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3D打印粗骨料混凝土的研究进展及应用 被引量：2
1
作者 肖力光 仲小康 《混凝土》 CAS 北大核心 2024年第6期169-172,179,共5页
混凝土3D打印近年来备受瞩目,3D打印混凝土也迅速发展,但目前大多数的3D打印的混合料中只有细集料,最大尺寸仅为4 mm。由于混合料中缺少粗骨料,水泥成分较多,导致混凝土成本增加,减少了固废利用,资源消耗多,造成了巨大的环境负担。3D打... 混凝土3D打印近年来备受瞩目,3D打印混凝土也迅速发展,但目前大多数的3D打印的混合料中只有细集料,最大尺寸仅为4 mm。由于混合料中缺少粗骨料,水泥成分较多,导致混凝土成本增加,减少了固废利用,资源消耗多,造成了巨大的环境负担。3D打印粗骨料混凝土不仅减少了水泥用量和碳排放、降低施工成本,还可以回收建筑固体废物。此外增加粗骨料的掺量还可以使混凝土的水化热收缩明显降低,体积稳定性提高。分析粗骨料掺入对其可打印性、流变性、可挤出性、可建造性、力学各向异性及耐久性的影响,介绍了3D打印粗骨料的建造应用。 展开更多
关键词 3d打印粗骨料混凝土 流变性 力学各向异性 耐久性 建造应用
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3D打印粗骨料混凝土力学性能 被引量：1
2
作者 汲广超 肖建庄 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期1711-1718,共8页
研发了一种可以连续、稳定的打印最大粒径10mm的粗骨料混凝土3D打印系统。对比测试了3D打印粗骨料混凝土与浇筑混凝土的力学性能,发现3D打印粗骨料混凝土抗压强度呈现细微的各向异性特征(差异在5%以内),而抗折强度呈现显著的各向异性特... 研发了一种可以连续、稳定的打印最大粒径10mm的粗骨料混凝土3D打印系统。对比测试了3D打印粗骨料混凝土与浇筑混凝土的力学性能,发现3D打印粗骨料混凝土抗压强度呈现细微的各向异性特征(差异在5%以内),而抗折强度呈现显著的各向异性特征(差异在20%~25%之间);与浇筑混凝土相比其抗压强度降低10%~15%,垂直于打印方向的抗折强度(Fy与Fz)降低10%~15%,平行于打印方向的抗折强度(Fx)降低30%~35%。通过微观结构分析发现,3D打印粗骨料混凝土的总孔隙率与浇筑混凝土总孔隙率相近,但3D打印粗骨料混凝土存在明显的层间薄弱区,其灰度值比平均灰度值低25%,说明在层间薄弱区的孔隙分布更加密集,3D打印混凝土中体积在10mm3以上的大孔隙率较浇筑混凝土高出10.6%。特有的层间结构和较高的大孔隙率导致3D打印混凝土力学性能的各向异性特征和强度的降低。对比发现,3D打印粗骨料混凝土的水泥用量比以往研究中3D打印砂浆的水泥用量减少17.8%~49.6%。 展开更多
关键词 3d打印粗骨料混凝土 3d打印系统 力学性能 微观结构 孔隙率
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基于孔结构缺陷的3D打印粗骨料混凝土力学性能试验研究 被引量：16
3
作者 刘化威 刘超 +1 位作者 白国良 武怡文 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第12期54-64,共11页
文章基于目前3D打印混凝土结构缺少粗骨料的应用现状,针对高粗骨料掺量的3D打印混凝土开展破坏机理研究,重点围绕区别于以往浇筑建造模式下的3D打印粗骨料混凝土(3DPCAC)内部特有孔隙缺陷特征,对其力学性能的影响进行分析。研究结果表明... 文章基于目前3D打印混凝土结构缺少粗骨料的应用现状,针对高粗骨料掺量的3D打印混凝土开展破坏机理研究,重点围绕区别于以往浇筑建造模式下的3D打印粗骨料混凝土(3DPCAC)内部特有孔隙缺陷特征,对其力学性能的影响进行分析。研究结果表明:3DPCAC抗压和抗弯强度表现出显著的各向异性力学性能差异;粗骨料的掺入改变了以往3D打印混凝土层间黏结界面的开裂形式,黏结强度提高1.14倍;内部缺陷的几何形状特征与孔隙率分布发生显著的变化。基于孔隙结构缺陷及其分布特征,提出“多重分区-界面模型”,揭示孔隙缺陷对3DPCAC力学性能的影响机理。研究成果为3D打印混凝土结构设计与应用提供重要的理论支撑。 展开更多
