黄彦敏，毛岩鹏，王旭江，李敬伟，王文龙，马怡荻

(山东大学能源与动力工程学院，燃煤污染物减排国家工程实验室，济南 250061)

0 引 言

α型半水石膏又称高强石膏，是一种新型建筑材料，其制品拥有更少的需水量和更高的密实度，由于其具有颗粒细腻的优点，在铸造模具、建筑和医疗等领域有广泛的应用[1]。3D打印技术是最近兴起的增材制造工艺，将该工艺应用在石膏产品制造上既可以节省材料，也可以节省人力，提高生产效率，还可以进行复杂构型的打印。目前石膏3D打印主要是粉末3D打印，将粘结剂喷在铺设好的石膏粉末上，通过层层堆叠进行打印，具有打印精度高的优点。然而该打印工艺中水无法与石膏粉充分混合，导致粉末3D打印的石膏制品强度远低于模具石膏制品，且打印周期长，因为每层厚度只有几十微米[2]。对此，本研究拟制备一种高强石膏3D打印浆体材料，即石膏粉与水预先混合均匀，再通过3D打印机进行挤出式打印，层层堆叠成型。使用预先混合浆体进行打印的优势是打印产品拥有与模具浇注制品相当的强度，且打印层的厚度可控，可大幅缩短打印周期。但目前面临的技术问题主要有以下两点：(1)胶凝材料浆体3D打印需要材料本身具有足够长的初凝时间，但石膏初凝时间较短，无法满足3D打印的要求；(2)浆体从打印头挤出所需的流动性和支撑打印层所需的可堆叠性难以兼顾[3]。

为解决上述问题，本研究通过添加缓凝剂和增塑剂改性制备高强石膏3D打印浆体材料，选用两种石膏缓凝剂来延长初凝时间，并研究了其对3D打印材料性能的影响，定义了3D打印材料的可打印时间和打印时间系数，以表征缓凝剂对材料可操作时间的延长效果。……