本發(fā)明涉及建筑材料領(lǐng)域，特別涉及一種3D打印房屋用磷氧鎂膠凝材料。
背景技術(shù)：
3D打印(3D printing)即快速成型技術(shù)的一種，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。3D打印通常是采用數(shù)字技術(shù)材料打印機(jī)來實(shí)現(xiàn)的。常在模具制造、工業(yè)設(shè)計等領(lǐng)域被用于制造模型，后逐漸用于一些產(chǎn)品的直接制造，已經(jīng)有使用這種技術(shù)打印而成的零部件。該技術(shù)在珠寶、鞋類、工業(yè)設(shè)計、建筑、工程和施工(AEC)、汽車，航空航天、牙科和醫(yī)療產(chǎn)業(yè)、教育、地理信息系統(tǒng)、土木工程、槍支以及其他領(lǐng)域都有所應(yīng)用。
3D打印建筑是通過3D打印技術(shù)建造起來的建筑物，由一個巨型的三維擠出機(jī)械構(gòu)成，在系統(tǒng)的擠壓頭上使用齒輪傳動裝置來為房屋創(chuàng)建基礎(chǔ)和墻壁，直接制造出建筑物。它的原理跟使用泥造磚極為相似，建成的建筑能夠抵御地震和其他自然災(zāi)害。打印機(jī)操作可由電腦制圖軟件操控，建造完畢后建筑體的質(zhì)地類似于大理石，比混凝土的強(qiáng)度更高，并且不需要內(nèi)置鐵管進(jìn)行加固。目前，這種打印機(jī)已成功地建造出內(nèi)曲線、分割體、導(dǎo)管和中空柱等建筑結(jié)構(gòu)。普通的水泥混凝土已經(jīng)不能適應(yīng)3D打印建筑技術(shù)的需要，混凝土組成材料和攪拌方式均需改變，以適應(yīng)3D打印建筑技術(shù)的需要。
公開于該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對本發(fā)明的總體背景的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種3D打印房屋用磷氧鎂膠凝材料，從而克服現(xiàn)有膠凝材料無法滿足3D打印房屋的需求的缺點(diǎn)。
本發(fā)明的另一目的在于3D打印房屋用磷氧鎂膠凝材料的制備方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種3D打印房屋用磷氧鎂膠凝材料，所述膠凝材料主要由以下原料制備而成：重?zé)趸V、磷酸二氫鉀、粉煤灰、磷渣、瀝青基碳纖維、硬石膏、水玻璃、碳酸鈣、減水劑、促凝劑、緩凝劑、偏高嶺土、氯化鈣、硅灰、硅藻土和改性劑。
優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，3D打印房屋用磷氧鎂膠凝材料，按重量份數(shù)計，所述膠凝材料主要由以下原料制備而成：重?zé)趸V25-35份、磷酸二氫鉀25-35份、粉煤灰10-30份、磷渣5-10份、瀝青基碳纖維1-10份、硬石膏1-10份、水玻璃5-10份、碳酸鈣10-20份、減水劑1-10份、促凝劑1-10份、緩凝劑1-10份、偏高嶺土5-10份、氯化鈣1-10份、硅灰5-10份、硅藻土10-20份和改性劑5-20份。
優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，3D打印房屋用磷氧鎂膠凝材料，按重量份數(shù)計，所述膠凝材料主要由以下原料制備而成：重?zé)趸V35份、磷酸二氫鉀25份、粉煤灰25份、磷渣8份、瀝青基碳纖維8份、硬石膏7份、水玻璃7份、碳酸鈣15份、減水劑5份、促凝劑6份、緩凝劑5份、偏高嶺土8份、氯化鈣7份、硅灰7份、硅藻土16份和改性劑15份。
優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，所述減水劑主要由以下原料制備而成：木質(zhì)素磺酸鈣、海藻糖、硅酮粉、頁巖灰、聚萘甲醛磺酸鈉鹽、氟硅酸鈉和硅酮。
