代尔夫特理工大学配制出新型3D打印煅烧粘土基水泥

2020年8月11日，南极熊从外媒获悉，来自代尔夫特理工大学的一个研究团队已经配制出一种新型的煅烧粘土基水泥，用于挤出3D打印。与传统的水泥相比，这种新型的陶瓷具有更高的流动一致性，改善了可构建性，并增强了水合性能--这些都是进行精密挤出的关键。

低等级（左）和高等级（右）煅烧粘土的电子显微照片，图片来自代尔夫特理工大学

3D混凝土打印

混凝土3D打印是增材制造中比较小众的领域之一，但与传统模板相比，它确实有其优势。完全不需要实际搭建模板，看似不可能、复杂的建筑几何图形也比以往更容易实现。混凝土3D打印机也在很大程度上优化了材料的使用，降低了成本，减少了过程中的浪费。

除了打印机之外，用于建造结构的水泥可能是影响其质量的最关键因素。3D打印混合物需要表现出一致的流动性和低粘度，这意味着它们应该以恒定的速度挤出，并在它们凝固后保持原位。有时，质量较差的水泥混合物一旦在其上堆积更多的层数，就会 "下垂"，从而失去其形状稳定性和后续的尺寸精度。

煅烧粘土基水泥

为了配制出具有优越机械和可打印性能的水泥混合物，研究人员将目光投向了煅烧过的粘土--在850℃的炉子中经过长时间爆破的粘土。它以其优异的抗压强度和成本效益而闻名，使其成为标准混凝土的一种非常有吸引力的替代品。

该研究涉及两种不同等级的煅烧粘土的实验，即高等级（95%元高岭土含量）和低等级（50%元高岭土含量）。这两种等级的粘土与波特兰水泥按不同比例混合，并在大学实验室中使用定制的挤出装置进行打印。该装置包括一个连接到材料软管和大型数控台上的喷嘴的输送泵。

实验室里的定制打印装备，照片来自代尔夫特理工大学

有趣的是，研究小组发现，将高岭土含量从0wt%增加到50wt%，可以最大限度地提高流动一致性，同时提高混合物的尺寸稳定性。这种可建性的增强是由于煅烧粘土含量提高导致平均颗粒间距离减小的结果。然而，这也是有代价的，因为发现打印的样品在七天后的抗压强度较弱。研究人员现在认为，他们可以对配方进行微调，在不牺牲强度的前提下，最大限度地提高打印性。

煅烧后的粘土水泥打印试验，照片来自代尔夫特理工大学

更多的研究细节可以在题为 ‘Effect of different grade levels of calcined clays on fresh and hardened properties of ternary-blended cementitious materials for 3D printing’ 的论文中找到，该论文由Yu Chen、Claudia Romero Rodriguez、Zhennming Li、Boyu Chen、Oğuzhan Çopuroğlu和Erik Schlangen共同撰写。

编译自：3dprintingindustry