1.1Vliv HPMC na potiskovatelnost 3D tiskových malt
1.1.1Vliv HPMC na vytlačitelnost 3D tiskových malt
Slepá skupina M-HO bez HPMC a testovací skupiny s obsahem HPMC 0,05 %, 0,10 %, 0,20 % a 0,30 % byly ponechány stát po různé časové úseky a poté byla testována tekutost. Je vidět, že začlenění HPMC výrazně sníží tekutost malty; když se obsah HPMC postupně zvyšuje z 0 % na 0,30 %, počáteční tekutost malty klesá z 243 mm na 206, 191, 167 a 160 mm. HPMC je vysokomolekulární polymer. Mohou být vzájemně propleteny a vytvořit síťovou strukturu a soudržnost cementové kaše lze zvýšit zapouzdřením složek, jako je Ca(OH) 2. Makroskopicky se zlepší soudržnost malty. S prodlužováním doby stání se zvyšuje stupeň hydratace malty. zvýšená, plynulost se časem ztratila. Tekutost slepé skupiny M-HO bez HPMC rychle klesla. V experimentální skupině s 0,05 %, 0,10 %, 0,20 % a 0,30 % HPMC se stupeň poklesu tekutosti s časem snižoval a tekutost malty po 60 minutách stání byla 180, 177, 164 a 155 mm, v tomto pořadí. . Tekutost je 87,3 %, 92,7 %, 98,2 %, 96,8 %. Začlenění HPMC může výrazně zlepšit retenční schopnost tekutosti malty, což je způsobeno kombinací HPMC a molekul vody; na druhé straně může HPMC vytvořit podobný film. Má síťovou strukturu a obaluje cement, což účinně snižuje těkání vody v maltě a má určitou schopnost zadržovat vodu. Stojí za zmínku, že když je obsah HPMC 0,20 %, retenční schopnost tekutosti malty dosahuje nejvyšší úrovně.
Tekutost 3D tiskové malty smíchané s různými množstvími HPMC je 160~206 mm. Vzhledem k různým parametrům tiskárny jsou doporučené rozsahy tekutosti získané různými výzkumníky různé, například 150~190 mm, 160~170 mm. Z obrázku 3 je intuitivně vidět. Je vidět, že tekutost 3D tiskové malty smíchané s HPMC je většinou v doporučeném rozmezí, zvláště když je obsah HPMC 0,20 %, tekutost malty během 60 minut je v rozmezí doporučený rozsah, který vyhovuje vhodné tekutosti a stohovatelnosti. Proto, i když je tekutost malty s vhodným množstvím HPMC snížena, což vede ke snížení extrudovatelnosti, má stále dobrou extrudovatelnost, která je v doporučeném rozmezí.
1.1.2Vliv HPMC na stohovatelnost malt pro 3D tisk
V případě nepoužívání šablony je velikost míry zachování tvaru pod vlastní tíhou závislá na meze kluzu materiálu, která souvisí s vnitřní soudržností mezi kejdou a kamenivem. Udává se tvarová stálost 3D tiskových malt s různým obsahem HPMC. Rychlost změny s dobou stání. Po přidání HPMC se rychlost zachování tvaru malty zlepší, zejména v počáteční fázi a stání po dobu 20 minut. S prodlužováním doby stání však zlepšující účinek HPMC na míru retence tvaru malty postupně slábl, což bylo způsobeno především Míra retence se výrazně zvyšuje. Po stání po dobu 60 minut může pouze 0,20 % a 0,30 % HPMC zlepšit míru zachování tvaru malty.
Výsledky testu penetrační odolnosti malty pro 3D tisk s různým obsahem HPMC jsou znázorněny na obrázku 5. Z obrázku 5 je vidět, že penetrační odpor obecně roste s prodlužováním doby stání, což je způsobeno především zatékáním kaše během procesu hydratace cementu. Postupně se vyvinul do tuhé pevné látky; v prvních 80 minutách zvýšilo začlenění HPMC penetrační odpor a se zvýšením obsahu HPMC se penetrační odpor zvyšoval. Čím větší je penetrační odpor, tím dochází k deformaci materiálu v důsledku aplikovaného zatížení Čím větší je odolnost HPMC, což naznačuje, že HPMC může zlepšit ranou stohovatelnost malty pro 3D tisk. Vzhledem k tomu, že hydroxylové a etherové vazby na polymerním řetězci HPMC jsou snadno kombinovány s vodou prostřednictvím vodíkových vazeb, což má za následek postupnou redukci volné vody a zvýšení spojení mezi částicemi, zvyšuje se třecí síla, takže se zvyšuje raný penetrační odpor. Po 80 minutách stání se vlivem hydratace cementu rychle zvýšil penetrační odpor slepé skupiny bez HPMC, zatímco penetrační odpor testovací skupiny s HPMC se zvýšil. Rychlost se významně nezměnila až do asi 160 min stání. Podle Chena et al. je to hlavně proto, že HPMC vytváří kolem částic cementu ochranný film, který prodlužuje dobu tuhnutí; Pourchez a kol. domnívali se, že je to hlavně kvůli vláknu Jednoduché produkty degradace etherů (jako jsou karboxyláty) nebo methoxylové skupiny mohou zpomalit hydrataci cementu zpomalením tvorby Ca(OH)2. Je třeba poznamenat, že aby se zabránilo ovlivnění vývoje penetračního odporu odpařováním vody na povrchu vzorku, byl tento experiment proveden za stejných teplotních a vlhkostních podmínek. Celkově může HPMC účinně zlepšit stohovatelnost malty pro 3D tisk v počáteční fázi, oddálit koagulaci a prodloužit dobu tisku malty pro 3D tisk.
