3D打印混凝土性能评价及配合比设计研究进展_沈亮

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科学研究SCIENTIFICRESEARCH3D打印混凝土性能评价及配合比设计研究进展11,21,34沈亮崔维久于琦王胜1.青岛理工大学土木工程学院山东青岛266520；2.青岛理工大学滨海环境人居中心山东青岛266035；3.青岛青建新型材料集团有限公司山东青岛266108；4.青建集团股份公司山东青岛266071摘要：3D打印混凝土成为行业研究热点，并在材料制备、工艺控制、性能评价等方面取得显著成果。然而，3D打印混凝土配合比设计研究较为有限，且尚未形成标准化方法。因此，基于目前公开发表的研究成果，首先梳理了3D打印混凝土关键性能及其测试方法，重点阐述了3D打印混凝土常用组分及其性能的影响，最后分类总结了3D打印混凝土配合比设计方法，在此基础上提出相关配合比设计的建议，以期推动3D打印混凝土配合比设计方法标准化。关键词：3D打印混凝土；性能评价；测试方法；材料组成；配合比设计方法中图分类号：TU528文献标志码：A文章编号：1004-1001(2023)01-0213-07DOI：10.14144/j.cnki.jzsg.2023.01.054ResearchProgressof3DPrintingConcretePerformanceEvaluationandMixDesign11,21,34SHENLiangCUIWeijiuYUQiWANGSheng1.SchoolofCivilEngineering,QingdaoUniversityofTechnology,Qingdao266520,Shandong,China;2.BinhaiEnvironmentHabitatCenter,QingdaoUniversityofTechnology,Qingdao266035,Shandong,China;3.QingdaoQingJianNewMaterialGroupCo.,Ltd.,Qingdao266108,Shandong,China;4.QingJianGroupCo.,Ltd.,Qingdao266071,Shandong,ChinaAbstract:3Dprintingconcretehasbecomearesearchhotspotintheindustry,andhasmaderemarkableachievementsinmaterialpreparation,processcontrol,performanceevaluation,etc.However,theresearchon3Dprintingconcretemixdesignislimited,andastandardizedmethodhasnotbeenformedyet.Therefore,basedonthecurrentlypublishedresearchresults,thispaperfirstsortsoutthekeyperformanceandtestingmethodsof3Dprintingconcrete,focusesontheinfluenceofcommoncomponentsof3Dprintingconcreteandtheirperformance,andfinallyclassifiesandsummarizesthemixproportiondesignmethodsof3Dprintingconcrete.Onthisbasis,itputsforwardsuggestionsonrelevantmixproportiondesign,withaviewtopromotingthestandardizationof3Dprintingconcretemixproportiondesignmethods.Keywords:3Dprintingconcrete;performanceevaluation;testmethod;materialcomposition;mixproportiondesignmethod随着信息化、工业化不断进步，3D打印混凝土设计相关的建议，以期为3DPC工程化应用提供理论支撑。（3DPC）在建筑领域取得了长足发展。3DPC可以提高施[1-3]工速度、减少人力消耗、节约原材料，进而降低碳排放。13DPC评价性能及测试方法国内外研究学者开展了大量的研究，主要集中在流变性3DPC的大致过程为先建立打印结构的三维实体几何或能、材料制备、性能评价等方面，还有学者对水下3D打印边界模型，再进行模型分层切片设计及其打印路径规划，[4][5]可行性、钢筋植入进行了探索。