優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，按重量份數(shù)計，所述減水劑主要由以下原料制備而成：木質(zhì)素磺酸鈣10-30份、海藻糖1-5份、硅酮粉5-15份、頁巖灰1-10份、聚萘甲醛磺酸鈉鹽15-30份、氟硅酸鈉2-4份和硅酮3-8份。
優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，按重量份數(shù)計，所述促凝劑主要由以下原料制備而成：碳酸鋰5-15份、硫酸鋁1-5份、蘇打1-11份和螢石1-5份。
優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，按重量份數(shù)計，所述緩釋劑主要由以下原料制備而成：四硼酸鈉1-5份、葡糖糖酸鈉1-5份、氨水1-5份和酒石酸0.5-2份。
優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，所述改性劑主要由以下原料制備而成：改性劑是磷酸鹽、硼酸或檸檬酸中的一種，所述磷酸鹽是磷酸二氫銨、磷酸二氫鈉、磷酸鎂中的任一種。
一種3D打印房屋用磷氧鎂膠凝材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)制備復(fù)合調(diào)凝劑，將促凝劑和緩凝劑按比例混合混勻，制得復(fù)合調(diào)凝劑；
(2)將步驟(1)制得的復(fù)合調(diào)凝劑、重?zé)趸V、磷酸二氫鉀、粉煤灰、磷渣、瀝青基碳纖維、硬石膏、水玻璃、碳酸鈣、減水劑、偏高嶺土、氯化鈣、硅灰、硅藻土和改性劑混合攪拌，然后加入40-70份水，并攪拌均勻，制得3D打印房屋用磷氧鎂膠凝材料，使用時，將材料送入建筑用3D打印機(jī)進(jìn)行打印。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：本發(fā)明的3D打印房屋用磷氧鎂膠凝材料，其配方合理，取材方便，材料粘結(jié)性好，穩(wěn)定性強(qiáng)，具有良好的出泵形態(tài)保持能力和粘結(jié)性能，打印的建筑物具有輕質(zhì)高強(qiáng)、防火阻燃、防水耐浸、吸音隔音、保溫隔熱、體積穩(wěn)定性良好、超強(qiáng)耐候等優(yōu)異性能，滿足3D打印建筑施工連續(xù)性和建筑強(qiáng)度的要求，使房屋建筑具有良好的整體穩(wěn)定性和使用安全性。且制備方法簡單，便于實(shí)施。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述，但應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受具體實(shí)施方式的限制。
實(shí)施例1
一種3D打印房屋用磷氧鎂膠凝材料，按重量份數(shù)計，所述膠凝材料主要由以下原料制備而成：重?zé)趸V35份、磷酸二氫鉀25份、粉煤灰25份、磷渣8份、瀝青基碳纖維8份、硬石膏7份、水玻璃7份、碳酸鈣15份、減水劑5份、促凝劑6份、緩凝劑5份、偏高嶺土8份、氯化鈣7份、硅灰7份、硅藻土16份和改性劑15份。
按重量份數(shù)計，所述減水劑主要由以下原料制備而成：木質(zhì)素磺酸鈣20份、海藻糖4份、硅酮粉11份、頁巖灰4份、聚萘甲醛磺酸鈉鹽22份、氟硅酸鈉3份和硅酮5份。
按重量份數(shù)計，所述促凝劑主要由以下原料制備而成：碳酸鋰11份、硫酸鋁3份、蘇打7份和螢石3份。
按重量份數(shù)計，所述緩釋劑主要由以下原料制備而成：四硼酸鈉2份、葡糖糖酸鈉2份、氨水3份和酒石酸1份。
所述改性劑主要由以下原料制備而成：改性劑是硼酸。
一種3D打印房屋用磷氧鎂膠凝材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)準(zhǔn)備生產(chǎn)所需要的原料；
