《3D打印混凝土材料性能試驗(yàn)方法》編制說(shuō)明

D打印混凝土拌合物打印性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)編制說(shuō)明工作簡(jiǎn)況任務(wù)來(lái)源根據(jù)中國(guó)建筑材料聯(lián)合會(huì)《關(guān)于下達(dá)2019年第二批協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)制定計(jì)劃的通知》（中建材聯(lián)標(biāo)發(fā)[2019]51號(hào)）和中國(guó)混凝土與水泥制品協(xié)會(huì)《關(guān)于下達(dá)2019年中國(guó)混凝土與水泥制品協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)制定計(jì)劃（第一批）的通知》（中制協(xié)字[2019]9號(hào)）計(jì)劃號(hào)2019-35-xbjh的要求，《3D打印混凝土材料性能試驗(yàn)方法》為協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)制定項(xiàng)目。本文件由中國(guó)建筑材料聯(lián)合會(huì)和中國(guó)混凝土與水泥制品協(xié)會(huì)共同負(fù)責(zé)管理，由中國(guó)混凝土與水泥制品協(xié)會(huì)3D打印分會(huì)牽頭制定，由河北工業(yè)大學(xué)、東南大學(xué)負(fù)責(zé)起草并組織相關(guān)單位共同完成。混凝土3D打印技術(shù)是一種應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)自動(dòng)建造設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)模型的新型增材制造技術(shù)。該技術(shù)將3D打印技術(shù)與混凝土材料技術(shù)結(jié)合，其主要原理是將混凝土構(gòu)件進(jìn)行3D建模和分割產(chǎn)生3D信息，然后將配制好的混凝土拌合物通過(guò)擠出裝置，按照設(shè)定好的程序，由打印頭擠出進(jìn)行打印得到混凝土構(gòu)件。因相比傳統(tǒng)模板澆筑的混凝土施工方法，混凝土3D打印大大降低了施工過(guò)程中的能耗與污染，提高了建造效率。因其無(wú)?；?、自動(dòng)化、快速化和靈活化的建造優(yōu)勢(shì)，在建筑、橋梁、基礎(chǔ)設(shè)施等領(lǐng)域迅速興起，得到了顯著地發(fā)展和推廣。發(fā)展以混凝土3D打印為核心的智能建造關(guān)鍵技術(shù)對(duì)建筑業(yè)的綠色化、工業(yè)化發(fā)展均具有重要意義。相對(duì)于傳統(tǒng)的建造方法，3D打印主要有以下優(yōu)勢(shì)：1)定制個(gè)性化：未來(lái)客戶(hù)可以在極大程度上根據(jù)自己的想法參與建筑設(shè)計(jì)。在3D打印過(guò)程中，通過(guò)添加功能性材料可以實(shí)現(xiàn)功能化構(gòu)件的打印和制造。因此，3D打印技術(shù)有利于改善設(shè)計(jì)師的工作方式和方法。2)造型靈活化：在不增加施工作業(yè)難度的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)靈活化造型的建造。3D打印可以實(shí)現(xiàn)對(duì)任何結(jié)構(gòu)復(fù)雜構(gòu)件的生產(chǎn)制造，可促進(jìn)設(shè)計(jì)思路的自由化。3D打印技術(shù)還適合于新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、快速單件及小批量零件的制造、復(fù)雜形狀零件的制造、模具的設(shè)計(jì)與制造等。3)模型直觀化：3D實(shí)時(shí)打印的建筑模型,其結(jié)構(gòu)信息更加直觀化、透明化。4)建造綠色化：打印用的水泥基材料可利用建筑垃圾、礦業(yè)固廢等制備,建造過(guò)程也將大大減少噪聲與環(huán)境污染，踐行了建造綠色化、環(huán)保化的理念。3D打印技術(shù)建造過(guò)程不必去除大量材料，也不必通過(guò)復(fù)雜鍛造工藝就可以得到最終產(chǎn)品，利于結(jié)構(gòu)優(yōu)化、材料節(jié)約和能源節(jié)省。滿(mǎn)足3D打印工藝的水泥基復(fù)合材料的制備和性能優(yōu)化是發(fā)展3D打印的重點(diǎn)與核心。打印材料除了要滿(mǎn)足傳統(tǒng)混凝土施工工藝對(duì)材料的工作性能要求外，還需滿(mǎn)足混凝土3D打印工藝對(duì)材料擠出性、建造性、凝結(jié)時(shí)間和早期強(qiáng)度等3D可打印性能的要求?；炷?D打印過(guò)程中易出現(xiàn)材料的堵塞、中斷、變形、撕裂甚至坍塌現(xiàn)象，制約著打印成型。