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原文传递一种堆骨料流浆3D打印混凝土成型设备及成型方法

专利名称：	一种堆骨料流浆3D打印混凝土成型设备及成型方法
摘要：	一种堆骨料流浆3D打印混凝土成型设备及成型方法，设备打印头包括并行设置的打印料斗和打印喷头，打印料斗的进料口与骨料进料体系连通，打印喷头的进料口与快凝触变性水泥浆的进料体系连通；打印料斗和打印喷头前后设置，两者沿同一移动路线前进；中间设置刮平板，将骨料进行刮平。打印时，先布设骨料，再按打印路径匀速铺洒快凝触变性水泥浆，水泥浆流入骨料空隙快速凝结硬化成为混凝土整体，如此逐层堆积形成产品。本发明是具有成型工艺简单，生产效率高，生产成本低，解决了目前砂浆3D打印工艺无大颗粒骨料、水泥用量多、收缩大及无法添加钢纤维的缺陷，可应用于曲面墙体、艺术造型及装饰品的打印，是一种特殊的3D打印混凝土成型工艺。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	中国建筑股份有限公司
发明人：	蔺喜强;张涛;霍亮;李国友;张楠;戢文占
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-26T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-09T00:00:00+0800
申请号：	CN201910233689.5
公开号：	CN110103313A
代理机构：	北京中建联合知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	王灵灵;李丹
分类号：	B28B1/00(2006.01);B;B28;B28B;B28B1
申请人地址：	100029 北京市朝阳区安定路5号院3号楼
主权项：	1.一种堆骨料流浆3D打印混凝土成型设备，包括进料体系、移动机构、打印头和控制系统，其特征在于：所述打印头包括竖向并行设置的打印料斗（1）和打印喷头（4），所述打印料斗（1）的进料口与骨料（3）的进料体系连通，所述打印喷头（4）的进料口与快凝触变性水泥浆（5）的进料体系连通；所述打印料斗（1）设于打印前进方向的前面，所述打印喷头（4）设于打印前进方向的后面，两者沿同一移动路线前进；所述打印料斗（1）与打印喷头（4）之间设置刮平板（7），将打印料斗（1）打印面的骨料进行刮平；所述打印料斗（1）的打印面宽度大于打印喷头（4）的打印面宽度，打印面中心线相互重合。 2.根据权利要求1所述的一种堆骨料流浆3D打印混凝土成型设备，其特征在于：所述打印料斗（1）和打印喷头（4）之间通过旋转装置（10）活动连接，所述旋转装置（10）套设于打印料斗（1）的颈部，其外侧壁与打印喷头（4）之间通过连杆（6）固定连接，实现打印料斗（1）与打印喷头（4）在平直打印段相对位置保持不变，在弯曲位置两者通过旋转装置（10）调节相对位置，实现沿同一移动路线前进。 3.根据权利要求1或2所述的一种堆骨料流浆3D打印混凝土成型设备，其特征在于：所述打印料斗（1）内设有输送螺旋叶（2）；所述打印喷头（4）上设有喷头控流阀。 4.根据权利要求3所述的一种堆骨料流浆3D打印混凝土成型设备，其特征在于：所述打印喷头（4）整体为扫帚形，包括顶部的输浆管（4.1）和底部梯形偏平的压浆部（4.2），所述压浆部（4.2）的底部为出浆口（4.3）；所述出浆口（4.3）周围均匀设于一圈辅助设匀浆条。 5.根据权利要求3所述的一种堆骨料流浆3D打印混凝土成型设备，其特征在于：所述刮平板（7）通过连杆（6）固定在打印喷头（4）上；所述刮平板（7）为硬质塑料板或金属板，其竖向设置；所述连杆（6）为V形杆或V形杆与直杆的组合体，所述V形杆的中间尖端固定在打印喷头（4）的输浆管（4.1）上或直杆的中间，两端部分别固定在刮平板（7）的上边沿两侧，所述直杆一端与旋转装置（10）的外侧壁固定，另一端与打印喷头（4）外侧壁固定。 6.根据权利要求3所述的一种堆骨料流浆3D打印混凝土成型设备，其特征在于：所述打印料斗（1）和打印喷头（4）静置状态时距离为50～200mm；所述旋转装置（10）由齿轮和轴承组合而成，通过手动或者皮带传动转动，保持打印喷头与打印料斗的移动线一致。 7.一种利用权利要求1-6任意一项所述的堆骨料流浆3D打印混凝土成型设备进行的堆骨料流浆3D打印混凝土成型方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、准备堆骨料流浆3D打印混凝土成型设备、骨料以及快凝触变性水泥浆；步骤二、根据需要进行打印路线的设置，输入堆骨料流浆3D打印混凝土成型设备的控制系统中；步骤三、将快凝触变性水泥浆（5）送入与打印喷头（4）连通的进料体系中，将骨料（3）送入与打印料斗（1）连通的进料体系中；步骤四、启动堆骨料流浆3D打印混凝土成型设备，进行第一层打印，具体步骤为： S1、石子骨料进入打印料斗（1），经输送螺旋叶（2）输送，从打印嘴部挤出骨料（3），按照设置好的打印路线进行骨料布料； S2、刮平板（6）紧跟打印料斗（1），将打印料斗（1）布料的骨料整平； S3、打印喷头（4）在整平后的骨料上喷洒制备好的快凝触变性水泥浆（5），快凝触变性水泥浆（5）在重力作用下流入骨料缝隙并凝固，凝固后的骨料和水泥浆形成混凝土芯部（8）；步骤五、按照设计的路线完成第一层打印后，开始第二层混凝土打印，具体按照步骤一至步骤四进行，直至打印层完成；步骤六、完成打印机设定的墙体或者模型的打印工作后，将硬化后的混凝土芯部（8）的两侧骨料（9）进行清除，即得到最终的打印混凝土成品。 8.如权利要求7所述的堆骨料流浆3D打印混凝土成型方法，其特征在于，所述步骤一中的骨料为碎石、卵石、陶粒轻骨料、工业尾矿破碎骨料或建筑垃圾制成的骨料，粒径为5-25mm。 9.如权利要求7所述的堆骨料流浆3D打印混凝土成型方法，其特征在于，所述步骤一中，骨料（3）中还混入了钢纤维或高分子纤维。 10.如权利要求7所述的堆骨料流浆3D打印混凝土成型方法，其特征在于，所述步骤一中的快凝触变性水泥浆（5）为水泥、矿物掺合料、外加剂和水混合搅拌制备成的具有快凝性能的浆体。
所属类别：	发明专利