近年来,建筑3D打印作为一种数字建造的新兴技术,将计算机技术、数控技术、材料成型技术结合在一起,正成为建筑建造利用最新的科学技术实现自动化以及智能化科技跨越发展的热点和可行路线。越来越多的高校、研究机构和有关行业单位投入到建筑3D打印的研究中。开拓发展更多适用的打印胶凝材料,为各种应用环境提供更多的选择,是建筑3D打印发展的关键之一,也是极具挑战性的研究。碱激发胶凝材料作为一种利用工业副产物和固体废弃物为原材料、极具发展前景的低碳绿色材料引起了越来越多研究者的关注,并进行了大量的相关研究。碱激发胶凝材料与3D打印技术的结合具有极为宽广的发展前景,可以在建筑建造领域发挥各自的优势。碱激发胶凝材料在3D打印技术中的应用也显示了其适用性,然而,只有有限的相关研究报道,还有诸多研究不足。本文通过系统总结国内外3D打印工艺和3D打印材料的相关研究,通过正交试验设计、单因素分析及配比优化,研究了不同配比条件下材料的工作性能、可打印性能、可建筑性能以及打印试体的物理力学性能,得到了3D打印碱激发材料的最优合理配比。主要研究内容及结论如下:首先,本文研究了碱激发原材料矿粉、粉煤灰、偏高岭土的凝结时间、流动度、力学强度的发展趋势,然后采用正交试验和单因素分析了纤维素掺量、减水剂掺量、砂掺量、激发剂碱含量、水胶比、煤矸石、粉煤灰、偏高岭土、渣土掺量等因素对混凝土流动度、凝结时间和强度的影响,初步获得碱激发3D打印材料的配合比。试验结果发现,煤矸石不利于材料的凝结时间,采用粉煤灰、偏高岭土代替煤矸石调节材料流动性、触变性,调整配合比得到可用打印机挤出的配比。为了得到碱激发3D打印胶凝材料的最佳配合比,采用可挤出性、可建造性、材料开放时间三个指标评估不同配合比打印物性能。试验结果表明:矿粉-粉煤灰打印材料由于未加外加剂、细骨料,虽然有较好的挤出性,但开放时间较短、堆积性能较差无法保持自身形状;在矿粉-粉煤灰配方的基础上加入偏高岭土,同时调配外加剂的掺量和种类,加入标准砂、渣土,既满足了较好的流动性和开放时间,又解决了堆积性的问题,打印高度与模型一致,且只产生较小变形,得到打印的最优配比。最后,由于打印方式采用的单向打印,会影响打印结构的性能,研究切割的打印试块的抗折强度和三向抗压强度。发现打印层层堆叠导致材料明显的各向异性,7天龄期试块F2方向的抗压强度最高,F1方向抗压强度降低13.7%,F3方向强度最低,降低53.1%。渣土掺量会对打印材料强度产生不利影响,抗压强度最高降低50%。研制出的碱激发3D打印材料7天抗压强度达38 MPa、抗折强度达7.5 MPa。综上所述,本文获得了基于挤出的3D打印碱激发胶凝材料砂浆,具有良好的可打印性。获得3D打印碱激发胶凝材料的设计方法,性能调控方法。为碱激发材料的更广泛应用提供学术研究思路。