welcometo欢迎光临888集团(中国)有限公司官网一种可防裂纹的3D打印砂浆及其制备方法pdf

发布时间：2025-08-26

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　　本发明公开了一种可防裂纹的3D打印砂浆及其制备方法，属于砂浆材料技术领域。它是将普通硅酸盐水泥、微硅粉和骨料进行第一混合，得到第一混合料；将矿渣微粉、粉煤灰、烷基硅酸盐、纤维、萘系减水剂、可再分散乳胶粉、纤维素醚、早强剂、消泡剂和速凝剂进行第二混合，得到第二混合料；将第一混合料和第二混合料加水混合均匀，即得所述可防裂纹的3D打印砂浆。本发明制备的砂浆具有高抗折、抗压强度，且结构孔隙率更低，致密性更好，自身具有良好的防水抗渗性能，具有微裂纹自愈功能，能帮助混凝土长期维持健康状态。

　　1.一种可防裂纹的3D打印砂浆，其特征在于，制成它的有效成分的原料，按重量份数计

　　包括：普通硅酸盐水泥40‑80份，微硅粉6‑14份，矿渣微粉2‑20份，粉煤灰10‑23份，烷基硅酸

　　2.根据权利要求1所述的一种可防裂纹的3D打印砂浆，其特征在于，所述烷基硅酸盐包

　　3.根据权利要求1所述的一种可防裂纹的3D打印砂浆，其特征在于，所述速凝剂包括碳

　　4.根据权利要求1‑3中任一项所述的一种可防裂纹的3D打印砂浆，其特征在于，所述纤

　　维素醚包括羟丙基甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素和羧甲基纤维素中的至少一种。

　　5.根据权利要求1‑3中任一项所述的一种可防裂纹的3D打印砂浆，其特征在于，所述可

　　再分散乳胶粉包括醋酸乙烯酯与乙烯的共聚胶粉和/或乙烯与氯乙烯及月桂酸乙烯酯三元

　　6.根据权利要求1‑3中任一项所述的一种可防裂纹的3D打印砂浆，其特征在于，所述早

　　7.根据权利要求1‑3中任一项所述的一种可防裂纹的3D打印砂浆，其特征在于，所述纤

　　8.根据权利要求1‑3中任一项所述的一种可防裂纹的3D打印砂浆，其特征在于，所述骨

　　9.根据权利要求1‑8中任一项所述的一种可防裂纹的3D打印砂浆的制备方法，其特征

　　将矿渣微粉、粉煤灰、烷基硅酸盐、纤维、萘系减水剂、可再分散乳胶粉、纤维素醚、早强

　　[0001]本发明属于砂浆材料技术领域，涉及一种3D打印砂浆，具体地说是一种可防裂纹

　　[0002]我国建筑业自上个世纪80年代开始驶入发展的快车道，经过数十年发展，建筑业

　　已在国民经济中占据了重要地位，但也即将进入发展的瓶颈期，面临着较大的转型压力。一

　　方面，传统土木建筑施工和管理过程仍处于较为粗放的阶段，能源和原材料损耗率高、环境

　　污染严重、施工技术机械化自动化程度低、劳动力依赖性强;另一方面，随着建筑业正面临

　　着适龄劳动人口降低和劳动力成本飙升的窘境。因此，建筑业只有往建筑工业化和智能建

　　造方向转型，才能打破以上条件的制约，强化内生动力，实现可持续发展，同时也与国家的

　　[0003]3D打印技术有“第三次工业革命最具标志性的生产工具”之称，将其与目前在建筑

　　业中应用最广泛的混凝土材料结合，探究3D打印混凝土(包括砂浆、净浆等)的工程应用，是

　　建筑业智能化转型的重要尝试。相对于传统混凝土施工工艺，3D打印混凝土在多个方面存

　　在显著的优势:一、施工流程简约化，无需模板，节约模板工程所需的经济成本、时间成本和

　　人工成本；二、施工作业精细化，减少施工错误，降低施工管理压力；三、施工一体化、自动

　　化，降低劳动力需求，提升施工现场安全文明水平；四、投料精确化，降低资源损耗，减少建

　　筑垃圾；五、成品个性化，高精度的混凝土打印可提高成品构件的自由度，满足不同建筑结

　　[0004]目前3D打印设备尚未走向大型化，所使用的挤出喷嘴尺寸受到限制，因此目前国

　　内外研究中的3D打印砂浆材料大多数仅含胶凝材料（如水泥）和细骨料，不含粗骨料，这就

　　导致了同体积的3D打印砂浆中胶凝材料的用量比现浇混凝土多。由于水泥自身水化放热收

　　缩的固有特性，会不可避免的产生结构微裂纹，3D打印砂浆中水泥用量更多，微裂纹出现的

　　可能性也随之增加，且微裂缝具有尺寸小、不规则、动态延伸的特点，对后期修复产生极大

　　[0005]本发明的目的，旨在要提供一种可防裂纹的3D打印砂浆及其制备方法，以解决3D

　　一种可防裂纹的3D打印砂浆，制成它的有效成分的原料，按重量份数计包括：普通

　　硅酸盐水泥40‑80份，微硅粉6‑14份，矿渣微粉2‑20份，粉煤灰10‑23份，烷基硅酸盐0.4‑0.8

　　份，速凝剂0.05‑2份，纤维素醚0.05‑0.45份，萘系减水剂0.1‑0.3份，可再分散乳胶粉0.3‑

　　[0007]作为一种限定，所述烷基硅酸盐包括甲基硅酸钠和/或乙基硅酸钠。

　　[0008]作为另一种限定，所述速凝剂包括碳酸锂、氯化锂和硫酸锂中的至少一种。

　　[0009]作为第三种限定，所述纤维素醚包括羟丙基甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素和羧

