Die Wirkung von Hydroxypropylmethylcellulose auf die Eigenschaften von 3D-Druckmörtel

Durch die Untersuchung der Wirkung verschiedener Dosierungen von Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) auf die Bedruckbarkeit, die rheologischen Eigenschaften und die mechanischen Eigenschaften von 3D-Druckmörtel wurde die geeignete Dosierung von HPMC diskutiert und ihr Einflussmechanismus in Kombination mit der mikroskopischen Morphologie analysiert. Die Ergebnisse zeigen, dass die Fließfähigkeit des Mörtels mit zunehmendem HPMC-Gehalt abnimmt, d. h. die Extrudierbarkeit nimmt mit zunehmendem HPMC-Gehalt ab, aber die Fähigkeit, die Fließfähigkeit beizubehalten, verbessert sich. Extrudierbarkeit; Formbeständigkeitsrate und Durchdringungswiderstand unter Eigengewicht nehmen mit zunehmendem HPMC-Gehalt deutlich zu, d. h. mit zunehmendem HPMC-Gehalt verbessert sich die Stapelbarkeit und die Druckzeit verlängert sich; Aus rheologischer Sicht nahmen mit zunehmendem HPMC-Gehalt die scheinbare Viskosität, die Fließspannung und die plastische Viskosität der Aufschlämmung deutlich zu und die Stapelbarkeit verbesserte sich; die Thixotropie nahm mit zunehmendem HPMC-Gehalt zunächst zu und dann ab, und die Bedruckbarkeit verbesserte sich; Der Gehalt an HPMC erhöht sich. Zu hoch führt zu einer Erhöhung der Mörtelporosität und der Festigkeit. Es wird empfohlen, dass der Gehalt an HPMC 0,20 % nicht überschreiten sollte.

In den letzten Jahren hat sich die Technologie des 3D-Drucks (auch bekannt als „additive Fertigung“) rasant weiterentwickelt und ist in vielen Bereichen wie der Biotechnik, der Luft- und Raumfahrt sowie im künstlerischen Schaffen weit verbreitet. Der formlose Prozess der 3D-Drucktechnologie hat das Material erheblich verbessert. Die Flexibilität des Strukturdesigns und seine automatisierte Bauweise sparen nicht nur erheblich Arbeitskräfte, sondern eignen sich auch für Bauprojekte in verschiedenen rauen Umgebungen. Die Kombination aus 3D-Drucktechnologie und dem Baubereich ist innovativ und vielversprechend. Derzeit sind zementbasierte 3D-Druckverfahren repräsentativ für das Druckverfahren: Extrusionsstapelverfahren (einschließlich Konturverfahren, Konturherstellung) und Betondruck- und Pulverbindungsverfahren (D-Formverfahren). Unter anderem bietet das Extrusionsstapelverfahren die Vorteile eines geringen Unterschieds zum herkömmlichen Betonformverfahren, einer hohen Machbarkeit von großformatigen Bauteilen und Baukosten. Der minderwertige Vorteil ist zum aktuellen Forschungsschwerpunkt der 3D-Drucktechnologie zementbasierter Materialien geworden.

Für zementbasierte Materialien, die als „Tintenmaterialien“ für den 3D-Druck verwendet werden, unterscheiden sich ihre Leistungsanforderungen von denen allgemeiner zementbasierter Materialien: Einerseits gibt es bestimmte Anforderungen an die Verarbeitbarkeit frisch gemischter zementbasierter Materialien und Der Bauprozess muss den Anforderungen einer reibungslosen Extrusion genügen. Andererseits muss das extrudierte Material auf Zementbasis stapelbar sein, d obere Schicht. Darüber hinaus werden durch den Laminierungsprozess des 3D-Drucks die Schichten zwischen den Schichten hergestellt. Um die guten mechanischen Eigenschaften des Grenzflächenbereichs zwischen den Schichten zu gewährleisten, sollten die 3D-Druck-Baumaterialien auch eine gute Haftung aufweisen. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Design gleichzeitig auf Extrudierbarkeit, Stapelbarkeit und hohe Haftung ausgelegt ist. Zementbasierte Materialien sind eine der Voraussetzungen für den Einsatz der 3D-Drucktechnologie im Baubereich. Die Anpassung des Hydratationsprozesses und der rheologischen Eigenschaften von zementären Materialien sind zwei wichtige Möglichkeiten, die oben genannte Druckleistung zu verbessern. Anpassung des Hydratationsprozesses zementhaltiger Materialien Die Umsetzung ist schwierig und kann leicht zu Problemen wie Rohrverstopfungen führen. und die Regulierung der rheologischen Eigenschaften muss die Fließfähigkeit während des Druckprozesses und die Strukturierungsgeschwindigkeit nach dem Extrusionsformen aufrechterhalten. In der aktuellen Forschung werden häufig Viskositätsmodifikatoren, Mineralzusätze, Nanoton usw. verwendet, um die rheologischen Eigenschaften von zementbasierten Produkten anzupassen Materialien, um eine bessere Druckleistung zu erzielen.

Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) ist ein gängiges Polymerverdickungsmittel. Die Hydroxyl- und Etherbindungen in der Molekülkette können über Wasserstoffbrückenbindungen mit freiem Wasser verbunden werden. Durch die Einbringung in Beton kann dessen Zusammenhalt wirksam verbessert werden. und Wassereinlagerungen. Derzeit konzentriert sich die Forschung über die Wirkung von HPMC auf die Eigenschaften zementbasierter Materialien hauptsächlich auf seine Wirkung auf die Fließfähigkeit, Wasserretention und Rheologie, und es wurden nur wenige Untersuchungen zu den Eigenschaften zementbasierter 3D-Druckmaterialien durchgeführt ( wie Extrudierbarkeit, Stapelbarkeit usw.). Darüber hinaus ist aufgrund fehlender einheitlicher Standards für den 3D-Druck die Bewertungsmethode für die Druckbarkeit zementbasierter Materialien noch nicht etabliert. Die Stapelbarkeit des Materials wird anhand der Anzahl der bedruckbaren Schichten mit erheblicher Verformung oder der maximalen Druckhöhe bewertet. Die oben genannten Bewertungsmethoden unterliegen einer hohen Subjektivität, einer geringen Universalität und einem umständlichen Prozess. Die Leistungsbewertungsmethode hat ein großes Potenzial und einen großen Wert für die technische Anwendung.

In dieser Arbeit wurden unterschiedliche Dosierungen von HPMC in Materialien auf Zementbasis eingeführt, um die Druckfähigkeit von Mörtel zu verbessern, und die Auswirkungen der HPMC-Dosierung auf die Eigenschaften von 3D-Druckmörtel wurden durch Untersuchung der Druckbarkeit, rheologischen Eigenschaften und mechanischen Eigenschaften umfassend bewertet. Basierend auf Eigenschaften wie Fließfähigkeit. Basierend auf den Bewertungsergebnissen wurde der mit der optimalen Menge an HPMC gemischte Mörtel für die Druckverifizierung ausgewählt und die relevanten Parameter des gedruckten Objekts getestet; Basierend auf der Untersuchung der mikroskopischen Morphologie der Probe wurde der interne Mechanismus der Leistungsentwicklung des Druckmaterials untersucht. Gleichzeitig wurde der 3D-Druck von Materialien auf Zementbasis etabliert. Eine umfassende Methode zur Bewertung der Druckleistung, um den Einsatz der 3D-Drucktechnologie im Baubereich zu fördern.