关键词 3d打印混凝土 粗骨料 孔隙缺陷
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3D打印再生骨料混凝土的研究进展 被引量：1
4
作者 肖力光 王一 《混凝土》 北大核心 2025年第4期1-5,共5页
近年来混凝土3D打印技术迅速发展,目前3D打印混凝土骨料多为天然砂,在增加生产成本的同时也增大了环境负担。3D打印再生骨料混凝土减少了天然砂用量,使建筑固废得到利用,降低建筑物生命周期中的碳排放量,在实现绿色环保的同时又具有一... 近年来混凝土3D打印技术迅速发展,目前3D打印混凝土骨料多为天然砂,在增加生产成本的同时也增大了环境负担。3D打印再生骨料混凝土减少了天然砂用量,使建筑固废得到利用,降低建筑物生命周期中的碳排放量,在实现绿色环保的同时又具有一定的经济效益。综述了3D打印再生骨料混凝土的研究现状和进展,分析了3D打印再生骨料混凝土的性能要求以及再生骨料对3D打印混凝土可建造性、层间黏接性、力学强度、力学各向异性和耐久性的影响,并对3D打印再生骨料混凝土的研究发展和应用做出了展望。 展开更多
关键词 3d打印再生骨料混凝土 可建造性 层间黏结性 力学各向异性 耐久性
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原位涂层钢筋增强3D打印混凝土握裹力 被引量：1
5
作者 崔宏志 曹乐乐 +1 位作者 曹香鹏 巫烁理 《建筑材料学报》 北大核心 2025年第3期210-216,共7页
为解决直接插入钢筋增强3D打印混凝土技术中的空隙问题,提出了原位涂层技术.分别使用自密实砂浆与超细灌浆水泥作为原位涂层材料,制备了原位涂层钢筋增强3D打印混凝土,研究了钢筋在混凝土中的拉拔性能.结果表明:使用水泥基材料对钢筋进... 为解决直接插入钢筋增强3D打印混凝土技术中的空隙问题,提出了原位涂层技术.分别使用自密实砂浆与超细灌浆水泥作为原位涂层材料,制备了原位涂层钢筋增强3D打印混凝土,研究了钢筋在混凝土中的拉拔性能.结果表明:使用水泥基材料对钢筋进行原位涂层,可以得到密实的钢筋-混凝土界面,与直接插入技术相比,拉拔强度得到了最大345.0%的提升;钢筋拉拔曲线符合常规的四段式.这证明使用水泥基材料的原位涂层技术可以实际应用于3D打印混凝土的加筋工艺中,并有效提升3D打印混凝土结构的力学性能及耐久性能,为混凝土3D打印技术的工程应用提供了创新方法及理论基础. 展开更多
关键词 3d打印混凝土 原位涂层 自密实砂浆 超细灌浆水泥 加筋增强技术
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玄武岩纤维对3D打印混凝土层间黏结性能的影响 被引量：1
6
作者 裴强 杨雨航 +2 位作者 钟颖竹 祁鹏飞 张禄玺 《硅酸盐通报》 北大核心 2025年第7期2465-2473,共9页
本文对掺加玄武岩纤维的3D打印混凝土层间黏结性能进行研究,设计并打印了玄武岩纤维掺量分别为0%、0.3%、0.6%、0.9%、1.2%、1.5%(质量分数)的3D打印混凝土试件。通过流变性能、层间抗拉和层间抗剪试验,分析玄武岩纤维对3D打印混凝土宏... 本文对掺加玄武岩纤维的3D打印混凝土层间黏结性能进行研究,设计并打印了玄武岩纤维掺量分别为0%、0.3%、0.6%、0.9%、1.2%、1.5%(质量分数)的3D打印混凝土试件。通过流变性能、层间抗拉和层间抗剪试验,分析玄武岩纤维对3D打印混凝土宏观层间黏结性能的影响,并结合SEM和BET对掺加玄武岩纤维的3D打印混凝土的微观结构进行分析,讨论了微观结构对宏观层间黏结性能的影响。结果表明:相较于未掺玄武岩纤维的3D打印混凝土,掺加玄武岩纤维的3D打印混凝土的流变性能、层间抗拉强度和层间抗剪强度都得到提升;玄武岩纤维能够在水泥浆体中桥接裂缝,抑制界面区微裂缝的扩展,但玄武岩纤维掺量过高则会导致3D打印混凝土孔隙率增加,从而降低层间黏结性能;当玄武岩纤维掺量为0.6%时,3D打印混凝土的层间黏结性能显著提升,层间抗拉强度和层间抗剪强度分别达到3.51和6.26 MPa。 展开更多