混凝土配合比设计是决最后通过喷嘴逐层堆积形成结构构件。3DPC特殊的建造方定其能否成功打印的前提，当前研究仍需进一步探索。现式带来了特殊的性能要求，当前3DPC常用的性能评价指标[6-7]有研究主要采用试错法来探索可打印混凝土配合比设计，主要包括：流动性、可挤出性、可建造性、凝结时间和力[8]整个探寻的过程存在不确定性和烦琐性。学性能。本文以现有的研究成果为基础，在梳理了3DPC的关键1.1流动性性能及评价方法基础上，讨论了混凝土常用组分及其性能流动性能直观地评价3DPC的可挤出性，跳桌试验的影响，最后介绍了3DPC配合比设计方法并提出了配合比（图1）具有操作简单且耗时短的特点，是3DPC流动性常用的测试方法。学者们分析跳桌试验的结果，筛选出不适宜打印的材料并给出适宜打印混凝土的流动性区间。Ma基金项目：国家青年科学基金项目（53008224）[9]等指出跳桌流动度在174～210mm范围内，铜尾矿替代作者简介：沈亮（1998—），男，硕士，工程师。[10]通信地址：山东省青岛市黄岛区嘉陵江东路777号（266520）。天然砂的3DPC满足挤出性要求；Tay等通过大量试验得电子邮箱：2335043619@qq.com出跳桌流动度在140～210mm范围内的3DPC打印性能良收稿日期：2022-11-11[11]好；Li等通过材料间的复配并确定最优的跳桌流动度为建筑施工·第45卷·第1期213

1　　沈亮、崔维久、于琦、王胜:3D打印混凝土性能评价及配合比设计研究进展[12]197.5mm；Baz等通过改变高效减水剂的用量，得到了流动度范围在145～180mm的混凝土材料适宜打印。白点为应变测试点负荷传感器承载板特氟龙涂层试验后试件D应变测试点试验前1D光学测试系统2特氟龙涂层底板图3单轴无侧限压缩试验示意图13DPC流动性测试1.4凝结时间凝结时间是材料3D打印顺利实施的关键参数之一。基1.2可挤出性于不同的标准，凝结时间测试方法和仪器各不相同，Ma[22]可挤出性是直观评价3DPC能否成功打印的关键参数，等按照国家测试标准GB/T50080—2002，利用贯入阻力[13]观察法是材料可挤出性的常用评价方法（图2）。Le等提法测得不同时刻贯入阻力值确定混合物的凝结时间。Khalil[23]出了一种通过打印5组9mm宽、300mm长细丝来评估可挤等利用维卡测试仪测量混合物的初、终凝结时间。此出性，每组连续打印1～5段，以打印细丝裂缝或断裂的情外，根据3D打印需求调控凝结时间也是当前研究热点。蔺[9][24]况评价可挤出性。Ma等采取类似方法，不同之处在于利喜强等通过改变外加剂掺量实现凝结时间在20～60min2[25]用8×8mm的方形打印喷嘴挤出长丝的连续性和稳定性来之间灵活控制。陈雷等以快硬性硫铝酸盐水泥为基体添[14]评价可挤出性。Nerella等等采用测量单位挤出混凝土所加外加剂调控凝结时间，使初、终凝时间差仅为9min。[15][26]消耗能量的方法来定量评估可挤出性能。杨钱荣等利用Chen等利用外加剂将改良硫铝酸盐水泥凝结时间延长自制3D打印建筑砂浆工作性测试装置表征不同砂浆挤出时35～39min。间，并根据挤出时间定量评估可挤出性。1.5力学性能3DPC力学性能决定其能否在工程实际中应用的关键指5条4条3条2条1条标。3DPC抗压、折强度等力学性能测试可沿用传统混凝土测试方法，但其建造方式所导致的层间黏结强度和各向异[27]性。在抗压测试时，加载方向平行于层间界面方向时的300强度通常大于两者方向垂直时的强度。同时，其层间界面[28]数量越多试件整体力学性能相对越弱。关于层间黏结强[29]度测试方法如图4所示，其中直接拉伸和劈裂试验是常用图2观察法评价可挤出性[30][31]的测试方法。Panda等以0.05m/s进行直接拉伸试验，研究层间打印间隔时间、喷嘴行进速度及高度对层间黏结[32]1.3可建造性强度的影响。Wolfs等研究了喷嘴高度、层间打印时间间可建造性是混凝土材料能否符合打印要求的重要性隔和表面脱水情况等工艺参数对3DPC层间劈裂抗拉强度的[13]能。目前，研究人员提出了不同的评价方法。Le等最先影响。[16]提出通过打印层数来评价可建造性。Wolfs等通过单轴无侧限压缩试验以材料应力-应变曲线来评价可建造性，如图[17]3所示。Panda等利用定制板材堆垛试验监测加载层的变[18]形来评价可建造性。Long等以打印构件整体塌陷高度和单层高度来评价可建造性。Nguyen等[19]使用激光距离传感直接拉伸试验劈裂试验楔体劈裂试验器（PanasonicHG-C1100）记录每层条带的形变量，并以形[20]变量大小来反映混凝土的可建造性。Perrot等提出了一种分析模型，随着打印层逐层增加，观察质量增加对底层早[21]期强度的影响来衡量可建造性。Kruger等基于混凝土结斜剪试验扭转黏结试验剪切强度试验构率以及静态和动态屈服应力提出了一种双线性触变性模型，用于评估3DPC的可建造性。图4层间黏结强度测试方法2142023·1·BuildingConstruction

