挤出固化式3D打印水泥类材料流变性能研究综述

陈剑刚，陈瑜，马云龙，丁婧雯，吴思华

（1.佛山市交通科技有限公司，广东 佛山528300；2.长沙理工大学 交通运输工程学院，湖南 长沙410004）

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在建筑行业向装配化与自动化发展的当下，增材制造（Additive Manufacturing，又称3D打印）以成型快、无模板化及自动化程度高等特点[1]备受业界青睐。建筑3D打印最早由Pegna[2]提出，是一种以水泥基材料逐层累积，选择性构造以形成构筑物的建造方法。历经多年发展，因成型方法与打印材料不同，建筑3D打印逐步形成以挤出固化式3D打印（Extrusion-Consolidation 3D printing）与选择性粘结打印（Selective solidification printing）[3]两类成型方法。由两类成型方法衍生的“轮廓工艺（Contour Crafting）”[4]、“混凝土打印技术（Concrete Printing）”[5]及“D形工艺（D-shape）”在3D打印大尺度构筑物及构件中得到广泛应用。从主流的建筑3D打印工艺及其工程适用领域上看，基于挤出固化式3D打印成型方法的“轮廓工艺”和“混凝土打印技术”是实现大尺度建筑物打印的首选工艺。

建筑3D打印材料的工作情况、成型方式与传统建筑材料差别较大。作为新兴的建造技术，建筑3D打印缺乏相应的规范标准，打印材料在配制、工作性能评价及测试方法选择上缺乏相应的指导[6]。

“管道输送”、“挤出堆叠”及“无模板化”是挤出固化式3D打印区别于传统建造工艺的主要特征[7]，打印材料的工作情况可以视为流体在管道内、挤出后（无侧限堆叠）的流动与变形。在已报道的挤出固化式3D打印水泥基与地聚合物材料研究中[8]，打印材料的流变性能已被用于表征其可打印性能、指导配合比设计等方面。打印材料的流变性能可以贴切表征各打印环节对其工作性能要求，并能结合定性和定量分析方法[9]对其可打印性能进行表征。……