关键词 玄武岩纤维 3d打印混凝土 纤维掺量 层间黏结性能 微观结构
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基于机器学习的混凝土3D打印沉积线状态优化
7
作者 马宗方 戴溢阳 +2 位作者 贺静 宋琳 刘超 《工程设计学报》 北大核心 2025年第4期488-498,共11页
混凝土3D打印作为一种快速、精确的增材制造技术,逐渐在建筑行业中展现出独特优势。然而,混凝土3D打印涉及多种工艺参数(如打印速度、挤出速度、层高和线间距离等),且这些参数之间存在复杂的耦合关系,导致沉积线状态的质量难以精确控制... 混凝土3D打印作为一种快速、精确的增材制造技术,逐渐在建筑行业中展现出独特优势。然而,混凝土3D打印涉及多种工艺参数(如打印速度、挤出速度、层高和线间距离等),且这些参数之间存在复杂的耦合关系,导致沉积线状态的质量难以精确控制。为解决这一问题,提出了一种基于白鲸优化(beluga whale optimization,BWO)算法、支持向量机(support vector machine,SVM)和集成学习算法AdaBoost的机器学习模型(BWO-SVMAdaBoost),用于探究混凝土3D打印工艺参数与沉积线状态之间的关系。BWO-SVM-AdaBoost模型以包含400个样本的数据集为基础进行训练与测试,其在训练集和测试集上的预测精度分别达到了99.76%和95.19%。与此同时,利用贝叶斯优化算法对不佳的打印工艺参数进行进一步优化,生成了最优的参数组合,有效地提升了打印构件的精度和稳定性。研究结果为混凝土3D打印工艺参数的系统优化提供了一种新颖且有效的方法,可为实现高质量的打印结构奠定理论基础。 展开更多
关键词 混凝土3d打印 沉积线 机器学习 贝叶斯优化
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掺风电叶片固废料3D打印混凝土的打印性能与力学性能试验研究
8
作者 李万润 姚建兵 +3 位作者 赵文海 高浙枫 杜永峰 朱文轩 《硅酸盐通报》 北大核心 2025年第8期2801-2813,共13页
为了研究风电叶片固废料(WTBW)对3D打印混凝土性能的影响,本研究将两种WTBW分别以不同取代率掺入3D打印混凝土,然后开展打印性能和力学性能试验。通过孔结构分析,从微观角度阐释了WTBW对3D打印混凝土性能的影响规律。结果表明,当粉末型W... 为了研究风电叶片固废料(WTBW)对3D打印混凝土性能的影响,本研究将两种WTBW分别以不同取代率掺入3D打印混凝土,然后开展打印性能和力学性能试验。通过孔结构分析,从微观角度阐释了WTBW对3D打印混凝土性能的影响规律。结果表明,当粉末型WTBW取代率不超过10%(质量分数)、纤维绒状型WTBW取代率不超过5%(质量分数)时,3D打印混凝土的可打印性能最好。掺风电叶片固废料3D打印混凝土力学性能均存在明显的各向异性特点。与对照组相比,掺入10%粉末型WTBW的3D打印混凝土28 d抗压强度提升7.28%,抗折强度和抗劈拉强度提升不明显;掺入5%纤维绒状型WTBW的3D打印混凝土力学性能均有所降低。掺入WTBW可改善混凝土各向异性显著的问题。孔结构分析表明,粉末型WTBW在混凝土中起到填充密实作用,能有效减少混凝土孔隙率,而纤维绒状型WTBW则增大了混凝土孔隙率。 展开更多
