和人力消耗，缩短了施工周期，提高了施工效率和安全性，符合绿色施工和可持续发展理念，是当前建筑业最具前途的发展方向之一。在目前的3D打印混凝土技术研究领域，对于打印构建的基本机械性能已经有了足够的保障，对于3D打印混凝土浆料的力学性能和流变学性能等也有了大量研究，但对于更具功能性的3D打印混凝土尤其是如何实现建筑节能的3D打印混凝土的研究较少。
[0003]相变储能是利用相变材料的相变潜热进行能量储存的一项新型环保节能技术，是利用相变材料发生相变时需要吸收(或放出)热量的性质来贮热的。目前，相变材料应用到建筑材料中的方法有以下几种：一是直接将相变材料封装在适当的容器中，然后置于建筑围护结构中；二是将相变材料封装到乙烯、黏土等基质内形成颗粒状定型复合相变材料；三是相变材料吸附到多孔的建筑材料中。其中，将相变材料封装到载体内形成颗粒状定型复合相变材料的方法具有较好的热稳定性，导热性且工艺简单，目前受到国内外的广泛关注与研究。由于3D打印所需的砂浆已经不同于传统的砂浆材料，将相变材料引入3D打印砂浆，砂浆的各项性能如材料的力学性能和耐久性发生了巨大的变化。为了改善3D打印构件的热性能，赋予其节约能耗、相变调温和保温的功能，从而控制3D打印建筑物内部温度波动，适用于3D打印的高导热相变储热砂浆及其制备方法的开发显得尤为重要。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种适用于3D打印的高导热相变储热砂浆及其制备方法，以解决上述现有技术存在的问题，该相变储热砂浆改善3D打印构建的热性能，赋予其节约能耗的功能，为实现建筑节能与人居环境建设提供思路。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]本专利技术提供一种适用于3D打印的高导热相变储热砂浆，包括以下重量份的组分：普通硅酸盐水泥70
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80份、硫铝酸盐水泥5
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15份、矿物质超细粉5
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20份、细骨料90
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150份、复合定型相变材料微粉2
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15份、外加剂0.1
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1份、碳纤维0.1
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0.3份和水27
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35份。
[0007]优选的是，所述普通硅酸盐水泥和所述硫铝酸盐水泥分级均为为42.5R，所述普通硅酸盐水泥比表面积≥320m2/kg，28天抗压强度≥48.0MPa，28天抗折强度≥8Mpa；所述硫铝酸盐水泥比表面积≥350m2/kg，初凝时间≥25min，终凝时间≤180min，28天抗压强度≥45.0MPa，28天抗折强度≥7MPa。
[0008]优选的是，所述矿物质超细粉包括矿渣粉、超细粉煤灰、钢渣微粉和硅灰中的至少一种。矿物质超细粉的掺入，一是起到了填充作用，降低孔障率，并且细化孔径；二是提高了矿物掺合料的诱增活性，并可以降低水化热。孔隙率的降低，是提高强度和耐久性的直接原因，矿物掺合料活性的提高则可以进一步改善混凝土微结构。
[0009]优选的是，复合定型相变材料微粉由定型载体材料与相变材料复合构成，作为填料。
[0010]优选的是，所述定型载体材料包括膨胀石墨、碳纳米管和粉煤灰漂珠中的至少一种；所述相变材料包括石蜡、癸酸、月桂酸或棕榈酸中的至少一种。
[0011]优选的是，所述外加剂包括早强剂、增稠剂、减水剂以及消泡剂。
[0012]优选的是，所述早强剂包括氯化钙、硫酸钠、三乙醇胺以及硫代硫酸钠中的至少一种；所述增稠剂包括纤维素醚，粘度为15万或者20万，细度为80～100目；所述减水剂包括聚羧酸减水剂，粒径为100～300μm，固含量20％
‑
50％，减水率为30％
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40％；所述消泡剂包括二甲基硅油、苯甲基硅油以及有机硅改性聚醚中的至少一种。
[0013]更优选的是，所述复合定型相变材料微粉的制备采用自然吸附的方法，并经过多次冷热循环直至没有相变材料泄漏，所述多次冷热循环是使复合定型相变材料微粉由20℃以3℃/min升温至35℃保温3min，后以3℃/min降温至20℃保温3min，此过程循环3
