1.1Vplyv HPMC na potlačiteľnosť 3D tlačových mált
1.1.1Vplyv HPMC na extrudovateľnosť 3D tlačových mált
Slepá skupina M-HO bez HPMC a testovacie skupiny s obsahom HPMC 0,05 %, 0,10 %, 0,20 % a 0,30 % sa nechali stáť počas rôznych časových období a potom sa testovala tekutosť.Je možné vidieť, že začlenenie HPMC výrazne zníži tekutosť malty;keď sa obsah HPMC postupne zvyšuje z 0 % na 0,30 %, počiatočná tekutosť malty klesá z 243 mm na 206, 191, 167 a 160 mm.HPMC je vysokomolekulárny polymér.Môžu byť navzájom prepletené, aby vytvorili sieťovú štruktúru, a súdržnosť cementovej kaše sa môže zvýšiť zapuzdrením zložiek, ako je Ca(OH) 2. Makroskopicky sa zlepšuje súdržnosť malty.S predlžovaním doby státia sa zvyšuje stupeň hydratácie malty.zvýšená, plynulosť sa časom stratila.Tekutosť slepej skupiny M-HO bez HPMC rýchlo klesla.V experimentálnej skupine s 0,05 %, 0,10 %, 0,20 % a 0,30 % HPMC sa stupeň poklesu tekutosti s časom znižoval a tekutosť malty po 60 minútach státia bola 180, 177, 164 a 155 mm. .Tekutosť je 87,3 %, 92,7 %, 98,2 %, 96,8 %.Začlenenie HPMC môže výrazne zlepšiť retenčnú schopnosť tekutosti malty, čo je spôsobené kombináciou HPMC a molekúl vody;na druhej strane HPMC môže vytvoriť podobný film. Má sieťovú štruktúru a obaľuje cement, čo účinne znižuje prchavosť vody v malte a má určitú schopnosť zadržiavať vodu.Stojí za zmienku, že keď je obsah HPMC 0,20 %, retenčná schopnosť tekutosti malty dosahuje najvyššiu úroveň.
Tekutosť 3D tlačovej malty zmiešanej s rôznymi množstvami HPMC je 160 ~ 206 mm.V dôsledku rôznych parametrov tlačiarne sú odporúčané rozsahy tekutosti získané rôznymi výskumníkmi rôzne, napríklad 150~190 mm, 160~170 mm.Z obrázku 3 je intuitívne vidieť Je vidieť, že tekutosť malty pre 3D tlač zmiešanej s HPMC je väčšinou v odporúčanom rozsahu, najmä ak je obsah HPMC 0,20 %, tekutosť malty do 60 minút je v rámci odporúčaný rozsah, ktorý vyhovuje vhodnej tekutosti a stohovateľnosti.Preto, aj keď je tekutosť malty s vhodným množstvom HPMC znížená, čo vedie k zníženiu extrudovateľnosti, má stále dobrú extrudovateľnosť, ktorá je v odporúčanom rozsahu.
1.1.2Vplyv HPMC na stohovateľnosť mált pre 3D tlač
V prípade nepoužívania šablóny závisí veľkosť miery zachovania tvaru pri vlastnej hmotnosti od medze klzu materiálu, ktorá súvisí s vnútornou súdržnosťou medzi hnojovicou a kamenivom.Udáva sa tvarová stálosť mált pre 3D tlač s rôznym obsahom HPMC.Rýchlosť zmeny s časom státia.Po pridaní HPMC sa miera zachovania tvaru malty zlepší, najmä v počiatočnom štádiu a pri státí počas 20 minút.Avšak s predlžovaním doby státia sa zlepšujúci účinok HPMC na mieru zachovania tvaru malty postupne oslaboval, čo bolo spôsobené najmä tým, že miera retencie sa výrazne zvyšuje.Po 60 minútach státia môže rýchlosť zachovania tvaru malty zlepšiť iba 0,20 % a 0,30 % HPMC.