(2)制備復(fù)合調(diào)凝劑，將促凝劑和緩凝劑按比例混合混勻，制得復(fù)合調(diào)凝劑；
(3)將步驟(2)制得的復(fù)合調(diào)凝劑、重?zé)趸V、磷酸二氫鉀、粉煤灰、磷渣、瀝青基碳纖維、硬石膏、水玻璃、碳酸鈣、減水劑、偏高嶺土、氯化鈣、硅灰、硅藻土和改性劑混合攪拌，然后加入50份水，并攪拌5min，使物料混合均勻，靜置2min，并攪拌均勻，制得3D打印房屋用磷氧鎂膠凝材料，使用時，將材料送入建筑用3D打印機(jī)進(jìn)行打印。
對本實(shí)施例3D打印房屋用磷氧鎂膠凝材料的性能進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果如下：
初凝時間27min，終結(jié)時間39min；抗壓強(qiáng)度R2h＝13.3MPa，R3d＝46.3MPa，R28d＝56.6MPa；自由膨脹率：0.008％。
實(shí)施例2
一種3D打印房屋用磷氧鎂膠凝材料，按重量份數(shù)計，所述膠凝材料主要由以下原料制備而成：重?zé)趸V25份、磷酸二氫鉀25份、粉煤灰10份、磷渣5份、瀝青基碳纖維1份、硬石膏1份、水玻璃5份、碳酸鈣10-20份、減水劑1份、促凝劑1份、緩凝劑1份、偏高嶺土5份、氯化鈣1份、硅灰5份、硅藻土10份和改性劑5份。
按重量份數(shù)計，所述減水劑主要由以下原料制備而成：木質(zhì)素磺酸鈣10份、海藻糖1份、硅酮粉5份、頁巖灰1份、聚萘甲醛磺酸鈉鹽15份、氟硅酸鈉2份和硅酮3份。
按重量份數(shù)計，所述促凝劑主要由以下原料制備而成：碳酸鋰5份、硫酸鋁1份、蘇打1份和螢石1份。
按重量份數(shù)計，所述緩釋劑主要由以下原料制備而成：四硼酸鈉1份、葡糖糖酸鈉1份、氨水份和酒石酸0.5份。
所述改性劑主要由以下原料制備而成：改性劑是磷酸鹽，所述磷酸鹽是磷酸二氫鈉。
一種3D打印房屋用磷氧鎂膠凝材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)準(zhǔn)備生產(chǎn)所需要的原料；
(2)制備復(fù)合調(diào)凝劑，將促凝劑和緩凝劑按比例混合混勻，制得復(fù)合調(diào)凝劑；
(3)將步驟(2)制得的復(fù)合調(diào)凝劑、重?zé)趸V、磷酸二氫鉀、粉煤灰、磷渣、瀝青基碳纖維、硬石膏、水玻璃、碳酸鈣、減水劑、偏高嶺土、氯化鈣、硅灰、硅藻土和改性劑混合攪拌，然后加入40份水，并攪拌4min，使物料混合均勻，靜置1min，制得3D打印房屋用磷氧鎂膠凝材料，使用時，將材料送入建筑用3D打印機(jī)進(jìn)行打印。
對本實(shí)施例3D打印房屋用磷氧鎂膠凝材料的性能進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果如下：
初凝時間30min，終結(jié)時間41min；抗壓強(qiáng)度R2h＝12.5MPa，R3d＝46.6MPa，R28d＝55.2MPa；自由膨脹率：0.010％。
實(shí)施例3
一種3D打印房屋用磷氧鎂膠凝材料，按重量份數(shù)計，所述膠凝材料主要由以下原料制備而成：重?zé)趸V35份、磷酸二氫鉀35份、粉煤灰30份、磷渣10份、瀝青基碳纖維10份、硬石膏10份、水玻璃10份、碳酸鈣20份、減水劑10份、促凝劑10份、緩凝劑10份、偏高嶺土10份、氯化鈣10份、硅灰10份、硅藻土20份和改性劑20份。
按重量份數(shù)計，所述減水劑主要由以下原料制備而成：木質(zhì)素磺酸鈣30份、海藻糖5份、硅酮粉15份、頁巖灰10份、聚萘甲醛磺酸鈉鹽30份、氟硅酸鈉4份和硅酮8份。
按重量份數(shù)計，所述促凝劑主要由以下原料制備而成：碳酸鋰15份、硫酸鋁5份、蘇打11份和螢石5份。
按重量份數(shù)計，所述緩釋劑主要由以下原料制備而成：四硼酸鈉5份、葡糖糖酸鈉5份、氨水5份和酒石酸2份。