关键词 混凝土 风电叶片固废料 3d打印 打印性能 力学性能 孔结构
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3D打印全再生粗骨料混凝土各向异性力学性能研究 被引量：4
9
作者 段珍华 吕振源 +2 位作者 肖建庄 李垒 刘春 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期370-377,共8页
选用粒径4.75~10mm的粗骨料,制备成天然粗骨料混凝土和再生粗骨料混凝土,对比分析了作为3D打印油墨的可打印性,并探讨了不同养护条件对3D打印混凝土硬化后各向异性力学性能的影响。试验结果表明,相较于天然粗骨料,全再生粗骨料有助于加... 选用粒径4.75~10mm的粗骨料,制备成天然粗骨料混凝土和再生粗骨料混凝土,对比分析了作为3D打印油墨的可打印性,并探讨了不同养护条件对3D打印混凝土硬化后各向异性力学性能的影响。试验结果表明,相较于天然粗骨料,全再生粗骨料有助于加速打印油墨由流动性向塑性转化;通过配合比调整,打印油墨在静置10min后仍能维持可打印性,连续打印下的可工作时间增至20min;相较于标准养护,自然养护7d的天然及再生打印试样X方向的抗压强度降低分别为19.84%及20.13%;抗压强度关系为X轴(打印方向)>Z轴(叠层方向)>Y轴(传动轴方向),标准养护28d天然及再生打印试样Y轴抗压强度分别为X轴的83.41%与84.27%,表现出明显的各向异性。最后,从细微观角度阐释了骨料类型及3D打印层间性能对各向异性的形成机理。 展开更多
关键词 3d打印混凝土 全再生粗骨料 可打印性 各向异性 养护条件
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3D打印混凝土弧形模壳-现浇梁建造与竖向加载测试
10
作者 蒋友宝 谭捷 +2 位作者 高鹏翔 张明亮 贺昊轩 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第9期3821-3827,共7页
混凝土弧形梁在支模时往往成型精度难以保证,且制作较难造价高,而3D打印技术有着施工速度快、设计自由度高等特点,因此为解决混凝土弧形梁支模复杂等问题,对3D打印弧形模壳-现浇梁建造的有效性展开研究。根据已有3D打印混凝土配合比和... 混凝土弧形梁在支模时往往成型精度难以保证,且制作较难造价高,而3D打印技术有着施工速度快、设计自由度高等特点,因此为解决混凝土弧形梁支模复杂等问题,对3D打印弧形模壳-现浇梁建造的有效性展开研究。根据已有3D打印混凝土配合比和工艺参数,设计和打印了3根3D打印弧形梁模壳,并测量了打印成型精度;模壳内部配置钢筋笼并现浇混凝土材料,制作出3D打印混凝土弧形模壳-现浇梁;对梁试件进行竖向加载测试,验证该建造方式的有效性。结果表明:3D打印弧形模壳实体与三维模型尺寸基本一致,中部误差最大为4%,且整体打印质量和成型质量较好;竖向加载下,3根3D打印弧形模壳-现浇梁试件破坏形态相似;弧形模壳和现浇梁之间设有加固筋的梁试件的开裂荷载和极限承载力得到显著提高,其中极限荷载提升幅度约25%。 展开更多
关键词 3d打印混凝土 模壳 加固筋 开裂荷载 极限荷载
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3D打印再生混凝土孔隙缺陷构型与受力特性 被引量：2
11
作者 朱超 李欣 +2 位作者 刘超 刘化威 王智慧 《建筑材料学报》 北大核心 2025年第8期725-732,共8页
为探究3D打印再生混凝土孔隙缺陷与受力特性之间的量化关系,以不同再生砂取代率的3D打印再生混凝土为研究对象,探究了其抗压强度、挤压孔隙缺陷构型等特征参数及其内在关联;提出了3D打印再生混凝土挤压孔隙-分层模型,建立了抗压强度与... 为探究3D打印再生混凝土孔隙缺陷与受力特性之间的量化关系,以不同再生砂取代率的3D打印再生混凝土为研究对象,探究了其抗压强度、挤压孔隙缺陷构型等特征参数及其内在关联;提出了3D打印再生混凝土挤压孔隙-分层模型,建立了抗压强度与挤压孔隙缺陷之间的计算式。结果表明,不同方向打印体孔隙缺陷的尺寸、形态、分布方式等构型特征是导致3D打印再生混凝土各向异性受力的根本原因,且再生砂特性直接影响了孔隙缺陷构型的形成和发展。 展开更多
