随着城市化和工业化的快速推进,人们对传统建筑行业的转型升级给予了更多关注。混凝土3D打印技术具有无模板施工、节省劳动力和原材料、缩短施工时间等优势,该技术的快速发展为建筑行业的研究人员和工程师提供了新的思路。近年来,水泥基3D打印材料应用取得了一定的进展,但大都基于普通水泥基材料的研究。本文将混凝土3D打印技术与轻质高强水泥基材料相结合,开发出一种新型轻质高强水泥基3D打印材料,为高性能建筑材料的应用提供材料支持。本文在对钢渣进行粉末化处理的基础上,制备了钢渣硅酸盐水泥,并对其工作性能、力学性能和耐久性能进行研究。以钢渣水泥为胶凝相,制备水泥基材料,探究了水泥基打印材料适合打印的流动度和塌落度范围;结合表观密度和力学性能测试,分析了轻集料掺入对水泥基打印材料性能的影响;采用单因素控制变量法,研究了外加剂和打印时间对轻质高强水泥基打印材料性能的影响。通过测试材料的力学性能、抗冻性能、抗渗性能和导热性能,分析了轻质高强水泥基打印材料的应用性能。最后,对现有3D打印技术进行分析,提出了关于3D打印技术的优化方案。本文的主要研究结论如下:（1）钢渣粉用作水泥混合材具有可行性。钢渣的水化活性低于水泥,水化过程与水泥相似。钢渣粉的加入,使得水泥水化第二放热峰的强度降低,水化诱导期时间延长。钢渣粉掺量在30%以内时,钢渣硅酸盐水泥的体积稳定性良好,且冻融循环后质量、强度损失率低。（2）掺入适量EPS颗粒可制得轻质高强的水泥基材料。陶粒、膨胀珍珠岩和EPS颗粒的掺入,均使得水泥基材料的表观密度降低。相同表观密度下,加入陶粒的水泥基材料的工作性能较差,加入膨胀珍珠岩的水泥基材料的力学性能较差,加入EPS颗粒的水泥基材料在保持一定强度的前提下、工作性能良好。（3）利用外加剂有效调控了轻质高强水泥基3D打印材料的性能。适量HPMC的掺入,有利于打印材料的工作性能和力学性能调控;打印材料的抗压、抗折强度随着胶粉掺量的增加而降低;适量早强剂的掺入有利于打印材料的可建造性能提高,但掺量过多时对打印材料的可打印性能不利。（4）轻质高强3D打印材料具有优异抵抗冻融剥落能力和保温隔热性能。经冻融循环测试,轻质高强打印材料的质量损失率和强度损失率呈现不同的发展趋势,质量损失率较小,而强度损失较大。相比于常规水泥基打印材料,轻质高强打印材料具有良好的保温隔热性能。（5）设计了3D打印挤出装置的优化方案。提出了一种以监控螺旋杆转速、实时控制打印的螺旋泵送装置的方案;还设计了新型的可变打印喷头,以提高打印质量和效率。