Výsledky testu penetračnej odolnosti malty pre 3D tlač s rôznym obsahom HPMC sú znázornené na obrázku 5. Z obrázku 5 je možné vidieť, že penetračný odpor sa vo všeobecnosti zvyšuje s predlžovaním doby státia, čo je spôsobené hlavne prietokom suspenzia počas procesu hydratácie cementu.Postupne sa vyvinula do tuhej pevnej látky;v prvých 80 minútach začlenenie HPMC zvýšilo penetračný odpor a so zvýšením obsahu HPMC sa penetračný odpor zvýšil.Čím väčší je penetračný odpor, tým je deformácia materiálu v dôsledku aplikovaného zaťaženia, tým väčšia je odolnosť HPMC, čo naznačuje, že HPMC môže zlepšiť skorú stohovateľnosť malty pre 3D tlač.Pretože hydroxylové a éterové väzby na polymérnom reťazci HPMC sa ľahko kombinujú s vodou prostredníctvom vodíkových väzieb, čo vedie k postupnému znižovaniu voľnej vody a zväčšovaniu spojenia medzi časticami, zvyšuje sa trecia sila, takže skorý penetračný odpor sa zväčšuje.Po 80 minútach státia v dôsledku hydratácie cementu sa penetračný odpor slepej skupiny bez HPMC rýchlo zvýšil, zatiaľ čo penetračný odpor testovanej skupiny s HPMC sa zvýšil. Rýchlosť sa výrazne nezmenila až do asi 160 minút státia.Podľa Chena a spol. je to hlavne preto, že HPMC vytvára okolo častíc cementu ochranný film, ktorý predlžuje čas tuhnutia;Pourchez a kol.predpokladá sa, že je to spôsobené hlavne vláknom Jednoduché produkty degradácie éterov (ako sú karboxyláty) alebo metoxylové skupiny môžu oneskoriť hydratáciu cementu spomalením tvorby Ca(OH)2.Je potrebné poznamenať, že aby sa zabránilo ovplyvneniu vývoja penetračného odporu odparovaním vody na povrchu vzorky, bol tento experiment vykonaný za rovnakých podmienok teploty a vlhkosti.Celkovo môže HPMC účinne zlepšiť stohovateľnosť malty pre 3D tlač v počiatočnom štádiu, oddialiť koaguláciu a predĺžiť čas tlače malty pre 3D tlač.
Entita 3D tlačovej malty (dĺžka 200 mm × šírka 20 mm × hrúbka vrstvy 8 mm): Skupina polotovarov bez HPMC bola vážne deformovaná, zrútená a mala problémy s krvácaním pri tlači siedmej vrstvy;Malta skupiny M-H0.20 má dobrú stohovateľnosť.Po vytlačení 13 vrstiev je šírka horného okraja 16,58 mm, šírka spodného okraja 19,65 mm a pomer zhora k spodnej časti (pomer šírky horného okraja k šírke spodného okraja) je 0,84.Rozmerová odchýlka je malá.Preto bolo tlačou overené, že začlenenie HPMC môže výrazne zlepšiť potlačiteľnosť malty.Tekutosť malty má dobrú extrudovateľnosť a stohovateľnosť pri 160~170 mm;miera zachovania tvaru je menšia ako 70 %, je vážne deformovaná a nemôže spĺňať požiadavky na tlač.
1.2Vplyv HPMC na reologické vlastnosti mált pre 3D tlač
Zdanlivá viskozita čistej buničiny pri rôznom obsahu HPMC je daná: so zvýšením rýchlosti šmyku zdanlivá viskozita čistej buničiny klesá a jav strihového riedenia je pri vysokom obsahu HPMC.Je to zrejmejšie.Molekulový reťazec HPMC je neusporiadaný a vykazuje vyššiu viskozitu pri nízkej šmykovej rýchlosti;ale pri vysokej šmykovej rýchlosti sa molekuly HPMC pohybujú paralelne a usporiadane v smere šmyku, vďaka čomu sa molekuly ľahšie kĺžu, takže tabuľka Zdanlivá viskozita suspenzie je relatívne nízka.Keď je šmyková rýchlosť väčšia ako 5,0 s-1, zdanlivá viskozita P-HO v slepej skupine je v podstate stabilná v rozmedzí 5 Pa s;zatiaľ čo zdanlivá viskozita kaše sa po pridaní HPMC zvýši a zmieša sa s HPMC.Pridanie HPMC zvyšuje vnútorné trenie medzi časticami cementu, čo zvyšuje zdanlivú viskozitu pasty a makroskopický výkon spočíva v znížení vytlačovateľnosti malty pre 3D tlač.
