Door het effect van verschillende doseringen hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) op de printbaarheid, reologische eigenschappen en mechanische eigenschappen van 3D-printmortel te bestuderen, werd de juiste dosering HPMC besproken en werd het invloedsmechanisme ervan geanalyseerd in combinatie met de microscopische morfologie. De resultaten tonen aan dat de vloeibaarheid van mortel afneemt met de toename van het HPMC-gehalte, dat wil zeggen dat de extrudeerbaarheid afneemt met de toename van het HPMC-gehalte, maar het vermogen tot behoud van de vloeibaarheid verbetert. Extrudeerbaarheid; vormbehoudsnelheid en penetratieweerstand onder eigen gewicht nemen aanzienlijk toe met de toename van het HPMC-gehalte, dat wil zeggen, met de toename van het HPMC-gehalte verbetert de stapelbaarheid en wordt de printtijd verlengd; vanuit het oogpunt van reologie, met Met de toename van het HPMC-gehalte namen de schijnbare viscositeit, vloeispanning en plastische viscositeit van de slurry aanzienlijk toe en verbeterde de stapelbaarheid; de thixotropie nam eerst toe en nam vervolgens af met de toename van het HPMC-gehalte, en de printbaarheid verbeterde; het HPMC-gehalte is verhoogd. Een te hoog gehalte zal de porositeit van de mortel en de sterkte doen toenemen. Het wordt aanbevolen dat het HPMC-gehalte niet hoger is dan 0,20%.
De technologie voor 3D-printen (ook wel "additive manufacturing" genoemd) heeft zich de afgelopen jaren snel ontwikkeld en wordt op grote schaal gebruikt in vele sectoren, zoals bio-engineering, lucht- en ruimtevaart en artistieke creatie. Het malvrije proces van 3D-printtechnologie heeft de materiaal- en materiaalkeuze aanzienlijk verbeterd. De flexibiliteit van structureel ontwerp en de geautomatiseerde bouwmethode besparen niet alleen aanzienlijk op mankracht, maar zijn ook geschikt voor bouwprojecten in verschillende zware omstandigheden. De combinatie van 3D-printtechnologie en de bouwsector is innovatief en veelbelovend. Momenteel zijn 3D-printprocessen op cementbasis het representatieve printproces: extrusiestapeling (inclusief contourbewerking) en betonprinten en poederbinding (D-vormig proces). Onder hen heeft het extrusiestapelingproces de voordelen van een klein verschil met het traditionele betongietproces, een hoge haalbaarheid van grote componenten en bouwkosten. Het inferieure voordeel is de huidige onderzoekshotspots van 3D-printtechnologie voor cementgebaseerde materialen geworden.
Voor cementgebaseerde materialen die als "inktmaterialen" voor 3D-printen worden gebruikt, gelden andere prestatie-eisen dan voor algemene cementgebaseerde materialen: enerzijds worden er bepaalde eisen gesteld aan de verwerkbaarheid van vers gemengde cementgebaseerde materialen en moet het bouwproces voldoen aan de eisen van soepele extrusie. Anderzijds moet het geëxtrudeerde cementgebaseerde materiaal stapelbaar zijn, dat wil zeggen dat het niet significant zal instorten of vervormen onder invloed van het eigen gewicht en de druk van de bovenlaag. Bovendien zorgt het lamineringsproces van 3D-printen ervoor dat de lagen tussen de lagen goed hechten. Om de goede mechanische eigenschappen van het tussenlaaginterfacegebied te garanderen, moeten de 3D-geprinte bouwmaterialen ook een goede hechting hebben. Kortom, het ontwerp van de extrudeerbaarheid, stapelbaarheid en hoge hechting wordt tegelijkertijd ontworpen. Cementgebaseerde materialen zijn een van de voorwaarden voor de toepassing van 3D-printtechnologie in de bouw. Het aanpassen van het hydratatieproces en de reologische eigenschappen van cementgebaseerde materialen zijn twee belangrijke manieren om de bovengenoemde printprestaties te verbeteren. Aanpassing van het hydratatieproces van cementachtige materialen Dit is moeilijk uit te voeren en veroorzaakt gemakkelijk problemen zoals verstoppingen in leidingen. Bovendien moeten de reologische eigenschappen worden gereguleerd om de vloeibaarheid tijdens het printproces en de structureringssnelheid na extrusie te behouden. In huidig onderzoek worden vaak viscositeitsmodificatoren, minerale toevoegingen, nanokleien, enz. gebruikt om de reologische eigenschappen van cementachtige materialen aan te passen en zo betere printprestaties te behalen.
Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) is een veelgebruikt polymeerverdikkingsmiddel. De hydroxyl- en etherbindingen in de moleculaire keten kunnen via waterstofbruggen worden verbonden met vrij water. Introductie ervan in beton kan de cohesie en waterretentie effectief verbeteren. Momenteel richt het onderzoek naar het effect van HPMC op de eigenschappen van cementgebaseerde materialen zich vooral op de vloeibaarheid, waterretentie en reologie, en is er weinig onderzoek gedaan naar de eigenschappen van 3D-geprinte cementgebaseerde materialen (zoals extrudeerbaarheid, stapelbaarheid, enz.). Bovendien is er, vanwege het ontbreken van uniforme normen voor 3D-printen, nog geen evaluatiemethode voor de printbaarheid van cementgebaseerde materialen vastgesteld. De stapelbaarheid van het materiaal wordt beoordeeld aan de hand van het aantal printbare lagen met significante vervorming of de maximale printhoogte. De bovenstaande evaluatiemethoden zijn onderhevig aan een hoge subjectiviteit, beperkte universaliteit en een omslachtig proces. De prestatie-evaluatiemethode heeft een groot potentieel en is waardevol voor technische toepassingen.
In dit artikel werden verschillende doseringen HPMC toegevoegd aan cementgebaseerde materialen om de printbaarheid van mortel te verbeteren. De effecten van de HPMC-dosering op de eigenschappen van 3D-printmortel werden uitgebreid geëvalueerd door de printbaarheid, reologische eigenschappen en mechanische eigenschappen te bestuderen. Op basis van eigenschappen zoals vloeibaarheid werd de mortel gemengd met de optimale hoeveelheid HPMC geselecteerd voor printverificatie en werden de relevante parameters van de geprinte entiteit getest. Op basis van de studie van de microscopische morfologie van het monster werd het interne mechanisme van de prestatie-evolutie van het printmateriaal onderzocht. Tegelijkertijd werd het 3D-printcementgebaseerde materiaal vastgesteld. Een uitgebreide evaluatiemethode van printbare prestaties om de toepassing van 3D-printtechnologie in de bouw te bevorderen.
Plaatsingstijd: 27-09-2022