　　[0010]作为第四种限定，所述可再分散乳胶粉包括醋酸乙烯酯与乙烯的共聚胶粉和/或

　　[0011]作为第五种限定，所述早强剂包括硝酸钠、甲酸钙和氯化钙中的至少一种。

　　[0012]作为第六种限定，所述纤维包括聚丙烯纤维、玻璃纤维和玄武岩纤维中的至少一

　　[0013]作为第七种限定，所述骨料包括河砂、机制砂和石英砂中的至少一种。

　　[0014]本发明还提供了一种可防裂纹的3D打印砂浆的制备方法，包括以下步骤：

　　将矿渣微粉、粉煤灰、烷基硅酸盐、纤维、萘系减水剂、可再分散乳胶粉、纤维素醚、

　　[0015]由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比，所取得的技术进步在于：

　　本发明提供的一种可防裂纹的3D打印砂浆及其制备方法，微硅粉与烷基硅酸盐等

　　组分协同增效，能有效抑制混凝土开裂，同时有效愈合微裂纹；通过选用合适的原料及用量

　　配比，使得与现有的3D打印砂浆材料相比，具有高抗折、抗压强度，且结构孔隙率更低，致密

　　性更好，自身具有良好的防水抗渗性能，具有微裂纹自愈功能，能帮助混凝土长期维持健康

　　[0016]本发明提供了一种可防裂纹的3D打印砂浆，制成它的有效成分的原料，按重量份

　　数计包括：普通硅酸盐水泥40‑80份，微硅粉6‑14份，矿渣微粉2‑20份，粉煤灰10‑23份，烷基

　　[0017]在本发明中，若无特殊说明，所采用原料均为本领域常规市售产品。

　　[0018]在本发明中，以重量份数计，所述可防裂纹的3D打印砂浆的原料包括普通硅酸盐

　　水泥40‑80份。普通硅酸盐水泥强度不低于42.5，优选为52.5。普通硅酸盐水泥在整个砂浆

　　体系中作为主要的胶凝材料，自身凝结硬化，且将整个砂浆体系的各组分进行粘接，形成一

　　[0019]在本发明中，以重量份数计，所述可防裂纹的3D打印砂浆的原料包括微硅粉6‑14

　　份。微硅粉的比表面积为1500‑2500m/kg，可均匀充填于水泥颗粒空隙中，降低孔隙率，使

　　砂浆更加致密；同时与水泥的水化产物反应生成凝胶体，显著提高砂浆的抗压、抗折、抗渗、

　　[0020]在本发明中，以重量份数计，所述可防裂纹的3D打印砂浆的原料包括矿渣微粉2‑

　　20份。矿渣微粉包括S95级（28天活性≥95%）、S105级（28天活性≥105%）和超细矿粉（28天活

　　性≥120%），优选为S105级。矿渣微粉在砂浆体系中填充大颗粒组分的空隙，以达到密实体

　　[0021]在本发明中，以重量份数计，所述可防裂纹的3D打印砂浆的原料包括粉煤灰10‑23

　　份。粉煤灰包括I级粉煤灰或II级粉煤灰，I级粉煤灰细度（45μm方孔筛筛余）≤12%，II级粉

　　煤灰细度（45μm方孔筛筛余）≤30%，优选为I级粉煤灰。粉煤灰的滚珠效应能增加砂浆体系

　　的流动度、减少水用量、增加强度，利用其填充效应能增加体系密实度，利用其火山灰效应

　　[0022]在本发明中，以重量份数计，所述可防裂纹的3D打印砂浆的原料包括烷基硅酸盐

　　0.4‑0.8份。烷基硅酸盐包括甲基硅酸钠和/或乙基硅酸钠，优选为甲基硅酸钠和乙基硅酸

　　钠重量比为2:1的混合物。烷基硅酸盐具有微膨胀性，能增加砂浆密实度、减少砂浆收缩裂

　　缝，可以与水泥的钙离子进行反应，提升水化产物的早期强度，抑制裂缝产生；在水化反应

　　后期与水泥水化产物氢氧化钙发生化学反应，生成硅酸钙晶体，填充裂纹和孔隙，达到结构

