纤维对3D打印混凝土打印性能与力学性能的影响
2021-07-13邓智聪汪智斌侯泽宇贾子健王香港贾鲁涛孙正明张亚梅潘金龙
张 超,邓智聪,汪智斌,侯泽宇,贾子健,王香港,2,贾鲁涛,2,陈 春,2,孙正明,张亚梅,2,潘金龙
(1.东南大学材料科学与工程学院,江苏省土木工程材料重点实验室,南京 211189;2.南京绿色增材智造研究院有限公司,南京 210000;3.东南大学土木工程学院,混凝土及预应力混凝土教育部重点试验室,南京 211189)
0 引 言
3D打印混凝土(3D printing concrete, 3DPC)技术是一种以三维数字化模型为基础,通过混凝土逐层堆叠,实现目标结构建造施工的技术[1-3],具有施工建造无需模板、设计与建造自由度高、节省人力与施工成本等诸多优势[4-7]。近十年来,涉及3DPC的建造施工项目逐年呈指数递增[8-10]。
目前,3DPC的制备具有胶凝材料用量高,同时粗骨料使用较少的特点[11-12],这使得3DPC面临较高的收缩开裂风险[13]。因此,3DPC的制备过程中通常会加入纤维材料对其增强。Panda等[14]研究采用0.25%~1%(体积分数)掺量的玻璃纤维增强3DPC,发现掺量为1%的玻璃纤维对3D打印混凝土的抗弯强度和抗拉强度提升效果明显。Ma等[15]研究发现,玄武岩纤维能够有效提高3DPC的抗弯、抗剪和抗拉强度。Shakor等[16]发现,1%(体积分数)掺量的PP纤维明显提高了3DPC的可建造性与抗弯强度。占羿箭[17]利用数值模拟方法研究了纤维增强3DPC受剪破坏,发现纤维能显著提高3DPC裂后韧性,但其性能仍然弱于正常浇筑成型的混凝土。孙晓燕等[18]研究多壁碳纳米管对3DPC性能的影响发现,碳纳米管对3DPC流动性没有明显影响,但能够大幅提高3DPC的早期强度。汪群和高超[19]探索了PVA纤维增强3DPC的制备,发现3DPC流动性随着PVA纤维掺量的增加有明显的下降,但适量的PVA纤维能够有效提高3DPC打印过程中的形状稳定性。……
