آزمایش روی خواص ملات چاپ سه بعدی با هیدروکسی پروپیل متیل سلولز

1.1مواد اولیه

سیمان 52.5 سیمان (PC) تولید شده توسط گیاه سیمان نانجینگ ، هیدروکسی پروپیل متیل سلولز ، پودر سفید ، محتوای آب 2.1 ٪ ، مقدار pH 6.5 (1 ٪ محلول آبی ، 25 ℃) است ، ویسکوزیته 95 Pa (2 ٪ محلول عدی) است. به ترتیب 0.10 ٪ ، 0.20 ٪ ، 0.30 ٪ ؛ سنگدانه ریز ماسه کوارتز با اندازه ذرات 0.212 ~ 0.425 میلی متر است.

1.2روش آزمایش

1.2.1تهیه مواد

با استفاده از میکسر ملات از مدل JJ-5 ، ابتدا HPMC ، سیمان و ماسه را به طور مساوی مخلوط کنید ، سپس آب را اضافه کرده و به مدت 3 دقیقه (2 دقیقه با سرعت کم و 1 دقیقه با سرعت بالا مخلوط کنید) و آزمایش عملکرد بلافاصله پس از مخلوط کردن انجام می شود.

1.2.2ارزیابی عملکرد قابل چاپ

قابلیت چاپ ملات عمدتاً با قابلیت اکسترود و قابلیت انباشت مشخص می شود.

قابلیت اکسترود خوب پایه و اساس تحقق چاپ سه بعدی است و ملات لازم است صاف باشد و لوله را در طی فرآیند اکستروژن مسدود نکند. الزامات تحویل با اشاره به GB/T 2419-2005 "تعیین سیالیت ملات سیمان" ، سیالیت ملات که برای 0 ، 20 ، 40 و 60 دقیقه ایستاده بود با آزمایش جدول پرش آزمایش شد.

قابلیت انباشت خوب کلید تحقق چاپ سه بعدی است. لازم است که لایه چاپی تحت وزن خود و فشار لایه فوقانی به طور قابل توجهی فروپاشی یا تغییر شکل ندهد. میزان احتباس شکل و مقاومت در برابر نفوذ در وزن خود می تواند برای توصیف جامع قابلیت انباشت ملات چاپ سه بعدی استفاده شود.

میزان احتباس شکل تحت وزن خود نشان دهنده میزان تغییر شکل مواد در وزن خود است که می تواند برای ارزیابی قابلیت انباشت مواد چاپی سه بعدی استفاده شود. هرچه میزان احتباس شکل بیشتر باشد ، تغییر شکل ملات تحت وزن خود کوچکتر است که برای چاپ بیشتر است. مرجع ، ملات را در قالب استوانه ای با قطر و ارتفاع 100 میلی متر ، رم و ارتعاش 10 بار قرار دهید ، سطح فوقانی را خرد کنید و سپس قالب را برای آزمایش ارتفاع احتباس ملات بلند کنید و درصد آن با ارتفاع اولیه میزان احتباس شکل است. از روش فوق برای آزمایش میزان احتباس شکل ملات پس از ایستادن به ترتیب برای 0 ، 20 ، 40 و 60 دقیقه استفاده شد.

قابلیت انباشت ملات چاپ سه بعدی به طور مستقیم با تنظیم و فرآیند سخت شدن خود مواد مرتبط است ، بنابراین از روش مقاومت در برابر نفوذ برای به دست آوردن توسعه سفتی یا رفتار ساختاری ساختاری مواد مبتنی بر سیمان در طی فرآیند تنظیم استفاده می شود ، تا به طور غیرمستقیم قابلیت جمع آوری را توصیف کند. برای آزمایش مقاومت نفوذ ملات به JGJ 70 - 2009 "روش آزمایش برای عملکرد اصلی ملات ساختمان" مراجعه کنید.

علاوه بر این ، از یک چاپگر قاب گانری برای استخراج و چاپ طرح کلی یک مکعب تک لایه با طول جانبی 200 میلی متر و پارامترهای اصلی چاپ مانند تعداد لایه های چاپ ، عرض لبه بالا و عرض لبه پایین استفاده شد. ضخامت لایه چاپ 8 میلی متر و سرعت حرکت چاپگر 1 500 میلی متر در دقیقه است.

