【摘 要】
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2030年实现碳达峰及2060年实现碳中和是我们国家作出的重大战略决策。在国家“两碳”战略的背景下,如何做好碳达峰、碳中和成为各个行业值得去思考的问题。建筑3D打印技术是一种绿色环保的新型建造方式,在自由度、个性化建造以及原材料利用率等方面都具有很大的优势。废弃橡胶如果不能合理处理将会对环境带来恶劣的的影响。根据建筑3D打印技术对打印材料的要求同时结合橡胶粉的材料特性将橡胶粉应用于3D打印材料之中
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2030年实现碳达峰及2060年实现碳中和是我们国家作出的重大战略决策。在国家“两碳”战略的背景下,如何做好碳达峰、碳中和成为各个行业值得去思考的问题。建筑3D打印技术是一种绿色环保的新型建造方式,在自由度、个性化建造以及原材料利用率等方面都具有很大的优势。废弃橡胶如果不能合理处理将会对环境带来恶劣的的影响。根据建筑3D打印技术对打印材料的要求同时结合橡胶粉的材料特性将橡胶粉应用于3D打印材料之中,实现对废弃橡胶的绿色环保再利用,同时促进建筑3D打印材料的发展,响应国家“双碳”战略。本课题主要研究橡胶粉对打印材料流动度、可挤出性、可建造性等可打印性以及抗压抗折各向异性、打印层粘结强度等相关力学性能的影响,同时研究橡胶粉改性方式对打印试件力学性能的影响以及橡胶粉和纤维的协同作用对其工作性能以及相关力学性能的影响。主要研究成果如下:（1）橡胶粉的掺量对打印材料的流动度影响较大,粒径的变化对流动度影响较小,当橡胶粉掺量为15%时,可挤出性能已经不能满足打印要求;橡胶粉的加入改善了材料的可建造性,同时也有利于对打印试件力学各向异性的削弱。（2）打印试件的抗压抗折均呈现明显的各向异性,同一配合比下抗压强度X方向最大,抗折强度X方向最小;橡胶粉的加入对于浇筑试件以及打印试件三个方向的抗压强度、抗折强度和打印层之间粘结强度都有一定的削弱,且随着粒径的增加削弱效果越明显;橡胶粉的加入降低了打印试件的压折比,提高了打印材料的抗裂能力。（3）对橡胶粉进行改性预处理对3D打印试件的各向抗压抗折强度以及打印层之间粘结强度都有一定的提升,但是对打印试件的各向异性以及压折比没有改善;综合考虑RP-N-15组采用15%浓度的NaOH溶液浸泡预处理提升效果最佳。（4）纤维掺量的变化对打印材料的流动度可挤出性能有较大影响,当纤维掺量上升至1.5%时,纤维容易缠绕螺旋挤出杆影响可挤出性能进而影响相关力学性能。（5）纤维的加入对于打印试件以及浇筑试件的抗压强度均没有产生增强作用;在不影响可打印性的前提下,随着纤维掺量增加打印试件Y方向和Z方向抗折强度增加,纤维的加入对X方向抗折强度以及打印层的粘结强度产生了不利影响:随着纤维的增加对抗压强度各向异性指数的影响不明显;对于抗折强度各向异性指数,随着纤维掺量增加而增大;由于打印喷嘴对纤维的定向作用,在适宜纤维掺量下打印试件Y、Z方向的抗折强度以及沿打印长条方向的拉伸性能以及受弯性能均有所提升。（6）橡胶粉的加入增强了纤维的增韧效果,RPE-1.2打印试件的弯曲韧性指数已经超过了 PE-1.5组,RPE-0.9打印试件的弯曲韧性指数已经超过了 PE-1.2组,RPE-1.2组无论是浇筑试块还是打印试块的极限拉伸应变均超过了 PE-1.5组;橡胶粉的加入在一定程度上可以减少纤维用量,降低了纤维过多加入堵塞管道的风险,另外也有降低成本的意义。
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