论文：在3D打印混凝土中添加不同的添加剂带来的影响

2020年4月21日，南极熊从外媒获悉，来自法国和英国的研究人员正在深入研究3D打印在建筑中的应用，并对材料中的参数进行实验。

他们在论文 "Rheological properties of 3D printing concrete containing sisal fibres"中发布了他们的研究结果。

传统的混凝土建筑，一般都需要用到模板，这是其成本较高的一个主要因素。而3D打印技术拥有独特的优势，比如更好的承受性、更快的施工速度和定制化等，使得该技术对工业用户具有吸引力。

在本项研究中，研究人员使用粉煤灰和石灰石粉作为与波特兰水泥的粘结剂，并调查了以下因素对可打印砂浆的影响。

●粉煤灰（FA）
●石灰石粉（LS）
●天然剑麻纤维的百分比（NF）
●超级增塑剂（SP）的用量
●粘性改性外加剂

用坍落度试验估计屈服应力的注意事项

作者提醒我们，任何类型的水泥都是 "强烈的时间依赖性"，作者指出，在实验中所有的样品成分的时间必须一致，否则比较将是无效的。将干料、粘结剂和水在搅拌器中混合，然后加入天然纤维和VMA。之后，对砂浆进行流变学特性评估。

FA对流台分布和屈服应力的影响

由于对两种不同类型的砂浆进行了评估（一种是用100%的粘结剂，另一种是用24%的FA替代水泥制成的），研究人员注意到，随着FA的出现，流速表的分布有所减少，但只是略有减少，而且它对 "估计的屈服应力也有影响，类似于坍落度流量的影响。用挤压法，LS混合料在维持层数方面并不持久。此前的研究也表明，LS的使用可能是造成水泥过去 "离析 "的原因。

因此，研究人员说："结果表明，只用水泥和石灰石粉制成的粘结剂不适合应用于3D打印工艺中的砂浆。

VMA对流变特性的影响

增加的SP的加入大大降低了估计的屈服应力，影响了 "可加工性、一致性和打印性"。在加入VMA后，该团队注意到以下方面的减少：流台扩散、渗透率、估计屈服应力的增加。这些类型的混合料具有更好的粘度和稳定的层粘性。

VMA对挤压和视觉观察的影响

"添加剑麻纤维（NF）从0.6到1%的粘结剂，通过提高纤维网络的致密性，降低了砂浆的流动性。事实上，随着NF的添加量增加，屈服应力增加，新鲜度降低。"研究人员总结道。

"为了将3D打印工艺应用于水泥基材料，需要适当的工作性、良好的偏析性和抗渗性、易挤出性以及良好的打印性和可构建性。事实上，挤压层必须保持自身的稳定性，并且在补充层的负载下不会变形。这也意味着各层必须粘合在一起，以避免空隙、冷接缝和其他弱化问题。"

3D打印水泥以及在建筑中使用这种技术和材料，在过去的几年中，已经产生了许多研究以及动态的项目，从研究不同的低电导率粘结剂，到3D打印的混凝土泡沫板、自修复材料等等。

编译自：3dprint