Al estudiar el efecto de diferentes dosis de hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC) en la capacidad de impresión, las propiedades reológicas y las propiedades mecánicas del mortero de impresión 3D, se discutió la dosis apropiada de HPMC y se analizó su mecanismo de influencia combinado con la morfología microscópica. Los resultados muestran que la fluidez del mortero disminuye con el aumento del contenido de HPMC, es decir, la extruibilidad disminuye con el aumento del contenido de HPMC, pero la capacidad de retención de fluidez mejora. La extruibilidad; la tasa de retención de forma y la resistencia a la penetración bajo peso propio aumentan significativamente con el aumento del contenido de HPMC, es decir, con el aumento del contenido de HPMC, la apilabilidad mejora y el tiempo de impresión se prolonga; desde el punto de vista reológico, con el aumento del contenido de HPMC, la viscosidad aparente, el límite elástico y la viscosidad plástica de la suspensión aumentaron significativamente, y la apilabilidad mejoró; la tixotropía primero aumentó y luego disminuyó con el aumento del contenido de HPMC, y la capacidad de impresión mejoró; El contenido de HPMC aumentado demasiado alto provocará que la porosidad del mortero aumente y la resistencia. Se recomienda que el contenido de HPMC no exceda el 0,20%.
En los últimos años, la tecnología de impresión 3D (también conocida como "fabricación aditiva") se ha desarrollado rápidamente y se ha utilizado ampliamente en muchos campos, como la bioingeniería, la industria aeroespacial y la creación artística. El proceso sin molde de la tecnología de impresión 3D ha mejorado enormemente el material y la flexibilidad del diseño estructural, y su método de construcción automatizado no solo ahorra mucha mano de obra, sino que también es adecuado para proyectos de construcción en diversos entornos hostiles. La combinación de la tecnología de impresión 3D y el campo de la construcción es innovadora y prometedora. En la actualidad, los materiales a base de cemento 3D El proceso representativo de impresión es el proceso de apilamiento por extrusión (incluyendo el proceso de elaboración de contornos) y el proceso de impresión de hormigón y unión de polvo (proceso en forma de D). Entre ellos, el proceso de apilamiento por extrusión tiene las ventajas de una pequeña diferencia con el proceso tradicional de moldeo de hormigón, una alta viabilidad de componentes de gran tamaño y costos de construcción. La ventaja inferior se ha convertido en los actuales puntos calientes de investigación de la tecnología de impresión 3D de materiales a base de cemento.
Los materiales a base de cemento utilizados como tintas para la impresión 3D presentan requisitos de rendimiento diferentes a los de los materiales a base de cemento en general: por un lado, se requieren ciertos requisitos de trabajabilidad para su mezcla fresca, y el proceso de construcción debe cumplir con los requisitos de una extrusión fluida. Por otro lado, el material a base de cemento extruido debe ser apilable, es decir, no colapsar ni deformarse significativamente bajo la acción de su propio peso y la presión de la capa superior. Además, el proceso de laminación de la impresión 3D crea capas entre capas. Para garantizar buenas propiedades mecánicas en la interfaz entre capas, los materiales de construcción para impresión 3D también deben tener una buena adhesión. En resumen, el diseño debe garantizar la extruibilidad, la apilabilidad y una alta adhesión. Los materiales a base de cemento son uno de los requisitos previos para la aplicación de la tecnología de impresión 3D en el campo de la construcción. Ajustar el proceso de hidratación y las propiedades reológicas de los materiales cementicios son dos maneras importantes de mejorar el rendimiento de impresión mencionado. Ajuste del proceso de hidratación de materiales cementosos Es difícil de implementar y es fácil que cause problemas como bloqueo de tuberías; y la regulación de las propiedades reológicas necesita mantener la fluidez durante el proceso de impresión y la velocidad de estructuración después del moldeo por extrusión. En la investigación actual, a menudo se utilizan modificadores de viscosidad, aditivos minerales, nanoarcillas, etc. para ajustar las propiedades reológicas de los materiales a base de cemento para lograr un mejor rendimiento de impresión.
La hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC) es un espesante polimérico común. Los enlaces hidroxilo y éter de la cadena molecular se pueden combinar con agua libre mediante enlaces de hidrógeno. Su introducción en el hormigón puede mejorar eficazmente su cohesión y la retención de agua. Actualmente, la investigación sobre el efecto de la HPMC en las propiedades de los materiales a base de cemento se centra principalmente en su efecto sobre la fluidez, la retención de agua y la reología, y se ha investigado poco sobre las propiedades de los materiales a base de cemento para impresión 3D (como la extruibilidad, la apilabilidad, etc.). Además, debido a la falta de estándares uniformes para la impresión 3D, aún no se ha establecido un método de evaluación para la imprimibilidad de los materiales a base de cemento. La apilabilidad del material se evalúa mediante el número de capas imprimibles con deformación significativa o la altura máxima de impresión. Los métodos de evaluación mencionados anteriormente presentan un alto grado de subjetividad, poca universalidad y un proceso complejo. El método de evaluación del rendimiento tiene un gran potencial y valor en aplicaciones de ingeniería.
En este documento, se introdujeron diferentes dosificaciones de HPMC en materiales a base de cemento para mejorar la capacidad de impresión del mortero, y los efectos de la dosificación de HPMC en las propiedades del mortero de impresión 3D se evaluaron exhaustivamente mediante el estudio de la capacidad de impresión, las propiedades reológicas y las propiedades mecánicas. Con base en propiedades como la fluidez, con base en los resultados de la evaluación, se seleccionó el mortero mezclado con la cantidad óptima de HPMC para la verificación de la impresión, y se probaron los parámetros relevantes de la entidad impresa; con base en el estudio de la morfología microscópica de la muestra, se exploró el mecanismo interno de la evolución del rendimiento del material de impresión. Al mismo tiempo, se estableció el material a base de cemento para impresión 3D. Un método de evaluación integral del rendimiento de impresión para promover la aplicación de la tecnología de impresión 3D en el campo de la construcción.
Hora de publicación: 27 de septiembre de 2022