ヒドロキシプロピルメチルセルロース（HPMC）のさまざまな用量が3D印刷用モルタルの印刷適性、レオロジー特性、機械的特性に及ぼす影響を研究することにより、HPMCの適切な用量が議論され、その影響メカニズムが顕微鏡的形態と組み合わせて分析されました。その結果、HPMCの含有量が増加するとモルタルの流動性が低下する、つまり押出性は低下するが、流動性保持能力は向上することがわかった。押出性;形状保持率と自重下での貫通抵抗は、HPMC 含有量の増加に伴って大幅に増加します。つまり、HPMC 含有量が増加すると、積み重ね性が向上し、印刷時間が延長されます。レオロジーの観点から見ると、HPMC の含有量の増加に伴い、スラリーの見掛け粘度、降伏応力、塑性粘度が大幅に増加し、積層性が向上しました。チキソトロピーは最初に増加し、その後HPMC含有量の増加に伴って減少し、印刷適性が向上した。 HPMC の含有量が増加します。高すぎるとモルタルの気孔率が増加し、強度が低下します。HPMC の含有量は 0.20% を超えないようにすることをお勧めします。
近年、3D プリンティング (「積層造形」とも呼ばれる) 技術が急速に発展し、バイオエンジニアリング、航空宇宙、芸術作品などの多くの分野で広く使用されています。 3D プリンティング技術のモールドフリープロセスにより、材料と構造設計の柔軟性が大幅に向上し、その自動化された施工方法により、人員が大幅に節約されるだけでなく、さまざまな過酷な環境での建設プロジェクトにも適しています。 3D プリンティング技術と建設分野の組み合わせは革新的であり、有望です。現在、セメント系材料の3D印刷の代表的なプロセスは、押出積層プロセス（コンタープロセス・コンタークラフトを含む）とコンクリート印刷・粉体接着プロセス（Dシェイププロセス）です。中でも押出積層工法は、従来のコンクリート成形工法との差が小さく、大型部品の実現可能性が高く、建設コストが高いという利点を持っています。劣った利点は、セメントベースの材料の 3D プリンティング技術の現在の研究のホットスポットとなっています。
3Dプリント用の「インク材料」として使用されるセメント系材料は、一般的なセメント系材料とは性能要件が異なります。一方で、混合したばかりのセメント系材料の加工性や、建設プロセスは、滑らかな押出成形の要件を満たす必要があります。一方、押出成形されたセメントベースの材料は積み重ね可能である必要があります。つまり、自重やコンクリートの圧力の作用下で大きく崩れたり変形したりしない必要があります。上層。さらに、3D プリンティングの積層プロセスでは、層の間に層が形成されます。層間界面領域の良好な機械的特性を確保するために、3D プリンティング建材は良好な接着性も備えている必要があります。要約すると、押出性、積層性、および高接着性の設計が同時に設計されます。セメントベースの材料は、建設分野で 3D プリンティング技術を応用するための前提条件の 1 つです。セメント質材料の水和プロセスとレオロジー特性を調整することは、上記の印刷パフォーマンスを向上させる 2 つの重要な方法です。セメント質材料の水和過程の調整 実施が難しく、配管詰まりなどのトラブルが発生しやすいため、また、レオロジー特性の調整には、印刷プロセス中の流動性と押出成形後の構造化速度を維持する必要があります。現在の研究では、粘度調整剤、鉱物混和剤、ナノクレイなどが、セメントベースのレオロジー特性を調整するためによく使用されます。より優れた印刷パフォーマンスを実現するための材料。
ヒドロキシプロピル メチルセルロース (HPMC) は、一般的なポリマー増粘剤です。分子鎖上のヒドロキシル結合およびエーテル結合は、水素結合を通じて自由水と結合することができます。コンクリートに導入すると凝集力を効果的に向上させることができます。そして保水力。現在、セメントベースの材料の特性に対する HPMC の影響に関する研究は、流動性、保水性、およびレオロジーに対する HPMC の効果に主に焦点が当てられており、3D プリンティングのセメントベースの材料の特性に関する研究はほとんど行われていません (押出性、積み重ね性など）。また、3Dプリンティングには統一した基準がないため、セメント系材料の印刷適性の評価方法も確立されていません。素材の積み重ね性は、大きな変形を伴う印刷可能な層の数または最大印刷高さによって評価されます。上記の評価方法は主観性が高く、普遍性が低く、手続きが煩雑である。性能評価手法は工学応用において大きな可能性と価値を持っています。
この論文では、モルタルの印刷適性を改善するために、異なる用量の HPMC をセメントベースの材料に導入し、印刷適性、レオロジー特性、および機械的特性を研究することによって、3D 印刷モルタル特性に対する HPMC の用量の影響を包括的に評価しました。流動性などの特性に基づいて 評価結果に基づいて、最適な量の HPMC を混合したモルタルを印刷検証用に選択し、印刷されたエンティティの関連パラメーターをテストしました。サンプルの顕微鏡的形態の研究に基づいて、印刷材料の性能進化の内部メカニズムが調査されました。同時に、3Dプリンティング用のセメントベースの材料も確立されました。建築分野における3Dプリンティング技術の応用を促進するための、プリンタブル性能の総合的な評価手法。
投稿日時: 2022 年 9 月 27 日