【摘 要】
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3D打印技术是一种新型加工建造技术,具有高效快捷、绿色环保等优点,近年来在土木工程领域中的应用越来越广泛。然而,由于材料配比中胶凝材料所占比例较大、加工养护过程无模板围护等特点,3D打印混凝土较之浇筑形式混凝土更易产生收缩开裂问题,使打印构件耐久性受到影响。针对这一问题,本文基于收缩补偿、内养护和纤维增韧等原理对3D打印混凝土收缩开裂性能进行调控,主要的研究内容和成果如下:（1）使用高贝利特硫铝酸
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3D打印技术是一种新型加工建造技术,具有高效快捷、绿色环保等优点,近年来在土木工程领域中的应用越来越广泛。然而,由于材料配比中胶凝材料所占比例较大、加工养护过程无模板围护等特点,3D打印混凝土较之浇筑形式混凝土更易产生收缩开裂问题,使打印构件耐久性受到影响。针对这一问题,本文基于收缩补偿、内养护和纤维增韧等原理对3D打印混凝土收缩开裂性能进行调控,主要的研究内容和成果如下:（1）使用高贝利特硫铝酸盐水泥（HB-CSA）与普通硅酸盐水泥复合来配制3D打印混凝土,并使用UEA膨胀剂来调控材料的收缩开裂性能。试验测试了HB-CSA和UEA膨胀剂对材料可打印性、力学性能、收缩性能和抗裂性能的影响规律,通过微观结构测试对调控机理进行了探究。研究表明,掺加0～8%的HB-CSA会使材料的早期收缩有所增大,硬化阶段收缩降低,抗裂性能提高。掺加5～10%的UEA膨胀剂对材料的早期收缩无明显调控作用,但是能大幅降低材料硬化阶段的收缩并提高材料的抗裂性能。（2）以木质素纤维为内养护材料对3D打印混凝土收缩开裂性能进行调控,测试了复掺木质素纤维3D打印混凝土的可打印性、力学性能、收缩性能、抗裂性能以及微观结构。研究表明,掺加0.5～2%的未预湿木质素纤维和1～4%的预湿木质素纤维均能有效降低材料的收缩并提高材料的抗裂能力,并且预湿木质素纤维的调控作用优于未预湿木质素纤维。掺加0.5～2%的未预湿木质素纤维可使材料120天收缩降低1.7～17.9%,掺加1～4%的预湿木质素纤维可使材料120天收缩降低8.4～23.3%。（3）选择聚丙烯（PP）纤维和聚乙烯醇（PVA）纤维来调控3D打印混凝土的收缩开裂性能,测试了PP纤维和PVA纤维对3D打印混凝土可打印性、力学性能、收缩性能和抗裂性能的影响,并通过微观结构测试对调控机理进行了探究。研究表明,掺加0.1～0.4%的PP纤维或PVA纤维均可降低材料的收缩变形并且提高其抗裂性能,PVA纤维的调控作用优于PP纤维。掺加0.1～0.4%的PP纤维可使材料的120天收缩降低7.5～17.4%,掺加0.1～0.4%的PVA纤维可使材料的120天收缩降低8.1～22.8%。本文研究了不同调控措施对3D打印混凝土收缩开裂性能的影响规律,以实现降低3D打印混凝土收缩变形、减少收缩开裂现象产生的目的,为3D打印建造技术在土木工程领域的推广和减缩抗裂技术的发展提供了实验基础。
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