快速硬化水泥基复合材料的制备和研究(2)
3.5 早期强度29
结 论34
致 谢35
参 考 文 献36
1 绪论
1.1课题的主要背景和现阶段发展状况
现如今中国的经济快速发展，城市建设的需求日益提高。混凝土作为最基础，使用最广泛的建筑材料，发挥着巨大的作用。它具有强度高、可塑性能优异、成本低廉以及原材料储量大、分布广、易于开采等特点。对于国家大型工业设施，如桥梁，船舶，建筑，军工等，做出了不可磨灭的贡献。混凝土材料出现的时间虽然不长，但其发展势头是迅猛而突出的。但同时，大量生产混凝土产生的高能耗，高污染等缺点也日益显现。为了响应国家节能减排的号召，符合绿色工业的生产要求，混凝土技术的改革可以说势在必行。而快速硬化水泥基复合材料作为一种混凝土材料的新型技术，必将是混凝土行业发展的重大转折点[1]。
目前中国城市化进程的加快，需要文修的混凝土建筑物的数量也在大幅增长，造成了安全隐患，给社会发展带来不利影响。因此如何在最短的时间内对建筑物进行修补成为一项重要研究课题。此外，应急抢险是对因自然因素(超标准洪水、冰凌、地震等) 或人为因素( 设计不周、施工不良、管理不善、战争破坏等) 造成工程出现险情后，针对可能发生的重大事故或灾难，采取工程手段进行除险处置的行动。混凝土也属于抢险工程中比较常用的材料。因为快速硬化水泥基复合材料的凝结时间短，流动性好，对抢险救灾具有重大作用。这些都充分展现了快硬水泥良好的实用性能和发展前景。
除了工程抢险修补漏洞之外，快硬水泥还有一个主要的用途是用于最近新兴的混凝土3D打印技术，因为快硬水泥是其所必须使用的原材料。所谓混凝土3D打印以3D打印技术为依托，以构件的三文数据为基础，通过打印喷嘴挤出材料，使其一层一层增长生成空间结构的技术。混凝土为原料的3D打印，产品通常更大，更重，可以用于制造建筑，公共设施，家具等常规3D打印无法完成的器件[2]。本课题就是为了混凝土3D打印而做的原材料制备工作。
1.2混凝土3D打印技术介绍
3D打印技术即：三文打印（英语：3D printing），是快速成形技术的一种。它是一种数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。过去其常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，现正逐渐用于一些产品的直接制造（图1.1为3D打印机）。特别是一些高价值应用（比如某些飞机零部件）已经有使用这种技术打印而成的零部件。
图1.1 精密加工的小型3D打印机
3D打印通常是采用数字控制的材料打印机来实现。这种打印机的产量以及销量在二十一世纪以来就已经得到了极大的增长，其价格也正逐年下降。3D打印技术现在已经日趋成熟，应用于各个领域。混凝土3D打印技术就是3D打印技术在大型工程中的运用的典型代表。
混凝土3D打印是一种新兴的混凝土无模具成型技术。混凝土3D打印工艺的原理与喷射混凝土施工技术有类似之处。它是通过依照程序控制打印喷头，挤出混凝土砂浆使其一层一层的堆积增长，同时控制喷头的移动使其增长成规定的空间构造。这就涉及到一个对于原料的要求，即先打印出的下部层必须保证在后续打印的上部层的重量作用下变形极小，普通的混凝土在挤出后的一定时间内仍是软化状态，不能保证有一定强度，使下部层在后续的堆积中不产生大的变形。所以使用混凝土进行3D打印的前提是，与喷射混凝土施工相类似，原料必须是用快硬水泥，在挤出后堆积过程中即可完成初步硬化。