第27章 小雅的建议
“哥哥，你理解的非常到位。对于目前的建筑3D打印机对材料的要求差不多就是这样。以后随着打印仪器的更新，对材料的要求会有所变化。”
“既然，我选择了这个建筑3D打印材料开发的这个课题，该如何入手呢。小雅，你有没有什么建议呢？或者再帮我分析分析。”
“以目前来看，对3D打印材料的研究还处在开始阶段，国内外主要有四种常用的水泥基3D打印建筑材料。
1、普通硅酸盐水泥是一种最普遍的水泥胶凝材料，由硅酸盐水泥熟料，5%~20%混合材料和适量的石膏制成。作为传统建筑制造中用量最大的建筑材料，硅酸盐水泥具有强度高、水化热大，抗冻性好、干燥收缩小，耐磨性较好、抗碳化性较好、耐腐蚀性差、不耐高温的特性。其在新兴的 3D打印建筑领域也是主要原料之一。但由于硅酸盐水泥凝结时间长，水化较慢等特点，会影响打印混凝土工程的连续性，因此需要在硅酸盐水泥中添加一定量的助凝剂加快其水化和凝结。
2、硫铝酸盐水泥基 3D打印材料
硫铝酸盐具有高强度和早强（强度发展快）的特点，养护3天就可以达到同级硅酸盐水泥 28天的强度。克服了一般水泥水化时间长，凝结硬化速度慢，不能满足3D打印的缺点，硫铝酸盐可以在最短的时间内以最快的速度凝固和硬化。然而，其施工成本略有增加。可以将硫铝酸盐水泥与普通硅酸盐水泥混合，以期调节其早期水化速度和早期强度，作为建筑3D打印材料使用。
3、磷酸盐水泥基 3D打印材料
磷酸盐水泥主要分为两种:磷酸镁水泥和磷酸钙水泥。作为一种气硬性胶凝材料，它具有早期强度高、凝结时间短(1 min～ 10 min)、粘结强度高等优良特性，且其流动性也能满足3D打印材料的要求。通过调节磷酸盐水泥中缓凝剂的用量，可以实现打印过程中下层图层在上层图层打印前刚好凝结硬化，精准控制其凝结时间。因其具有良好的力学性能和较好的生物相容性，磷酸盐水泥在 3D打印领域具有广阔的发展前景。
4、地聚合物水泥基 3D打印材料
地聚合物是利用烧黏土(偏高岭土)，Si，Al，O等硅铝质原材料经过碱激发而形成的一种新型的无机聚合材料。具有早期强度高，凝结时间快，耐久性良好等特点，但是其本身不具有通过 3D打印喷嘴的流动性。研究人员为了改变它的流动性，尝试在地聚合物中加入氧化石墨烯。实验结果表明:石墨烯氧化物的加入可以明显改变地质聚合物的流变性，并保持原有的良好力学性能，更好地应用在3D打印建筑中。
这些水泥都不是很符合3D打印专用水泥的要求，说明还没开发出来，哥哥你可以做一下这方面的研究”
小雅说完一段，然后又接着说
“刚刚是从胶凝材料的角度分析，还可以从骨料的选用角度介入。平常的混凝土都用的河沙，但现在河沙的开采越来越受到限制，可以找找它的替代品，而另一方面，每年冶金厂有大量的固体废弃物需要处理，比如铬铁渣、铜尾矿渣，炼钢的钢渣，这些都可以考虑将它们开发成3D打印材料，甚至还可以利用建筑垃圾，或者茫茫沙漠里沙漠砂作为骨料。”
“沙漠砂？我师兄好像就研究沙漠砂的利用，只不过他是将沙漠砂研磨成细粉，用一些碱、或盐作为激发剂将沙漠砂粉末作为一种掺合料。”周杰想到有跟过马大师兄做过沙漠砂粉末的试验。
“是的，以后固废利用也是一个主流的研究方向。后面诞生出了一个课题叫生态混凝土，哥哥你要做研究生课题的话，必不可少的要有创新点，不妨就将骨料换成某个固体废弃物，作为你论文的一个创新点。”
“小雅，你这是个不错的建议。你再讲讲其他的。”
“至于对3D打印混凝土状态上的要求，可以通过不同组分的外加剂来实现。”
“外加剂是什么，我看到下学期有这门课，但我还没学过？”周杰对外加剂也不太懂。
“外加剂是混凝土除了胶凝材料、砂石骨料、水之外的第四组分，是指为改善和调节混凝土的性能而掺加的物质，不同的外加剂有着不同的效果，甚至同一种外加剂可以产生多种效果，就像炒菜时放的酱油、味精、盐、糖这些东西，可以起到调节菜里的不同口味的作用，相比其他材料，外加剂放的量很少，但等起到很大效果。想要菜里有咸味，你可以放酱油或盐，想要有鲜味，也可以放酱油、味精、或者在咸的口味里放一点糖。
既然哥哥下学期要学，我就不在此给你一一介绍外加剂的种类了。先给你理一下思路。可以使用少量矿物掺和料改善流变性能，使材料可以顺利地从打印机喷头中喷出，保证可挤出性；使用一些聚合物胶粉作为增稠剂，这样可以使砂浆变的稠一点，从打印口出来后，不会散掉；并可以用羟丙基甲基纤维素（HPMC）作为触变剂，协调3D打印砂浆对材料流动度和可支撑性之间的矛盾，使打印材料需要有较好的黏聚性，保证打印材料连续打印；可以使用一些纤维提高砂浆抗裂性能；因为纤维可以抑制砂浆内因为水分损失而引起的收缩开裂；使用消泡剂来降低砂浆中的含气量，因为太黏了，在搅拌过程中会带入气体，这对打印效果影响很大。最后从延长持续打印时间的角度考虑，可以加入一些调节凝结时间的速凝剂使打印出的材料具有快速凝固的特性，保证不出现上层砂浆打完，下层砂浆支撑不住引起坍塌的现象。”
小雅，叭叭叭的说一通，而周杰由于对这些外加剂没有任何概念，只能先记下小雅的这些建议。打算等自己回学校后多看看这些相关的文章，甚至可以等上完外加剂的课，再回过来考虑这些。