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