Zaznamenal sa vzťah medzi šmykovým napätím a šmykovou rýchlosťou čistej suspenzie v reologickom teste a na prispôsobenie výsledkov sa použil Binghamov model.Výsledky sú znázornené na obrázku 8 a tabuľke 3. Keď bol obsah HPMC 0,30 %, šmyková rýchlosť počas testu bola väčšia ako 32,5 Keď viskozita suspenzie prekročila rozsah prístroja pri s-1, zodpovedajúce údaje body sa nedajú zbierať.Vo všeobecnosti sa na charakterizáciu tixotropie suspenzie používa plocha ohraničená stúpajúcimi a klesajúcimi krivkami v stabilnom štádiu (10,0~50,0 s-1).Tixotropia sa týka vlastnosti, že suspenzia má veľkú tekutosť pri pôsobení vonkajších síl v strihu a môže sa vrátiť do pôvodného stavu po zrušení strihu.Vhodná tixotropia je veľmi dôležitá pre potlačiteľnosť malty.Z obrázku 8 je možné vidieť, že tixotropná oblasť slepej skupiny bez HPMC bola len 116,55 Pa/s;po pridaní 0,10 % HPMC sa tixotropná plocha čistej pasty výrazne zvýšila na 1 800,38 Pa/s;S nárastom o , sa tixotropná oblasť pasty zmenšila, ale stále bola 10-krát vyššia ako u slepej skupiny.Z hľadiska tixotropie začlenenie HPMC výrazne zlepšilo potlačiteľnosť malty.
Aby malta po vytlačení zachovala svoj tvar a vydržala zaťaženie následnej vytláčanej vrstvy, je potrebné, aby malta mala vyššiu medzu klzu.Z tabuľky 3 je možné vidieť, že medza klzu τ0 čistej suspenzie sa výrazne zlepšila po pridaní HPMC a je podobná HPMC.Obsah HPMC je pozitívne korelovaný;keď je obsah HPMC 0,10 %, 0,20 % a 0,30 %, medza prieťažnosti čistej pasty sa zvýši na 8,6, 23,7 a 31,8-násobok hodnoty slepej skupiny, v danom poradí;plastická viskozita μ sa tiež zvyšuje so zvyšujúcim sa obsahom HPMC.3D tlač vyžaduje, aby plastická viskozita malty nebola príliš malá, inak bude deformácia po vytlačení veľká;súčasne by sa mala udržiavať vhodná plastická viskozita, aby sa zabezpečila konzistencia vytláčania materiálu.Stručne povedané, z hľadiska reológie má spoločnosť HPMC's Incorporation pozitívny vplyv na zlepšenie stohovateľnosti malty pre 3D tlač.Po inkorporácii HPMC čistá pasta stále vyhovuje Binghamovmu reologickému modelu a kvalita zhody R2 nie je nižšia ako 0,99.
1.3Vplyv HPMC na mechanické vlastnosti malty pre 3D tlač
28 d pevnosť v tlaku a pevnosť v ohybe malty pre 3D tlač.S nárastom obsahu HPMC sa znížila pevnosť v tlaku a ohybe 28 d malty pre 3D tlač;keď obsah HPMC dosiahol 0,30 %, pevnosť v tlaku 28 d a pevnosť v ohybe bola 30,3 a 7,3 MPa.Štúdie ukázali, že HPMC má určitý vzduchový efekt a ak je jeho obsah príliš vysoký, vnútorná pórovitosť malty sa výrazne zvýši;Zvyšuje sa difúzny odpor a je ťažké všetko vybiť.Preto zvýšenie pórovitosti môže byť dôvodom poklesu pevnosti 3D tlačiarenskej malty spôsobeného HPMC.
