Wpływ hydroksypropylometylocelulozy na właściwości zaprawy do druku 3D

Badając wpływ różnych dawek hydroksypropylometylocelulozy (HPMC) na drukowalność, właściwości reologiczne i właściwości mechaniczne zaprawy do druku 3D, omówiono odpowiednią dawkę HPMC i przeanalizowano jej mechanizm wpływu w połączeniu z mikroskopową morfologią. 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. Ekstrudowalność; 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 znacznie wzrosła pozorna lepkość, granica płynięcia i lepkość plastyczna zawiesiny, a układalność w stosy uległa poprawie; tiksotropia najpierw wzrosła, a następnie spadła wraz ze wzrostem zawartości HPMC, a drukowność uległa poprawie; zawartość HPMC wzrasta Zbyt wysoka zawartość powoduje zwiększenie porowatości zaprawy i jej osłabienie 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. Bezformowy proces technologii druku 3D znacznie poprawił materiał i elastyczność projektowania konstrukcyjnego oraz jej 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 budownictwa jest innowacyjne i obiecujące. Obecnie materiały na bazie cementu 3D Reprezentatywnym procesem drukowania jest proces układania w stosy (w tym proces konturowania) oraz drukowanie betonu i proces łączenia proszku (proces w kształcie litery D). Spośród nich proces układania w stosy ma zalety niewielkiej różnicy w stosunku do tradycyjnego procesu 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 stosowanych 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 budowy 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 wpływem własnego ciężaru i ciśnienia górnej warstwy. Ponadto proces laminowania druku 3D sprawia, że ​​warstwy między warstwami Aby zapewnić dobre właściwości mechaniczne obszaru interfejsu 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 powyższych parametrów 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 dostosowania właściwości reologicznych materiałów na bazie cementu w celu uzyskania lepszej wydajności drukowania.

Hydroksypropylometyloceluloza (HPMC) jest powszechnym 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 na bazie cementu koncentrują się głównie na jego wpływie na płynność, retencję wody i reologię, a niewiele badań przeprowadzono na temat właściwości materiałów na bazie cementu do druku 3D (takich jak wytłaczalność, układanie w stosy itp.). Ponadto, ze względu na brak jednolitych norm dla druku 3D, metoda oceny drukowalności materiałów na bazie cementu nie została jeszcze ustalona. Układalność materiału w stosy jest oceniana na podstawie liczby drukowalnych warstw o ​​znacznym odkształceniu lub maksymalnej wysokości druku. Powyższe metody oceny są obarczone dużą subiektywnością, słabą uniwersalnością i uciążliwym procesem. Metoda oceny wydajności ma duży potencjał i wartość w zastosowaniach inżynieryjnych.

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 drukowania, a odpowiednie parametry drukowanego obiektu zostały przetestowane; na podstawie badania mikroskopowej morfologii próbki zbadano wewnętrzny mechanizm ewolucji wydajności materiału do drukowania. Jednocześnie ustalono materiał na bazie cementu do druku 3D. Kompleksowa metoda oceny wydajności drukowania w celu promowania stosowania technologii druku 3D w dziedzinie budownictwa.


Czas publikacji: 27-09-2022