近年来,混凝土3D打印技术发展迅速,许多大型工程相继建成,该技术可有效降低人力成本和材料成本,成为实现建筑工业化的重要技术。但是该技术在发展过程中出现了诸多问题,其中最为显著的问题是3D打印混凝土由于分层堆积的建造方式,导致加固困难。国内外学者提出了解决方案,但是大多研究针对于3D打印混凝土的横向加固,竖向层间加固尚缺少系统性的研究工作,且3D打印混凝土的层间性能对打印构件的力学性能影响较大,因此本文探究了利用U型钉竖向加固3D打印混凝土的力学性能。为了解决U型钉置钉系统的自动化,本文介绍了每种打印机的使用方法和特点,并且针对于打印机设计了两种射钉装置,分别为气动控制射钉装置和电动控制射钉装置,比较了两种射钉装置的工作性能,选择电动式射钉装置为文中所用仪器。还对电动控制射钉装置的控制系统进行了设计,实现了插空布置的功能。本文通过研究了硫铝酸盐水泥、硅灰和减水剂掺量对混凝土凝结时间、流动度和建造性的影响,找到了适配于试验的3D打印混凝土材料。通过实际打印确定了材料的流动度范围为18cm-21cm,终凝时间范围为30-60min,适用于打印机的硫铝酸盐水泥掺量为10%-15%,硅灰掺量为10%-15%,减水剂掺量为0.2%,对U型钉贯入混凝土的过程进行分析,得到了贯入速度、贯入力的表达式。为寻找适配于U型钉加固的打印方案,本文设计并制作了矩形喷头,通过模拟仿真验证了喷头的合理性,并通过改变工艺参数进行了挤出性试验,研究其对3D打印混凝土打印精度的影响,最后根据拟合数据得到三者之间的关系,可通过控制变量控制矩形喷头混凝土3D打印的打印精度。得到喷头的高宽比适宜设计为1:2-1:3之间,拟合数据得到拟合公式,它可以通过控制方喷头喷口面积S0、输出流量Q、打印速度V几个变量达到控制高宽变化率的目的。本文利用上述得到的试验数据和结论,以实现层间弱面的抗剪切增韧。通过改变置钉的密度、钉的宽度设计了试验,并通过劈拉试验和直剪试验对增韧后的混凝土进行了力学评价,对得到的数据进行拟合分析,发现混凝土中U型钉放置的距离和U型钉的粗细对混凝土极限劈拉强度和极限抗剪强度有显著的作用,随后为研究试验试件内部的细观结构,研究其破坏形式和空隙、裂缝,本实验将破坏后的试件进行了CT扫描,对试验试件的增韧效果进行了评价。