关键词 3d打印再生混凝土 孔隙缺陷构型 受力特性 各向异性
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再生细骨料和砖粉双掺对3D打印混凝土性能的影响 被引量：1
12
作者 张海燕 马金一 +1 位作者 吴波 吕艳梅 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期18-27,共10页
为减少3D打印混凝土中天然骨料及胶凝材料的用量,本文采用再生混凝土细骨料替代部分天然细骨料,砖粉替代部分水泥,首先开展单掺再生细骨料(取代率为0、25%、50%、75%和100%)、单掺砖粉(取代率为0、5%、10%、15%、20%和30%)和两者双掺的... 为减少3D打印混凝土中天然骨料及胶凝材料的用量,本文采用再生混凝土细骨料替代部分天然细骨料,砖粉替代部分水泥,首先开展单掺再生细骨料(取代率为0、25%、50%、75%和100%)、单掺砖粉(取代率为0、5%、10%、15%、20%和30%)和两者双掺的现浇混凝土的流动性和抗压强度试验,以获得再生细骨料和砖粉的适宜取代率;然后探究50%再生细骨料和10%砖粉双掺及配合比调整方式(附加水、提高减水剂用量)对3D打印混凝土拌合物性能及硬化后力学性能的影响。试验结果表明,当再生细骨料的掺量不超过50%时,现浇混凝土抗压强度降低幅度在10%以内;随着砖粉掺量从0增加到30%,现浇混凝土抗压强度总体呈现先增后减、再稍有增加的趋势,当砖粉掺量为10%时,混凝土抗压强度最高;相比于单掺50%再生细骨料的混凝土,50%再生细骨料和10%砖粉双掺时混凝土强度有所增加,而流动性基本不变。对于3D打印混凝土,同时掺入50%再生细骨料和10%砖粉,并采用添加附加水的方式保持3D打印混凝土初始扩展度不变,会使得混凝土的可建造性提高,但坍落度、开放时间、抗压和劈裂抗拉强度降低,强度各向异性加剧;而提高减水剂用量不仅能显著提升3D打印混凝土的流动性能、开放时间和抗压强度,还能降低打印试件的强度各向异性。 展开更多
关键词 3d打印混凝土 再生细骨料 砖粉 打印性能 硬化性能 各向异性
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3D打印混凝土流动度稳定控制策略设计
13
作者 韩怡萱 马宗方 +3 位作者 贺静 宋琳 刘超 崔衡 《工程设计学报》 北大核心 2025年第3期308-315,共8页
3D打印混凝土流动度的稳定控制对于提高打印构件的成形质量具有重要意义。现有的打印精度提升途径主要集中在混凝土材料特性优化、打印设备机械结构优化和打印工艺参数优化等方面。但事实上,混凝土流动度稳定与否直接影响打印质量。为此... 3D打印混凝土流动度的稳定控制对于提高打印构件的成形质量具有重要意义。现有的打印精度提升途径主要集中在混凝土材料特性优化、打印设备机械结构优化和打印工艺参数优化等方面。但事实上,混凝土流动度稳定与否直接影响打印质量。为此,从控制角度出发,首先分析了混凝土流动度与打印精度的关系,提出了3D打印混凝土流动度稳定控制系统结构;然后,设计了一种基于PSO (particle swarm optimization,粒子群优化)算法的PID (proportional-integral-derivative,比例-积分-微分)控制策略,可实现控制参数实时在线多次优化,提升了3D打印混凝土流动度稳定控制性能。最后,通过仿真分析和打印实验验证了所设计的PSO-PID控制策略的可行性和优越性。仿真结果表明,PSO-PID控制策略可满足混凝土流动度稳定控制的要求;实验结果表明,PSO-PID控制策略能保证混凝土连续、均匀地挤出,有效提升了打印构件的成形精度。所提出的方法通过实时控制机械参数实现了混凝土流动度的稳定控制,可为3D打印混凝土技术的工程应用提供技术支撑。 展开更多
