1.1Impluwensya sa HPMC sa pagka-printa sa 3D nga mga mortar sa pag-imprenta
1.1.1Ang epekto sa HPMC sa extrudability sa 3D printing mortar
Ang blangko nga grupo nga M-H0 nga walay HPMC ug ang mga grupo sa pagsulay nga adunay sulod nga HPMC nga 0.05%, 0.10%, 0.20%, ug 0.30% gitugotan sa pagbarug sa lain-laing mga yugto sa panahon, ug dayon ang fluidity gisulayan. Kini makita nga ang paglakip sa HPMC Kini kamahinungdanon pagpakunhod sa fluidity sa mortar; sa diha nga ang sulod sa HPMC anam-anam nga misaka gikan sa 0% ngadto sa 0.30%, ang inisyal nga fluidity sa mortar mikunhod gikan sa 243 mm ngadto sa 206, 191, 167, ug 160 mm, sa tinagsa. Ang HPMC usa ka taas nga molekular nga polimer. Mahimo silang malambigit sa usag usa aron maporma ang usa ka istruktura sa network, ug ang pagkadugtong sa slurry sa semento mahimong madugangan pinaagi sa pag-encapsulate nga mga sangkap sama sa Ca(OH) 2. Sa Macroscopically, ang pagkadugtong sa mortar gipauswag. Sa pagpalawig sa oras sa pagbarog, ang lebel sa hydration sa mortar nagdugang. misaka, ang fluidity nawala sa paglabay sa panahon. Ang fluidity sa blangko nga grupo M-H0 nga walay HPMC paspas nga mikunhod. Sa eksperimento nga grupo nga adunay 0.05%, 0.10%, 0.20% ug 0.30% HPMC, ang lebel sa pagkunhod sa fluidity mikunhod sa panahon, ug ang fluidity sa mortar human sa pagbarug sulod sa 60 min mao ang 180, 177, 164, ug 155 mm, sa tinagsa. . Ang fluidity mao ang 87.3%, 92.7%, 98.2%, 96.8%. Ang paglakip sa HPMC makapauswag pag-ayo sa abilidad sa pagpabilin sa mortar fluidity, nga tungod sa kombinasyon sa HPMC ug mga molekula sa tubig; sa laing bahin, HPMC mahimong maporma sa usa ka susama nga pelikula Kini adunay usa ka network nga gambalay ug wraps sa semento, nga epektibo nga pagkunhod sa volatilization sa tubig sa mortar ug adunay usa ka sa tubig retention performance. Angay nga matikdan nga kung ang sulud sa HPMC 0.20%, ang katakus sa pagpadayon sa fluidity sa mortar moabot sa labing taas nga lebel.
Ang fluidity sa 3D printing mortar nga gisagol sa lainlaing kantidad sa HPMC mao ang 160 ~ 206 mm. Tungod sa lain-laing mga parameter sa tig-imprenta, ang girekomendar nga mga han-ay sa fluidity nga nakuha sa lain-laing mga tigdukiduki lahi, sama sa 150 ~ 190 mm, 160 ~ 170 mm. Gikan sa Figure 3, kini intuitively nga makita Makita nga ang fluidity sa 3D printing mortar nga gisagol sa HPMC kasagaran sulod sa girekomendar nga range, ilabi na kung ang HPMC content mao ang 0.20%, ang fluidity sa mortar sulod sa 60 minutos anaa sa sulod. ang girekomendar nga range, nga makatagbaw sa angay nga pagka-fluidity ug pagka-stackability. Busa, bisan tuod ang fluidity sa mortar uban sa usa ka angay nga kantidad sa HPMC pagkunhod, nga mosangpot ngadto sa usa ka pagkunhod sa extrudability, kini sa gihapon adunay maayo nga extrudability, nga anaa sa sulod sa girekomendar range.
1.1.2Ang epekto sa HPMC sa stackability sa 3D printing mortar
Sa kaso sa dili paggamit sa usa ka template, ang gidak-on sa porma retention rate ubos sa kaugalingon nga gibug-aton nag-agad sa abot stress sa materyal, nga may kalabutan sa internal nga panaghiusa tali sa slurry ug sa aggregate. Gihatag ang porma nga pagpadayon sa 3D nga mga mortar sa pag-imprenta nga adunay lainlaing sulud sa HPMC. Ang rate sa pagbag-o sa oras sa pagtindog. Human sa pagdugang sa HPMC, ang porma sa paghawid rate sa mortar milambo, ilabi na sa inisyal nga yugto ug sa pagbarug alang sa 20 min. Bisan pa, sa pagpalapad sa oras sa pagbarog, ang epekto sa pagpaayo sa HPMC sa porma sa pagpadayon sa porma sa mortar hinay-hinay nga nahuyang, nga nag-una tungod sa Ang rate sa pagpadayon sa pagtaas sa kamahinungdanon. Human sa pagbarug sulod sa 60 min, 0.20% ug 0.30% lamang sa HPMC ang makapauswag sa porma sa paghawid sa mortar.