3D打印混凝土材料的性能直接決定著構(gòu)件成型的質(zhì)量。然而，針對(duì)3D打印混凝土拌合物打印性能試驗(yàn)方法的研究仍在進(jìn)行中，在國(guó)內(nèi)外尚未有行業(yè)相關(guān)3D打印混凝土拌合物可打印性能的測(cè)試和評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，為該技術(shù)的推廣和實(shí)際工程應(yīng)用帶來(lái)了不便。但國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)3D打印混凝土材料各自援引不同的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行了初步的拌合物性能測(cè)試，主要涉及流動(dòng)性、流變性、擠出性、建造性、凝結(jié)時(shí)間、開(kāi)放時(shí)間、濕坯強(qiáng)度等。但不同的研究團(tuán)隊(duì)所使用的方法和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)有很大的不同，未能統(tǒng)一。相同的材料，使用不同的方法評(píng)定出來(lái)的結(jié)果也不相同。為此，編制本試驗(yàn)方法，期望能夠?yàn)橐?guī)范和統(tǒng)一3D打印混凝土材料的制備和性能優(yōu)化提升，進(jìn)而推進(jìn)3D打印技術(shù)的市場(chǎng)推廣。主要工作過(guò)程2019年7月26日，《3D打印混凝土材料性能試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)編制成立暨第一次工作會(huì)議在陜西省西安市召開(kāi)。中國(guó)混凝土與水泥制品協(xié)會(huì)、中國(guó)混凝土與水泥制品協(xié)會(huì)3D打印分會(huì)、河北工業(yè)大學(xué)、東南大學(xué)等35家單位的48位代表參加了會(huì)議。本次會(huì)議上，與會(huì)代表聽(tīng)取了標(biāo)準(zhǔn)編制技術(shù)背景及準(zhǔn)備工作情況匯報(bào)，對(duì)國(guó)內(nèi)外混凝土3D打印技術(shù)、工藝發(fā)展及應(yīng)用和存在的問(wèn)題進(jìn)行了充分交流，明確了參編單位的分工及標(biāo)準(zhǔn)編制進(jìn)度，并針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)適用范圍、主要章節(jié)架構(gòu)、重點(diǎn)技術(shù)指標(biāo)、必要的測(cè)試及驗(yàn)證項(xiàng)目等關(guān)鍵點(diǎn)提出了意見(jiàn)和建議。圖1準(zhǔn)編制組暨第一次工作會(huì)議第一次工作會(huì)后，各參編單位按照要求的試驗(yàn)項(xiàng)目和試驗(yàn)方法開(kāi)展了相關(guān)試驗(yàn)，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)條款內(nèi)容進(jìn)行驗(yàn)證。因2020年度疫情原因上半年工作多有延遲，至2020年7月完成標(biāo)準(zhǔn)初稿。2020年8月27日，2020年11月8日，河北工業(yè)大學(xué)召開(kāi)了兩次標(biāo)準(zhǔn)討論線上視頻會(huì)議，各參編單位匯報(bào)了相關(guān)試驗(yàn)研究結(jié)果，并匯總修改《3D打印混凝土材料性能試驗(yàn)方法》，形成征求意見(jiàn)稿。圖2標(biāo)準(zhǔn)討論線上視頻會(huì)議主要參加單位和工作組成員及其所做的工作1.標(biāo)準(zhǔn)組成立暨第一次工作會(huì)議參加單位：中國(guó)混凝土與水泥制品協(xié)會(huì)、河北工業(yè)大學(xué)、東南大學(xué)、清華大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、北京建筑大學(xué)、天津城建大學(xué)、昆山市建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)中心、中國(guó)建筑材料科學(xué)研究總院有限公司、中國(guó)建材檢驗(yàn)認(rèn)證集團(tuán)股份有限公司、貴州師范大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、深圳萬(wàn)測(cè)試驗(yàn)設(shè)備有限公司、國(guó)家建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、江蘇韌強(qiáng)建筑科技有限公司、山東農(nóng)業(yè)大學(xué)、北京交通大學(xué)、河北達(dá)奧建材科技股份有限公司、中國(guó)建筑股