Entita 3D tiskové malty (délka 200 mm × šířka 20 mm × tloušťka vrstvy 8 mm): Skupina polotovarů bez HPMC byla silně deformována, zborcena a měla problémy s krvácením při tisku sedmé vrstvy; Malta skupiny M-H0.20 má dobrou stohovatelnost. Po vytištění 13 vrstev je šířka horního okraje 16,58 mm, šířka spodního okraje je 19,65 mm a poměr shora k dolnímu okraji (poměr šířky horního okraje k šířce spodního okraje) je 0,84. Rozměrová odchylka je malá. Proto bylo tiskem ověřeno, že začlenění HPMC může výrazně zlepšit potiskovatelnost malty. Tekutost malty má dobrou vytlačitelnost a stohovatelnost při 160~170 mm; míra zachování tvaru je menší než 70 %, je vážně deformovaná a nemůže splnit požadavky na tisk.
1.2Vliv HPMC na reologické vlastnosti malt pro 3D tisk
Udává se zdánlivá viskozita čisté buničiny při různém obsahu HPMC: se zvýšením smykové rychlosti klesá zdánlivá viskozita čisté buničiny a při vysokém obsahu HPMC je fenomén smykového ztenčování. Je to více zřejmé. Molekulární řetězec HPMC je neuspořádaný a vykazuje vyšší viskozitu při nízké smykové rychlosti; ale při vysoké smykové rychlosti se molekuly HPMC pohybují paralelně a uspořádaně ve směru smyku, takže molekuly snadněji klouzají, takže tabulka Zdánlivá viskozita suspenze je relativně nízká. Když je smyková rychlost větší než 5,0 s-1, zdánlivá viskozita P-HO ve slepé skupině je v zásadě stabilní v rozmezí 5 Pa s; zatímco zjevná viskozita kaše se po přidání HPMC zvyšuje a smíchá se s HPMC. Přídavek HPMC zvyšuje vnitřní tření mezi částicemi cementu, což zvyšuje zdánlivou viskozitu pasty, a makroskopický výkon spočívá v tom, že se snižuje vytlačitelnost malty pro 3D tisk.
Byl zaznamenán vztah mezi smykovým napětím a smykovou rychlostí čisté suspenze v reologickém testu a k přizpůsobení výsledků byl použit Binghamův model. Výsledky jsou uvedeny na obrázku 8 a v tabulce 3. Když byl obsah HPMC 0,30 %, smyková rychlost během testu byla větší než 32,5 Když viskozita suspenze přesáhla rozsah přístroje při s-1, odpovídající údaje body nelze sbírat. Obecně se pro charakterizaci tixotropie kejdy používá plocha ohraničená stoupajícími a klesajícími křivkami ve stabilním stádiu (10,0~50,0 s-1) [21, 33]. Tixotropie se týká vlastnosti, že kaše má velkou tekutost při působení vnější síly ve střihu a může se vrátit do původního stavu poté, co je střižné působení zrušeno. Pro potiskovatelnost malty je velmi důležitá vhodná tixotropie. Z obrázku 8 je vidět, že tixotropní oblast slepé skupiny bez HPMC byla pouze 116,55 Pa/s; po přidání 0,10 % HPMC se tixotropní plocha čisté pasty významně zvýšila na 1 800,38 Pa/s; S nárůstem o se tixotropní plocha pasty zmenšila, ale stále byla 10krát vyšší než u slepé skupiny. Z hlediska tixotropie začlenění HPMC výrazně zlepšilo potiskovatelnost malty.
