为了制备性能良好的3D打印胶凝材料,用碱激发剂对粉煤灰/矿渣胶凝材料进行激发得到了满足可打印性和力学性能的基础材料,并分析了影响胶凝材料性能的最主要因素,基于微观试验结果分析了粉煤灰和碱激发剂对胶凝材料性能的影响机理。结果表明:基础材料的合适掺量和组成为:粉煤灰30%、碱胶比0.56%、碱含量5%、激发剂模数1.0;宜选用CaO含量适中的矿渣,激发剂静置时间应为48 h;影响胶凝材料流动性和力学性能的最主要因素为碱含量;相比于纯矿渣胶凝材料,粉煤灰的掺入使材料表面出现微裂缝,使其强度降低,而碱激发剂的掺入,增强了胶凝材料的密实性,提高了强度。

研究了镍铁渣粉掺量对镍铁渣粉-水泥复合胶凝材料标准稠度用水量、凝结时间的影响,分析了镍铁渣粉-水泥胶砂试件的抗压强度、抗折强度,探讨了镍铁渣粉-硅灰-水泥胶砂试件的力学性能。结果表明:镍铁渣粉-水泥复合胶凝材料的标准稠度用水量、凝结时间均与镍铁渣粉掺量呈正相关,而镍铁渣粉-水泥胶砂试件的抗压强度、抗折强度均与镍铁渣粉掺量呈负相关,且镍铁渣粉的掺量不宜大于30%;硅灰能有效改善镍铁渣粉-硅灰-水泥胶砂试件的内部结构,提高其强度,且镍铁渣粉与硅灰的总掺量不宜大于30%,镍铁渣粉和硅灰的质量比不宜小于1。

在相关研究的基础上归纳总结了建筑3D打印胶凝材料的工程性能,包括可打印性、力学性能等,其中,可打印性包括流动性、可挤出性、可建造性、凝结时间、一次打印长度、挤出形态质量等;力学性能包括抗折强度与抗压强度。此外,选取可打印性与力学性能所包含的指标作为影响因子,利用层次分析法确定了因子权重,提出了因子赋值标准及评价结果分级标准,建立了建筑3D打印胶凝材料的工程性能评价体系,并设计正交试验计算性能指标值,对材料的工程性能进行了评价,可为3D打印胶凝材料工程性能相关研究提供参考。

炉底渣的活性低,在预拌砂浆中使用会产生一系列的问题,如需水量大,收缩大,强度低等。本文在对炉底渣各项性能进行分析的基础上,对炉底渣体积掺量15%和30%的砌筑砂浆进行了实验研究,通过将炉底渣的小部分极细颗粒替代胶凝材料,其余替代中砂,得到了各项性能都满足标准要求的M7.5级炉底渣砌筑砂浆配方。

以工业废渣为主要原料制备的胶凝材料属低碳生态型胶凝材料。本文对两种矿渣、钢渣基胶凝材料—矿渣基胶凝材料(GBSC)和矿渣-钢渣基胶凝材料(SSC)的耐久性进行了试验研究,考察了长期强度、干燥收缩、抗渗性、抗冻性、抗碳化、抗硫酸盐侵蚀等耐久性因素。结果表明:两种胶凝材料具有优良的耐久性能,尤其在干燥收缩和抗硫酸盐性能方面更具优势,但抗碳化性能不如普通硅酸盐水泥(P.O42.5)。

采用复合固体激发剂激发矿渣、粉煤灰的潜在水硬活性,研究了制备多组分硅铝质胶凝材料的方法和技术路线。研究结果表明,将复合激发剂、矿渣粉和粉煤灰及活性粉末按比例混磨,制备得到的胶凝材料28d强度达到45.0MPa以上,凝结时间正常,其主要性能相当于P.O42.5级水泥。同时,该种胶凝材料生产成本较低、质量稳定,是一种环境友好型胶凝材料。