Prin studierea efectului diferitelor doze de hidroxipropilmetilceluloză (HPMC) asupra imprimabilității, proprietăților reologice și proprietăților mecanice ale mortarului de imprimare 3D, a fost discutată doza adecvată de HPMC și a fost analizat mecanismul său de influență combinat cu morfologia microscopică. Rezultatele arată că fluiditatea mortarului scade odată cu creșterea conținutului de HPMC, adică extrudabilitatea scade odată cu creșterea conținutului de HPMC, dar capacitatea de reținere a fluidității se îmbunătățește. Extrudabilitatea; rata de reținere a formei și rezistența la penetrare sub greutate proprie cresc semnificativ odată cu creșterea conținutului de HPMC, adică odată cu creșterea conținutului de HPMC, stivuirea se îmbunătățește și timpul de imprimare se prelungește; din punct de vedere al reologiei, odată cu creșterea conținutului de HPMC, vâscozitatea aparentă, tensiunea de curgere și vâscozitatea plastică a suspensiei au crescut semnificativ, iar stivuirea s-a îmbunătățit; tixotropia a crescut mai întâi și apoi a scăzut odată cu creșterea conținutului de HPMC, iar imprimabilitatea s-a îmbunătățit; Conținutul de HPMC crescut. O cantitate prea mare va duce la creșterea porozității mortarului și a rezistenței. Se recomandă ca conținutul de HPMC să nu depășească 0,20%.
În ultimii ani, tehnologia de imprimare 3D (cunoscută și sub denumirea de „fabricație aditivă”) s-a dezvoltat rapid și a fost utilizată pe scară largă în multe domenii, cum ar fi bioingineria, industria aerospațială și creația artistică. Procesul fără matriță al tehnologiei de imprimare 3D a îmbunătățit considerabil calitatea materialelor, iar flexibilitatea designului structural și metoda sa de construcție automatizată nu numai că economisește considerabil forța de muncă, dar este potrivită și pentru proiecte de construcții în diverse medii dure. Combinarea tehnologiei de imprimare 3D cu domeniul construcțiilor este inovatoare și promițătoare. În prezent, procesul reprezentativ de imprimare 3D a materialelor pe bază de ciment este procesul de extrudare-stivuire (inclusiv procesul de contur) și procesul de imprimare a betonului și lipire cu pulbere (procesul în formă de D). Printre acestea, procesul de extrudare-stivuire are avantajele unei diferențe mici față de procesul tradițional de turnare a betonului, fezabilitate ridicată a componentelor de dimensiuni mari și costuri de construcție ridicate. Avantajul inferior a devenit actualul punct fierbinte de cercetare în tehnologia de imprimare 3D a materialelor pe bază de ciment.
Pentru materialele pe bază de ciment utilizate ca „materiale de cerneală” pentru imprimarea 3D, cerințele lor de performanță sunt diferite de cele ale materialelor pe bază de ciment generale: pe de o parte, există anumite cerințe pentru lucrabilitatea materialelor pe bază de ciment proaspăt amestecate, iar procesul de construcție trebuie să îndeplinească cerințele de extrudare lină. Pe de altă parte, materialul pe bază de ciment extrudat trebuie să fie stivuibil, adică să nu se prăbușească sau să se deformeze semnificativ sub acțiunea propriei greutăți și a presiunii stratului superior. În plus, procesul de laminare al imprimării 3D face ca straturile dintre straturi să fie intercalate. Pentru a asigura proprietăți mecanice bune ale zonei de interfață intermediară, materialele de construcție imprimate 3D ar trebui să aibă și o aderență bună. În concluzie, proiectarea extrudabilității, a stivuibilității și a aderenței ridicate este concepută în același timp. Materialele pe bază de ciment sunt una dintre premisele pentru aplicarea tehnologiei de imprimare 3D în domeniul construcțiilor. Ajustarea procesului de hidratare și a proprietăților reologice ale materialelor cimentoase sunt două modalități importante de a îmbunătăți performanța de imprimare menționată mai sus. Reglarea procesului de hidratare a materialelor pe bază de ciment. Este dificil de implementat și poate cauza cu ușurință probleme precum blocarea țevilor; iar reglarea proprietăților reologice trebuie să mențină fluiditatea în timpul procesului de imprimare și viteza de structurare după turnarea prin extrudare. În cercetările actuale, modificatorii de vâscozitate, aditivii minerali, nanoargilele etc. sunt adesea utilizați pentru a ajusta proprietățile reologice ale materialelor pe bază de ciment pentru a obține performanțe de imprimare mai bune.
Hidroxipropilmetilceluloza (HPMC) este un agent de îngroșare polimeric obișnuit. Legăturile hidroxil și eterice de pe lanțul molecular pot fi combinate cu apa liberă prin legături de hidrogen. Introducerea acesteia în beton poate îmbunătăți eficient coeziunea și retenția de apă a acestuia. În prezent, cercetările privind efectul HPMC asupra proprietăților materialelor pe bază de ciment se concentrează în principal pe efectul său asupra fluidității, retenției de apă și reologiei, și s-au efectuat puține cercetări asupra proprietăților materialelor pe bază de ciment imprimate 3D (cum ar fi extrudabilitatea, stivuirea etc.). În plus, din cauza lipsei unor standarde uniforme pentru imprimarea 3D, metoda de evaluare a imprimării materialelor pe bază de ciment nu a fost încă stabilită. Stivuirea materialului este evaluată prin numărul de straturi imprimabile cu deformare semnificativă sau înălțimea maximă de imprimare. Metodele de evaluare de mai sus sunt supuse unei subiectivități ridicate, unei universalități slabe și unui proces greoi. Metoda de evaluare a performanței are un mare potențial și valoare în aplicațiile inginerești.
În această lucrare, diferite doze de HPMC au fost introduse în materiale pe bază de ciment pentru a îmbunătăți imprimabilitatea mortarului, iar efectele dozajului de HPMC asupra proprietăților mortarului de imprimare 3D au fost evaluate în mod cuprinzător prin studierea imprimabilității, a proprietăților reologice și a proprietăților mecanice. Pe baza unor proprietăți precum fluiditatea, s-a selectat mortarul amestecat cu cantitatea optimă de HPMC pentru verificarea imprimării, iar parametrii relevanți ai entității imprimate au fost testați; pe baza studiului morfologiei microscopice a probei, a fost explorat mecanismul intern al evoluției performanței materialului de imprimare. În același timp, a fost stabilită o metodă cuprinzătoare de evaluare a performanței imprimării pentru a promova aplicarea tehnologiei de imprimare 3D în domeniul construcțiilor.
Data publicării: 27 septembrie 2022