本发明属于3d打印混凝土，具体涉及到一种绿色3d打印混凝土建造性增强方法及应用。
背景技术：
1、赤泥是制铝工业中产生的一种污染性废渣，每生产1吨氧化铝就会附带产生1.0～2.0吨赤泥。由于炼铝工业的快速发展，赤泥的排放量越来越大，但目前还没有成熟的技术来大规模利用赤泥。因此，大量的赤泥只能被堆放在堆场上，这不仅占用了大量土地，还给环境造成了严重污染。
2、3d打印技术是一项新兴的制造技术，也被誉为“第三次工业革命”的开始。它可以应用于汽车、航空航天、建筑、医学和食品等领域。由于3d打印技术具有高效率、低成本、节约材料和减少污染等优点，它在建筑领域的应用越来越广泛。各种3d打印混凝土建筑项目也不断涌现出来。相比传统的混凝土施工工艺，3d打印混凝土具有独特的优势。首先，无模板施工可以显著降低施工成本；其次，它可以高精度地打印出复杂形状，并最大程度地节省材料；此外，由于3d打印是自动化施工，可以减少人力投入和缩短施工时间。
3、尽管3d打印技术有很多优势，但在建筑领域的发展还面临很多限制。3d打印的主要特点是逐层打印，而不是像整体浇筑一样一次性完成。这种分层施工方式导致打印构件层间粘结性较差，在未经处理的情况下，界面处的粘结性能明显低于基体，从而影响了打印构件的整体性和使用性能。解决层间界面弱粘结问题是推广3d打印建筑应用面临的一个重大挑战。因此，急需进行系统研究，综合提升3d打印构件的界面性能，以解决3d打印建筑领域的难题。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种绿色3d打印混凝土建造性增强方法及应用。所述增强方法显著提高了3d打印混凝土的站立性。
2、本发明解决所述技术问题采用的技术方案是：
3、第一方面，本发明提供一种绿色3d打印混凝土建造性增强方法，在3d打印机头的后面，加装粘结剂自动喷洒装置、找平刮刀装置和压固卯榫装置，在3d打印机头1上还设置有控制系统5，控制系统5与3d打印机的主控部分、粘结剂自动喷洒装置2、找平刮刀装置3、压固卯榫装置4电性连接，控制各部分完成相应动作；
4、所述粘结剂自动喷洒装置2用于在3d打印机头后，打印的同时喷洒粘结剂；
5、所述找平刮刀装置3用于在喷洒粘结剂后对打印层进行找平；
6、所述压固卯榫装置4包括长方体金属块以及控制长方体金属块压制深度的升降调控机构；
7、在打印每层最后一条混凝土条时，设定压固时间和压固压力，使长方体金属块每隔固定时间沿混凝土宽度方向均匀施加压力，压制深度不小于混凝土层的厚度的1/5～1/3，形成沿混凝土条宽度方向贯穿的通槽；在压制过程中所施加压力仅对当前层起作用，不会传递到其他层，且打印试件的最上层不进行压制。
8、所述找平刮刀装置3设置有一平坦且可调节的刮刀，刮刀宽度不小于每层打印宽度。
9、所述刮刀上方连接有控制盒，控制盒与刮刀通过收缩杆连接，控制盒与控制系统连接。
10、所述粘结剂自动喷洒装置2包括粘结剂存储容器和喷射头，粘结剂存储容器与喷射头通过输送管道连接；装置在工作时，粘结剂从粘结剂存储容器输送到喷射头，再由控制系统精确控制喷洒模式和量。
11、所述长方体金属块的宽度为0.6～2.4cm，长方体金属块的长度不小于每层打印平面宽度，打印行走方向为打印平面的长度方向，垂直于打印行走方向为打印平面宽度方向；打印平面宽度方向为长方体金属块的长度方向。
12、所述长方体金属块具有不同的长度规格10cm、15cm、20cm、30cm；长方体金属块的宽度为0.6cm，长方体金属块的数量根据压制通槽的宽度及打印平面宽度进行组合；
13、每层打印完成，将打印平面沿打印长度方向分成若干组，每组长度不小于4cm，每组长度一样，组内压制若干数量的凹槽，组内相邻凹槽之间的凸起臂宽度为1.2-1.6cm；相邻组间的凸起臂的宽度小于组内相邻凹槽之间的凸起臂宽度；不同组间的凸起臂宽度可相同也可不同。
14、对打印试件切割时，打印试件沿长度方向的两端切掉2-3cm，之后在相邻组间的凸起臂处进行切割，且在相邻层间凸起臂所在高度进行切割，取样获得待测试试样。
15、所述的混凝土主要包括水泥、赤泥、硅灰、细砂、粗砂、pp纤维、hpmc、减水剂；优选混凝土的原料组成为：9000g水泥、1000红色-拜耳法赤泥或灰色-烧结法赤泥、1000g硅灰、5865g细砂、2625g粗砂、20gpp纤维、12.8ghpmc、20g减水剂、3685g水溶液。
16、所述的绿色3d打印混凝土建造性增强方法具体包括以下步骤：
17、步骤1、将水泥、红色-拜耳法赤泥或灰色-烧结法赤泥、硅灰、pp纤维、hpmc、粉末状减水剂混合加入搅拌机，搅拌均匀，得到均匀的干粉混合物；