2　　沈亮、崔维久、于琦、王胜:3D打印混凝土性能评价及配合比设计研究进展[43]23DPC常用组分及其性能好建造性和力学性能。Xiao等利用最大粒径0.9mm再生材料组分是混凝土性能的内在决定因素，根据性能需砂替代25%天然砂的3DPC具有较高的早期强度，并且硬化求确定其品种和用量是混凝土配合比研究的重点。为满足后的力学性能无明显下降。混凝土3D打印要求，专家学者们从水泥、辅助胶凝材料、2.4外加剂[37]骨料、外加剂和纤维组成等方面开展了大量研究，分析总添加外加剂可有效改善3DPC工作性能。Dorn等研究结如下。发现利用碳酸钾、碳酸钠、硝酸钙和三乙醇胺等促进剂可2.1水泥灵活调节3DPC凝结时间在5～150min范围内变化。Chen等[26]水泥是混凝土中提供强度的重要组分。与传统混凝土利用酒石酸作为缓凝剂来控制3D打印硫铝酸盐水泥的凝[44]类似，普通硅酸盐水泥仍是3DPC常用水泥，考虑建造性结时间和打印开放时间。Qian等研究发现，萘磺酸甲醛[33]能，快硬早强型水泥和复合型水泥也广泛使用。Ding等（NSF）和聚羧酸酯（PCE）这2种高效减水剂在降低混凝以普通硅酸盐水泥为胶凝材料，成功打印的再生砂3DPC具土动态屈服应力和触变性方面，聚羧酸酯作用更加明显。[34][45]有明显的各向异性。Manikandan等以普通硅酸盐水泥和Chen等发现当黏度改性剂（VMA）为胶凝材料质量为硅灰作为胶凝材料，当水泥用量占胶凝材料含量97.5%，0.24%时，3DPC具有最佳的可打印性，并提高了混凝土屈[24]搭配外加剂制备的3DPC具有良好可打印性。蔺喜强等服应力、塑性黏度和早期强度。选用快硬硫铝酸盐水泥和矿物掺合料作为复合胶凝材料，2.5纤维搭配外加剂制备的3DPC流动性良好、早期强度高，满足由于钢筋嵌入困难，掺加纤维是3DPC增韧的主要[35]3DPC可打印性和强度要求。孙晓燕等选用42.5级快硬手段。目前，3DPC纤维增强基材中常用纤维主要为有早强型硫铝酸盐水泥作为主要胶凝材料制备了3DPC，其机纤维、玄武岩纤维、钢纤维、碳纤维和玻璃纤维等。[46]早期强度可达到15.2～28.5MPa，28d抗压强度可达20.3～Hambach等发现体积分数为1%，长度3～6mm的碳纤维[36]37.8MPa。刘凯等以硼酸溶液作为黏结剂，成功利用磷沿印刷方向排列显著提高了抗弯性能，而玻璃纤维和玄武[37][47]酸镁水泥胶凝材料打印出高精度3DPC构件。Dorn等以硫岩纤维效果并不显著。张超等研究发现，相比PP和SS纤铝酸盐水泥与硅酸盐水泥作为复合胶凝材料，当硫铝酸盐维，PVA纤维明显增强3DPC的静、动态屈服应力以及塑性[41]水泥含量为80%时，打印的3DPC具有较高早期强度，并能黏度，但可挤出性有明显下降。Jo等研究发现，当聚乙有效提高混凝土抗收缩性。烯醇纤维（PVA）掺量为水泥质量0.1%时，制备的3DPC[48]2.2辅助胶凝材料具有良好挤出性。Ding等使用不同掺量（0、0.25%、辅助胶凝材料的使用可显著降低水泥用量，并改善混0.50%、1.00%、1.40%）的聚乙烯纤维（PE）研究3DPC[38]凝土的工作性能。Panda等发现掺加粉煤灰可降低3DPC各向异性力学性能，当PE纤维掺量为1.00%时可显著提高[49]的屈服应力与塑性黏度，而硅灰的掺加可提高屈服应力与3DPC各个方向上的抗弯强度。Kazemian等掺加6mm聚[39][50]塑性黏度。Papachristoforou等研究发现，30%粉煤灰替代丙烯纤维显著提高3DPC抗压强度。Pham等发现掺加体量可显著提高3DPC抗收缩性能，但其力学性能略有下降。积分数为1%，长度为6mm的钢纤维可显著提高3DPC力学[40]Zhang等使用2%硅灰替代量制备的3DPC具有良好触变性性能，且混凝土孔隙比例有减少的趋势。[14]和早期强度，并能显著提高混凝土建造性。Nerella等研究发现掺加30%粉煤灰和15%硅灰替代量，打印出的3DPC33DPC配合比设计[7]强度较高且各向异性较低。Liu等通过结合不同胶凝材料3DPC配合比设计属于混凝土配合比设计范畴，可借[51-53]对混凝土流变性能的影响，得到当粉煤灰和硅灰占混凝土鉴规范给出的配合比设计方法。然而，仅依靠现有规体积分数为26%和4%时，3DPC具有最佳的打印性能。