Studiando l'effetto di diversi dosaggi di idrossipropilmetilcellulosa (HPMC) sulla stampabilità, sulle proprietà reologiche e sulle proprietà meccaniche della malta per stampa 3D, è stato discusso il dosaggio appropriato di HPMC e il suo meccanismo di influenza è stato analizzato in combinazione con la morfologia microscopica. I risultati mostrano che la fluidità della malta diminuisce con l'aumento del contenuto di HPMC, ovvero l'estrudibilità diminuisce con l'aumento del contenuto di HPMC, ma la capacità di ritenzione della fluidità migliora. Estrudibilità, velocità di mantenimento della forma e resistenza alla penetrazione sotto peso proprio aumentano significativamente con l'aumento del contenuto di HPMC, ovvero, con l'aumento del contenuto di HPMC, migliora l'impilabilità e prolunga il tempo di stampa; dal punto di vista reologico, con l'aumento del contenuto di HPMC, la viscosità apparente, lo stress di snervamento e la viscosità plastica della poltiglia sono aumentati significativamente e l'impilabilità è migliorata; la tissotropia è prima aumentata e poi diminuita con l'aumento del contenuto di HPMC e la stampabilità è migliorata; il contenuto di HPMC è aumentato. Un valore troppo elevato causerà un aumento della porosità della malta e della resistenza. Si raccomanda che il contenuto di HPMC non superi lo 0,20%.
Negli ultimi anni, la tecnologia di stampa 3D (nota anche come "produzione additiva") si è sviluppata rapidamente ed è stata ampiamente utilizzata in molti campi come la bioingegneria, l'aerospaziale e la creazione artistica. Il processo senza stampo della tecnologia di stampa 3D ha notevolmente migliorato i materiali e la flessibilità della progettazione strutturale e il suo metodo di costruzione automatizzato non solo consente un notevole risparmio di manodopera, ma è anche adatto per progetti di costruzione in vari ambienti difficili. La combinazione della tecnologia di stampa 3D con il settore delle costruzioni è innovativa e promettente. Attualmente, i materiali a base di cemento 3D. I processi rappresentativi di stampa sono il processo di impilamento per estrusione (incluso il processo di creazione del contorno) e il processo di stampaggio del calcestruzzo e incollaggio delle polveri (processo a D). Tra questi, il processo di impilamento per estrusione presenta i vantaggi di una piccola differenza rispetto al tradizionale processo di stampaggio del calcestruzzo, un'elevata fattibilità di componenti di grandi dimensioni e costi di costruzione ridotti. Il vantaggio inferiore è diventato l'attuale punto di riferimento della ricerca sulla tecnologia di stampa 3D di materiali a base di cemento.
Per i materiali a base di cemento utilizzati come "materiali di inchiostro" per la stampa 3D, i requisiti prestazionali sono diversi da quelli dei materiali a base di cemento generici: da un lato, ci sono determinati requisiti per la lavorabilità dei materiali a base di cemento appena miscelati e il processo di costruzione deve soddisfare i requisiti di estrusione regolare. D'altra parte, il materiale a base di cemento estruso deve essere impilabile, ovvero non collasserà o si deformerà in modo significativo sotto l'azione del proprio peso e della pressione dello strato superiore. Inoltre, il processo di laminazione della stampa 3D realizza gli strati tra gli strati. Per garantire le buone proprietà meccaniche dell'area di interfaccia interstrato, i materiali da costruzione per la stampa 3D devono anche avere una buona adesione. In sintesi, la progettazione dell'estrusione, dell'impilabilità e dell'elevata adesione è progettata contemporaneamente. I materiali a base di cemento sono uno dei prerequisiti per l'applicazione della tecnologia di stampa 3D nel campo delle costruzioni. La regolazione del processo di idratazione e delle proprietà reologiche dei materiali cementizi è un modo importante per migliorare le prestazioni di stampa sopra descritte. La regolazione del processo di idratazione dei materiali cementizi è difficile da implementare e può facilmente causare problemi come l'ostruzione dei tubi; inoltre, la regolazione delle proprietà reologiche deve mantenere la fluidità durante il processo di stampa e la velocità di strutturazione dopo lo stampaggio per estrusione. Nella ricerca attuale, modificatori di viscosità, additivi minerali, nanoargille, ecc. vengono spesso utilizzati per regolare le proprietà reologiche dei materiali cementizi e ottenere migliori prestazioni di stampa.
L'idrossipropilmetilcellulosa (HPMC) è un comune addensante polimerico. I legami ossidrilici ed eterei sulla catena molecolare possono essere combinati con acqua libera attraverso legami idrogeno. La sua introduzione nel calcestruzzo può migliorarne efficacemente la coesione e la ritenzione idrica. Attualmente, la ricerca sull'effetto dell'HPMC sulle proprietà dei materiali a base di cemento si concentra principalmente sul suo effetto su fluidità, ritenzione idrica e reologia, e sono state condotte poche ricerche sulle proprietà dei materiali a base di cemento per la stampa 3D (come estrudibilità, impilabilità, ecc.). Inoltre, a causa della mancanza di standard uniformi per la stampa 3D, il metodo di valutazione per la stampabilità dei materiali a base di cemento non è ancora stato definito. L'impilabilità del materiale viene valutata in base al numero di strati stampabili con deformazione significativa o all'altezza massima di stampa. I metodi di valutazione sopra descritti sono soggetti a elevata soggettività, scarsa universalità e complessità di processo. Il metodo di valutazione delle prestazioni ha un grande potenziale e valore nelle applicazioni ingegneristiche.
In questo articolo, sono stati introdotti diversi dosaggi di HPMC in materiali a base di cemento per migliorare la stampabilità della malta e gli effetti del dosaggio di HPMC sulle proprietà della malta per stampa 3D sono stati valutati in modo completo studiando la stampabilità, le proprietà reologiche e le proprietà meccaniche. Sulla base di proprietà come la fluidità. Sulla base dei risultati della valutazione, è stata selezionata la malta miscelata con la quantità ottimale di HPMC per la verifica di stampa e sono stati testati i parametri rilevanti dell'entità stampata; sulla base dello studio della morfologia microscopica del campione, è stato esplorato il meccanismo interno dell'evoluzione delle prestazioni del materiale di stampa. Allo stesso tempo, è stato stabilito il materiale a base di cemento per stampa 3D. Un metodo di valutazione completo delle prestazioni di stampabilità al fine di promuovere l'applicazione della tecnologia di stampa 3D nel campo delle costruzioni.
Data di pubblicazione: 27 settembre 2022