根據(jù)中國建筑材料聯(lián)合會《關(guān)于下達2019年第二批協(xié)會標準制定計劃的通知》（中建材聯(lián)標發(fā)[2019]51號）和中國混凝土與水泥制品協(xié)會《關(guān)于下達2019年中國混凝土與水泥制品協(xié)會標準制定計劃（第一批）的通知》（中制協(xié)字[2019]9號）計劃號2019-35-xbjh的要求，《3D打印混凝土材料性能試驗方法》為協(xié)會標準制定項目。
本文件由中國建筑材料聯(lián)合會和中國混凝土與水泥制品協(xié)會共同負責管理，由中國混凝土與水泥制品協(xié)會3D打印分會牽頭制定，由河北工業(yè)大學、東南大學負責起草并組織相關(guān)單位共同完成。
混凝土3D打印技術(shù)是一種應用機電一體化技術(shù)自動建造設(shè)計結(jié)構(gòu)模型的新型增材制造技術(shù)。該技術(shù)將3D打印技術(shù)與混凝土材料技術(shù)結(jié)合，其主要原理是將混凝土構(gòu)件進行3D建模和分割產(chǎn)生3D信息，然后將配制好的混凝土拌合物通過擠出裝置，按照設(shè)定好的程序，由打印頭擠出進行打印得到混凝土構(gòu)件。因相比傳統(tǒng)模板澆筑的混凝土施工方法，混凝土3D打印大大降低了施工過程中的能耗與污染，提高了建造效率。因其無?；?、自動化、快速化和靈活化的建造優(yōu)勢，在建筑、橋梁、基礎(chǔ)設(shè)施等領(lǐng)域迅速興起，得到了顯著地發(fā)展和推廣。發(fā)展以混凝土3D打印為核心的智能建造關(guān)鍵技術(shù)對建筑業(yè)的綠色化、工業(yè)化發(fā)展均具有重要意義。
相對于傳統(tǒng)的建造方法，3D打印主要有以下優(yōu)勢：
1) 定制個性化：未來客戶可以在極大程度上根據(jù)自己的想法參與建筑設(shè)計。在3D打印過程中，通過添加功能性材料可以實現(xiàn)功能化構(gòu)件的打印和制造。因此，3D打印技術(shù)有利于改善設(shè)計師的工作方式和方法。
2) 造型靈活化：在不增加施工作業(yè)難度的基礎(chǔ)上實現(xiàn)靈活化造型的建造。3D打印可以實現(xiàn)對任何結(jié)構(gòu)復雜構(gòu)件的生產(chǎn)制造，可促進設(shè)計思路的自由化。3D打印技術(shù)還適合于新產(chǎn)品開發(fā)、快速單件及小批量零件的制造、復雜形狀零件的制造、模具的設(shè)計與制造等。
3) 模型直觀化：3D實時打印的建筑模型, 其結(jié)構(gòu)信息更加直觀化、透明化。
4) 建造綠色化：打印用的水泥基材料可利用建筑垃圾、礦業(yè)固廢等制備, 建造過程也將大大減少噪聲與環(huán)境污染，踐行了建造綠色化、環(huán)?；睦砟?。3D打印技術(shù)建造過程不必去除大量材料，也不必通過復雜鍛造工藝就可以得到最終產(chǎn)品，利于結(jié)構(gòu)優(yōu)化、材料節(jié)約和能源節(jié)省。
滿足3D打印工藝的水泥基復合材料的制備和性能優(yōu)化是發(fā)展3D打印的重點與核心。打印材料除了要滿足傳統(tǒng)混凝土施工工藝對材料的工作性能要求外，還需滿足混凝土3D打印工藝對材料擠出性、建造性、凝結(jié)時間和早期強度等3D可打印性能的要求?；炷?/span>3D打印過程中易出現(xiàn)材料的堵塞、中斷、變形、撕裂甚至坍塌現(xiàn)象，制約著打印成型。3D打印混凝土材料的性能直接決定著構(gòu)件成型的質(zhì)量。然而，針對3D打印混凝土拌合物打印性能試驗方法的研究仍在進行中，在國內(nèi)外尚未有行業(yè)相關(guān)3D打印混凝土拌合物可打印性能的測試和評定標準，為該技術(shù)的推廣和實際工程應用帶來了不便。
但國內(nèi)外學者針對3D打印混凝土材料各自援引不同的測試標準，進行了初步的拌合物性能測試，主要涉及流動性、流變性、擠出性、建造性、凝結(jié)時間、開放時間、濕坯強度等。但不同的研究團隊所使用的方法和評價標準有很大的不同，未能統(tǒng)一。相同的材料，使用不同的方法評定出來的結(jié)果也不相同。為此，編制本試驗方法，期望能夠為規(guī)范和統(tǒng)一3D打印混凝土材料的制備和性能優(yōu)化提升，進而推進3D打印技術(shù)的市場推廣。
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