论文题目：3D打印用建筑垃圾微粉地聚物研究
摘要：建筑垃圾微粉是制备再生骨料过程中伴随产生的粒径小于75微米的颗粒,本研究所使用的建筑垃圾微粉是破碎生产线上的布袋除尘器收集而来的。已有研究表明,建筑垃圾微粉在一定的掺量范围内可以提升地聚物浆体的触变性,适用于3D打印工艺。因此若能够制备可用于3D打印的建筑垃圾微粉地聚物,则既可以增加建筑垃圾微粉的利用率,降低使用成本,减小环境压力,又能够解决3D打印工艺胶材用量多、不低碳的问题,同时还可以通过地聚物强度高、硬化快的特点弥补由于建筑垃圾微粉活性低而引起的材料强度不足,最终为实现建筑垃圾微粉的资源化利用提供参考。本文开展了利用建筑垃圾微粉制备可用于3D打印的建筑垃圾微粉地聚物砂浆,并在此基础上开展对地聚物砂浆的流变性能、可打印性能、力学性能以及干燥收缩影响研究,取得以下主要研究结论:（1）研发出一种可打印性能较好的建筑垃圾微粉地聚物,其配合比范围为:PP纤维掺量为0.7%（体积掺量）,PVA掺量为0.2%,保水增稠剂掺量为0.7%,Zn Cl2掺量为1.5%,建筑垃圾微粉掺量≤20%、水胶比0.4-0.5、胶砂比0.6-0.8、nano-Si O2掺量在1%-2%,为建筑垃圾微粉的利用提供方案。（2）建筑垃圾微粉掺量不超过20%时有利于提升可打印性能;适当的降低水胶比和胶砂比,可以提高砂浆的可建造性;掺入纳米二氧化硅可以改善砂浆的可打印性;增加建筑垃圾微粉和PP纤维的掺量以及降低水胶比和胶砂比,能够有效抑制建筑垃圾微粉地聚物的干燥收缩。（3）基于现有标准,建立了可量化的评价指标——挤出均匀性和累计形变率,分别用于评价可打印性能中的可挤出性和可建造性。研究表明建筑垃圾微粉地聚物的可挤出性随流动度的增加先提高后降低,随动态屈服应力的减小而提高;可建造性随沉降度的增大而降低,随塑性粘度和静态屈服应力的减小而降低的关系规律。（4）采用抗压强度折减率对标准胶砂试块和3D打印胶砂试块的力学性能进行对比分析,结果表明建筑垃圾微粉掺量小于20%时,对地聚物胶砂的抗折、抗压强度影响较小;降低水胶比和增大胶砂比能够提高地聚物胶砂的力学性能;掺入纳米二氧化硅可以提高地聚物砂浆的力学性能,但掺量不宜超过1%;胶砂试件强度的影响因素规律同样适用于3D打印试件,并不受到工艺的影响;提高养护龄期、材料自身的力学性能以及层间性能可以降低3D打印试件的抗压强度折减率;增强层间粘结强度可以起到改善3D打印试件抗压强度各向异性的作用。
关键词：3D打印;建筑垃圾微粉;地聚物;流变性能
学科专业：建筑与土木工程（专业学位）
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究进展
1.2.1 建筑垃圾微粉地聚物研究现状
1.2.2 3D打印地聚物研究现状
1.2.3 存在问题与不足
1.3 主要研究内容
第2章 原材料、试验方法及设备参数
2.1 原材料
2.1.1 胶凝材料及其基本性能
2.1.2 骨料
2.1.3 碱激发剂
2.1.4 外加剂
2.1.5 水
2.2 试验方法
2.2.1 3D打印建筑垃圾微粉地聚物的制备方法
2.2.2 工作性能测试方法
2.2.3 可打印性能测试方法
2.2.4 流变性能测试方法
2.2.5 力学性能测试方法
2.2.6 干燥收缩测试方法
2.3 3D打印机及设备参数
第3章 3D打印建筑垃圾微粉地聚物的制备与性能影响研究
3.1 外加剂对砂浆流动度、强度以及凝结时间的影响研究
3.1.1 PP纤维对砂浆流动度及强度的影响
3.1.2 PVA对砂浆流动度及强度的影响
3.1.3 保水增稠剂对砂浆流动度及强度的影响
3.1.4 ZNCL_2对砂浆凝结时间及强度的影响
3.2 砂浆流动度和沉降度的影响因素研究
3.2.1 建筑垃圾微粉掺量对浆体流动度和沉降度的影响
3.2.2 水胶比对浆体流动度和沉降度的影响
3.2.3 胶砂比对浆体流动度和沉降度的影响
3.2.4 纳米二氧化硅对浆体流动度和沉降度的影响
3.3 本章小结
第4章 3D打印建筑垃圾微粉地聚物的流变性能影响研究
4.1 建筑垃圾微粉掺量对砂浆流变性能的影响研究
4.1.1 建筑垃圾微粉掺量对砂浆流变参数的影响
4.1.2 建筑垃圾微粉掺量对砂浆触变性的影响
4.2 水胶比对砂浆流变性能的影响研究
4.2.1 水胶比对砂浆流变参数的影响
4.2.2 水胶比对砂浆触变性的影响
4.3 胶砂比对砂浆流变性能的影响研究
4.3.1 胶砂比对砂浆流变参数的影响
4.3.2 胶砂比对砂浆触变性的影响
4.4 纳米二氧化硅掺量对砂浆流变性能的影响研究
4.4.1 纳米二氧化硅掺量对砂浆流变参数的影响
4.4.2 纳米二氧化硅掺量对砂浆触变性的影响
4.5 本章小结
第5章 3D打印建筑垃圾微粉地聚物的可打印性能研究
5.1 可挤出性探究
5.1.1 流动度与可挤出性的关系
5.1.2 动态屈服应力与可挤出性的关系
5.2 可建造性探究
5.2.1 沉降度与可建造性的关系
5.2.2 塑性粘度、静态屈服应力与可建造性的关系
5.3 本章小结
第6章 3D打印建筑垃圾微粉地聚物的力学性能与干燥收缩影响研究
6.1 力学性能
6.1.1 胶砂强度的影响因素研究
6.1.2 3D打印胶砂强度的影响因素研究
6.2 干燥收缩
6.2.1 建筑垃圾微粉掺量对砂浆干燥收缩的影响
6.2.2 水胶比对砂浆干燥收缩的影响
6.2.3 胶砂比对砂浆干燥收缩的影响
6.2.4 PP纤维掺量对砂浆干燥收缩的影响
6.3 本章小结
结论
参考文献
致谢