【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及3d打印混凝土，具体涉及一种黄河超细砂3d打印混凝土材料的制备工艺。
技术介绍
1、公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
2、传统技术在建造混凝土结构时需要进行模板的组装、拆除以及混凝土的浇筑等，不仅需要大量的人力和物力，而且建造周期长，劳动量大，成本高。3d打印混凝土是一种以数字模型为基础，将混凝土材料通过逐层打印的方式来建造混凝土结构体的快速成型技术，具有便捷、高效和无需模具等优势，有助于大幅度节省劳动力，缩短混凝结构建造周期，省去了模板的生产成本。另外，由于3d打印混凝土技术可以24小时不间断进行，能够显著提高生产效率。
3、3d打印混凝土中需要大量的细骨料确保打印后混凝土结构的强度性能，这些细骨料通常以天然河砂为主，但随着这种不可再生资源的大量开采，优质的天然河砂的产量已经难以满足日益增长的需求，也造成了价格的不断上涨。黄河超细砂是一种细度模数小于0.6的砂子，其如同面粉一般细腻，而黄河的年平均输沙量高达16亿吨。因此，黄河超细砂的利用不仅有助于减少大量淤积，而且还有助于缓解天然河砂的供需矛盾。然而，将黄河超细砂直接用于制备混凝土时存在泌水现象，导致打印后的混凝土结构容易出现变形甚至坍塌。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种黄河超细砂3d打印混凝土材料的制备工艺，其不仅缓解了黄河超细砂引起的泌水现象，而且使制备的混凝
2、一种黄河超细砂3d打印混凝土材料的制备工艺，包括如下步骤：
3、（1）将微晶玻璃细骨料浸入硅酸钠或硅酸钾溶液中加热保温进行表面处理，完成后固液分离，将得到的固体产物干燥，即得预处理细骨料。
4、（2）将海泡石微粉、所述预处理细骨料分散到水中后搅拌加热反应，完成后分离出所述细骨料，得到改性细骨料a。
5、（3）将所述改性细骨料a与步骤（1）中固液分离得到的液相混合形成混合料，然后将该混合料置于二氧化碳气氛中进行碳化处理，完成后加热处理使其中的硅酸分解为二氧化硅，即得改性细骨料b。
6、（4）以硅酸盐水泥、所述改性细骨料b、黄河超细砂、硅灰、减水剂、纤维为原料，将其混合后加入拌和水搅拌均匀，即得所述3d打印混凝土材料。
7、进一步地，步骤（1）中，所述微晶玻璃细骨料与硅酸钠或硅酸钾溶液的料液比为1g：5~20ml。可选地，所述硅酸钠或硅酸钾溶液的质量分数为2~4%。
8、进一步地，步骤（1）中，所述加热保温的温度为60~80℃，时间为2~3小时。可选地，所述微晶玻璃细骨料的粒径为1~3mm。
9、进一步地，步骤（1）中，所述干燥温度为50~80℃，时间为40~60min。
10、进一步地，步骤（2）中，所述海泡石微粉为预处理细骨料质量的22~30%。可选地，所述海泡石微粉的细度为70~100目。
11、进一步地，步骤（2）中，所述海泡石微粉、预处理细骨料的总量与水的比例为1g：25~40ml。
12、进一步地，步骤（2）中，所述加热反应的温度为50~60℃，时间为6~8小时。
13、进一步地，步骤（3）中，所述改性细骨料a与液相的比例为1g：1.5~3ml。
14、进一步地，步骤（3）中，所述碳化处理的时间为1.5~2小时。
15、进一步地，步骤（3）中，所述加热处理的温度为180~250℃，时间为1~2小时。
16、进一步地，步骤（4）中，所述原料中各组分的比例为硅酸盐水泥：改性细骨料b：硅灰：减水剂：纤维=70~105重量份：150~200重量份：10~17重量份：1.1~2重量份：5~8重量份。所述黄河超细砂为改性细骨料b掺量的15~20%，水灰比为0.38~0.42。
17、进一步地，步骤（4）中，所述减水剂包括聚羧酸减水剂、木质素磺酸盐减水剂、萘系减水剂、脂肪族减水剂等中的任意一种。
18、进一步地，步骤（4）中，所述纤维包括聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维、玄武岩纤维、碳纤维等中的至少一种。可选地，所述纤维的长度为3~10mm。
19、与现有技术相比，本专利技术至少具有以下方面的有益技术效果：
20、本专利技术以微晶玻璃为细骨料，将其用硅酸钠或硅酸钾溶液表面处理后，使微晶玻璃表面硅氧四面体、铝氧四面体结构中的si-o-si、si-o-al解聚断裂转换为-al(oh)2、-si(oh)3，使微晶玻璃细骨料形成改性表面。然后本专利技术将该微晶玻璃细骨料与海泡石微粉置于水中加热反应，在此过程中所述海泡石上的羟基（-oh）与微晶玻璃细骨料表面的-al(oh)2、-si(oh)3进行脱水缩合反应形成si-o、al-o键，从而将海泡石微粉负载到微晶玻璃细骨料表面形成改性细骨料。进一步地，本专利技术在海泡石微粉中吸收含有硅酸钠或硅酸钾的所述液相并进行碳化处理，使所述硅酸钠或硅酸转换为固态硅酸和碳酸钠，同时实现了对残留液相的利用。经过加热分解后所述固态硅酸转换为二氧化硅粒子，形成内部负载有活性二氧化硅和碳酸钠的预处理海泡石微粉，同时实现了二氧化碳的消纳，降低所述水泥组分生产中产生的碳排放。