Aby si malta po vytlačení zachovala svůj tvar a vydržela zatížení následné vytlačované vrstvy, musí mít malta vyšší mez kluzu. Z tabulky 3 je patrné, že mez kluzu τ0 čisté suspenze se po přidání HPMC výrazně zlepší a je podobná HPMC. Obsah HPMC je pozitivně korelován; když je obsah HPMC 0,10 %, 0,20 % a 0,30 %, mez kluzu čisté pasty se zvýší na 8,6, 23,7 a 31,8krát vyšší než u slepé skupiny; plastická viskozita μ se také zvyšuje se zvyšováním obsahu HPMC. 3D tisk vyžaduje, aby plastická viskozita malty nebyla příliš malá, jinak bude deformace po vytlačení velká; současně by měla být zachována vhodná plastická viskozita, aby byla zajištěna konzistence vytlačování materiálu. Souhrnně lze říci, že z hlediska reologie má HPMC's Incorporation pozitivní vliv na zlepšení stohovatelnosti malty pro 3D tisk. Po začlenění HPMC čistá pasta stále odpovídá Binghamskému reologickému modelu a dobrá shoda R2 není nižší než 0,99.
1.3Vliv HPMC na mechanické vlastnosti malty pro 3D tisk
28 d pevnost v tlaku a pevnost v ohybu malty pro 3D tisk. S nárůstem obsahu HPMC se snížila pevnost v tlaku a ohybu 28 d malty pro 3D tisk; když obsah HPMC dosáhl 0,30 %, byla pevnost v tlaku 28 d a pevnost v ohybu byla 30,3 a 7,3 MPa. Studie prokázaly, že HPMC má určitý provzdušňovací účinek, a pokud je jeho obsah příliš vysoký, výrazně se zvýší vnitřní pórovitost malty; Zvyšuje se difúzní odpor a je obtížné vše vybít. Zvýšení pórovitosti tedy může být důvodem poklesu pevnosti 3D tiskové malty způsobené HPMC.
Unikátní proces laminování při 3D tisku vede k existenci slabých oblastí ve struktuře a mechanických vlastnostech mezi sousedními vrstvami a pevnost spojení mezi vrstvami má velký vliv na celkovou pevnost tištěné součásti. Pro 3D tisk byly vzorky malty smíchané s 0,20% HPMC M-H0.20 nařezány a pevnost vazby mezi vrstvami byla testována metodou dělení mezivrstvy. Pevnost spojení mezi vrstvami těchto tří částí byla vyšší než 1,3 MPa; a když byl počet vrstev nízký, pevnost vazby mezi vrstvami byla mírně vyšší. Důvodem může být to, že na jedné straně gravitace horní vrstvy způsobuje, že spodní vrstvy jsou hustěji spojeny; na druhé straně může mít povrch malty při tisku spodní vrstvy více vlhkosti, zatímco povrchová vlhkost malty je snížena odpařováním a hydratací při tisku horní vrstvy, takže spojení mezi spodními vrstvami je pevnější.
1.4Vliv HPMC na mikromorfologii 3D tiskové malty
SEM snímky vzorků M-H0 a M-H0.20 ve 3denním věku ukazují, že povrchové póry vzorků M-H0.20 jsou významně zvětšeny po přidání 0,20 % HPMC a velikost pórů je větší než u prázdnou skupinu. To Na jedné straně je to proto, že HPMC má vzduchový efekt, který zavádí jednotné a jemné póry; na druhé straně se může stát, že přidání HPMC zvýší viskozitu suspenze, čímž se zvýší odpor vzduchu uvnitř suspenze. Nárůst může být hlavním důvodem poklesu mechanických vlastností malty. Abychom to shrnuli, pro zajištění pevnosti 3D tiskové malty by obsah HPMC neměl být příliš velký (≤ 0,20 %).
Na závěr
(1) Hydroxypropylmethylcelulóza HPMC zlepšuje potiskovatelnost malty. Se zvýšením obsahu HPMC se vytlačitelnost malty snižuje, ale stále má dobrou vytlačovatelnost, zlepšuje se stohovatelnost a prodlužuje se doba potisku. Tiskem bylo ověřeno, že deformace spodní vrstvy malty se po přidání HPMC sníží a poměr horní a spodní část je 0,84, když je obsah HPMC 0,20 %.
(2) HPMC zlepšuje reologické vlastnosti malty pro 3D tisk. Se zvýšením obsahu HPMC se zvyšuje zdánlivá viskozita, mez průtažnosti a plastická viskozita suspenze; tixotropie se nejprve zvýší a poté sníží a dosáhne se potiskovatelnosti. Zlepšení. Z hlediska reologie může přidání HPMC také zlepšit potiskovatelnost malty. Po přidání HPMC kaše stále odpovídá Binghamskému reologickému modelu a dobré shodě R2 ≥ 0,99.
(3) Po přidání HPMC se mikrostruktura a póry materiálu zvětší. Doporučuje se, aby obsah HPMC nepřesáhl 0,20 %, jinak bude mít velký vliv na mechanické vlastnosti malty. Síla vazby mezi různými vrstvami malty pro 3D tisk je mírně odlišná a počet vrstev Když je nižší, pevnost vazby mezi vrstvami malty je vyšší.
Čas odeslání: 27. září 2022