En étudiant l'effet de différents dosages d'hydroxypropylméthylcellulose (HPMC) sur l'imprimabilité, les propriétés rhéologiques et les propriétés mécaniques du mortier d'impression 3D, le dosage approprié d'HPMC a été discuté et son mécanisme d'influence a été analysé en combinaison avec la morphologie microscopique. Les résultats montrent que la fluidité du mortier diminue avec l'augmentation de la teneur en HPMC, c'est-à-dire que l'extrudabilité diminue avec l'augmentation de la teneur en HPMC, mais que la capacité de rétention de fluidité s'améliore. Extrudabilité ; le taux de rétention de forme et la résistance à la pénétration sous le poids propre augmentent de manière significative avec l'augmentation de la teneur en HPMC, c'est-à-dire qu'avec l'augmentation de la teneur en HPMC, l'empilage s'améliore et le temps d'impression est prolongé ; du point de vue de la rhéologie, avec l'augmentation de la teneur en HPMC, la viscosité apparente, la limite d'élasticité et la viscosité plastique de la suspension ont augmenté de manière significative et l'empilabilité s'est améliorée ; la thixotropie a d'abord augmenté puis diminué avec l'augmentation de la teneur en HPMC, et l'imprimabilité s'est améliorée ; la teneur en HPMC a augmenté. Une teneur trop élevée entraînera une augmentation de la porosité du mortier et de sa résistance. Il est recommandé que la teneur en HPMC ne dépasse pas 0,20 %.
Ces dernières années, la technologie de l’impression 3D (également connue sous le nom de « fabrication additive ») s’est développée rapidement et a été largement utilisée dans de nombreux domaines tels que la bio-ingénierie, l’aérospatiale et la création artistique. Le processus sans moisissure de la technologie d'impression 3D a considérablement amélioré les matériaux et la flexibilité de la conception structurelle et sa méthode de construction automatisée permettent non seulement d'économiser considérablement de la main d'œuvre, mais conviennent également aux projets de construction dans divers environnements difficiles. La combinaison de la technologie d’impression 3D et du domaine de la construction est innovante et prometteuse. À l'heure actuelle, les matériaux à base de ciment 3D Le processus représentatif d'impression est le processus d'empilage par extrusion (y compris le processus de fabrication de contours) et le processus d'impression du béton et de liaison de poudre (processus en forme de D). Parmi eux, le processus d'empilage par extrusion présente les avantages d'une petite différence par rapport au processus traditionnel de moulage du béton, d'une faisabilité élevée des composants de grande taille et de coûts de construction. L'avantage inférieur est devenu le point chaud actuel de la recherche sur la technologie d'impression 3D de matériaux à base de ciment.
Pour les matériaux à base de ciment utilisés comme « matériaux d'encre » pour l'impression 3D, leurs exigences de performance sont différentes de celles des matériaux à base de ciment généraux : d'une part, il existe certaines exigences concernant l'ouvrabilité des matériaux à base de ciment fraîchement mélangés, et le processus de construction doit répondre aux exigences d'une extrusion douce. D'autre part, le matériau à base de ciment extrudé doit être empilable, c'est-à-dire qu'il ne s'effondrera pas ou ne se déformera pas de manière significative sous l'action de son propre poids et de la pression du couche supérieure. De plus, le processus de stratification de l'impression 3D rend les couches entre les couches. Afin de garantir les bonnes propriétés mécaniques de la zone d'interface intercouche, les matériaux de construction imprimés en 3D doivent également avoir une bonne adhérence. En résumé, la conception de l'extrudabilité, de l'empilage et de la haute adhérence est conçue en même temps. Les matériaux à base de ciment sont l'une des conditions préalables à l'application de la technologie d'impression 3D dans le domaine de la construction. L'ajustement du processus d'hydratation et des propriétés rhéologiques des matériaux cimentaires sont deux moyens importants pour améliorer les performances d'impression ci-dessus. Ajustement du processus d'hydratation des matériaux cimentaires Il est difficile à mettre en œuvre et il est facile de provoquer des problèmes tels que le blocage des canalisations ; et la régulation des propriétés rhéologiques doit maintenir la fluidité pendant le processus d'impression et la vitesse de structuration après le moulage par extrusion. Dans les recherches actuelles, des modificateurs de viscosité, des adjuvants minéraux, des nanoargiles, etc. sont souvent utilisés pour ajuster les propriétés rhéologiques des produits à base de ciment. Matériaux pour obtenir de meilleures performances d'impression.
L'hydroxypropylméthylcellulose (HPMC) est un épaississant polymère courant. Les liaisons hydroxyle et éther sur la chaîne moléculaire peuvent être combinées avec de l'eau libre via des liaisons hydrogène. Son introduction dans le béton permet d’améliorer efficacement sa cohésion. et la rétention d'eau. À l’heure actuelle, les recherches sur l’effet de l’HPMC sur les propriétés des matériaux à base de ciment se concentrent principalement sur son effet sur la fluidité, la rétention d’eau et la rhéologie, et peu de recherches ont été menées sur les propriétés des matériaux à base de ciment imprimés en 3D ( telles que l'extrudabilité, l'empilage, etc.). De plus, en raison du manque de normes uniformes pour l’impression 3D, la méthode d’évaluation de l’imprimabilité des matériaux à base de ciment n’a pas encore été établie. L'empilabilité du matériau est évaluée par le nombre de couches imprimables présentant une déformation importante ou la hauteur maximale d'impression. Les méthodes d'évaluation ci-dessus sont soumises à une forte subjectivité, à une faible universalité et à un processus fastidieux. La méthode d’évaluation des performances présente un grand potentiel et une grande valeur dans les applications techniques.
Dans cet article, différents dosages de HPMC ont été introduits dans des matériaux à base de ciment pour améliorer l'imprimabilité du mortier, et les effets du dosage de HPMC sur les propriétés du mortier d'impression 3D ont été évalués de manière approfondie en étudiant l'imprimabilité, les propriétés rhéologiques et les propriétés mécaniques. Sur la base de propriétés telles que la fluidité. Sur la base des résultats de l'évaluation, le mortier mélangé à la quantité optimale de HPMC a été sélectionné pour la vérification de l'impression et les paramètres pertinents de l'entité imprimée ont été testés ; sur la base de l'étude de la morphologie microscopique de l'échantillon, le mécanisme interne de l'évolution des performances du matériau d'impression a été exploré. Dans le même temps, l’impression 3D de matériaux à base de ciment a été créée. Une méthode d'évaluation complète des performances imprimables afin de promouvoir l'application de la technologie d'impression 3D dans le domaine de la construction.
Heure de publication : 27 septembre 2022