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发布时间:2020-01-06 00:00:00
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高流动性3D打印水泥基材料制备及性能研究
Study on Preparation and Properties of High Fluidity 3D Printed Cement-based Materials
2021年第2期
3D打印;胶凝材料;流动性;力学性能;微观分析
3D Printing; Cementitious material; Fluidity; Mechanical property; Microscopic analysis
2021年第2期
10.19761/j.1000-4637.2021.02.008.05
教育部中央科研业务费优秀教师基金项目(2652017164)。
魏 玮1,杨 涛2
1.内蒙古交通职业技术学院,内蒙古 赤峰 024000;2.西南交通大学,四川 成都 611756

魏 玮1,杨 涛2

魏玮,杨涛.高流动性3D打印水泥基材料制备及性能研究[J].混凝土与水泥制品,2021(2):8-12.

WEI W,YANG T.Study on Preparation and Properties of High Fluidity 3D Printed Cement-based Materials[J].CHINA CONCRETE AND CEMENT PRODUCTS,2021(2):8-12.

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摘   要:为了制备性能良好的3D打印胶凝材料,用碱激发剂对粉煤灰/矿渣胶凝材料进行激发得到了满足可打印性和力学性能的基础材料,并分析了影响胶凝材料性能的最主要因素,基于微观试验结果分析了粉煤灰和碱激发剂对胶凝材料性能的影响机理。结果表明:基础材料的合适掺量和组成为:粉煤灰30%、碱胶比0.56%、碱含量5%、激发剂模数1.0;宜选用CaO含量适中的矿渣,激发剂静置时间应为48 h;影响胶凝材料流动性和力学性能的最主要因素为碱含量;相比于纯矿渣胶凝材料,粉煤灰的掺入使材料表面出现微裂缝,使其强度降低,而碱激发剂的掺入,增强了胶凝材料的密实性,提高了强度。 Abstract: In order to prepare 3D printed cementitious materials with good properties, fly ash/slag cementitious materials were excited by alkali activator, the composition of basic materials satisfying the printability and mechanical properties was obtained, and the main factors affecting the properties of cementitious materials were analyzed. The influence mechanism of fly ash and alkali activator on the properties of cementitious materials was analyzed by microcosmic experiment. The results show that the proper content and composition of the basic materials are as follows: fly ash 30%, ratio of alkali activator soultion to cementitious material 0.56%, alkali content 5%, activator modulus 1.0. The slag with moderate CaO content should be selected and the static time of the activator should be 48 h. The alkali content is the most important factor that affects the fluidity and mechanical properties of cementitious materials. Compared with the pure slag cementitious material, the addition of fly ash causes the micro-cracks on the surface of the material and reduces its strength, while the addition of alkali activator enhances the compactness and strength of the cementitious material.
英文名 : Study on Preparation and Properties of High Fluidity 3D Printed Cement-based Materials
刊期 : 2021年第2期
关键词 : 3D打印;胶凝材料;流动性;力学性能;微观分析
Key words : 3D Printing; Cementitious material; Fluidity; Mechanical property; Microscopic analysis
刊期 : 2021年第2期
DOI : 10.19761/j.1000-4637.2021.02.008.05
文章编号 :
基金项目 : 教育部中央科研业务费优秀教师基金项目(2652017164)。
作者 : 魏 玮1,杨 涛2
单位 : 1.内蒙古交通职业技术学院,内蒙古 赤峰 024000;2.西南交通大学,四川 成都 611756

魏 玮1,杨 涛2

魏玮,杨涛.高流动性3D打印水泥基材料制备及性能研究[J].混凝土与水泥制品,2021(2):8-12.

WEI W,YANG T.Study on Preparation and Properties of High Fluidity 3D Printed Cement-based Materials[J].CHINA CONCRETE AND CEMENT PRODUCTS,2021(2):8-12.

摘要
参数
结论
参考文献
引用本文

摘   要:为了制备性能良好的3D打印胶凝材料,用碱激发剂对粉煤灰/矿渣胶凝材料进行激发得到了满足可打印性和力学性能的基础材料,并分析了影响胶凝材料性能的最主要因素,基于微观试验结果分析了粉煤灰和碱激发剂对胶凝材料性能的影响机理。结果表明:基础材料的合适掺量和组成为:粉煤灰30%、碱胶比0.56%、碱含量5%、激发剂模数1.0;宜选用CaO含量适中的矿渣,激发剂静置时间应为48 h;影响胶凝材料流动性和力学性能的最主要因素为碱含量;相比于纯矿渣胶凝材料,粉煤灰的掺入使材料表面出现微裂缝,使其强度降低,而碱激发剂的掺入,增强了胶凝材料的密实性,提高了强度。

Abstract: In order to prepare 3D printed cementitious materials with good properties, fly ash/slag cementitious materials were excited by alkali activator, the composition of basic materials satisfying the printability and mechanical properties was obtained, and the main factors affecting the properties of cementitious materials were analyzed. The influence mechanism of fly ash and alkali activator on the properties of cementitious materials was analyzed by microcosmic experiment. The results show that the proper content and composition of the basic materials are as follows: fly ash 30%, ratio of alkali activator soultion to cementitious material 0.56%, alkali content 5%, activator modulus 1.0. The slag with moderate CaO content should be selected and the static time of the activator should be 48 h. The alkali content is the most important factor that affects the fluidity and mechanical properties of cementitious materials. Compared with the pure slag cementitious material, the addition of fly ash causes the micro-cracks on the surface of the material and reduces its strength, while the addition of alkali activator enhances the compactness and strength of the cementitious material.

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(1)通过灰关联分析可知,影响胶凝材料流动度和强度的最主要因素是碱含量,粉煤灰虽然对流动度的影响最小,但对胶凝材料强度的影响较大;当粉煤灰掺量、碱胶比、碱含量和激发剂模数分别为30%、0.56%、5%和1.0时,胶凝材料在满足流动性的基础上具有较高的强度。
(2)矿渣种类不同,胶凝材料性能不同,其中CaO含量越高,流动度越小,强度越高。B矿渣对应的胶凝材料在具有较高强度的同时,具有合适的流动性。随着碱激发剂静置时间的延长,流动度逐渐增大,强度呈现先增大后减小的变化趋势,当静置时间为48 h时,强度最高,且流动性可满足要求。
(3)相比于矿渣,粉煤灰对胶凝材料流动性的改善效果较好,但对强度有弱化作用,尤其对早期强度的影响较大;随着胶砂比和碱胶比的增大流动度逐渐增大,强度无明显的规律性变化,当碱胶比在0.52~0.56,砂胶比在1.0~1.2时,胶凝材料在具有合适流动性的同时具有较好的力学性能。
(4)随着碱含量的增多,流动度逐渐减小,强度呈现先增大后减小的变化规律,当碱含量为5%时,胶凝材料性能最佳。相比于纯矿渣体系,掺加粉煤灰后,微观形貌表面更加平整,但有微裂缝出现,尤其是粉煤灰掺量为50%时,裂缝宽度较大,在碱激发作用下,微观结构中蜂窝状结构明显减少,致密性更佳,强度得到改善。

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魏玮,杨涛.高流动性3D打印水泥基材料制备及性能研究[J].混凝土与水泥制品,2021(2):8-12.

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