Mitjançant l'estudi de l'efecte de diferents dosis d'hidroxipropilmetilcel·lulosa (HPMC) sobre la imprimibilitat, les propietats reològiques i les propietats mecàniques del morter d'impressió 3D, es va discutir la dosi adequada d'HPMC i es va analitzar el seu mecanisme d'influència combinat amb la morfologia microscòpica. Els resultats mostren que la fluïdesa del morter disminueix amb l'augment del contingut d'HPMC, és a dir, l'extrudabilitat disminueix amb l'augment del contingut d'HPMC, però la capacitat de retenció de fluïdesa millora. L'extrudabilitat; la velocitat de retenció de forma i la resistència a la penetració sota pes propi augmenten significativament amb l'augment del contingut d'HPMC, és a dir, amb l'augment del contingut d'HPMC, l'apilabilitat millora i el temps d'impressió es prolonga; des del punt de vista de la reologia, amb l'augment del contingut d'HPMC, la viscositat aparent, la tensió elàstica i la viscositat plàstica de la suspensió van augmentar significativament, i l'apilabilitat va millorar; la tixotropia primer va augmentar i després va disminuir amb l'augment del contingut d'HPMC, i la imprimibilitat va millorar; L'augment del contingut d'HPMC Si és massa alt, la porositat del morter i la resistència augmentaran. Es recomana que el contingut d'HPMC no superi el 0,20%.
En els darrers anys, la tecnologia d'impressió 3D (també coneguda com a "fabricació additiva") s'ha desenvolupat ràpidament i s'ha utilitzat àmpliament en molts camps com la bioenginyeria, l'aeroespacial i la creació artística. El procés sense motlle de la tecnologia d'impressió 3D ha millorat considerablement la flexibilitat del material i la flexibilitat del disseny estructural i el seu mètode de construcció automatitzat no només estalvien molt mà d'obra, sinó que també són adequats per a projectes de construcció en diversos entorns difícils. La combinació de la tecnologia d'impressió 3D i el camp de la construcció és innovadora i prometedora. Actualment, els materials a base de ciment 3D El procés representatiu de la impressió és el procés d'apilament per extrusió (inclòs el procés de contorn) i el procés d'impressió de formigó i unió en pols (procés en forma de D). Entre ells, el procés d'apilament per extrusió té els avantatges d'una petita diferència respecte al procés tradicional de modelat de formigó, una alta viabilitat de components de grans dimensions i costos de construcció. L'avantatge inferior s'ha convertit en els punts calents de recerca actuals de la tecnologia d'impressió 3D de materials a base de ciment.
Per als materials a base de ciment utilitzats com a "materials de tinta" per a la impressió 3D, els seus requisits de rendiment són diferents dels dels materials a base de ciment generals: d'una banda, hi ha certs requisits per a la treballabilitat dels materials a base de ciment acabats de barrejar, i el procés de construcció ha de complir els requisits d'una extrusió suau. D'altra banda, el material a base de ciment extrudit ha de ser apilable, és a dir, no es col·lapsarà ni es deformarà significativament sota l'acció del seu propi pes i la pressió de la capa superior. A més, el procés de laminació de la impressió 3D fa que les capes entre capes siguin bones per garantir les bones propietats mecàniques de la zona d'interfície entre capes, els materials de construcció d'impressió 3D també han de tenir una bona adherència. En resum, el disseny de l'extrudabilitat, l'apilabilitat i l'alta adherència es dissenya alhora. Els materials a base de ciment són un dels requisits previs per a l'aplicació de la tecnologia d'impressió 3D en el camp de la construcció. Ajustar el procés d'hidratació i les propietats reològiques dels materials cimentosos són dues maneres importants de millorar el rendiment d'impressió esmentat. Ajust del procés d'hidratació dels materials cimentosos És difícil d'implementar i és fàcil causar problemes com ara el bloqueig de canonades; i la regulació de les propietats reològiques necessita mantenir la fluïdesa durant el procés d'impressió i la velocitat d'estructuració després del modelat per extrusió. En la investigació actual, els modificadors de viscositat, les addicions minerals, les nanoargiles, etc. s'utilitzen sovint per ajustar les propietats reològiques dels materials a base de ciment per aconseguir un millor rendiment d'impressió.
La hidroxipropilmetilcel·lulosa (HPMC) és un espessidor polimèric comú. Els enllaços hidroxil i èter de la cadena molecular es poden combinar amb aigua lliure mitjançant enllaços d'hidrogen. La seva introducció al formigó pot millorar eficaçment la seva cohesió i retenció d'aigua. Actualment, la investigació sobre l'efecte de la HPMC en les propietats dels materials a base de ciment se centra principalment en el seu efecte sobre la fluïdesa, la retenció d'aigua i la reologia, i s'ha fet poca investigació sobre les propietats dels materials a base de ciment per a la impressió 3D (com ara l'extrusibilitat, l'apilabilitat, etc.). A més, a causa de la manca d'estàndards uniformes per a la impressió 3D, encara no s'ha establert el mètode d'avaluació de la imprimibilitat dels materials a base de ciment. L'apilabilitat del material s'avalua pel nombre de capes imprimibles amb deformació significativa o l'alçada màxima d'impressió. Els mètodes d'avaluació anteriors estan subjectes a una alta subjectivitat, poca universalitat i un procés feixuc. El mètode d'avaluació del rendiment té un gran potencial i valor en l'aplicació d'enginyeria.
En aquest article, es van introduir diferents dosificacions d'HPMC en materials a base de ciment per millorar la imprimibilitat del morter, i es van avaluar exhaustivament els efectes de la dosificació d'HPMC sobre les propietats del morter d'impressió 3D mitjançant l'estudi de la imprimibilitat, les propietats reològiques i les propietats mecàniques. A partir de propietats com la fluïdesa, es va seleccionar el morter barrejat amb la quantitat òptima d'HPMC per a la verificació de la impressió i es van provar els paràmetres rellevants de l'entitat impresa; a partir de l'estudi de la morfologia microscòpica de la mostra, es va explorar el mecanisme intern de l'evolució del rendiment del material d'impressió. Al mateix temps, es va establir el material a base de ciment per a la impressió 3D. Un mètode d'avaluació integral del rendiment imprimible per tal de promoure l'aplicació de la tecnologia d'impressió 3D en el camp de la construcció.
Data de publicació: 27 de setembre de 2022