范难以直接计算3DPC配合比。本节结合前述内容，讨论2.3骨料3DPC配合比设计基本原则，总结现有设计方法，并给出设骨料在3DPC中起填充骨架和支撑作用，并能抑制浆计建议。体收缩。由于打印喷嘴尺寸限制，当前研究无法实现大粒3.1配合比设计依据[13]径粗骨料混凝土3D打印。Le等使用粒径为2mm骨料制备与普通混凝土类似，强度和工作性能仍是3DPC配合33DPC，发现骨料含量为1241kg/m时，可挤出性最佳。Jo比设计需考虑的重要参数，由于其建造工艺的改变，强度[41]等利用最大粒径0.7mm含量800g骨料制备的3DPC具有和工作性能均发生改变，如图5所示。抗压强度根据使用要[42]良好挤出性。Mechtcherine等利用最大粒径8mm的粗骨求确定，可参考普通混凝土规范进行设计。在强度设计方[9]料3DPC混合料成功打印出10层高度试件。Ma等利用比表面，层叠打印方式导致3DPC结构层间强度薄弱，且层间强2[54]面积为0.141m/g铜尾矿替代30%天然砂打印的3DPC具有良度易造成3DPC力学性能和耐久性的降低。3DPC层间强建筑施工·第45卷·第1期215

3　　沈亮、崔维久、于琦、王胜:3D打印混凝土性能评价及配合比设计研究进展度与材料组分、打印参数具有密切相关性，但当前仍无标法，回归分析法无需调整参数，但局限于试验数据本身，准设计方法参考。因此，3DPC配合比设计时，除考虑普通无法形成标准化方法。抗压强度，层间强度的确定亦应着重考虑。试错法作为探索3DPC配合比设计的有效技术手段，但该方法未从机理层面解释3DPC配合比设计。3DPC可打层间强度印性可通过流变性能评价，而流变性能受混凝土的配合比强度强度抗压强度影响[57-58]。3D打印普通混凝土混凝土因此，研究打印材料组分与流变性之间的关联性，可工作性流动性[7]反向指导3DPC的配合比设计。Liu等基于粉煤灰和硅灰与可挤出性工作性可打印材料流变性能关联关系，提出并优化配合比设计方可建造性法，并依据打印材料的流变性能要求进行多目标优化，获图5配合比设计依据比较[59]得最优3DPC配合比。Rahul等提出了一种基于屈服应力的配合比设计方法，以获得可打印材料可挤出性和建造性[60]坍落度/扩展度已无法准确表征3DPC工作性能，可建的最佳屈服应力范围。Ivanova等研究骨料体积分数和表造性和可挤出性成为重要评价指标。流变性能是影响混凝面积对可打印混凝土屈服应力的影响，并利用修正模型预土工作性能的内在因素，3DPC的流动性、可挤出性和可建测3DPC屈服应力，用以指导和优化配合比设计。相比试错[55]造性可用流变性能表征。3D打印材料的流变性主要包括法，基于流变性能的设计方法不必考虑材料组成对混凝土静屈服应力、动屈服应力和塑性黏度。其中，可建造性由打印性能的影响，简化了3DPC配合比设计流程。然而，该静屈服应力决定，而可挤出性由动屈服应力和塑性黏度共方法研究非常有限且当前数据量匮乏，仍无法形成标准化同决定。因此，3DPC配合比设计时，确定合理的流变参数方法指导配合比设计。范围是3DPC工作性能设计的重要内容。3.3配合比设计建议3.2配合比设计方法3DPC技术已取得突破性进展，但仍处于发展阶段。与3DPC配合比设计仍未形成系统标准的方法，当前研究高性能混凝土类似，3DPC具有区别于传统混凝土的独特性多数采用基于经验的试错法，也有部分学者采用基于流变能要求，其配合比设计方法可借鉴自密实混凝土、喷射混性能的设计方法。试错法将3DPC材料组成和设计参数作为凝土等高性能混凝土。如图6所示，在材料上，3DPC与传自变量，3DPC关键性能作为因变量，通过试验验证因变量统混凝土、自密实混凝土相比，所需胶凝材料用量较高。是否满足要求，并逐步调整自变量，直至获得3DPC最佳配为此，未来3DPC设计与制备应在保证性能前提下，减少胶合比。凝材料的用量，降低材料成本，进一步朝着绿色化、智能[13][61]Le等设定胶砂比和水胶比为配合比设计自变量，化发展。3DPC可挤出性、开放时间、可建造性和抗剪强度为设计因胶凝[56]材料水细骨料细骨料空气含量变量，借助试错法确定最优的3DPC配合比；Weng等将普通混凝土不同砂粒级配作为配合比设计自变量，将屈服应力、塑性黏度和打印高度作为设计因变量，探究适合3DPC配合比的自密实混凝土[40]最佳砂粒级配。Zhang等以不同掺量硅灰和纳米黏土为3D打印混凝土自变量，打印混凝土坍落度、流变性能和早期强度为因变010%20%30%40%50%60%70%80%90%100%量，以探寻3DPC配合比设计中硅灰和纳米黏土最佳掺量的范围。图6普通、自密实和3D打印混凝土使用材料所占百分比（按体积）试错法通过不断调整材料组成和设计参数，可获得满足性能要求的3DPC配合比。