隨著3D打印技術在全球的知名度逐漸提高，在各行各業的應用也都逐漸被開發了出來。如今，3D打印廣泛涉獵各大行業，在航空航天，工業，生物醫療以及建筑等產業都有所發展。而近年來由于房地產市場的火爆，人們大多直呼買不起房。而3D打印的出現，也正是讓更多的人看到了新的契機！雖然建筑3D打印技術眾所周知，但它的材料可謂是多種多樣，今天小編就在這里總結一下，為大家科普科普常見的建筑3D打印材料有哪些。

水泥基建筑3D打印材料主要原料是指快硬硫鋁酸鹽水泥和礦物摻合料組成的復合膠凝材料，以及尾礦機制砂，通過添加復合調凝劑和復合體積穩定劑等制備而成，可直接泵入建筑用3D打印機中應用于施工。試驗結果表明制備的3D打印材料具有下述特點：早期強度高，后期強度發展穩定，其中2h抗壓強度為10-20MPa，3d抗壓強度為40-50MPa，28d抗壓強度為50-60MPa;凝結時間可調節，一般初凝時間為20-50min，終凝時間為30-60min;可滿足建筑3D打印施工連續性和強度要求。

1、3D打印在建筑技術中的發展

2、建筑3D打印材料研究現狀

現有的一般混凝土材料凝結時間長，通常的初凝時間6-10h，終凝時間24小時左右，不能滿足3D打印過程中材料在短時間內快速凝結的性能要求；且一般呈流動性，無法滿足3D打印過程中的豎直堆積性能，所以無法作為3D打印材料使用。本文研究提供了一種適合建筑3D打印使用的水泥基復合材料，解決現有技術中用于3D打印技術的材料多為有機材料的問題；還解決現有普通水泥基材料凝結時間長且一般呈流動性、沒有觸變性能、不適用于3D打印過程的技術問題。

3、建筑3D打印材料關鍵技術及力學性能研究

3.1水泥基建筑3D打印使用原材料

（1）水泥：河北唐山北極熊42.5R快硬硫鋁酸鹽水泥。

（2）減水劑：聚羧酸PC減水劑。減少拌合用水量、提高材料的強度。

（3）細骨料：20-40目、40-70目機制尾礦砂。3D打印材料中使用尾礦砂，能夠有效的降低材料成本，同時也減少了工業固廢對環境的污染、具有一定的節能環保作用。

（5）自制復合體積穩定劑（VS）。保證材料粘結性好，穩定性強，具有良好的出泵形態保持能力和粘結性能，打印的建筑物具有良好的形態和體積穩定。復合外加劑包括：觸變劑、纖維素醚、纖維復合而成

3.2水泥基3D打印材料凝結時間控制關鍵技術

3.2.1水泥快速凝結外加劑的選用

快硬硫鋁酸鹽水泥比普通硅酸鹽的凝結速度更快和早期強度更高，但在3D打印材料實際應用當中需要更快的凝結速度，更高的早期強度[9]。促凝劑能夠在水泥水化過程中起催化劑的作用，它能夠促使C3A和無水硫鋁酸鈣的迅速水化形成大量鈣礬石，迅速縮短水泥的凝結時間。所以本文選用J1、J2、J3促凝劑，研究促凝劑對快硬硫鋁酸鹽水泥的影響，確定適用于SAC水泥的促凝劑。

3.2.2水泥緩凝外加劑的選用

快硬硫鋁酸鹽水泥雖然有早期強度高，微膨脹等優點，但由于其水化速度很快，在實際使用過程中，往往需要一定的工作時間，特別在夏季高溫環境中，所以必須配合使用合適的緩凝劑來控制施工時間。緩凝劑能吸附于水泥顆粒表面，并形成一層難溶的薄膜，對水泥顆粒的水化起屏障作用，延緩了水泥和漿體結構的迅速形成，降低水泥的水化速度，使水泥的迅速凝結和強度的增幅較為平緩，能夠使3D打印材料的凝結時間更加穩定、容易控制。

本文選用了6種常用緩凝劑，測試了其對快硬硫鋁酸鹽水泥凝結時間以及強度的影響。試圖尋找適合快硬硫鋁酸鹽水泥的專用緩凝劑。

3.2.33D打印材料凝結時間復合調凝劑

硫鋁酸鹽水泥的凝結時間的調節在實際生產和工程應用中建議使用促凝劑、緩凝劑復配調節的原則。根據實驗選用促凝劑碳酸鋰和緩凝劑無水硼砂、葡萄糖酸鈉、酒石酸復合使用能夠有效的調節硫鋁酸鹽水泥的凝結時間。

可以看出，在三個不同的環境溫度下，通過調節復合調凝劑中促凝劑和緩凝劑的組成，能夠實現材料凝結時間在10min-60min內靈活控制，并調整范圍大。能夠滿足在不同季節和環境下的3D打印工程的進行。這種3D打印材料具有很高的早期強度和快速凝結功能，2h的抗壓強度內即可達到10～20MPa；3天后抗壓強度為40～50MPa，28天后抗壓強度為60MPa左右的高強度，能夠滿足3D打印建筑的承重墻，柱的強度要求，也能使打印的構件具有好的力學性能。

本3D打印材料原材料成本低，對環境和人體無害，材料粘結性好，穩定性強，具有良好的出泵形態保持能力和粘結性能，打印的建筑物具有良好的形態和體積穩定，能滿足建筑3D打印施工連續性和建筑強度的要求，打印成型的建筑、構件在短時間內即具有移動及裝配使用性能，在建筑3D打印中有廣泛的應用前景，能極大地促進了3D打印技術的應用推廣。

4、結論

（2）在不同的施工溫度下，調整促凝劑J1和緩凝劑H2，H3，H5比例能夠配制適用于這種建筑3D打印材料的復合調凝劑，并按施工要求將材料的凝結時間在20min-60min之間靈活控制。

（3）R-SAC水泥基3D打印材料通過不同功能外加劑的調節，它的工作性能、形態穩定性和強度能夠滿足建筑3D打印連續性和結構的安全性。

（4）本水泥基3D打印材料原材料取材方便，能夠應用大量工業廢料，成本低，制備和施工過程不釋放有毒氣體，對環境和人體無害，它能夠促凝建筑3D打印技術的推廣應用。

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