份有限公司技術(shù)中心、北匯綠建集團(tuán)有限公司、浙江大學(xué)、中南大學(xué)、建研華測(cè)(杭州)科技有限公司、中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司、江蘇南通六建建設(shè)集團(tuán)有限公司、南京綠色增材制造研究院有限公司、堯柏特種水泥技術(shù)研究院有限公司、北京工業(yè)大學(xué)、南京理工大學(xué)、江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院、河海大學(xué)、西安建筑科技大學(xué)、邢臺(tái)路橋建設(shè)總公司、華創(chuàng)智造(天津)科技有限公司、同濟(jì)檢測(cè)技術(shù)有限公司、菏澤城建綠源環(huán)保科技有限公司。2.任務(wù)分工：中國(guó)混凝土與水泥制品協(xié)會(huì)主要負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)、標(biāo)準(zhǔn)討論會(huì)組織及籌備、標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)文獻(xiàn)搜集及分發(fā)、行業(yè)征求意見(jiàn)匯總。河北工業(yè)大學(xué)負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)正文的編寫(xiě)及修改等。表1主要試驗(yàn)任務(wù)分工序號(hào)任務(wù)內(nèi)容牽頭負(fù)責(zé)單位參與單位1流動(dòng)性試驗(yàn)河北工業(yè)大學(xué)東南大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、中交一公院、堯柏特種水泥技術(shù)研發(fā)有限公司、中國(guó)建材總院、邢臺(tái)路橋建設(shè)總公司等2擠出性試驗(yàn)河北工業(yè)大學(xué)同濟(jì)大學(xué)、東南大學(xué)、大連大學(xué)、華創(chuàng)智造、中國(guó)建材總院、中建技術(shù)中心等3開(kāi)放時(shí)間河北工業(yè)大學(xué)東南大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、大連大學(xué)、中國(guó)建材總院、建研華測(cè)（杭州）有限公司等4建造性試驗(yàn)東南大學(xué)河北工業(yè)大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、大連大學(xué)、堯柏特種水泥技術(shù)研發(fā)有限公司、南京綠色增材智造研究院有限公司等5濕坯強(qiáng)度和彈性模量試驗(yàn)東南大學(xué)同濟(jì)大學(xué)、河北工業(yè)大學(xué)、中交一公院、南京綠色增材智造研究院有限公司等6凝結(jié)時(shí)間試驗(yàn)東南大學(xué)同濟(jì)大學(xué)、河北工業(yè)大學(xué)、中交一公院、堯柏特種水泥技術(shù)研發(fā)有限公司、華創(chuàng)智造等標(biāo)準(zhǔn)編制的原則和主要內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)制定的原則本標(biāo)準(zhǔn)按照《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》GB/T1.1—2020給出的規(guī)則進(jìn)行起草。遵從以下規(guī)則：貫徹執(zhí)行國(guó)家的政策、法規(guī)，與現(xiàn)行其他國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致的原則；技術(shù)指標(biāo)制定先進(jìn)可行、規(guī)范合理的原則；標(biāo)準(zhǔn)制定突出產(chǎn)品特性，促進(jìn)行業(yè)健康發(fā)展和產(chǎn)品推廣的原則。前瞻性本測(cè)試方法通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外混凝土3D打印技術(shù)和工藝發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀的廣泛調(diào)研和深入分析，并考慮3D打印過(guò)程中易出現(xiàn)的問(wèn)題和難點(diǎn)，針對(duì)性地制定3D打印混凝土材料性能試驗(yàn)方法，以確保3D打印過(guò)程的穩(wěn)定，提升3D打印結(jié)構(gòu)的質(zhì)量?？茖W(xué)性本標(biāo)準(zhǔn)的編制，建立在大量的科學(xué)研究的基礎(chǔ)上，通過(guò)充分研究各種可能的影響因素對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，提出最合理科學(xué)的方法。