然而，随着3DPC自变量的增针对3DPC配合比设计中涉及的原材料种类、组分复加，导致试验的准确性降低且整体工作量加大。为克服试杂以及制备过程中过多依赖经验和存在人为误差等缺陷，错法的缺陷，学者们采用回归分析方法研究自变量（配合可借助人工神经网络技术进行优化、预测混凝土配合比。比设计参数）与因变量（设计指标可打印性能）之间的关在试错法设计3DPC配合比的基础上，将配合比设计与机器[6]系，用于指导3DPC配合比设计。Weng等以水胶比、胶学习相结合。如图7所示，在MATLABR2021a环境中构建砂比、粉煤灰取代率、硅灰取代率和纤维掺量为自变量，预测3D打印混凝土配合比的BP神经网络模型，以试验数据3DPC抗流动性、扭矩黏度和材料触变性为因变量，借助回作为网络训练数据，通过调节网络的隐藏层神经元节点个归分析得到适用于3DPC配合比设计的经验方程。相比试错数、输出层维度和隐藏层层数确定性能最优的配合比预测2162023·1·BuildingConstruction

4　　沈亮、崔维久、于琦、王胜:3D打印混凝土性能评价及配合比设计研究进展网络，以解决3DPC制备试配次数多、浪费原材料等问题，[J].ConstructionandBuildingMaterials,2018,189:676-685.获得更加高效、简便的3DPC配合比设计方法。[7]LIUZ,LIM,WENGY,etal.MixtureDesignApproachtooptimizetherheologicalpropertiesofthematerialusedin3Dcementitious开始materialprinting[J].ConstructionandBuildingMaterials,2019,水胶比颗粒级配配合比设计矿物掺合料掺198:245-255.参数调整量……[8]MALAEBZ,HACHEMH,TOURBAHA,etal.3Dconcreteprinting:否流动度machineandmixdesign[J].InternationalJournalofCivilEngineering3D打印混凝可挤出性土性能指标可建造性andTechnology,2015,6(4):14-22.……[9]MAG,LIZ,WANGL.Printablepropertiesofcementitiousmaterial输入数据是流动度输出数据containingcoppertailingsforextrusionbased3Dprinting[J].静态屈服应力人工神经网络数据库构建水泥质量动态屈服应力砂质量ConstructionandBuildingMaterials,2018,162:613-627.早期强度矿物掺合料质量可挤出条带宽度人工神经网络（ANN）网络训练减水剂质量可建造高度……[10]TAYYWD,QIANY,TANMJ.Printabilityregionfor3Dconcrete……printingusingslumpandslumpflowtest[J].CompositesPartB:输出3D打印混凝土配合比Engineering,2019,174:106968.结束[11]LIX,ZHANGN,YUANJ,etal.Preparationandmicrostructural图7BP神经网络预测3DPC配合比构想characterizationofanovel3Dprintablebuildingmaterialcomposedofcoppertailingsandirontailings[J].ConstructionandBuilding4结语Materials,2020,249:118779.本文依据性能需求决定配合比原则，总结了3DPC配合[12]BAZB,AOUADG,REMONDS.Effectoftheprintingmethodand比设计材料所需的性能要求及相应的测试方法，归纳了常mortar'sworkabilityonpull-outstrengthof3Dprintedelements[J].见材料组分对打印性能的影响，为3DPC配合比设计方法提ConstructionandBuildingMaterials,2020,230:117002.供借鉴。结合当前国内外3DPC的研究现状，指出了现有设[13]LETT,AUSTINSA,LIMS,etal.Mixdesignandfreshpropertiesfor计方法的优缺点，并结合当前信息技术、混凝土技术发展high-performanceprintingconcrete[J].MaterialsandStructures,现状，给予相应的配合比设计建议。