Français En étudiant l'effet de différents dosages d'hydroxypropylméthylcellulose (HPMC) sur l'imprimabilité, les propriétés rhéologiques et les propriétés mécaniques du mortier d'impression 3D, le dosage approprié d'HPMC a été discuté et son mécanisme d'influence a été analysé en combinaison avec la morphologie microscopique. Les résultats montrent que la fluidité du mortier diminue avec l'augmentation de la teneur en HPMC, c'est-à-dire que l'extrudabilité diminue avec l'augmentation de la teneur en HPMC, mais la capacité de rétention de fluidité s'améliore. Extrudabilité ; le taux de rétention de forme et la résistance à la pénétration sous poids propre augmentent significativement avec l'augmentation de la teneur en HPMC, c'est-à-dire qu'avec l'augmentation de la teneur en HPMC, l'empilabilité s'améliore et le temps d'impression est prolongé ; du point de vue de la rhéologie, avec l'augmentation de la teneur en HPMC, la viscosité apparente, la limite d'élasticité et la viscosité plastique de la barbotine ont augmenté significativement et l'empilabilité s'est améliorée ; la thixotropie a d'abord augmenté puis diminué avec l'augmentation de la teneur en HPMC, et l'imprimabilité s'est améliorée ; la teneur en HPMC augmentée Une teneur trop élevée entraînera une augmentation de la porosité du mortier et de la résistance. Il est recommandé que la teneur en HPMC ne dépasse pas 0,20 %.
Ces dernières années, la technologie d'impression 3D (également appelée « fabrication additive ») a connu un développement rapide et a été largement utilisée dans de nombreux domaines tels que la bio-ingénierie, l'aérospatiale et la création artistique. Le procédé sans moule de l'impression 3D a considérablement amélioré la qualité des matériaux et la flexibilité de la conception structurelle, ainsi que son mode de construction automatisé, permettant non seulement d'importantes économies de main-d'œuvre, mais aussi de s'adapter aux projets de construction dans divers environnements difficiles. L'association de l'impression 3D et du secteur de la construction est innovante et prometteuse. Actuellement, les procédés d'impression 3D représentatifs des matériaux à base de ciment sont l'extrusion-empilage (y compris la création de contours) et l'impression béton et le collage de poudre (procédé en forme de D). Parmi ces procédés, l'extrusion-empilage présente les avantages d'une faible différence par rapport au procédé traditionnel de moulage du béton, d'une grande faisabilité pour les composants de grandes dimensions et de coûts de construction réduits. Cet avantage est devenu un pôle de recherche majeur en matière d'impression 3D des matériaux à base de ciment.
Les matériaux à base de ciment utilisés comme encres pour l'impression 3D présentent des exigences de performance différentes de celles des matériaux à base de ciment classiques : d'une part, la maniabilité des matériaux à base de ciment fraîchement mélangés est soumise à certaines exigences, et le processus de construction doit répondre aux exigences d'une extrusion fluide. D'autre part, le matériau à base de ciment extrudé doit être empilable, c'est-à-dire qu'il ne s'affaisse pas et ne se déforme pas significativement sous l'action de son propre poids et de la pression de la couche supérieure. De plus, le processus de laminage de l'impression 3D permet d'obtenir une bonne adhérence entre les couches. Afin de garantir de bonnes propriétés mécaniques de l'interface intercouche, les matériaux de construction imprimés en 3D doivent également présenter une bonne adhérence. En résumé, l'extrudabilité, l'empilabilité et une forte adhérence sont conçues simultanément. Les matériaux à base de ciment sont l'une des conditions préalables à l'application de la technologie d'impression 3D dans le domaine de la construction. L'ajustement du processus d'hydratation et des propriétés rhéologiques des matériaux à base de ciment sont deux moyens importants d'améliorer les performances d'impression susmentionnées. Ajustement du processus d'hydratation des matériaux cimentaires Il est difficile à mettre en œuvre et il est facile de provoquer des problèmes tels que le blocage des tuyaux ; et la régulation des propriétés rhéologiques doit maintenir la fluidité pendant le processus d'impression et la vitesse de structuration après le moulage par extrusion. Dans la recherche actuelle, les modificateurs de viscosité, les adjuvants minéraux, les nanoargiles, etc. sont souvent utilisés pour ajuster les propriétés rhéologiques des matériaux à base de ciment afin d'obtenir de meilleures performances d'impression.
L'hydroxypropylméthylcellulose (HPMC) est un épaississant polymère courant. Les liaisons hydroxyle et éther de sa chaîne moléculaire peuvent se combiner à l'eau libre par des liaisons hydrogène. Son introduction dans le béton peut améliorer efficacement sa cohésion et sa rétention d'eau. Actuellement, la recherche sur l'effet de l'HPMC sur les propriétés des matériaux à base de ciment se concentre principalement sur son effet sur la fluidité, la rétention d'eau et la rhéologie. Peu de recherches ont été menées sur les propriétés des matériaux à base de ciment imprimés en 3D (extrudabilité, empilabilité, etc.). De plus, faute de normes uniformes pour l'impression 3D, la méthode d'évaluation de l'imprimabilité des matériaux à base de ciment n'a pas encore été établie. L'empilabilité du matériau est évaluée par le nombre de couches imprimables présentant une déformation importante ou par la hauteur d'impression maximale. Ces méthodes d'évaluation sont sujettes à une forte subjectivité, peu universelles et complexes. La méthode d'évaluation des performances présente un potentiel et une valeur considérables pour les applications techniques.
Français Dans cet article, différents dosages de HPMC ont été introduits dans des matériaux à base de ciment pour améliorer l'imprimabilité du mortier, et les effets du dosage de HPMC sur les propriétés du mortier d'impression 3D ont été évalués de manière exhaustive en étudiant l'imprimabilité, les propriétés rhéologiques et les propriétés mécaniques. Sur la base de propriétés telles que la fluidité Sur la base des résultats de l'évaluation, le mortier mélangé avec la quantité optimale de HPMC a été sélectionné pour la vérification de l'impression, et les paramètres pertinents de l'entité imprimée ont été testés ; sur la base de l'étude de la morphologie microscopique de l'échantillon, le mécanisme interne de l'évolution des performances du matériau d'impression a été exploré. Dans le même temps, le matériau à base de ciment d'impression 3D a été établi. Une méthode d'évaluation complète des performances imprimables afin de promouvoir l'application de la technologie d'impression 3D dans le domaine de la construction.
Date de publication : 27 septembre 2022