李岩峰，姚 亮，王 里,3，马国伟,3

(1.河北工业大学 土木与交通学院，天津 300401; 2.尧柏特种水泥技术研发有限公司，陕西 西安 710100；3.河北省建筑3D打印工程研究中心，天津 300401)

0 引言

近年来，3D打印(3D concrete printing, 3DCP)在高性能水泥基复合材料[1-6]、建造工艺[7-8]、和成型装备[9-10]等方面取得显著研究进展，因其灵活化、快速化和低碳化的建造优势在桥梁、房建、基础设施、混凝土路面快速修复等领域取得了成功应用，表现出巨大的发展潜力[11-14]。随着3DCP的推广应用，其作为受力结构的承载性能愈加重要。然而，区别于传统的模板浇注过程，3D打印过程中逐层叠加的成型方式，在材料持续挤出和堆叠的过程中难以避免地引入一定量的弱黏结面及空隙，且在材料沉积过程中没有外力振捣，层间界面变得更加明显，如图1所示。层间弱面包含垂直堆叠方向的层间弱面、打印中断或层间间隔较长的层间弱面、水平方向的层间弱面。无模增材建造过程是3D打印的固有属性，难以通过材料、工艺的手段彻底消除弱面的存在。为了降低层间弱面给结构带来的负面影响，常根据弱面特点，从优化原材料与配合比、合理设置打印参数、增强后期养护、使用界面增强材料、精确地、实时地量化和平衡挤出速度、打印速度等方面进行调控[18]。

图1 3D打印路径形成的层间界面与空隙Fig.1 Interface and voids formed by 3D printing path

层间界面在一定程度上成为打印结构潜在的缺陷，承受荷载的过程中，导致打印材料产生不协调的变形、不连续的力学性能，易因应力集中而发生破裂，裂缝会向界面处扩展汇聚，进而削弱了结构的整体承载能力和长期耐久性能。……