2012,45(8):1221-1232.3DPC配合比设计实质是多因素耦合关联规律探索，难[14]NERELLAVN,HEMPELS,MECHTCHERINEV.Effectsoflayer-以形成简单直接的设计公式。机器学习可通过样本训练获interfacepropertiesonmechanicalperformanceofconcreteelements得适宜的目标量，在后续的3DPC配合比的设计研究中可利producedbyextrusion-based3D-printing[J].ConstructionandBuilding用BP神经网络研究3DPC性能与材料组分的关联关系，进Materials,2019,205:586-601.而形成便捷、有效的预测方法。[15]杨钱荣,匡志平,李检保,等.3D打印建筑砂浆衔接性能测试方法:201410558245.6[P].2015-01-21.[16]WOLFSRJM,BOSFP,SALETTAM.Earlyagemechanical[1]雷斌,马勇,熊悦辰,等.3D打印混凝土材料制备方法研究[J].混凝behaviourof3Dprintedconcrete:Numericalmodellingand土,2018(2):145-149.experimentaltesting[J].CementandConcreteResearch,[2]张大旺,王栋民.3D打印混凝土材料及混凝土建筑技术进展[J].硅2018(106):103-116.酸盐通报,2015,34(6):1583-1588.[17]PANDAB,PAULSC,HUILJ,etal.Additivemanufacturingof[3]张超,邓智聪,马蕾,等.3D打印混凝土研究进展及其应用[J].硅酸盐geopolymerforsustainablebuiltenvironment[J].JournalofCleaner通报,2021,40(6):1769-1795.Production,2017,167:281-288.[4]MAZHOUDB,PERROTA,PICANDETV,etal.Underwater3D[18]LONGWJ,TAOJL,LINC,etal.Rheologyandbuildabilityofprintingofcement-basedmortar[J].ConstructionandBuildingsustainablecement-basedcompositescontainingmicro-crystallineMaterials,2019,214:458-467.cellulosefor3D-printing[J].JournalofCleanerProduction,2019,[5]ASPRONED,MENNAC,BOSFP,etal.Rethinkingreinforcement239:118054．fordigitalfabricationwithconcrete[J].CementandConcrete[19]NGUYEN-VANV,PANDAB,ZHANGG,etal.DigitaldesignResearch,2018,112:111-121.computingandmodellingfor3-Dconcreteprinting[J].Automationin[6]WENGY,LUB,LIM,etal.EmpiricalmodelstopredictrheologicalConstruction,2021,123:103529.propertiesoffiberreinforcedcementitiouscompositesfor3Dprinting[20]PERROTA,RANGEARDD,PIERREA.Structuralbuilt-upof建筑施工·第45卷·第1期217

5　　沈亮、崔维久、于琦、王胜:3D打印混凝土性能评价及配合比设计研究进展cement-basedmaterialsusedfor3D-printingextrusiontechniques[J].[36]刘凯,段少强,化帅斌,等.三维打印磷酸镁水泥复杂艺术品的工艺MaterialsandStructures,2016,49(4):1213-1220.研究[J].硅酸盐通报,2018,37(9):2888-2892.