研究

代尔夫特研究人员研制出一种新型的用于3D打印的煅烧粘土基水泥

一组来自代尔夫特工业大学已经制定了一种新的,煅烧粘土基水泥挤压3D打印。与传统水泥相比,新型陶瓷具有更强的流动一致性、更强的可建性和更强的水化性能——这些都是实现精密挤压的关键。

低品位(左)和高品位(右)煅烧粘土的电子显微照片。图代尔夫特图片。
低品位(左)和高品位(右)煅烧粘土的电子显微照片。图代尔夫特图片。

3D混凝土打印

混凝土3D打印是添加剂制造的一个更为利基的领域,但与传统模板相比,它确实有其优势。完全不需要实际建造模板,而且看起来不可能,复杂的建筑几何比以往任何时候都容易。混凝土3D打印机也大大优化了材料的使用,降低了成本,减少了生产过程中的浪费。

除了打印机,用于建造结构的水泥可能是影响其质量的最关键因素。3 d打印混合物需要表现出一致的流动性和低粘度,这意味着他们应该突出以恒定速率和留在地方一旦集。有时,低质量水泥混合物将进一步“凹陷”一旦层堆积在他们之上,失去形状稳定性和随后的尺寸精度。

水泥煅烧面膜泥

为了研制出一种具有优异机械性能和印刷性能的水泥混合物,研究人员将目光投向煅烧过的粘土,这种粘土在850℃的炉子中进行了爆破°C,持续一段时间。它以其优异的抗压强度和成本效益而闻名,使其成为标准混凝土的一个非常有吸引力的替代品。

这项研究涉及两种不同等级的煅烧粘土,高等级(95%偏高岭土含量)和低品位(50%偏高岭土含量)。这两种等级的水泥以不同的比例与波特兰水泥混合,并在大学实验室的定制挤出机上打印出来。该设备包括一个输送泵,连接到一个大的CNC操作台上的材料软管和喷嘴。

自定义打印设置在实验室。照片通过代尔夫特理工大学。
自定义打印设置在实验室。照片通过代尔夫特理工大学。

有趣的是,研究小组发现,将高品位含量从0%增加到50%可以最大限度地提高流动一致性,同时提高混合物的尺寸稳定性。这种可建造性的增强归功于由于煅烧粘土含量较高,平均粒间距离减小。然而,这确实伴随着它的成本,因为印刷样品在七天之后被发现具有较弱的抗压强度。研究人员现在相信他们可以在不牺牲强度的情况下,对配方进行微调,以最大限度地提高印刷适性。

煅烧粘土-水泥印纹试验。照片来自代尔夫特大学。
煅烧粘土-水泥印纹试验。照片来自代尔夫特大学。

有关这项研究的详情,请参阅题为《不同等级煅烧粘土对三维打印用三元混合胶凝材料生鲜和硬化性能的影响”这是共同撰写由余晨,克劳迪娅·罗梅罗·罗德里格斯,李振明,陈伯玉,的OguzhanÇopuroğlu和埃里克·施兰根。

混凝土的3D打印一直是学术界研究的热点问题。科学家们南洋理工大学最近开发了一个单机器人工业平台专为3D混凝土打印。六轴机械臂能够打印出不同尺寸的单件结构,最终目的是加速整个领域。

也不仅仅是学术界德克萨斯州建筑公司图标最近与美国政府合作国防创新单位3 d打印彭德尔顿海军基地的混凝土结构。两人最初训练了8名海军陆战队员使用ICON公司的混凝土3D打印机,成功地在36小时内打印出了整个汽车隐藏结构。

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特色图片显示了低品位和高品位煅烧粘土的电子显微照片。图代尔夫特图片。