1.1materias primas
El cemento adopta cemento P·Ⅱ 52,5 (PC) producido por la planta de cemento Nanjing Onotian, hidroxipropilmetilcelulosa, polvo blanco, contenido de agua de 2,1 %, valor de pH de 6,5 (solución acuosa al 1 %, 25 ℃), viscosidad de 95 Pa·s ( solución acuosa al 2%, 20 ℃), la dosificación (calculada por masa de cemento) es 0%, 0,05%, 0,10%, 0,20%, 0,30%, respectivamente;el agregado fino es arena de cuarzo con un tamaño de partícula de 0,212~0,425 mm.
1.2método de experimento
1.2.1preparación de materiales
Usando una mezcladora de mortero del modelo JJ-5, primero mezcle HPMC, cemento y arena de manera uniforme, luego agregue agua y mezcle durante 3 min (2 min a baja velocidad y 1 min a alta velocidad), y la prueba de rendimiento se lleva a cabo inmediatamente después. mezclando
1.2.2Evaluación de rendimiento imprimible
La capacidad de impresión del mortero se caracteriza principalmente por la capacidad de extrusión y apilamiento.
Una buena capacidad de extrusión es la base para realizar la impresión 3D, y se requiere que el mortero sea uniforme y no bloquee la tubería durante el proceso de extrusión.Requisitos de entrega.Con referencia a GB/T 2419-2005 "Determinación de la fluidez del mortero de cemento", la fluidez del mortero que se dejó reposar durante 0, 20, 40 y 60 min se probó mediante la prueba de la mesa de salto.
Una buena capacidad de apilamiento es la clave para realizar la impresión 3D.Se requiere que la capa impresa no se colapse ni se deforme significativamente por su propio peso y la presión de la capa superior.La tasa de retención de forma y la resistencia a la penetración por su propio peso se pueden utilizar para caracterizar exhaustivamente la capacidad de apilamiento del mortero de impresión 3D.
La tasa de retención de la forma por su propio peso refleja el grado de deformación del material por su propio peso, que se puede utilizar para evaluar la capacidad de apilamiento de los materiales de impresión 3D.Cuanto mayor sea la tasa de retención de forma, menor será la deformación del mortero por su propio peso, lo que es más propicio para la impresión.Referencia, coloque el mortero en un molde cilíndrico con un diámetro y una altura de 100 mm, pise y vibre 10 veces, raspe la superficie superior y luego levante el molde para probar la altura de retención del mortero y el porcentaje de este con la altura inicial es la tasa de retención de forma.El método anterior se usó para probar la tasa de retención de forma del mortero después de reposar durante 0, 20, 40 y 60 min, respectivamente.
La apilabilidad de los morteros de impresión 3D está directamente relacionada con el proceso de fraguado y endurecimiento del propio material, por lo que se utiliza el método de la resistencia a la penetración para obtener el desarrollo de la rigidez o el comportamiento constructivo estructural de los materiales a base de cemento durante el proceso de fraguado, de forma indirecta caracterizar la capacidad de apilamiento.Consulte JGJ 70 - 2009 "Método de prueba para el rendimiento básico del mortero de construcción" para probar la resistencia a la penetración del mortero.
Además, se utilizó una impresora de marco de pórtico para extruir e imprimir el contorno de un cubo de una sola capa con una longitud lateral de 200 mm y los parámetros básicos de impresión, como el número de capas de impresión, el ancho del borde superior y se ensayó el ancho del borde inferior.El espesor de la capa de impresión es de 8 mm y la velocidad de movimiento de la impresora es de 1 500 mm/min.
1.2.3Pruebas de propiedades reológicas
El parámetro reológico es un parámetro de evaluación importante para caracterizar la deformación y la trabajabilidad de la suspensión, que se puede utilizar para predecir el comportamiento de flujo de la suspensión de cemento de impresión 3D.La viscosidad aparente refleja la fricción interna entre las partículas en la suspensión y puede evaluar la resistencia de la suspensión al flujo de deformación.La capacidad de HPMC para reflejar el efecto de HPMC en la capacidad de extrusión del mortero de impresión 3D.Consulte la relación de mezcla en la Tabla 2 para preparar la pasta de cemento P-H0, P-H0.10, P-H0.20, P-H0.30. Use un viscosímetro Brookfield DVNEXT con un adaptador para probar sus propiedades reológicas.La temperatura ambiente de prueba es (20±2) °C.La lechada pura se corta previamente durante 10 s a 60,0 s−1 para que la lechada se distribuya uniformemente y luego se detiene durante 10 s, y luego la velocidad de corte aumenta de 0,1 s−1 a 60,0 s−1 y luego disminuye a 0,1 s−1.
El modelo de Bingham mostrado en la Ec.(1) se usa para ajustar linealmente la curva de tasa de esfuerzo cortante-esfuerzo cortante en la etapa estable (la tasa de corte es 10.0~50.0 s−1).
τ=τ0+μγ (1).
donde τ es el esfuerzo cortante;τ0 es el límite elástico;μ es la viscosidad plástica;γ es la velocidad de corte.
Cuando el material a base de cemento se encuentra en estado estático, la viscosidad plástica μ representa el grado de dificultad de falla del sistema coloidal, y el límite elástico τ0 se refiere al esfuerzo mínimo requerido para que la lechada fluya.El material solo fluye cuando se produce un esfuerzo cortante superior a τ0, por lo que se puede utilizar para reflejar la influencia de HPMC en la capacidad de apilamiento del mortero de impresión 3D.
1.2.4Prueba de propiedades mecánicas
Refiriéndose a GB/T 17671-1999 “Método de prueba para la resistencia del mortero de cemento”, las muestras de mortero con diferentes contenidos de HPMC se prepararon de acuerdo con la relación de mezcla en la Tabla 2, y se probaron sus resistencias a la compresión y flexión a los 28 días.
No existe un estándar relevante para el método de prueba de la fuerza de unión entre capas de mortero de impresión 3D.En este estudio, se utilizó el método de división para la prueba.La muestra de mortero de impresión 3D se curó durante 28 días y luego se cortó en 3 partes, denominadas A, B, C respectivamente., como se muestra en la Figura 2(a).La máquina de ensayo universal CMT-4204 (rango de 20 kN, clase de precisión 1, velocidad de carga de 0,08 mm/min) se utilizó para cargar la unión entre capas de tres partes para detener la falla dividida, como se muestra en la Figura 2(b).
La fuerza de unión interlaminar Pb de la muestra se calcula de acuerdo con la siguiente fórmula:
Pb = 2FπA = 0.637 FA （2）
donde F es la carga de falla del espécimen;A es el área de la superficie dividida de la muestra.
1.2.5Micromorfología
La morfología microscópica de las muestras a los 3 días se observó con un microscopio electrónico de barrido (SEM) Quanta 200 de FEI Company, EE. UU.
Hora de publicación: 27-sep-2022