適用性通過(guò)對(duì)我國(guó)現(xiàn)有擠出型3D打印混凝土技術(shù)的歸納分析，針對(duì)性的提出了超早齡期3D打印混凝土材料的測(cè)試方法及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，為該規(guī)程在行業(yè)順利實(shí)施奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。經(jīng)濟(jì)性通過(guò)該本標(biāo)準(zhǔn)的制定，一方面可促進(jìn)3D打印工程結(jié)構(gòu)質(zhì)量的大幅提升，另一方面可帶動(dòng)整個(gè)智能制造行業(yè)的發(fā)展。標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容范圍與普通混凝土拌合物或者砂漿不同，逐行逐層的固有成型方式對(duì)3D打印混凝土拌合物的性能提出了更為嚴(yán)格的要求。本標(biāo)準(zhǔn)從3D打印混凝土的成型基本要求出發(fā)，規(guī)定了3D打印混凝土拌合物流動(dòng)性、擠出性、開(kāi)放時(shí)間、建造性、濕坯強(qiáng)度和彈性模量、凝結(jié)時(shí)間的試驗(yàn)方法。本標(biāo)準(zhǔn)適用于建設(shè)工程中3D打印混凝土拌合物的打印性能試驗(yàn)。規(guī)范性引用文件本標(biāo)準(zhǔn)在制定過(guò)程中主要引用和參考了以下標(biāo)準(zhǔn)：GB/T50080《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》，3D打印混凝土拌合物應(yīng)具有足夠的流動(dòng)性，以保證混凝土拌合物可以在管道輸送并從打印頭順利均勻的擠出，而不發(fā)生堵塞。同時(shí)，擠出的混凝土材料在逐層堆疊的過(guò)程中應(yīng)具有足夠的早期剛度來(lái)抵抗自重壓力來(lái)維持打印體的穩(wěn)定性。參考了該標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)混凝土拌合物流動(dòng)性的測(cè)試方法和凝結(jié)時(shí)間的測(cè)試方法。GB/T2419《水泥膠砂流動(dòng)度測(cè)定方法》，對(duì)于成型精度要求較高的情況，多采用不含粗骨料的砂漿材料作為3D打印材料，同樣的應(yīng)具有足夠的流動(dòng)度以保證輸送和擠出過(guò)程，參考了該標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的流動(dòng)度測(cè)定方法。JGJ/T70《建筑砂漿基本性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》，對(duì)于3D打印砂漿材料應(yīng)具有適宜的凝結(jié)時(shí)間來(lái)保證3D打印材料具有足夠的開(kāi)放時(shí)間來(lái)完成打印，參考了該標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的凝結(jié)時(shí)間測(cè)試方法。術(shù)語(yǔ)、定義和符號(hào)術(shù)語(yǔ)和定義混凝土3D打印3Dconcreteprinting本條文是指向于通過(guò)擠出成型方式的無(wú)模建造過(guò)程。3D打印混凝土3Dprintedconcrete為了滿(mǎn)足3D打印混凝土的性能、尤其是可擠出性和可建造性，3D打印混凝土中往往會(huì)摻入各種改善其性能的組分，如礦物摻合料、納米材料、聚合物和纖維等，本條文對(duì)混凝土原材料的規(guī)定可包含但不局限于上述材料?？纱蛴⌒詐rintability混凝土拌合物的可打印性能區(qū)別于工作性能，兩者有交叉也有不同，主要用于評(píng)估所制備的混凝土拌合物能否順利穩(wěn)定的完成無(wú)模堆疊建造的性能。擠出性extrudability本條適用于以擠出成型為打印方式3D打印混凝土，對(duì)于其他成型方式，應(yīng)對(duì)材料性能另行規(guī)定。建造性buildability本條適用于以擠出成型為打印方式3D打印混凝土，對(duì)于其他成型方式，應(yīng)對(duì)材料性能另行規(guī)定。開(kāi)放時(shí)間opentime3D打印混凝土拌合物的開(kāi)放時(shí)間區(qū)別于初凝時(shí)間，測(cè)試方法也不相同，是指具有可打印性的時(shí)間。濕坯強(qiáng)度greenstrength本條適用于評(píng)估3D打印混凝土拌合物超早齡期承受壓力的能力。3D打印混凝土拌合物彈性模量elasticmodulusof3Dprintingconcrete本條適用于評(píng)估3D打印混凝土拌合物超早齡期抵抗變形的能力。