3D打印技术是以三维数字模型为基础,通过打印设备逐层添加材料来实现实体模型打印的一种创新型制造工艺,具有自动化程度高、生成效率高以及绿色环保等优势。相对于传统的施工工艺,3D打印混凝土工艺对材料提出了更高的要求,其应具备良好的挤出性、建造性、和易性等性能指标。目前,对于3D打印混凝土的研究还处于初期阶段,本文对3D打印混凝土材料制备及力学性能等问题进行了系统地试验及数值模拟研究,具体研究内容如下:1.3D打印混凝土试验设备与试验材料比选介绍了本文采用的哈尔滨理工大学和哈尔滨工业大学空间结构研究中心共同研发的挤出固化式3D打印设备的控制系统、运动系统、挤出系统、数据处理系统组成和功能,给出该设备打印数据准备、混凝土准备和模型打印三个阶段的主要流程。以可挤出性、可建造性、和易性为指标,比选了3D打印所用的胶凝材料、骨料、矿物掺合料、外加剂以及纤维等试验材料。2.挤出固化式3D打印混凝土配合比研究以流动度、坍落度为主要评价指标,凝结时间为次要评价指标,通过单因素试验研究减水剂、缓凝剂和乳胶粉对3D打印混凝土性能的影响,确定了各因素的掺量值或掺量范围;在此基础上采用正交组合试验,设计16组配合比试验,通过流动度、坍落度以及抗压抗折强度的影响分析,确定了3D打印混凝土的基本配合比;通过纤维优化试验,分析玄武岩纤维和玻璃纤维在低体积掺量下对混凝土3d/28d抗压抗折强度的影响,最终确定了挤出固化式3D打印混凝土的纤维增强配合比。3.挤出固化式3D打印混凝土力学性能研究按纤维增强配合比,应用挤出固化式3D打印技术,对其进行轴拉、轴压和三点弯曲试验,获得试件峰值承载力与荷载-位移曲线,分析不同加载方式下试件的破坏模式和极限承载力的差异性,对比现浇混凝土,研究3D打印混凝土的力学性能。并基于ABAQUS有限元软件,提出Cohesive粘结单元数值仿真方法,开展3D打印混凝土轴拉、轴压数值模拟分析,获得3D打印混凝土层间黏结性能影响参数。以3D打印成型方式为变量,建立4个梁数值模型,对梁的力学性能进行分析。考察层间缺陷和条间缺陷对梁力学性能的影响,探讨不同打印路径的可行性。