21、采用上述的改性细骨料与黄河超细砂配合制备3d打印混凝土材料时，一方面，所述细骨料表面的海泡石具有良好的吸水能力，可以有效克服黄河超细砂和微晶玻璃细骨料引起的混凝土材料泌水的现象。同时，在对混凝土材料挤出打印的过程中所述海泡石受到挤压后释放其中的水分可使混凝土材料保持良好的流动性/可打印性。在打印后所述海泡石重新吸收水分，防止打印的混凝土结构在自重作用下出现结构变形的现象。同时，所述改性细骨料表面上的海泡石中的二氧化硅粒子能够与水泥水化产生的氢氧化钙反应形成水化硅酸钙胶凝组分，既增加了混凝土结构中胶凝组分的含量，又提高了微晶玻璃细骨料与混凝土结构之间的结合力，从而提高3d打印混凝土结构的力学强度。另外，海泡石中的所述碳酸钠/钾与水泥水化产物氢氧化钙反应形成碳酸钙和氢氧化钠/钾，所述碳酸钙可以起到密实二氧化硅粒子形成的所述水化硅酸钙胶凝组分的作用，所述氢氧化钠/钾进入混凝土中后对所述硅灰进行碱激发，使硅灰进行水化反应形成水化硅酸钙等胶凝组分，有助于提高混凝土结构的力学性能。
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1.一种黄河超细砂3D打印混凝土材料的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的黄河超细砂3D打印混凝土材料的制备工艺，其特征在于，步骤（1）中，所述微晶玻璃细骨料与硅酸钠或硅酸钾溶液的料液比为1g：5~20ml；
3.根据权利要求1所述的黄河超细砂3D打印混凝土材料的制备工艺，其特征在于，步骤（1）中，所述加热保温的温度为60~80℃，时间为2~3小时；
4.根据权利要求1所述的黄河超细砂3D打印混凝土材料的制备工艺，其特征在于，步骤（2）中，所述海泡石微粉为预处理细骨料质量的22~30%；
5.根据权利要求1所述的黄河超细砂3D打印混凝土材料的制备工艺，其特征在于，步骤（2）中，所述海泡石微粉、预处理细骨料的总量与水的比例为1g：25~40ml。
6.根据权利要求1所述的黄河超细砂3D打印混凝土材料的制备工艺，其特征在于，步骤（2）中，所述加热反应的温度为50~60℃，时间为6~8小时。
7.根据权利要求1所述的黄河超细砂3D打印混凝土材料的制备工艺，其特征在于，步骤（3）中，所述改性
8.根据权利要求1所述的黄河超细砂3D打印混凝土材料的制备工艺，其特征在于，步骤（3）中，所述加热处理的温度为180~250℃，时间为1~2小时。
9.根据权利要求1所述的黄河超细砂3D打印混凝土材料的制备工艺，其特征在于，步骤（4）中，所述原料中各组分的比例为硅酸盐水泥：改性细骨料b：硅灰：减水剂：纤维=70~105重量份：150~200重量份：10~17重量份：1.1~2重量份：5~8重量份；所述黄河超细砂为改性细骨料b掺量的15~20%，水灰比为0.38~0.42。
10.根据权利要求1-9任一项所述的黄河超细砂3D打印混凝土材料的制备工艺，其特征在于，步骤（4）中，所述减水剂包括聚羧酸减水剂、木质素磺酸盐减水剂、萘系减水剂、脂肪族减水剂中的任意一种；
...【技术特征摘要】
1.一种黄河超细砂3d打印混凝土材料的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的黄河超细砂3d打印混凝土材料的制备工艺，其特征在于，步骤（1）中，所述微晶玻璃细骨料与硅酸钠或硅酸钾溶液的料液比为1g：5~20ml；
3.根据权利要求1所述的黄河超细砂3d打印混凝土材料的制备工艺，其特征在于，步骤（1）中，所述加热保温的温度为60~80℃，时间为2~3小时；
4.根据权利要求1所述的黄河超细砂3d打印混凝土材料的制备工艺，其特征在于，步骤（2）中，所述海泡石微粉为预处理细骨料质量的22~30%；
5.根据权利要求1所述的黄河超细砂3d打印混凝土材料的制备工艺，其特征在于，步骤（2）中，所述海泡石微粉、预处理细骨料的总量与水的比例为1g：25~40ml。
6.根据权利要求1所述的黄河超细砂3d打印混凝土材料的制备工艺，其特征在于，步骤（2）中，所述加热反应的温度为50~60℃，时间为6~8小时。
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈明旭，姜蕴皓，刘学林，屈星宇，冯彬卿，王君宇，
申请(专利权)人：青岛农业大学，
类型：发明
国别省市：
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