Ang penetration resistance test nga mga resulta sa 3D printing mortar nga adunay lain-laing mga sulod sa HPMC gipakita sa Figure 5. Makita gikan sa Figure 5 nga ang penetration resistance sa kasagaran nagdugang uban sa extension sa standing time, nga nag-una tungod sa dagan sa slurry sa panahon sa proseso sa hydration sa semento. Kini inanay nga milambo ngadto sa usa ka gahi nga solid; sa unang 80 min, ang paglakip sa HPMC nagdugang sa penetration resistance, ug uban sa pagdugang sa sulod sa HPMC, ang penetration resistance misaka. Ang mas dako nga pagsukol sa penetration, ang deformation sa materyal tungod sa gipadapat nga load Mas dako ang resistensya sa HPMC, nga nagpakita nga ang HPMC makapauswag sa sayo nga stackability sa 3D printing mortar. Tungod kay ang hydroxyl ug ether bond sa polymer chain sa HPMC dali nga gihiusa sa tubig pinaagi sa hydrogen bonds, nga miresulta sa anam-anam nga pagkunhod sa libre nga tubig ug ang koneksyon tali sa mga partikulo nga pagtaas, ang friction force nagdugang, mao nga ang sayo nga penetration resistance nahimong mas dako. Human sa pagbarug sulod sa 80 minutos, tungod sa hydration sa semento, ang penetration resistance sa blangko nga grupo nga walay HPMC misaka paspas, samtang ang penetration pagsukol sa test nga grupo uban sa HPMC misaka Ang rate wala mausab sa kamahinungdanon hangtud sa mga 160 min sa pagtindog. Sumala sa Chen et al., kini nag-una tungod kay ang HPMC nagporma og protective film sa palibot sa mga partikulo sa semento, nga nagpalugway sa oras sa pagtakda; Pourchez ug uban pa. Gituohan nga kini nag-una tungod sa fiber Simple ether degradation nga mga produkto (sama sa carboxylates) o methoxyl nga mga grupo makalangan sa semento hydration pinaagi sa paglangan sa pagporma sa Ca(OH)2. Kini mao ang bili noting nga, aron sa pagpugong sa kalamboan sa penetration pagsukol gikan sa maapektuhan sa evaporation sa tubig sa ibabaw sa mga specimen, Kini nga eksperimento gidala sa gawas sa ilalum sa sama nga temperatura ug humidity kondisyon. Sa kinatibuk-an, ang HPMC epektibo nga makapauswag sa stackability sa 3D printing mortar sa inisyal nga yugto, maglangan sa coagulation, ug molugway sa printable nga oras sa 3D printing mortar.
3D printing mortar entity (gitas-on 200 mm × gilapdon 20 mm × layer gibag-on 8 mm): Ang blangko nga grupo nga walay HPMC grabeng deformed, nahugno ug adunay mga problema sa pagdugo sa dihang nag-imprinta sa ikapitong layer; Ang M-H0.20 group mortar adunay maayo nga stackability. Human sa pag-imprenta sa 13 ka mga lut-od, ang ibabaw nga sidsid gilapdon mao ang 16.58 mm, ang ubos nga sidsid gilapdon mao ang 19.65 mm, ug ang ibabaw-sa-ubos nga ratio (ang ratio sa ibabaw nga ngilit gilapdon ngadto sa ubos nga ngilit gilapdon) mao ang 0.84. Ang dimensyon nga paglihis gamay ra. Busa, napamatud-an pinaagi sa pag-imprenta nga ang pag-apil sa HPMC makapauswag pag-ayo sa pagkaprinta sa mortar. Ang mortar fluidity adunay maayo nga extrudability ug stackability sa 160 ~ 170 mm; porma retention rate mao ang ubos pa kay sa 70 % mao ang seryoso nga deformed ug dili makatagbo sa mga kinahanglanon sa pag-imprenta.
