3d打印水泥基材料的制備與性能研究

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1、中文圖書分類號：TQ172密級：公開UDC：666學(xué)校代碼：10005碩士專業(yè)學(xué)位論文PROFESSIONALMASTERDISSERTATION論文題目：3D打印水泥基材料的制備與性能研究論文作者：薛龍專業(yè)類型/領(lǐng)域：材料工程指導(dǎo)教師：王子明教授蔣荃教授級高工論文提交日期：2017.5UDC：666學(xué)校代碼：10005中文圖書分類號：TQ172學(xué)號：S201409091密級：公開北京工業(yè)大學(xué)碩士專業(yè)學(xué)位論文（全日制）題目：3D打印水泥基材料的制備與性能研究英文題目：PREPARATIONANDPROPERTIESOFCEMENTBASEDMATERIALSFOR3

2、DPRINTINGTECHNOLOGY論文作者：薛龍專業(yè)類別/領(lǐng)域：材料工程研究方向：綠色環(huán)保建筑材料申請學(xué)位：工程碩士專業(yè)學(xué)位指導(dǎo)教師：王子明教授蔣荃教授級高工所在單位：材料科學(xué)與工程學(xué)院答辯日期：2017年5月授予學(xué)位單位：北京工業(yè)大學(xué)獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得北京工業(yè)大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。簽名：薛龍

3、日期：2017年6月10日關(guān)于論文使用授權(quán)的說明本人完全了解北京工業(yè)大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：學(xué)校有權(quán)保留送交論文的復(fù)印件，允許論文被查閱和借閱；學(xué)?？梢怨颊撐牡娜炕虿糠謨?nèi)容，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文。（保密的論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定）簽名：薛龍日期：2017年6月10日導(dǎo)師簽名：王子明日期：2017年6月10日摘要摘要3D打印技術(shù)作為快速成型技術(shù)的一種，是以數(shù)學(xué)模型作為基礎(chǔ)，通過機(jī)械設(shè)備將打印材料逐層堆積結(jié)合起來的工藝。該技術(shù)已被應(yīng)用于不同的行業(yè)，其中在建筑行業(yè)的應(yīng)用處于起步階段。3D打印技術(shù)成型工藝相對于傳統(tǒng)成型工藝對材料的性能提

4、出更高的要求。目前對用于3D打印技術(shù)的水泥基材料性能要求和評價(jià)方法尚未有系統(tǒng)研究，因此對3D打印水泥基材料的研究很有必要。3D打印水泥基材料的主要性能包括：可擠出性、可建造性、打印時(shí)間、力學(xué)性能和耐久性能。本文主要集中于凝結(jié)硬化之前的性能研究，所選的材料的分為流變調(diào)節(jié)組分和凝結(jié)硬化調(diào)節(jié)組分。以溫輪膠、羥丙基甲基纖維素醚和乳膠粉作為流變調(diào)節(jié)組分，研究其對水泥基打印材料的各種性能的影響。并提出對可擠出性能、可堆積性能和層與層之間粘結(jié)性能的測試方法，探索了砂漿的坍落度、可塑性、流變性、泌水率與可擠出性能和可建造性的相關(guān)性。進(jìn)而選擇促強(qiáng)減縮劑、液體無堿液體速凝劑和硫酸鋁溶液

5、為凝結(jié)硬化調(diào)節(jié)組分，研究其對水泥基材料的凝結(jié)時(shí)間、坍落度、早期強(qiáng)度的影響。結(jié)果表明，羥丙基甲基纖維素醚（HPMC）、溫輪膠（WG）能夠有效控制水泥砂漿的坍落度。溫輪膠、羥丙基甲基纖維素醚和可再分散乳膠粉能夠有效減少水泥基材料的泌水現(xiàn)象，并能夠增加打印工藝的層與層之間的粘結(jié)強(qiáng)度。層與層之間的粘結(jié)強(qiáng)度會隨著成型間隔時(shí)間的增長而減小，水泥初凝前的粘結(jié)強(qiáng)度要大于初凝之后的強(qiáng)度，摻加這三種流變調(diào)節(jié)組分會導(dǎo)致抗壓強(qiáng)度的損失。在無泌水情況下，摻加溫輪膠的水泥基材料坍落度在70-80mm區(qū)間內(nèi)可堆積性效果最佳，摻量為0.35%粘度為200pa.s的羥丙基甲基纖維素醚擠出堆積效果佳。

6、促強(qiáng)減縮劑可以將砂漿的初凝時(shí)間控制在20-200分鐘范圍內(nèi)，并能夠提高砂漿的早期強(qiáng)度發(fā)展。無堿液體速凝劑可以將砂漿的初凝時(shí)間控制在3-130分鐘范圍內(nèi)，與10.0%促強(qiáng)減縮劑的復(fù)摻進(jìn)一步縮短初凝時(shí)間到2-19分鐘范圍內(nèi)，并與促強(qiáng)減縮劑的復(fù)摻使得強(qiáng)度進(jìn)一步提高，3小時(shí)抗壓強(qiáng)度可以達(dá)到1.0MPa。硫酸鋁溶液可將砂漿的初凝時(shí)間控制在11-33分鐘內(nèi)，與10.0%促強(qiáng)減縮劑復(fù)摻后的初凝時(shí)間在6-22分鐘內(nèi)，同樣可以提高早期強(qiáng)度，但對可擠出性能有一定的影響。關(guān)鍵詞：3D打?。凰嗷牧?；流變性能；凝結(jié)時(shí)間；可擠出性能；可堆積性能IAbstractAbstract3Dprin

7、tingtechnologyisakindofrapidprototypingtechnology,whichisbasedonthemathematicalmodel,throughthemechanicalequipmentwillbeprintedmateriallayerbylayer.Thetechnologyisappliedindifferentindustries,inwhichtheconstructionindustryisinitsinfancy.3Dprintingtechnologyhasagreatgapbetweentheperfo