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探秘3D打印混凝土

更新时间: 2024-11-26 11:09:03  查看次数: 75    

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剑麻纤维在混凝土基体里相互搭接,并且吸收了材料内部一些游离的水,这样就使 3D 打印混凝土的静态剪切应力提高了。但是在流变性能测试的时候,测试叶片一搅动,剑麻纤维就会释放出一部分游离水,这就导致被测试区域材料的内摩擦力变小了,于是整个材料的动态剪切应力和塑性粘度就降低了。这个试验结果说明,吸了水的剑麻纤维既能让 3D 打印混凝土的形状更稳定,又能让它打印起来更容易。当增加掺入的剑麻纤维长度时,材料的静态剪切应力和动态剪切应力会上升,不过动态剪切应力的线性拟合不太好,材料的塑性粘度比没掺纤维的基体还低。在同样的掺量情况下,把 3D 打印混凝土里的剑麻纤维长度增加,就相当于把同样条件下的短切纤维连接起来。这样做既增加了单根纤维和 3D 打印混凝土基体的接触面积,让纤维和基体的摩擦力变大,又提高了单位体积 3D 打印混凝土基体之间的连接效果,使材料的形状稳定性变好,所以静态剪切应力和动态剪切应力就上升了。同时,因为剑麻纤维在吸饱水后,被流变性能测试叶片挤压时,会释放出一些游离水,这个过程会大大降低局部被测试浆体里颗粒之间的摩擦力,这样材料的塑性粘度就降低了。在实际打印的时候,虽然材料的塑性粘度降低了,但是长的剑麻纤维会使材料的动态剪切应力升高,这可能会对 3D 打印的挤出过程有很大影响,所以应该用短一些的剑麻纤维来增强 3D 打印混凝土的性能。如果要增强 3D 打印混凝土的打印性能,天然纤维是很不错的添加材料。在这次研究的试验条件下,直径大概在 160±10 微米,长度小于 6 毫米,体积掺量在 0.1 - 0.8%之间,吸湿率达到 27.8%的剑麻纤维,不但能提高材料的静态剪切应力,还能降低整个材料的动态剪切应力和塑性粘度,也就是说能同时让 3D 打印混凝土的形状更稳定、打印更容易。在实际施工的时候,可以用切短并且吸了水的剑麻纤维来改善那些打印性能不好的材料,让复合材料更适合 3D 打印。和合成纤维相比,剑麻纤维表面不光滑,形状也不规则,表面积更大,这就意味着剑麻纤维需要更多的浆体来包裹。另外,剑麻纤维有一定的吸水性,在这次研究里,剑麻纤维是在 20±2℃,相对湿度 80%的条件下吸了 24 小时水后使用的,纤维里有自身重量 27.8%的水分,但还没有吸到饱和。