論文：在3D打印混凝土中添加不同的添加劑帶來的影響

2020年4月21日，南極熊從外媒獲悉，來自法國和英國的研究人員正在深入研究3D打印在建筑中的應用，并對材料中的參數(shù)進行實驗。

他們在論文 "Rheological properties of 3D printing concrete containing sisal fibres"中發(fā)布了他們的研究結果。

傳統(tǒng)的混凝土建筑，一般都需要用到模板，這是其成本較高的一個主要因素。而3D打印技術擁有獨特的優(yōu)勢，比如更好的承受性、更快的施工速度和定制化等，使得該技術對工業(yè)用戶具有吸引力。

在本項研究中，研究人員使用粉煤灰和石灰石粉作為與波特蘭水泥的粘結劑，并調查了以下因素對可打印砂漿的影響。

●粉煤灰（FA）
●石灰石粉（LS）
●天然劍麻纖維的百分比（NF）
●超級增塑劑（SP）的用量
●粘性改性外加劑

用坍落度試驗估計屈服應力的注意事項

作者提醒我們，任何類型的水泥都是 "強烈的時間依賴性"，作者指出，在實驗中所有的樣品成分的時間必須一致，否則比較將是無效的。將干料、粘結劑和水在攪拌器中混合，然后加入天然纖維和VMA。之后，對砂漿進行流變學特性評估。

FA對流臺分布和屈服應力的影響

由于對兩種不同類型的砂漿進行了評估（一種是用100%的粘結劑，另一種是用24%的FA替代水泥制成的），研究人員注意到，隨著FA的出現(xiàn)，流速表的分布有所減少，但只是略有減少，而且它對 "估計的屈服應力也有影響，類似于坍落度流量的影響。用擠壓法，LS混合料在維持層數(shù)方面并不持久。此前的研究也表明，LS的使用可能是造成水泥過去 "離析 "的原因。

因此，研究人員說："結果表明，只用水泥和石灰石粉制成的粘結劑不適合應用于3D打印工藝中的砂漿。

VMA對流變特性的影響

增加的SP的加入大大降低了估計的屈服應力，影響了 "可加工性、一致性和打印性"。在加入VMA后，該團隊注意到以下方面的減少：流臺擴散、滲透率、估計屈服應力的增加。這些類型的混合料具有更好的粘度和穩(wěn)定的層粘性。

VMA對擠壓和視覺觀察的影響

"添加劍麻纖維（NF）從0.6到1%的粘結劑，通過提高纖維網(wǎng)絡的致密性，降低了砂漿的流動性。事實上，隨著NF的添加量增加，屈服應力增加，新鮮度降低。"研究人員總結道。

"為了將3D打印工藝應用于水泥基材料，需要適當?shù)墓ぷ餍?、良好的偏析性和抗?jié)B性、易擠出性以及良好的打印性和可構建性。事實上，擠壓層必須保持自身的穩(wěn)定性，并且在補充層的負載下不會變形。這也意味著各層必須粘合在一起，以避免空隙、冷接縫和其他弱化問題。"

3D打印水泥以及在建筑中使用這種技術和材料，在過去的幾年中，已經產生了許多研究以及動態(tài)的項目，從研究不同的低電導率粘結劑，到3D打印的混凝土泡沫板、自修復材料等等。

編譯自：3dprint