1.2.3تست خاصیت رئولوژیکی

پارامتر رئولوژیکی یک پارامتر ارزیابی مهم برای توصیف تغییر شکل و کارآیی دوغاب است که می تواند برای پیش بینی رفتار جریان دوغاب سیمان چاپ سه بعدی استفاده شود. ویسکوزیته ظاهری نشانگر اصطکاک داخلی بین ذرات موجود در دوغاب است و می تواند مقاومت دوغاب در جریان تغییر شکل را ارزیابی کند. توانایی HPMC در منعکس کننده تأثیر HPMC بر اکستراد بودن ملات چاپ سه بعدی. برای تهیه خمیر سیمان P-H0 ، P-H0.10 ، P-H0.20 ، P-H0.30 ، به نسبت اختلاط در جدول 2 مراجعه کنید ، از یک Viscometer DVNext Brookfield با آداپتور استفاده کنید تا خصوصیات رئولوژیکی آن را آزمایش کنید. دمای محیط آزمایش (2 20 20) درجه سانتیگراد است. دوغاب خالص به مدت 10 ثانیه در 60.0 S-1 از قبل بریده شده است تا دوغاب به طور مساوی توزیع شود ، و سپس به مدت 10 ثانیه مکث شود و سپس میزان برشی از 0.1 S-1 به 60.0 S-1 افزایش می یابد و سپس به 0.1 S-1 کاهش می یابد.

مدل بینگام در Eq نشان داده شده است. (1) برای قرار دادن خطی منحنی میزان برشی برشی در مرحله پایدار استفاده می شود (میزان برشی 50.0 ~ 50.0 S-1 است).

τ = τ0+μγ (1).

استرس برشی که در آن τ است. τ0 استرس عملکرد است. μ ویسکوزیته پلاستیکی است. γ نرخ برشی است.

هنگامی که ماده مبتنی بر سیمان در حالت استاتیک قرار دارد ، ویسکوزیته پلاستیکی μ میزان دشواری خرابی سیستم کلوئیدی را نشان می دهد و استرس عملکرد τ0 به حداقل استرس مورد نیاز برای جریان دوغاب اشاره دارد. این ماده فقط هنگامی جریان می یابد که تنش برشی بالاتر از τ0 رخ دهد ، بنابراین می توان از آن برای بازتاب تأثیر HPMC بر قابلیت انباشت ملات چاپ سه بعدی استفاده کرد.

1.2.4تست خاصیت مکانیکی

با اشاره به GB/T 17671-1999 "روش آزمایش برای استحکام ملات سیمان" ، نمونه های ملات با محتوای مختلف HPMC با توجه به نسبت اختلاط در جدول 2 تهیه شد و استحکام فشاری و خمشی 28 روزه آنها مورد آزمایش قرار گرفت.

برای روش تست استحکام پیوند بین لایه های ملات چاپ سه بعدی هیچ استاندارد مرتبط وجود ندارد. در این مطالعه از روش تقسیم برای آزمون استفاده شده است. نمونه ملات چاپ سه بعدی به مدت 28 روز درمان شد و سپس به ترتیب به 3 قسمت به نام A ، B ، C بریده شد. ، همانطور که در شکل 2 (a) نشان داده شده است. دستگاه تست جهانی CMT-4204 (دامنه 20 KN ، دقت کلاس 1 ، میزان بارگذاری 0.08 میلی متر در دقیقه) برای بارگذاری محل اتصال لایه ای سه قسمتی برای شکاف خرابی ، همانطور که در شکل 2 (B) نشان داده شده است.

PB استحکام باند بین لامینار نمونه با توجه به فرمول زیر محاسبه می شود:

pb = 2fπa = 0.637 fa （2

جایی که F بار خرابی نمونه است. A مساحت سطح تقسیم نمونه است.

1.2.5خرد شناسی

مورفولوژی میکروسکوپی نمونه ها در 3 روز با میکروسکوپ الکترونی اسکن Quanta 200 (SEM) از شرکت FEI ، ایالات متحده مشاهده شد.