18、步骤2、将全部水质量的80％加入干粉混合物中搅拌均匀，得到浆料；
19、步骤3、将细砂、粗砂加入浆料中，并将剩余的水倒入搅拌均匀，获得复合胶凝材料；
20、步骤4、将复合凝胶材料放入3d打印机的储料罐中，按照既定程序打印，在打印过程中，利用粘结剂自动喷洒装置均匀喷洒混杂pp纤维的结构胶，并在喷洒后对所打印平面利用刮刀找平，最后由压固卯榫装置进行压固，多层打印至设定高度后停止打印，最后一层打印层不进行喷洒及压制，获得3d打印混凝土材料胚体置于水箱中养护。
21、第二方面，本发明提供一种基于赤泥固废材料的绿色3d打印混凝土试件，所述混凝土采用所述的绿色3d打印混凝土建造性增强方法建造，所述结构胶主要成分为环氧树脂和固化剂。
22、优选地，所述环氧树脂和固化剂质量配比为2：1。
23、与现有技术相比，本发明的有益效果为：
24、1、本发明对所用的3d打印机进行特殊改装：在3d打印机喷头的后面，加装一个粘结剂自动喷洒装置、一个找平刮刀装置、一个压固卯榫装置，减少人工参与，使打印过程更加智能化，并提高3d打印混凝土站立性。
25、2、本发明在3d打印过程中，在混凝土层间喷洒混杂pp纤维的结构胶、并进行卯榫，pp纤维能使承载负荷均匀分配在结构上，结构胶具有强度高、抗剥离、耐冲击的特点，且能承受较大荷载；利用pp纤维、结构胶及卯榫结构解决了逐层打印导致的层间粘结性能差的问题，提高了赤泥制备混凝土材料的建造性。
26、3、本发明获得建造性高的3d打印赤泥混凝土，赤泥的资源丰富，本发明方法不仅可以将废弃物转化为宝贵资源，减少环境污染，还可以增强3d打印混凝土材料的稳定性和可靠性，通过层间界面增强提高结构的力学性能，提高基于赤泥作为原料的3d打印混凝土材料的建造性。
1.一种绿色3d打印混凝土建造性增强方法，其特征在于，在3d打印机头的后面，加装粘结剂自动喷洒装置、找平刮刀装置和压固卯榫装置，在3d打印机头上还设置有控制系统，控制系统与3d打印机的主控部分、粘结剂自动喷洒装置、找平刮刀装置、压固卯榫装置电性连接，控制各部分完成相应动作；
2.根据权利要求1所述的绿色3d打印混凝土建造性增强方法，其特征在于，所述找平刮刀装置设置有一平坦且可调节的刮刀，刮刀宽度不小于每层打印宽度。
3.根据权利要求2所述的绿色3d打印混凝土建造性增强方法，其特征在于，所述刮刀上方连接有控制盒，控制盒与刮刀通过收缩杆连接，控制盒与控制系统连接。
4.根据权利要求1所述的绿色3d打印混凝土建造性增强方法，其特征在于，所述粘结剂自动喷洒装置包括粘结剂存储容器和喷射头，粘结剂存储容器与喷射头通过输送管道连接；装置在工作时，粘结剂从粘结剂存储容器输送到喷射头，再由控制系统精确控制喷洒模式和量。
5.根据权利要求1所述的绿色3d打印混凝土建造性增强方法，其特征在于，所述长方体金属块的宽度为0.6～2.4cm，长方体金属块的长度不小于每层打印平面宽度，打印行走方向为打印平面的长度方向，垂直于打印行走方向为打印平面宽度方向；打印平面宽度方向为长方体金属块的长度方向。
6.根据权利要求1所述的绿色3d打印混凝土建造性增强方法，其特征在于，所述长方体金属块具有不同的长度规格10cm、15cm、20cm、30cm；长方体金属块的宽度为0.6cm，长方体金属块的数量根据压制通槽的宽度及打印平面宽度进行组合；所述压固卯榫装置还包括支撑传力部分，支撑传力部分将多个长方体金属块与升降调控机构连接，使得多个长方体金属块整体受升降调控机构控制；
7.根据权利要求1所述的绿色3d打印混凝土建造性增强方法，其特征在于，对打印试件切割时，打印试件沿长度方向的两端切掉2-3cm，之后在相邻组间的凸起臂处进行切割，且在相邻层间凸起臂所在高度进行切割，取样获得待测试试样。
8.根据权利要求1所述的绿色3d打印混凝土建造性增强方法，其特征在于，所述的混凝土主要包括水泥、赤泥、硅灰、细砂、粗砂、pp纤维、hpmc、减水剂；优选混凝土的原料组成为：9000g水泥、1000g红色-拜耳法赤泥或灰色-烧结法赤泥、1000g硅灰、5800-6900g细砂、2625g粗砂、20gpp纤维、12.8ghpmc、20g减水剂、3500-3700g水溶液。
9.根据权利要求8所述的绿色3d打印混凝土建造性增强方法，其特征在于，所述增强方法包括以下步骤：
10.一种基于赤泥固废材料的绿色3d打印混凝土试件，其特征在于，所述混凝土采用权利要求9所述的绿色3d打印混凝土建造性增强方法建造，所述结构胶主要成分为环氧树脂和固化剂，优选地，所述环氧树脂和固化剂质量配比为2：1。