关键词 3d打印混凝土 流动度 粒子群优化算法 PId控制策略 打印精度
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3D打印混凝土流变性及可打印性研究进展
14
作者 武喜凯 史庆轩 赵宇 《西安建筑科技大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第5期671-681,共11页
3D打印混凝土技术提高了施工效率,减少了原材料及人工机械的损耗,并满足人们对复杂几何形状的定制需求,有望成为一种更具备可持续性的建造方法.优良的可打印性是3D打印混凝土实现工程应用的前提,因此,对可打印性能的表征和优化成为3D打... 3D打印混凝土技术提高了施工效率,减少了原材料及人工机械的损耗,并满足人们对复杂几何形状的定制需求,有望成为一种更具备可持续性的建造方法.优良的可打印性是3D打印混凝土实现工程应用的前提,因此,对可打印性能的表征和优化成为3D打印混凝土领域的研究热点之一.基于以上背景,从3D打印混凝土的打印工艺、流变性能演化规律及可打印性要求、可打印性表征以及外加剂(黏度改性剂和速凝剂)对可打印性影响4个方面的研究现状进行总结、评述和展望. 展开更多
关键词 3d打印混凝土 打印工艺 流变性能 可打印性
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3D打印混凝土的长期性能研究进展
15
作者 张大旺 许晓光 李辉 《材料导报》 北大核心 2025年第13期114-126,共13页
与传统的浇筑混凝土相比,3D打印混凝土(3DPC)施工技术因具有绿色环保和无模板化施工的特点,可提高施工效率和安全性,近年来在建筑行业广受青睐。然而,由于逐层打印过程中形成的薄弱层——层间冷缝,其孔隙含量较高,层间缺陷增加,可能导... 与传统的浇筑混凝土相比,3D打印混凝土(3DPC)施工技术因具有绿色环保和无模板化施工的特点,可提高施工效率和安全性,近年来在建筑行业广受青睐。然而,由于逐层打印过程中形成的薄弱层——层间冷缝,其孔隙含量较高,层间缺陷增加,可能导致抗冻性问题。同时3DPC独特的养护制度(经打印沉积后暴露于高蒸发率的干燥环境中)导致混凝土失水速率加快,产生收缩裂缝,加速混凝土劣化开裂。上述问题势必会对服役于严酷外部环境中的打印构件的长期性能产生不利影响,这一问题已成为3D打印混凝土大规模商业化的瓶颈之一。本文对影响3DPC耐久性的流变参数、打印参数、固化方式、孔隙率、孔隙连通性因素等进行详细综述。鉴于在长期服役过程中,抗冻融破坏和早期收缩开裂性能对3DPC耐久性的影响更为显著,本文着重分析了3DPC的抗冻融循环、早期收缩性的演变过程,为解决工程中出现的耐久性问题提供有效参考,同时提供一些可行性建议、措施,避免或缓解实际应用中所面临的问题,以期推动本行业的快速发展。 展开更多
关键词 3d打印混凝土 流变特性 孔隙结构 抗冻性 收缩性 固化方式
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3D打印混凝土界面孔隙智能检测方法研究
16
作者 曾妮 马宗方 +1 位作者 宋琳 段明 《工程设计学报》 北大核心 2025年第1期11-22,共12页