　　密实、裂缝自愈合的效果，这种重复反应增密、不断繁殖的机能，使砂浆的后期裂缝能够自

　　[0023]在本发明中，以重量份数计，所述可防裂纹的3D打印砂浆的原料包括速凝剂0.05‑

　　2份。速凝剂包括碳酸锂、氯化锂和硫酸锂中的至少一种，优选为碳酸锂。速凝剂对3D打印砂

　　浆早期强度进行优化，满足实际工作中对于温度、湿度、气候变化带来的影响，促进早期的

　　[0024]在本发明中，以重量份数计，所述可防裂纹的3D打印砂浆的原料包括纤维素醚

　　0.05‑0.45份。所述纤维素醚包括羟丙基甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素和羧甲基纤维素中

　　的至少一种，优选为羟丙基甲基纤维素。纤维素醚可以防止砂浆过多过快吸收水分，阻碍水

　　分的蒸发，以此保证水泥水化时具有足够的水，同时能够有效防止砂浆因失水快而出现干

　　[0025]在本发明中，以重量份数计，所述可防裂纹的3D打印砂浆的原料包括萘系减水剂

　　0.1‑0.3份。减水剂分子能定向吸附于水泥颗粒表面，使水泥颗粒表面带有同一种电荷（通

　　常为负电荷），形成静电排斥作用，促使水泥颗粒相互分散，絮凝结构解体，释放出被包裹部

　　[0026]在本发明中，以重量份数计，所述可防裂纹的3D打印砂浆的原料包括可再分散乳

　　胶粉0.3‑0.6份。可再分散乳胶粉包括醋酸乙烯酯与乙烯的共聚胶粉和/或乙烯与氯乙烯及

　　月桂酸乙烯酯三元共聚胶粉，优选为醋酸乙烯酯与乙烯的共聚胶粉。可再分散乳胶粉能提

　　高砂浆的粘结性能，粘结机理是靠大分子在表面的吸附和扩散，同时胶粉有一定的渗透性，

　　和纤维素醚组合，充分浸润基层材料的表面，使基层与新抹灰的表面性能接近，从而提高了

　　吸附性，使其性能大大增加；和烷基硅酸盐组合，改善体系韧性、降低开裂风险，且促进烷基

　　[0027]在本发明中，以重量份数计，所述可防裂纹的3D打印砂浆的原料包括消泡剂0.1‑

　　0.5份。消泡剂包括有机硅类消泡剂、聚醚类消泡剂或聚醚改性聚硅氧烷类消泡剂，优选为

　　[0028]在本发明中，以重量份数计，所述可防裂纹的3D打印砂浆的原料包括早强剂0.1‑

　　0.8份。早强剂包括硝酸钠、甲酸钙和氯化钙中的至少一种，优选为硝酸钠。早强剂能加速水

　　[0029]在本发明中，以重量份数计，所述可防裂纹的3D打印砂浆的原料包括纤维0.1‑0.4

　　份。纤维包括聚丙烯纤维、玻璃纤维和玄武岩纤维中的至少一种，优选为聚丙烯纤维（长度

　　为6mm）和玻璃纤维（长度为12mm）重量比为1:2的混合物。纤维主要起着增强作用，可显著提

　　[0030]在本发明中，以重量份数计，所述可防裂纹的3D打印砂浆的原料包括骨料100‑150

　　份。骨料包括河砂、机制砂和石英砂中的至少一种，优选为河砂和石英砂（40目）重量比为4:

　　6的混合砂（细度模数为2.4）。骨料的作用是支撑体系骨架，提高其体积稳定性。

　　[0031]在本发明中，以重量份数计，所述可防裂纹的3D打印砂浆的原料包括水20‑40份。

　　[0032]本发明还提供了上述可防裂纹的3D打印砂浆的制备方法，包括以下步骤：

　　将矿渣微粉、粉煤灰、烷基硅酸盐、纤维、萘系减水剂、可再分散乳胶粉、纤维素醚、

　　[0033]下面通过具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解所描述的实施例仅用