贵阳3D打印

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PVA纤维掺量如何重塑混凝土打印精度

更新时间: 2024-11-26 11:47:34  查看次数: 105    

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聚乙烯醇(PVA)纤维对 3D 打印混凝土材料的流变性能影响最大,所以这部分我们用不同体积掺量的 PVA 纤维,来验证 3D 打印混凝土可打印性的评价方法,同时研究 PVA 纤维掺量改变对 3D 打印混凝土可打印性有什么影响、有怎样的趋势。根据上面的研究结果,以 PVA 纤维掺量变化对可打印性的影响为基础,再参考 PVA 纤维长度变化,还有聚丙烯(PP)纤维与剑麻纤维长度和掺量变化对 3D 打印混凝土流变性能的影响,给柔性纤维增强混凝土选合适的挤出速度。我们希望用这个办法,让不同流变性能的 3D 打印混凝土打印质量的差别变小,这样就能减少 3D 打印纤维增强混凝土力学性能测试结果的误差。表面质量评价方法里的一维指标是可行的。在相同条件下,用不同的挤出速度打印不同流变性能的材料时,能得到相同的打印效果。在我们这次研究用的 3D 打印机硬件和软件参数条件下,结合所用材料的流变性能挤出,能达到最佳打印质量的试件宽度大概在 30 到 32 毫米,高度大概在 15 到 16 毫米,底面宽度大概在 25 到 27 毫米。这样,我们通过对四组不同配合比且流变性能不一样的材料进行测试,验证了我们提出的 3D 打印混凝土打印质量评价方法,在这个方法基础上可以用 3D 打印机的挤出速度参数来评价材料的可打印性。体积掺量是 0.1%、0.3%和 0.5%,长度为 6 毫米的 3D 打印 PVA 纤维增强混凝土材料的可打印性分别是 C、D、F、G 级,随着纤维掺量增加,材料的可打印性能下降了。用不同的挤出速度对各组材料进行 3D 打印时,各组材料经过 3D 打印得到的单条试件宽度和高度的标准差先变小然后又变大,这个结果说明各组试件的均匀性是先变好然后变差了。在试件宽度和高度的标准差最低的时候,试件的均匀性最好,打印质量也是最佳的。不仅如此,观察对比四幅图里标准差的最大值,还有在不同挤出速度条件下标准差的变化情况能发现,当提高 PVA 纤维掺量时,各组材料单条打印试件宽度和高度的标准差受 3D 打印机挤出速度变化的影响变小了,当 PVA 纤维掺量达到 0.5%时,整个材料的标准差都低于 1.5,这就说明这个时候改变挤出速度对单条打印试件均匀性的影响程度降低了。上面这些试验结果表明,PVA 纤维掺量提高能帮助增强材料在 3D 打印过程中形状的稳定性,降低材料因为打印过程而发生性能改变的敏感程度。但是如果继续增加纤维掺量,这个敏感程度又会上升,可能是因为纤维掺量太大了,浆体没办法把所有纤维表面都包裹住,材料的流动性变差了,而且材料里的纤维在打印过程中会结成团,影响了试件的尺寸精度,让试件的打印质量下降了。上面这些结论说明,从打印质量的评价角度来看,在我们这次研究的试验基础上,PVA 纤维的最佳体积掺量范围大概是 0.5%。和 PVA 纤维类似,PP 纤维和剑麻纤维都属于柔性纤维,在实际工程里添加这些柔性纤维应该能降低单条打印材料空间分布尺寸的标准差,提高整个材料的尺寸均匀性,提高 3D 打印的精度。