1.2Impluwensya sa HPMC sa rheological properties sa 3D printing mortar
Ang dayag nga viscosity sa puro nga pulp ubos sa lain-laing HPMC content gihatag: uban sa pagtaas sa shear rate, ang dayag nga viscosity sa lunsay nga pulp mikunhod, ug ang panghitabo sa shear thinning ubos sa taas nga HPMC content. Kini mas klaro. Ang HPMC molecular chain kay disordered ug nagpakita sa mas taas nga viscosity sa ubos nga shear rate; apan sa taas nga shear rate, ang mga molekula sa HPMC molihok nga managsama ug hapsay subay sa direksyon sa paggunting, nga naghimo sa mga molekula nga dali nga mag-slide, mao nga ang lamesa Ang dayag nga viscosity sa slurry medyo ubos. Sa diha nga ang shear rate mas dako pa kay sa 5.0 s-1, ang dayag nga viscosity sa P-H0 sa blangko nga grupo mao ang batakan stable sulod sa 5 Pa s; samtang ang dayag nga viscosity sa slurry motaas human madugang ang HPMC, ug kini gisagol sa HPMC. Ang pagdugang sa HPMC nagdugang sa internal friction tali sa mga partikulo sa semento, nga nagdugang sa dayag nga viscosity sa paste, ug ang macroscopic performance mao nga ang extrudability sa 3D printing mortar mikunhod.
Ang relasyon tali sa shear stress ug shear rate sa puro nga slurry sa rheological test natala, ug ang Bingham nga modelo gigamit aron mohaum sa mga resulta. Ang mga resulta gipakita sa Figure 8 ug Table 3. Sa diha nga ang sulod sa HPMC mao ang 0.30%, ang shear rate sa panahon sa pagsulay mao ang labaw pa kay sa 32.5 Sa diha nga ang viscosity sa slurry milapas sa range sa instrumento sa s-1, ang katugbang nga data dili makolekta ang mga puntos. Kasagaran, ang lugar nga gilibutan sa pagtaas ug pagkahulog nga mga kurba sa stable nga yugto (10.0 ~ 50.0 s-1) gigamit aron mailhan ang thixotropy sa slurry [21, 33]. Thixotropy nagtumong sa kabtangan nga ang slurry adunay dako nga fluidity sa ilalum sa aksyon sa eksternal nga pwersa shearing, ug mahimong mobalik sa iyang orihinal nga kahimtang human sa shearing aksyon gikanselar. Ang angay nga thixotropy importante kaayo sa pagkaprinta sa mortar. Makita sa Figure 8 nga ang thixotropic area sa blangko nga grupo nga walay HPMC kay 116.55 Pa/s lamang; human sa pagdugang sa 0.10% sa HPMC, ang thixotropic nga dapit sa pukot Paste misaka kamahinungdanon ngadto sa 1 800.38 Pa/s; Uban sa pagtaas sa , ang thixotropic nga lugar sa paste mikunhod, apan kini 10 ka pilo nga mas taas kaysa sa blangko nga grupo. Gikan sa panan-aw sa thixotropy, ang paglakip sa HPMC nakapauswag pag-ayo sa pagkaimprinta sa mortar.
Aron ang mortar mamentinar ang porma niini human sa extrusion ug makasugakod sa load sa sunod nga extruded layer, ang mortar kinahanglang adunay mas taas nga yield stress. Makita gikan sa Talaan 3 nga ang yield stress τ0 sa pukot nga slurry labi nga nag-uswag human madugang ang HPMC, ug parehas kini sa HPMC. Ang sulod sa HPMC positibo nga may kalabutan; sa diha nga ang sulod sa HPMC mao ang 0.10%, 0.20%, ug 0.30%, ang ani stress sa pukot paste mosaka ngadto sa 8.6, 23.7, ug 31.8 ka pilo sa blangko nga grupo, sa tinagsa; ang plastic viscosity μ nagdugang usab sa pagtaas sa sulod sa HPMC. Ang 3D Printing nagkinahanglan nga ang plastic viscosity sa mortar kinahanglan dili kaayo gamay, kung dili ang deformation human sa extrusion mahimong dako; sa samang higayon, ang usa ka angay nga plastic viscosity kinahanglan nga magpadayon aron masiguro ang pagkamakanunayon sa materyal nga extrusion. Sa katingbanan, gikan sa punto sa panglantaw sa rheology, ang HPMC's Incorporation adunay positibo nga epekto sa pagpaayo sa stackability sa 3D printing mortar. Human sa paglakip sa HPMC, ang lunsay nga paste nahiuyon gihapon sa Bingham rheological nga modelo, ug ang pagkamaayo sa angay R2 dili ubos sa 0.99.
1.3Ang epekto sa HPMC sa mekanikal nga mga kabtangan sa 3D printing mortar
28 d compressive strength ug flexural strength sa 3D printing mortar. Sa pagdugang sa sulod sa HPMC, ang 28 d compressive ug flexural nga kusog sa 3D printing mortar mikunhod; sa dihang ang sulod sa HPMC nakaabot sa 0.30%, ang 28 d compressive strength ug Ang flexural strengths mao ang 30.3 ug 7.3 MPa, matag usa. Gipakita sa mga pagtuon nga ang HPMC adunay usa ka piho nga epekto sa hangin, ug kung ang sulud niini labi ka taas, ang internal nga porosity sa mortar modako pag-ayo; Ang resistensya sa pagsabwag nagdugang ug lisud ang pag-discharge sa tanan. Busa, ang pagtaas sa porosity mahimong hinungdan sa pagkunhod sa kusog sa 3D printing mortar tungod sa HPMC.