[21]KRUGERJ,ZERANKAS,VANZIJLGV.3Dconcreteprinting:A[37]DORNT,HIRSCHT,STEPHAND.Studyontheinfluenceoflowerboundanalyticalmodelforbuildabilityperformanceacceleratorsonthehydrationofportlandcementandtheirquantification[J].AutomationinConstruction,2019,106:102904.applicabilityin3Dprinting[M]∥RheologyandProcessingof[22]MAGW,WANGL.AcriticalreviewofpreparationdesignandConstructionMaterials.Springer,Cham,2019:382-390.workabilitymeasurementofconcretematerialforlargescale3D[38]PANDAB,TANMJ.Rheologicalbehaviorofhighvolumeflyashprinting[J].FrontiersofStructuralandCivilEngineering,2018,12(3):mixturescontainingmicrosilicafordigitalconstructionapplication382-400.[J].MaterialsLetters,2019,237:348-351.[23]KHALILN,AOUADG,ELCHEIKHKE,etal.Useofcalcium[39]PAPACHRISTOFOROUM,MITSOPOULOSV,STEFANIDOUM.sulfoaluminatecementsforsettingcontrolof3D-printingmortars[J].Useofby-productsforpartialreplacementof3DprintedconcreteConstructionandBuildingMaterials,2017,157:382-391.constituents;rheology,strengthandshrinkageperformance[J].[24]蔺喜强,张涛,霍亮,等.水泥基建筑3D打印材料的制备及应用研究FratturaedIntegritàStrutturale,2019,13(50):526-536.[J].混凝土,2016(6):141-144.[40]ZHANGY,ZHANGYS,LIUG,etal.Freshpropertiesofanovel[25]陈雷,王栋民,蔺喜强,等.促凝剂与缓凝剂对快硬硫铝酸盐水泥性3Dprintingconcreteink[J].ConstructionandBuildingMaterials,能的影响[C]//2011年混凝土与水泥制品学术讨论会论文集.无锡:2018,174:263-271.中国硅酸盐学会,2011:161-167.[41]JOJH,JOBW,CHOW,etal.Developmentofa3Dprinterfor[26]CHENMX,GUOXY,ZHANGY,etal.Effectoftartaricacidontheconcretestructures:laboratorytestingofcementitiousmaterials[J].printable,rheologicalandmechanicalpropertiesof3DprintingInternationalJournalofConcreteStructuresandMaterials,2020,sulphoaluminatecementpaste[J].Materials,2018,11(12):2417.14:13.[27]HOUSD,DUANZH,XIAOJZ,etal.Areviewof3Dprinted[42]MECHTCHERINEV,NERELLAVN,WILLF,etal.Large-scaleconcrete:performancerequirements,testingmeasurementsandmixdigitalconcreteconstruction-CONPrint3Dconceptforon-site,design[J].ConstructionandBuildingMaterials,2021,273:121745.monolithic3D-printing[J].AutomationinConstruction,2019,107:[28]张超,邓智聪,侯泽宇,等.混凝土3D打印研究进展[J].工业建筑,102933.2020,50(8):16-21.