Poprzez badanie wpływu różnych dawek hydroksypropylometylocelulozy (HPMC) na drukowność, właściwości reologiczne i właściwości mechaniczne zaprawy do druku 3D, omówiono odpowiednią dawkę HPMC i przeanalizowano mechanizm jej wpływu w połączeniu z morfologią mikroskopową. Wyniki pokazują, że płynność zaprawy maleje wraz ze wzrostem zawartości HPMC, tzn. wytłaczalność maleje wraz ze wzrostem zawartości HPMC, ale zdolność retencji płynności poprawia się. Wytłaczalność; szybkość retencji kształtu i odporność na penetrację pod ciężarem własnym znacznie wzrastają wraz ze wzrostem zawartości HPMC, tzn. wraz ze wzrostem zawartości HPMC poprawia się układalność w stosy, a czas drukowania ulega wydłużeniu; z punktu widzenia reologii, wraz ze wzrostem zawartości HPMC, lepkość pozorna, granica plastyczności i lepkość plastyczna zawiesiny znacznie wzrosły, a układalność w stosy poprawiła się; tiksotropia najpierw wzrosła, a następnie zmniejszyła się wraz ze wzrostem zawartości HPMC, a drukowność poprawiła się; zawartość HPMC wzrasta Zbyt wysoka zawartość HPMC spowoduje wzrost porowatości zaprawy i jej wytrzymałość Zaleca się, aby zawartość HPMC nie przekraczała 0,20%.
W ostatnich latach technologia druku 3D (znana również jako „produkcja addytywna”) rozwinęła się szybko i jest szeroko stosowana w wielu dziedzinach, takich jak bioinżynieria, lotnictwo i twórczość artystyczna. Proces druku 3D bez formy znacznie poprawił materiał i elastyczność projektowania konstrukcyjnego oraz zautomatyzowana metoda budowy nie tylko znacznie oszczędzają siłę roboczą, ale także nadają się do projektów budowlanych w różnych trudnych warunkach. Połączenie technologii druku 3D i branży budowlanej jest innowacyjne i obiecujące. Obecnie materiały na bazie cementu 3D Reprezentatywnym procesem drukowania jest proces wytłaczania-układania (w tym proces konturowania) oraz drukowanie betonu i proces łączenia proszku (proces D-shape). Wśród nich proces wytłaczania-układania ma zalety niewielkich różnic w porównaniu z tradycyjnym procesem formowania betonu, wysokiej wykonalności elementów o dużych rozmiarach i kosztów budowy. Niższą zaletą stała się obecna technologia druku 3D materiałów na bazie cementu.
W przypadku materiałów na bazie cementu, używanych jako „materiały atramentowe” do druku 3D, ich wymagania dotyczące wydajności różnią się od wymagań ogólnych materiałów na bazie cementu: z jednej strony istnieją pewne wymagania dotyczące urabialności świeżo zmieszanych materiałów na bazie cementu, a proces budowlany musi spełniać wymagania płynnego wytłaczania. Z drugiej strony, wytłaczany materiał na bazie cementu musi być układany w stosy, to znaczy nie zapadać się ani nie odkształcać znacząco pod działaniem własnego ciężaru i ciśnienia górnej warstwy. Ponadto proces laminowania druku 3D sprawia, że warstwy między warstwami Aby zapewnić dobre właściwości mechaniczne obszaru styku międzywarstwowego, materiały budowlane do druku 3D powinny również mieć dobrą przyczepność. Podsumowując, projekt wytłaczalności, układania w stosy i wysokiej przyczepności jest projektowany w tym samym czasie. Materiały na bazie cementu są jednym z warunków wstępnych zastosowania technologii druku 3D w budownictwie. Dostosowanie procesu hydratacji i właściwości reologicznych materiałów cementowych to dwa ważne sposoby na poprawę powyższej wydajności drukowania. Regulacja procesu hydratacji materiałów cementowych Jest to proces trudny do wdrożenia i łatwo o problemy, takie jak zatykanie rur. Regulacja właściwości reologicznych musi zapewnić płynność podczas procesu drukowania i szybkość strukturyzacji po formowaniu wytłaczanym. W obecnych badaniach modyfikatory lepkości, domieszki mineralne, nanoglinki itp. są często stosowane w celu regulacji właściwości reologicznych materiałów na bazie cementu w celu uzyskania lepszej wydajności drukowania.
Hydroksypropylometyloceluloza (HPMC) jest powszechnie stosowanym zagęszczaczem polimerowym. Wiązania hydroksylowe i eterowe w łańcuchu cząsteczkowym mogą łączyć się z wolną wodą poprzez wiązania wodorowe. Wprowadzenie jej do betonu może skutecznie poprawić jego spójność i retencję wody. Obecnie badania nad wpływem HPMC na właściwości materiałów cementowych koncentrują się głównie na jego wpływie na płynność, retencję wody i reologię, a niewiele badań poświęcono właściwościom materiałów cementowych do druku 3D (takim jak wytłaczalność, układanie w stosy itp.). Ponadto, ze względu na brak jednolitych norm dla druku 3D, metoda oceny drukowalności materiałów cementowych nie została jeszcze opracowana. Piętrowość materiału ocenia się na podstawie liczby drukowalnych warstw o znacznych odkształceniach lub maksymalnej wysokości druku. Powyższe metody oceny charakteryzują się dużą subiektywnością, małą uniwersalnością i uciążliwością. Metoda oceny wydajności ma duży potencjał i wartość w zastosowaniach inżynierskich.
W tym artykule różne dawki HPMC wprowadzono do materiałów na bazie cementu w celu poprawy drukowalności zaprawy, a wpływ dawki HPMC na właściwości zaprawy do druku 3D został kompleksowo oceniony poprzez badanie drukowalności, właściwości reologicznych i właściwości mechanicznych. Na podstawie właściwości takich jak płynność Na podstawie wyników oceny wybrano zaprawę zmieszaną z optymalną ilością HPMC do weryfikacji druku, a odpowiednie parametry drukowanego obiektu zostały przetestowane; na podstawie badania mikroskopowej morfologii próbki zbadano wewnętrzny mechanizm ewolucji wydajności materiału do druku. Jednocześnie opracowano materiał na bazie cementu do druku 3D. Kompleksowa metoda oceny drukowalności w celu promowania stosowania technologii druku 3D w budownictwie.
Czas publikacji: 27.09.2022