3D打印混凝土的长期性能研究进展
张大旺1，许晓光1，李辉1，2，3（１西安建筑科技大学材料科学与工程学院；２教育部生态水泥工程研究中心；３陕西省生态水泥混凝土工程技术研究中心）
摘要：与传统的浇筑混凝土相比，3D打印混凝土（３ＤＰＣ）施工技术因具有绿色环保和无模板化施工的特点，可提高施工效率和安全性，近年来在建筑行业广受青睐。然而，由于逐层打印过程中形成的薄弱层———层间冷缝，其孔隙含量较高，层间缺陷增加，可能导致抗冻性问题。同时３ＤＰＣ独特的养护制度（经打印沉积后暴露于高蒸发率的干燥环境中）导致混凝土失水速率加快，产生收缩裂缝，加速混凝土劣化开裂。上述问题势必会对服役于严酷外部环境中的打印构件的长期性能产生不利影响，这一问题已成为３Ｄ打印混凝土大规模商业化的瓶颈之一。本文对影响３ＤＰＣ耐久性的流变参数、打印参数、固化方式、孔隙率、孔隙连通性因素等进行详细综述。鉴于在长期服役过程中，抗冻融破坏和早期收缩开裂性能对３ＤＰＣ耐久性的影响更为显著，本文着重分析了３ＤＰＣ的抗冻融循环、早期收缩性的演变过程，为解决工程中出现的耐久性问题提供有效参考，同时提供一些可行性建议、措施，避免或缓解实际应用中所面临的问题，以期推动本行业的快速发展。
关键词：3D打印混凝土；流变特性；孔隙结构；抗冻性；收缩性；固化方式
目录介绍
0 引言
1 混凝土流变学及对打印构件质量的影响机制
1.1 流变模型
1.1.1 Ｂｉｎｇｈａｍ 模型
1.1.2 Ｈｅｒｓｃｈｅｌ-Ｂｕｌｋｌｅｙ（赫切尔-巴尔克）模型
1.1.3 Ｃａｓｓｏｎ（卡森）模型
1.1.4 Ｐｏｗｅｒ ｌａｗ（幂律模型）模型
1.1.5 修正的Ｂｉｎｇｈａｍ 模型
1.2 流变参数测定方法
1.3 不同材料对流变参数的影响
1.4 流变参数对打印构件质量的影响机理
1.4.1 满足打印性能提高打印构件的一致性
1.4.2 增强钢筋-打印混凝土界面粘结强
2 3D打印混凝土的耐久性
2.1 打印参数对耐久性的影响
2.1.1 喷嘴形状对打印结构的影
2.1.2 喷嘴方向对层间粘结强度的影
2.1.3 刮刀对形状一致性的影响
2.2 固化方式对耐久性的影响
2.2.1 固化方式对力学强度的影
2.2.2 固化方式对试样内部湿度的影响
2.3 孔隙率和孔隙结构对耐久性的影响
2.3.1 孔隙分布
2.3.2 孔隙结构对力学强度的影响
3 抗冻融性能
3.1 混凝土冻融破坏机理
3.2 冻融循环测试方法
3.2.1 慢冻法
3.2.2 快冻法
3.3 3D打印混凝土抗冻融性
4 收缩性能
4.1 塑性收
4.2 干燥收缩
4.3 自收缩
4.4 收缩调控措施
5 展望
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