所述改性劑主要由以下原料制備而成：改性劑是檸檬酸。
一種3D打印房屋用磷氧鎂膠凝材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)準(zhǔn)備生產(chǎn)所需要的原料；
(2)制備復(fù)合調(diào)凝劑，將促凝劑和緩凝劑按比例混合混勻，制得復(fù)合調(diào)凝劑；
(3)將步驟(2)制得的復(fù)合調(diào)凝劑、重?zé)趸V、磷酸二氫鉀、粉煤灰、磷渣、瀝青基碳纖維、硬石膏、水玻璃、碳酸鈣、減水劑、偏高嶺土、氯化鈣、硅灰、硅藻土和改性劑混合攪拌，然后加入70份水，并攪拌6min，使物料混合均勻，靜置2min，制得3D打印房屋用磷氧鎂膠凝材料，使用時，將材料送入建筑用3D打印機(jī)進(jìn)行打印。
對本實(shí)施例3D打印房屋用磷氧鎂膠凝材料的性能進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果如下：
初凝時間31min，終結(jié)時間42min；抗壓強(qiáng)度R2h＝12.9MPa，R3d＝44.4MPa，R28d＝55.8MPa；自由膨脹率：0.011％。
實(shí)施例4
一種3D打印房屋用磷氧鎂膠凝材料，按重量份數(shù)計，所述膠凝材料主要由以下原料制備而成：重?zé)趸V30份、磷酸二氫鉀30份、粉煤灰25份、瀝青基碳纖維8份、硬石膏7份、水玻璃7份、碳酸鈣15份、減水劑5份、促凝劑6份、緩凝劑5份、氯化鈣7份、硅灰7份和改性劑15份。
按重量份數(shù)計，所述減水劑主要由以下原料制備而成：木質(zhì)素磺酸鈣20份、海藻糖4份、硅酮粉11份、頁巖灰4份、聚萘甲醛磺酸鈉鹽22份、氟硅酸鈉3份和硅酮5份。
按重量份數(shù)計，所述促凝劑主要由以下原料制備而成：碳酸鋰11份、硫酸鋁3份、蘇打7份和螢石3份。
按重量份數(shù)計，所述緩釋劑主要由以下原料制備而成：四硼酸鈉2份、葡糖糖酸鈉2份、氨水3份和酒石酸1份。
所述改性劑主要由以下原料制備而成：改性劑是硼酸。
一種3D打印房屋用磷氧鎂膠凝材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)準(zhǔn)備生產(chǎn)所需要的原料；
(2)制備復(fù)合調(diào)凝劑，將促凝劑和緩凝劑按比例混合混勻，制得復(fù)合調(diào)凝劑；
(3)將步驟(2)制得的復(fù)合調(diào)凝劑、重?zé)趸V、磷酸二氫鉀、粉煤灰、瀝青基碳纖維、硬石膏、水玻璃、碳酸鈣、減水劑、氯化鈣、硅灰和改性劑混合攪拌，然后加入50份水，并攪拌5min，使物料混合均勻，靜置2min，并攪拌均勻，制得3D打印房屋用磷氧鎂膠凝材料，使用時，將材料送入建筑用3D打印機(jī)進(jìn)行打印。
對本實(shí)施例3D打印房屋用磷氧鎂膠凝材料的性能進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果如下：
初凝時間49min，終結(jié)時間63min；抗壓強(qiáng)度R2h＝10.2MPa，R3d＝40.8MPa，R28d＝48.4MPa；自由膨脹率：0.019％。
前述對本發(fā)明的具體示例性實(shí)施方案的描述是為了說明和例證的目的。這些描述并非想將本發(fā)明限定為所公開的精確形式，并且很顯然，根據(jù)上述教導(dǎo)，可以進(jìn)行很多改變和變化。對示例性實(shí)施例進(jìn)行選擇和描述的目的在于解釋本發(fā)明的特定原理及其實(shí)際應(yīng)用，從而使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)并利用本發(fā)明的各種不同的示例性實(shí)施方案以及各種不同的選擇和改變。本發(fā)明的范圍意在由權(quán)利要求書及其等同形式所限定。