目前,3D打印混凝土领域仍存在诸多问题,严重制约了其大规模工业化生产与应用。其中,孔隙为最常见缺陷,亟须发展相关检测技术,以提高混凝土的打印质量。针对现有3D打印混凝土界面孔隙检测方法主要依赖人的主观经验,且存在耗时长、成本高... 目前,3D打印混凝土领域仍存在诸多问题,严重制约了其大规模工业化生产与应用。其中,孔隙为最常见缺陷,亟须发展相关检测技术,以提高混凝土的打印质量。针对现有3D打印混凝土界面孔隙检测方法主要依赖人的主观经验,且存在耗时长、成本高和计算资源耗费量大等缺陷,引入基于深度学习的目标检测算法,提出了一种轻量级的孔隙智能检测方法。首先,利用传统图像处理算法对3D打印混凝土界面孔隙图像进行预处理,并构建适用于目标检测算法的孔隙图像数据集;同时,基于所构建数据集的特点对锚框计算方法进行优化,以获取更适合界面孔隙目标的锚框,从而提升检测准确度。然后,在检测方法的主干网络中,利用ShuffleNetv2网络进行多尺度特征提取,并去掉部分网络以降低网络深度和减少计算参数量,从而提高孔隙检测效率。最后,在特征提取网络中融合极化自注意力机制模块,在保持高分辨率的同时增强对孔隙目标的关注度,以提高检测精度。实验结果表明,所提出的方法能够有效完成3D打印混凝土界面孔隙的智能化检测,通过与多种检测算法对比,发现该方法的多个性能指标均有所提升,检测效率提升显著。研究结果可为后续混凝土的质量控制和性能评估提供一定的数据支持。 展开更多
关键词 3d打印混凝土 孔隙检测 ShuffleNetv2 自注意力机制 多尺度特征融合
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3D打印混凝土抗侵彻仿真模型
17
作者 周捷航 杜龙雨 +2 位作者 赖建中 尹雪祥 杨明宇 《华南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第8期137-148,共12页
3D打印混凝土是一种极具潜力的新型建造技术,具备在军事领域的潜在应用价值。作为其在军事领域应用的前提,3D打印混凝土应具备良好的抗冲击性,从而为军事设施和人员提供可靠的防护。目前,针对3D打印混凝土抗冲击性能的实验研究开展受限... 3D打印混凝土是一种极具潜力的新型建造技术,具备在军事领域的潜在应用价值。作为其在军事领域应用的前提,3D打印混凝土应具备良好的抗冲击性,从而为军事设施和人员提供可靠的防护。目前,针对3D打印混凝土抗冲击性能的实验研究开展受限于成本问题。因此,使用数值模拟技术能够提高研究效率,降低研究成本,并反映3D打印混凝土的失效过程和损伤情况。但目前3D打印混凝土的数值模拟技术没有考虑其独特的界面结构,从而无法完整地反映3D打印混凝土的力学特征。该研究根据氯离子渗透实验结果,定量表征了3D打印混凝土的界面区域占比,以此为依据结合前期力学性能研究建立了3D打印混凝土的抗侵彻数值仿真模型,并进一步研究其失效行为。通过与侵彻实验结果进行对比发现,3D打印混凝土的数值仿真模型的侵彻深度误差在4%以内,证明其具备良好的模拟精度。3D打印混凝土靶体在侵彻过程中具有损伤集中在界面处的特点,且界面处的能量吸收量要大于非界面区域。随着弹速提高和靶体强度的提高,弹体可能在侵彻过程中发生解体,从而使得侵彻深度突然降低,并进一步影响侵彻过程中的弹体速度变化规律。通过界面强化、改善3D打印工艺、添加高强骨料等措施,能够有效降低3D打印混凝土靶体的侵彻破坏深度,从而提升其抗侵彻性能。 展开更多
关键词 3d打印混凝土 氯离子渗透 侵彻破坏 数值模拟
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3D打印混凝土砌体抗剪性能试验与数值模拟研究
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作者 孙浩浩 王一菲 +3 位作者 刘化威 武怡文 王有强 刘超 《硅酸盐通报》 北大核心 2025年第8期2814-2822,共9页