[43]XIAOJ,ZOUS,YUY,etal.3Drecycledmortarprinting:system[29]ZAREIYANB,KHOSHNEVISB.Effectsofinterlockingoninterlayerdevelopment,processdesign,materialpropertiesandon-siteprintingadhesionandstrengthofstructuresin3Dprintingofconcrete-[J].JournalofBuildingEngineering,2020,32:101779.ScienceDirect[J].AutomationinConstruction,2017,83:212-221.[44]QIANY,DESCHUTTERG.Enhancingthixotropy-yoffreshcement[30]MAG,LIZ,WANGL,etal.Mechanicalanisotropyofalignedfiberpasteswithnanoclayinpresenceofpolycarboxylateetherreinforcedcompositeforextrusion-based3Dprinting[J].Constructionsuperplasticizer(PCE)[J].CementandConcreteResearch,2018,111:andBuildingMaterials,2019,202:770-783.15-22.[31]PANDAB,PAULSC,MOHAMEDNAN,etal.Measurementof[45]CHENY,FIGUEIREDOSC,LIZ,etal.Improvingprintabilityoftensilebondstrengthof3Dprintedgeopolymermortar[J].limestone-calcinedclay-basedcementitiousmaterialsbyusingMeasurement,2018,113:108-116.viscosity-modifyingadmixture[J].CementandConcreteResearch,[32]WOLFSRJM,BOSFP,SALETTAM.Hardenedpropertiesof3D2020,132:106040.printedconcrete:Theinfluenceofprocessparametersoninterlayer[46]HAMBACHM,RUTZENM,VOLKMERD.Propertiesofadhesion[J].CementandConcreteResearch,2019,119:132-140.3D-printedfiber-reinforcedPortlandcementpaste[J].Cementand[33]DINGT,XIAOJ,ZOUS,etal.Hardenedpropertiesoflayered3DConcreteComposites,2017(79):62-70.printedconcretewithrecycledsand[J].CementandConcrete[47]张超,邓智聪,汪智斌,等.纤维对3D打印混凝土打印性能与力学性Composites,2020,113:103724.能的影响[J].硅酸盐通报,2021,40(6):1870-1878.[34]MANIKANDANK,WIK,ZHANGX,etal.Characterizingcement[48]DINGT,XIAOJ,ZOUS,etal.Anisotropicbehaviorinbendingmixturesforconcrete3Dprinting-ScienceDirect[J].Manufacturingof3Dprintedconcretereinforcedwithfibers[J].CompositeLetters,2020,24:33-37.Structures,2020,254:112808.[35]孙晓燕,乐凯笛,王海龙,等.挤出形状/尺寸对3D打印混凝土力学性[49]KAZEMIANA,YUANX,COCHRANE,etal.Cementitious能的影响[J].建筑材料学报,2020,23(6):1313-1320.materialsforconstruction-scale3Dprinting:Laboratorytestingof2182023·1·BuildingConstruction

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