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5次，相变材料发生固液转变3
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5次。
[0014]上述配方中，所述细骨料为粒径小于4.75，细度模数在1.8
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2.3的石英砂。骨料细度模数偏大的砂掺入，会导致砂浆离析，泌浆，包裹性差，导致建筑模型出现麻面，砂纹或空洞等问题：细度模数偏小的机制砂掺入，会使砂浆的流动性变差，严重影响3D打印浆料的可泵性，影响打印的正常进行。限定细骨料的细度模数可以避免出现砂浆离析等问题，增加砂浆的可泵性，提高打印砂浆的使用效果。
[0015]本专利技术还提供所述的高导热相变储热砂浆的制备方法，包括以下步骤：
[0016](1)按照配方用量称量各组分，将普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、矿物质超细粉、复合定型相变材料微粉和碳纤维，混合2
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5min，得到干混砂浆料M1；
[0017](2)将水和外加剂搅拌混合均匀，得到溶液M2；
[0018](3)将所述溶液M2加入所述干混砂浆料M1中搅拌均匀，得到初始浆料M3；
[0019](4)将细骨料加入所述初始浆料M3中，混合均匀，即可得到适用于3D打印的高导热相变储热砂浆。
[0020]优选的是，步骤(3)中，所述搅拌均匀的条件为：先以40～60r/min的速率低速搅拌2min，再以80～100r/min的速率高速搅拌3min。
[0021]本专利技术还提供所述的高导热相变储热砂浆在3D打印建筑物中的应用。
[0022]本专利技术公开了以下技术效果：
[0023]本专利技术通过在3D打印砂浆中引入相变材料，通过对各项组分参数和用量的控制和优化，制备了一种适用于3D打印的高导热相变储热砂浆。经实验发现：该导热3D打印相变储能砂浆导热性能良好，有一定的抗收缩性，增加了相变调温和保温的功能，可以控制3D打印建筑物室内温度波动，且制备工艺简单，可降低建筑能耗，为实现建筑节能与人居环境建设提供思路。
具体实施方式
[0024]现详细说明本专利技术的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本专利技术的限制，而应理解为是对本专利技术的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
[0025]应理解本专利技术中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本专利技术。另外，对于本专利技术中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于3D打印的高导热相变储热砂浆，其特征在于，包括以下重量份的组分：普通硅酸盐水泥70
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80份、硫铝酸盐水泥5
‑
15份、矿物质超细粉5
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20份、细骨料90
‑
150份、复合定型相变材料微粉2
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15份、外加剂0.1
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1份、碳纤维0.1
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0.3份和水27
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35份。2.如权利要求1所述的适用于3D打印的高导热相变储热砂浆，其特征在于，所述普通硅酸盐水泥和所述硫铝酸盐水泥分级均为42.5R。3.如权利要求1所述的适用于3D打印的高导热相变储热砂浆，其特征在于，所述矿物质超细粉包括矿渣粉、超细粉煤灰、钢渣微粉和硅灰中的至少一种。4.如权利要求1所述的适用于3D打印的高导热相变储热砂浆，其特征在于，复合定型相变材料微粉由定型载体材料与相变材料复合构成。5.如权利要求4所述的适用于3D打印的高导热相变储热砂浆，其特征在于，所述定型载体材料包括膨胀石墨、碳纳米管和粉煤灰漂珠中的至少一种；所述相变材料包括石蜡、癸酸、月桂酸或棕榈酸中的至少一种。6.如权利要求4所述的适用于3D打印的高导热相变储...

【专利技术属性】
技术研发人员：李辉，郑伍魁，齐永乐，王飞，乔志刚，沟玉瑾，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：