作为建筑工业化转型的重要支撑,3D打印混凝土砌体(3DPCM)结构的抗剪性能研究不足,缺乏结构设计理论,这制约了3D打印混凝土技术的规模化应用。为研究3DPCM的抗剪性能及其影响因素,设计两种斜向肋条空腔结构的3DPCM,分析3DPCM在剪切荷载... 作为建筑工业化转型的重要支撑,3D打印混凝土砌体(3DPCM)结构的抗剪性能研究不足,缺乏结构设计理论,这制约了3D打印混凝土技术的规模化应用。为研究3DPCM的抗剪性能及其影响因素,设计两种斜向肋条空腔结构的3DPCM,分析3DPCM在剪切荷载作用下的破坏模式与强度。基于Cohesive黏聚力单元建立同比例有限元模型,系统探讨混凝土材料强度、空腔结构形式及层间界面黏结强度参数对3DPCM抗剪性能的影响。结果表明,两种空腔结构的3DPCM均以双剪破坏为主,斜向肋条数量增加可显著提升抗剪强度。数值模拟分析表明:层间黏结强度对抗剪性能影响显著,且呈正相关;空腔结构中的斜向肋条分布越均匀、抗剪截面面积越大,抗剪强度越高。研究结果可为3D打印混凝土结构设计提供理论依据。 展开更多
关键词 3d打印混凝土 砌体结构 抗剪性能 有限元模拟 空腔结构
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考虑自支撑临界角的3D打印混凝土球壳结构拆分方法与成形实验
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作者 李胤贤 蒋友宝 +1 位作者 刘艳 高鹏翔 《工程设计学报》 北大核心 2025年第2期151-158,168,共9页
为实现3D打印混凝土球壳结构的无支撑建造,提出了一种基于自支撑临界角的结构拆分方法。该方法将结构拆分问题转化为单目标优化问题,并根据改进遗传算法和动态优化拆分策略,寻求得到较为简便、可行的球壳结构拆分方案。基于所获得的拆... 为实现3D打印混凝土球壳结构的无支撑建造,提出了一种基于自支撑临界角的结构拆分方法。该方法将结构拆分问题转化为单目标优化问题,并根据改进遗传算法和动态优化拆分策略,寻求得到较为简便、可行的球壳结构拆分方案。基于所获得的拆分方案,可将球壳结构拆分成若干个可自支撑打印的单元,对拆分单元逐一打印后完成整体结构的拼接。对于混凝土球壳结构而言,随着材料自支撑临界角的增大,拆分单元数量增加。为降低拆分单元数量过多对球壳结构后续连接及整体性能的不利影响,混凝土材料的自支撑临界角不宜过大。现场成形实验结果表明,基于所提出的方法可实现3D打印混凝土球壳结构的有效拆分,在打印过程中能够避免结构支模工作,提高了建造效率。 展开更多
关键词 3d打印混凝土 球壳结构 自支撑临界角 遗传算法 结构拆分
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3D打印纤维再生细骨料混凝土孔隙结构与力学性能 被引量：5
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作者 韩女 肖建庄 +1 位作者 吕振源 陈卫华 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期1834-1842,共9页
3D打印纤维再生混凝土宏观力学性呈现显著的各向异性特征,与细观孔隙结构和层间界面区域存在密切相关。基于计算机断层扫描(CT)可视化分析3D打印混凝土试样可见,3D打印再生混凝土试样内孔隙呈椭球形定向分布。3D打印再生混凝土内孔隙平... 3D打印纤维再生混凝土宏观力学性呈现显著的各向异性特征,与细观孔隙结构和层间界面区域存在密切相关。基于计算机断层扫描(CT)可视化分析3D打印混凝土试样可见,3D打印再生混凝土试样内孔隙呈椭球形定向分布。3D打印再生混凝土内孔隙平均紧密度显著低于浇筑试样,聚乙烯(PE)纤维和玄武岩纤维的掺入导致了紧密度均值的降低。同时,3D打印再生混凝土试样中孔隙长轴与Z轴在60°~90°夹角的孔隙占比高达58.0%,远高于相同配合比的浇筑试样。纤维的掺入也对3D打印再生混凝土内部孔隙方向趋势产生了影响,PE纤维3D打印再生混凝土试样内垂直于Z轴的孔隙占比有所提高,玄武岩纤维试样内所占比例则有所降低。 展开更多
关键词 3d打印混凝土 纤维再生混凝土 孔隙结构 各向异性特征
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