Jedinečný proces laminovania pri 3D tlači vedie k existencii slabých oblastí v štruktúre a mechanických vlastnostiach medzi susednými vrstvami a pevnosť spojenia medzi vrstvami má veľký vplyv na celkovú pevnosť vytlačeného komponentu.Pre 3D tlač boli vzorky malty zmiešané s 0,20 % HPMC M-H0.20 narezané a pevnosť väzby medzi vrstvami bola testovaná metódou štiepenia medzivrstvy.Pevnosť spojenia medzi vrstvami troch častí bola vyššia ako 1,3 MPa;a keď bol počet vrstiev nízky, pevnosť spojenia medzi vrstvami bola o niečo vyššia.Dôvodom môže byť to, že na jednej strane gravitácia hornej vrstvy spôsobuje, že spodné vrstvy sú hustejšie;na druhej strane, povrch malty môže mať viac vlhkosti pri tlači spodnej vrstvy, zatiaľ čo povrchová vlhkosť malty je znížená v dôsledku odparovania a hydratácie pri tlači hornej vrstvy, takže spojenie medzi spodnými vrstvami je pevnejšie.
1.4Vplyv HPMC na mikromorfológiu malty pre 3D tlač
SEM snímky vzoriek M-H0 a M-H0.20 vo veku 3 dní ukazujú, že povrchové póry vzoriek M-H0.20 sa po pridaní 0,20 % HPMC výrazne zväčšia a veľkosť pórov je väčšia ako u prázdna skupina.Toto Na jednej strane je to preto, že HPMC má vzduchový efekt, ktorý vytvára rovnomerné a jemné póry;na druhej strane sa môže stať, že pridanie HPMC zvýši viskozitu suspenzie, čím sa zvýši odpor vzduchu vo vnútri suspenzie.Nárast môže byť hlavným dôvodom poklesu mechanických vlastností malty.Aby sme to zhrnuli, na zabezpečenie pevnosti malty pre 3D tlač by obsah HPMC nemal byť príliš veľký (≤ 0,20 %).
Na záver
(1) Hydroxypropylmetylcelulóza HPMC zlepšuje potlačiteľnosť malty.So zvyšujúcim sa obsahom HPMC sa vytlačovateľnosť malty znižuje, ale stále má dobrú vytláčateľnosť, zlepšuje sa stohovateľnosť a predlžuje sa doba potlačiteľnosti.Tlačou bolo overené, že deformácia spodnej vrstvy malty sa po pridaní HPMC zníži a pomer horná a spodná časť je 0,84, keď je obsah HPMC 0,20 %.
(2) HPMC zlepšuje reologické vlastnosti malty pre 3D tlač.So zvýšením obsahu HPMC sa zvyšuje zdanlivá viskozita, medza klzu a plastická viskozita suspenzie;tixotropia sa najprv zvyšuje a potom znižuje a dosiahne sa potlačiteľnosť.Zlepšenie.Z hľadiska reológie môže pridanie HPMC tiež zlepšiť potlačiteľnosť malty.Po pridaní HPMC sa kaša stále zhoduje s Binghamovým reologickým modelom a dobrou zhodou R2 ≥ 0,99.
(3) Po pridaní HPMC sa mikroštruktúra a póry materiálu zväčšia.Odporúča sa, aby obsah HPMC nepresiahol 0,20 %, inak to bude mať veľký vplyv na mechanické vlastnosti malty.Sila spojenia medzi rôznymi vrstvami malty pre 3D tlač je mierne odlišná a počet vrstiev Keď je nižší, pevnosť spojenia medzi vrstvami malty je vyššia.
Čas odoslania: 27. septembra 2022