一组研究人员最近在《华尔街日报》发表了一篇论文加法制造证明行为的超高性能混凝土的变化(UHPC)准备使用三维(3 d)印刷技术在温度升高的背景下,建筑的安全。
研究:微观结构和力学行为的3 d打印后超高性能混凝土温度升高。图片来源:Matjazz / Shutterstock.com
背景
混凝土的耐火性,一个至关重要的建筑材料,直接影响建筑物的安全。然而,混凝土具有一个有限的力量和在更高的温度下其强度降低。因此,UHPC正在越来越多地用于减灾和预防。
几项研究已经调查UHPC的耐火性。例如,一项研究调查的结果UHPC与100 - 180 MPa的耐火极限抗压强度证明UHPC梁和四个vol. %钢纤维梁相比有较轻程度的剥落和两个vol. %钢纤维。
提供的钢纤维粘结抗拉强度在UHPC矩阵,可以减少碎石混凝土时暴露于火。另一项研究表明,UHPC混合端钩型普通工业钢纤维具有最高的阻力在升高的温度下。
在过去的几年里,3 d打印技术、快速成型技术,通过打印机喷嘴和挤压材料复制3 d对象的横截面分层技术的方式来创建坚实的3 d对象,获得了在土木建筑领域。欧洲杯足球竞彩
3 d打印混凝土技术可以有效地完成创建同质结构,提供量身定制的组件,降低成本,节约建筑材料。欧洲杯足球竞彩然而,印刷混凝土和钢筋使用3 d打印技术仍然是非常具有挑战性的。
UHPC更适合3 d打印技术由于其良好的韧性和高强度。在3 d打印UHPC (3 dp-uhpc)钢纤维定向分布,没有fiber-steel存在印刷层之间的连接。
这不同的微观结构3 dp-uhpc可能影响其耐火性,需要调查3 dp-uhpc耐火性。此外,研究确定后3 dp-uhpc高温的行为直到现在也没有执行。
这项研究
在这项研究中,研究人员调查的行为3 d-uhpc后在室温和高温下的200 - 500oc。具体地说,研究人员分析了500年目标温度的影响oC, 400oC, 300oC, 200oC, 20oC、“X”、“Y”,和“Z”加载方向,钢纤维6毫米,10毫米直径,并结合地带3 dp-uhpc耐火性。
3 dp-uhpc的矿物组成和微观结构的变化在不同气温升高评估使用一个能量色散谱仪(EDS)、扫描电子显微镜(SEM)。此外,抗压强度损失率和点火后3 dp-uhpc测量的温度升高。
3 dp-uhpc的劣势和优势进行分析并与参考样本,包括3 dp超高强度混凝土(UHSC)型铸造UHSC (MC-UHSC),和型铸造UHPC (MC-UHPC)。最终,压缩本构模型的温度升高后3 dp-uhpc首次提出了推广使用3 dp-uhpc领域的消防安全。
最初,重纤维素纳米碳酸钙、石英砂、粉煤灰、硅灰和水泥混合使用UJZ-15砂浆搅拌机5分钟,以确保所有材料的均匀分布。欧洲杯足球竞彩随后,polycarboxylate强塑剂和水都先后投入搅拌机,搅拌10分钟。
好了砂浆的钢纤维分散均匀和充分混合砂浆。随后,新鲜的砂浆注入3 d打印机料斗和挤压的打印机喷嘴。挤压砂浆形成一个印刷线沿轴方向。
HC1008桌面混凝土3 d打印机用于UHPC的3 d打印。大立方3 dp-uhpc样本准备使用3 d打印机之前准备测试标本。参考样本也准备,MC-UHPC的混合比例和3 dp-uhpc和MC-UHSC和3 dp-uhsc保持相同。UHSC样品没有包含钢纤维。
1400℃快速加热箱使用电炉取暖在这项研究中,ISO834国际标准是用来模拟实际火灾情况。研究人员进行了静态压缩试验后自然冷却加热标本到室温使用rmt - 150 c岩石力学试验机。
观察
3 dp-uhpc样本准备成功使用3 d印刷方法。3 d打印方法用于UHPC准备和钢纤维混凝土的积极影响的防火3 d-uhpc样本。3 dp-uhpc标本显示抗压强度的32.7 - -48.1 MPa甚至500年之后oC,指示的著名的耐火混凝土。
此外,准备3 d-uhpc MC-UHPC相比也显示更高的耐高温爆裂的弱界面结合地带,帮助的水蒸气逃离债券接口在加热期间,延迟爆炸发生。
3 dp-uhpc显示最好的压缩行为在300年之后oc .虽然这温度影响的强度3 dp-uhpc示例中,温度的影响是微不足道的力量每个加载方向3 dp-uhpc之间的区别。
400年后3 dp-uhpc抗压强度oC是低强度相比300年之后oC由于裂纹的扩张矩阵的结和钢纤维和钢纤维的脱碳和氧化。
没有显著影响钢纤维的点火损失率观察标本时不开裂。标本的点火损失率在500年大幅增加oC由于造成的损失由当地3 dp-uhpc剥落和脱水和氢氧化钙分解(Ca(哦)2)和硅酸钙水合物(C-S-H)凝胶。
抗压本构模型研究中提出3 dp-uhpc后温度升高可以有效地预测3 d-uhpc的压缩行为在不同的温度。
综上所述,本研究的结果有效地证明的有效性3 dp-uhpc增加建筑物的消防安全。
从AZoM:反映晶体分析电子显微镜
源
李,J。刘,Z。吴,C。等。微观结构和力学行为的3 d打印后超高性能混凝土温度升高。加法制造2022年。https://www.欧洲杯线上买球sciencedirect.com/science/article/pii/S2214860422004249?via%3Dihub
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