Ang talagsaon nga proseso sa paghulma sa lamination sa 3D nga pag-imprenta nagdala sa paglungtad sa huyang nga mga lugar sa istruktura ug mekanikal nga mga kabtangan tali sa kasikbit nga mga sapaw, ug ang kusog sa pagbugkos tali sa mga sapaw adunay dako nga impluwensya sa kinatibuk-ang kusog sa giimprinta nga sangkap. Alang sa 3D printing mortar specimens nga gisagol sa 0.20% HPMC M-H0.20 giputol, ug ang interlayer bond strength gisulayan pinaagi sa interlayer splitting method. Ang interlayer bond nga kusog sa tulo ka bahin mas taas kay sa 1.3 MPa; ug kung ang gidaghanon sa mga lut-od ubos, ang interlayer nga kalig-on sa bugkos mas taas og gamay. Ang rason mahimo nga, sa usa ka bahin, ang grabidad sa ibabaw nga layer naghimo sa ubos nga mga sapaw nga mas densely bonded; sa laing bahin, ang nawong sa mortar mahimong adunay dugang nga kaumog sa diha nga ang pag-imprenta sa ubos nga layer, samtang ang nawong umog sa mortar pagkunhod tungod sa evaporation ug hydration sa diha nga pag-imprinta sa ibabaw nga layer, mao nga Ang bonding tali sa ubos nga mga sapaw mas lig-on.
1.4Epekto sa HPMC sa Micromorphology sa 3D Printing Mortar
Ang SEM nga mga hulagway sa M-H0 ug M-H0.20 nga mga espesimen sa 3 d nga edad nagpakita nga ang mga pores sa nawong sa M-H0.20 nga mga espesimen labi nga nadugangan human sa pagdugang sa 0.20% HPMC, ug ang gidak-on sa pore mas dako kay sa ang blangko nga grupo. Kini Sa usa ka bahin, kini tungod kay ang HPMC adunay usa ka hangin-entraining nga epekto, nga nagpaila sa uniporme ug pinong mga pores; sa laing bahin, mahimo nga ang pagdugang sa HPMC nagdugang sa viscosity sa slurry, sa ingon nagdugang sa discharge resistance sa hangin sulod sa slurry. Ang pagtaas mahimo nga ang panguna nga hinungdan sa pagkunhod sa mekanikal nga mga kabtangan sa mortar. Sa pagsumada, aron maseguro ang kalig-on sa 3D printing mortar, ang sulod sa HPMC kinahanglan dili kaayo dako (≤ 0.20%).
Sa konklusyon
(1) Ang Hydroxypropyl methylcellulose HPMC nagpauswag sa pagkaimprinta sa mortar. Uban sa pagdugang sa sulod sa HPMC, ang extrudability sa mortar mikunhod apan sa gihapon adunay maayo nga extrudability, ang stackability milambo, ug ang printable Ang panahon gilugwayan. Gipamatud-an pinaagi sa pag-imprenta nga ang deformation sa ubos nga layer sa mortar mikunhod human sa pagdugang sa HPMC, ug ang top-bottom ratio mao ang 0.84 kung ang HPMC content mao ang 0.20%.
(2) HPMC nagpalambo sa rheological kabtangan sa 3D printing mortar. Uban sa pagdugang sa HPMC sulod, ang dayag nga viscosity, ani stress ug plastic viscosity sa slurry pagtaas; Ang thixotropy una nga nagdugang ug dayon mikunhod, ug ang pagka-print makuha. Pag-uswag. Gikan sa perspektibo sa rheology, ang pagdugang sa HPMC makapauswag usab sa pagkaprinta sa mortar. Human sa pagdugang sa HPMC, ang slurry nahiuyon gihapon sa Bingham rheological nga modelo, ug ang pagkamaayo sa angay R2≥0.99.
(3) Human sa pagdugang sa HPMC, ang microstructure ug mga pores sa materyal nga pagtaas. Girekomenda nga ang sulud sa HPMC dili molapas sa 0.20%, kung dili kini adunay dako nga epekto sa mekanikal nga mga kabtangan sa mortar. Ang kalig-on sa bonding tali sa lain-laing mga lut-od sa 3D printing mortar mao ang gamay nga lain-laing mga, ug ang gidaghanon sa mga sapaw Sa diha nga kini mao ang mas ubos, ang kalig-on sa bugkos tali sa mortar mga sapaw mas taas.
Oras sa pag-post: Sep-27-2022