Badając wpływ różnych dawek hydroksypropylometylocelulozy (HPMC) na drukowność, właściwości reologiczne i właściwości mechaniczne zaprawy do druku 3D, omówiono odpowiednie dozowanie HPMC oraz przeanalizowano mechanizm jego wpływu w połączeniu z morfologią mikroskopową.Wyniki pokazują, że płynność zaprawy zmniejsza się wraz ze wzrostem zawartości HPMC, czyli wytłaczalność maleje wraz ze wzrostem zawartości HPMC, ale poprawia się zdolność zatrzymywania płynności.Wytłaczalność;współczynnik zachowania kształtu i odporność na penetrację pod ciężarem własnym znacznie wzrastają wraz ze wzrostem zawartości HPMC, to znaczy wraz ze wzrostem zawartości HPMC poprawia się możliwość układania w stosy i wydłuża się czas drukowania;z punktu widzenia reologii, wraz ze wzrostem zawartości HPMC znacznie wzrosła lepkość pozorna, granica plastyczności i lepkość plastyczna zaczynu, a także poprawiła się możliwość układania w stosy;tiksotropia najpierw wzrastała, a następnie malała wraz ze wzrostem zawartości HPMC i poprawiała się drukowalność;zwiększona zawartość HPMC Zbyt wysoka spowoduje zwiększenie porowatości i wytrzymałości zaprawy. Zaleca się, aby zawartość HPMC nie przekraczała 0,20%.
W ostatnich latach technologia druku 3D (znanego również jako „wytwarzanie przyrostowe”) szybko się rozwinęła i znalazła szerokie zastosowanie w wielu dziedzinach, takich jak bioinżynieria, lotnictwo i twórczość artystyczna.Bezformowy proces technologii druku 3D znacznie ulepszył materiał, a elastyczność projektowania konstrukcyjnego i zautomatyzowana metoda budowy nie tylko znacznie oszczędza siłę roboczą, ale także nadaje się do projektów budowlanych w różnych trudnych warunkach.Połączenie technologii druku 3D i dziedziny budownictwa jest innowacyjne i obiecujące.Obecnie reprezentatywnym procesem druku materiałów cementowych 3D jest proces układania poprzez wytłaczanie (w tym proces konturowania) oraz proces drukowania betonu i łączenia proszkowego (proces D-shape).Wśród nich proces układania w stosy przez wytłaczanie ma zalety niewielkiej różnicy w porównaniu z tradycyjnym procesem formowania betonu, wysoką wykonalnością elementów wielkogabarytowych i kosztami budowy.Gorszą zaletą stały się obecne hotspoty badawcze nad technologią 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 stawianych ogólnym materiałom na bazie cementu: z jednej strony istnieją pewne wymagania dotyczące urabialności świeżo wymieszanych materiałów na bazie cementu, a z drugiej proces budowy musi spełniać wymagania gładkiego wytłaczania, z drugiej strony wytłaczany materiał na bazie cementu musi nadawać się do układania w stosy, to znaczy nie zapada się ani nie odkształca znacząco pod wpływem własnego ciężaru i nacisku Górna warstwa.Dodatkowo w procesie laminowania druku 3D powstają warstwy pomiędzy warstwami. Aby zapewnić dobre właściwości mechaniczne obszaru styku międzywarstw, materiały budowlane do druku 3D powinny charakteryzować się również dobrą przyczepnością.Podsumowując, projektowano jednocześnie wytłaczalność, możliwość układania w stosy i wysoką przyczepność.Materiały na bazie cementu są jednym z warunków zastosowania technologii druku 3D w budownictwie.Dostosowanie procesu hydratacji i właściwości reologicznych materiałów cementowych to dwa ważne sposoby poprawy powyższej wydajności drukowania.Regulacja procesu hydratacji materiałów cementowych Jest trudna do wykonania i łatwo powodować problemy, takie jak zatkanie rur;oraz regulacja właściwości reologicznych wymaga utrzymania płynności podczas procesu drukowania i szybkości nadawania struktury po wytłaczaniu. W obecnych badaniach często stosuje się modyfikatory lepkości, domieszki mineralne, nanoglinki itp. w celu dostosowania właściwości reologicznych cementów na bazie cementu materiałów, aby uzyskać lepszą wydajność drukowania.
Hydroksypropylometyloceluloza (HPMC) jest powszechnym zagęszczaczem polimerowym.Wiązania hydroksylowe i eterowe w łańcuchu molekularnym można łączyć z wolną wodą poprzez wiązania wodorowe.Wprowadzenie go do betonu może skutecznie poprawić jego spójność.i retencja wody.Obecnie badania nad wpływem HPMC na właściwości materiałów cementowych skupiają się głównie na jego wpływie na płynność, retencję wody i reologię, natomiast niewiele badań przeprowadzono na temat właściwości materiałów na bazie cementu drukowanych w 3D ( takie jak wytłaczalność, możliwość układania w stosy itp.).Ponadto, ze względu na brak jednolitych standardów druku 3D, nie ustalono jeszcze metody oceny drukowalności materiałów na bazie cementu.Możliwość układania w stosy materiału ocenia się na podstawie liczby możliwych do zadrukowania warstw o znacznym odkształceniu lub maksymalnej wysokości nadruku.Powyższe metody ewaluacji charakteryzują się dużą subiektywnością, małą uniwersalnością i uciążliwym procesem.Metoda oceny wydajności ma ogromny potencjał i wartość w zastosowaniach inżynierskich.
W tym artykule wprowadzono różne dawki HPMC do materiałów na bazie cementu w celu poprawy drukowalności zaprawy, a wpływ dozowania HPMC na właściwości zaprawy do druku 3D kompleksowo oceniono poprzez badanie drukowności, właściwości reologicznych i właściwości mechanicznych.Na podstawie właściwości takich jak płynność. Na podstawie wyników oceny do weryfikacji druku dobrano zaprawę zmieszaną z optymalną ilością HPMC oraz zbadano odpowiednie parametry drukowanego podmiotu;na podstawie badania mikroskopowej morfologii próbki zbadano wewnętrzny mechanizm ewolucji właściwości materiału drukarskiego.W tym samym czasie powstał materiał na bazie cementu do drukowania 3D.Kompleksowa metoda oceny właściwości druku w celu promowania zastosowania technologii druku 3D w budownictwie.
Czas publikacji: 27 września 2022 r