用于加强混凝土结构的加强筋制备方法及3D打印系统.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115056311A(43)申请公布日2022.09.16(21)申请号202210649075.7(22)申请日2022.06.09(71)申请人深圳大学地址518060广东省深圳市南山区南海大道3688号深圳大学(72)发明人曹香鹏崔宏志于世恒(74)专利代理机构北京高沃律师事务所11569专利代理师孙玲(51)Int.Cl.B28B1/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图6页(54)发明名称用于加强混凝土结构的加强筋制备方法及3D打印系统(57)摘要本发明公开一种用于加强混凝土结构的加强筋制备方法及3D打印系统，涉及3D打印技术领域，在3D打印过程中，向未凝固的3D打印材料中注射增强材料，增强材料硬化为加强筋。本发明中的用于加强混凝土结构的加强筋制备方法及3D打印系统，在基材未凝固的状态下注入流体状态的增强材料，液态注射过程可以充分修补打印及加筋过程所造成的空隙缺陷，可杜绝其他的加筋技术引入的空隙；可以实现不同尺寸不同方向的加强筋，与现有的埋入线索、放置钢筋、竖插入钢筋/钢钉等多种技术均起到相同的作用。可以在混凝土浆体中实现水平向/竖直向的筋与筋拼接，也可以组成加强筋网络，更有效增强3D打印混凝土结构的力学性能。CN115056311ACN115056311A权利要求书1/1页1.用于加强混凝土结构的加强筋制备方法，其特征在于，在3D打印过程中，向未凝固的3D打印材料中注射增强材料，增强材料硬化为加强筋；并使加强筋在混凝土内部的筋与筋拼接。2.根据权利要求1所述的用于加强混凝土结构的加强筋制备方法，其特征在于，所述增强材料的注射方向与3D打印喷头的移动方向相同。3.根据权利要求1所述的用于加强混凝土结构的加强筋制备方法，其特征在于，所述增强材料的注射方向与3D打印喷头的移动方向相垂直。4.根据权利要求1所述的用于加强混凝土结构的加强筋制备方法，其特征在于，所述增强材料的注射方向与3D打印喷头的移动方向呈一定角度。5.用于加强混凝土结构的加强筋的3D打印系统，其特征在于，包括打印喷头、注筋挤出机构和注浇管道；所述打印喷头为3D打印机的打印头，所述注筋挤出机构设置于所述打印喷头的一侧，所述注浇管道一端与所述注筋挤出机构的出料口相连通，所述注浇管道另一端延伸至所述打印喷头的下方。6.根据权利要求5所述的用于加强混凝土结构的加强筋的3D打印系统，其特征在于，还包括竖向移动机构，所述竖向移动机构与所述打印喷头相连接，所述注筋挤出机构与所述竖向移动机构的活动端相连接，所述竖向移动机构用于使所述注筋挤出机构沿竖向移动。7.根据权利要求6所述的用于加强混凝土结构的加强筋的3D打印系统，其特征在于，所述竖向移动机构包括直线模组，所述直线模组的固定端与所述打印喷头相连接，所述直线模组的活动端与所述注筋挤出机构相连接。8.根据权利要求5所述的用于加强混凝土结构的加强筋的3D打印系统，其特征在于，所述注浇管道另一端延伸至所述打印喷头远离所述注筋挤出机构的一侧。9.根据权利要求5所述的用于加强混凝土结构的加强筋的3D打印系统，其特征在于，所述注筋挤出机构中注射制筋的增强材料为自密实混凝土或环氧树脂或融化后的塑料。2CN115056311A说明书1/4页用于加强混凝土结构的加强筋制备方法及3D打印系统技术领域[0001]本发明涉及3D打印技术领域，特别是涉及一种用于加强混凝土结构的加强筋制备方法及3D打印系统。背景技术[0002]3D打印混凝土技术具有精确的用量控制，可有效节约混凝土用量，减少混凝土原料生产造成的碳排放，为建筑业带来良好的经济效益和对生态环境的改善。3D打印混凝土技术层层堆叠的层间界面是力学强度的弱化区域，又缺少筋材加强，所以3D打印混凝土结构的力学性能远未达到工程应用需求。但在打印过程中难以添加诸如大尺寸的钢筋(笼)等预制件，所以需要与3D打印过程相适配的加筋技术。现阶段，3D打印混凝土的加筋研究仍处于探索阶段，现有技术均可提升3D打印混凝土构件的力学性能，但也存在着以下几方面的问题：[0003]1.加强筋与混凝土界面空隙严重。虽然插入钢筋可以有效提升力学性能，但插放操作会扩展已打印的混凝土，底层已初步固化的混凝土容易产生裂缝，又结合混凝土的低流动性，导致了在加强筋与混凝土的界面非常不密实，有较大的空隙存在，因此两者存在较差的粘结及较大的空隙劣化。一般情况下，插筋的更深处的粘结稍好，表面处的空隙非常大。对于在混凝土浆体插入的细筋，如钉子等，也出现了大量的空隙围绕在加强筋周围。[0004]2.力学性能增强不足及缺少竖向加强筋。3D打印制备的混凝土结构，具有明显的分层特点，力学性能上具有各向异性。掺入纤维、埋入长纤维、或水平放置加强筋，这些技术所实现的力学加