3D打印粗骨料混凝土力学性能

来源：同济大学学报·自然科学版杂志2023年第11期北京时间：

作者：汲广超，肖建庄

单位：同济大学 土木工程学院，上海200092

摘要：研发了一种可以连续、稳定的打印最大粒径10 mm的粗骨料混凝土3D打印系统。对比测试了3D打印粗骨料混凝土与浇筑混凝土的力学性能，发现3D打印粗骨料混凝土抗压强度呈现细微的各向异性特征（差异在5%以内），而抗折强度呈现显著的各向异性特征（差异在20%~25%之间）；与浇筑混凝土相比其抗压强度降低10%~15%，垂直于打印方向的抗折强度（Fy与Fz）降低10%~15%，平行于打印方向的抗折强度（Fx）降低30%~35%。通过微观结构分析发现，3D打印粗骨料混凝土的总孔隙率与浇筑混凝土总孔隙率相近，但3D打印粗骨料混凝土存在明显的层间薄弱区，其灰度值比平均灰度值低25%，说明在层间薄弱区的孔隙分布更加密集，3D打印混凝土中体积在10 mm3以上的大孔隙率较浇筑混凝土高出10.6%。特有的层间结构和较高的大孔隙率导致3D打印混凝土力学性能的各向异性特征和强度的降低。对比发现，3D打印粗骨料混凝土的水泥用量比以往研究中3D打印砂浆的水泥用量减少17.8%~49.6%。

关键词：3D打印粗骨料混凝土,3D打印系统,力学性能,微观结构,孔隙率

基金资助：国家自然科学基金（52078358）