打印體3Dprintedstructure本條適用于通過(guò)擠出堆疊的方式成型的試樣或結(jié)構(gòu)，區(qū)別于與模具澆筑成型方式。打印條帶filament本條適用于通過(guò)擠出成型方式成型的單條長(zhǎng)條形3D打印混凝土。打印頭printingnozzle本條適用于憑借壓力或者螺桿旋轉(zhuǎn)的方式擠出混凝土拌合物的機(jī)械裝置。基本規(guī)定一般規(guī)定規(guī)定了試驗(yàn)的環(huán)境條件（相對(duì)濕度不宜小于50%，溫度應(yīng)保持在20℃±5℃）及試驗(yàn)儀器設(shè)備的要求，減少環(huán)境及設(shè)備因素引起的誤差。與GB/T50080《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定保持一致。3D打印混凝土的制備配制3D打印混凝土的原材料性能指標(biāo)應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，攪拌、養(yǎng)護(hù)等工序參照現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。試驗(yàn)報(bào)告規(guī)定了委托單位、試件制作單位、試驗(yàn)或檢測(cè)單位應(yīng)記錄的內(nèi)容，以確保試驗(yàn)信息記錄的完整性。流動(dòng)性試驗(yàn)流動(dòng)性試驗(yàn)根據(jù)3D打印材料是否含有粗骨料，分為了混凝土拌合物的流動(dòng)性測(cè)試方法和砂漿拌合物的流動(dòng)性測(cè)試方法，具體測(cè)試儀器和流程等參照現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。對(duì)3D打印混凝土拌合物流動(dòng)性的測(cè)定按照標(biāo)準(zhǔn)正文5.1和5.2描述方法進(jìn)行。擠出性試驗(yàn)考慮測(cè)試過(guò)程中所使用的打印頭的內(nèi)部構(gòu)造、打印出料口的形狀和尺寸等的差異性，定義了打印頭內(nèi)側(cè)截面的等效直徑，并限定了需要打印條帶的長(zhǎng)度和厚度，以更好的評(píng)估混凝土拌合物的擠出性能。對(duì)3D打印混凝土拌合物擠出性的測(cè)定按照標(biāo)準(zhǔn)正文6.3描述方法進(jìn)行。開(kāi)放時(shí)間試驗(yàn)開(kāi)放時(shí)間是用于評(píng)估還能拌合物滿(mǎn)足可打印性的時(shí)間，區(qū)別于初凝和終凝時(shí)間，可以精確的量化時(shí)間點(diǎn)，開(kāi)放時(shí)間測(cè)定的精確程度取決于試驗(yàn)測(cè)試過(guò)程的時(shí)間間隔，本標(biāo)準(zhǔn)建議的時(shí)間間隔為5min~10min。對(duì)3D打印混凝土拌合物開(kāi)放時(shí)間的測(cè)定按照標(biāo)準(zhǔn)正文7.3描述方法進(jìn)行。建造性試驗(yàn)建造性試驗(yàn)用于測(cè)試3D打印混凝土拌合物的形狀保持能力和無(wú)模堆疊建造后的穩(wěn)定性。針對(duì)形狀保持能力，本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了使用內(nèi)徑和高度相同，均為80mm±0.5mm的圓柱狀試樣，通過(guò)對(duì)坍落度的測(cè)量來(lái)表征其形狀保持能力。對(duì)3D打印混凝土拌合物形狀保持能力的測(cè)定按照標(biāo)準(zhǔn)正文8.1描述方法進(jìn)行。無(wú)模堆疊建造后的穩(wěn)定性是3D打印快速建造的關(guān)鍵，考慮到所打印結(jié)構(gòu)的幾何形狀對(duì)打印體穩(wěn)定性的影響，本標(biāo)準(zhǔn)對(duì)3D打印體的長(zhǎng)度、寬度以及形式進(jìn)行了規(guī)定。對(duì)3D打印體穩(wěn)定性的測(cè)定按照標(biāo)準(zhǔn)正文8.2描述方法進(jìn)行。濕坯強(qiáng)度和彈性模量試驗(yàn)本標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定了3D打印混凝土拌合物的濕坯強(qiáng)度和彈性模量的尺寸要求和測(cè)試方法。對(duì)3D打印混凝土凝濕坯強(qiáng)度和彈性模量的測(cè)定按照標(biāo)準(zhǔn)正文9.3描述方法進(jìn)行。凝結(jié)時(shí)間測(cè)試凝結(jié)時(shí)間試驗(yàn)根據(jù)3D打印材料是否含有粗骨料，分為了混凝土拌合物的凝結(jié)時(shí)間測(cè)試方法和砂漿拌合物的凝結(jié)時(shí)間測(cè)試方法，具體測(cè)試儀器和流程等參照現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。對(duì)3D打印混凝土凝結(jié)時(shí)間的測(cè)定按照標(biāo)準(zhǔn)正文10.1和10.2描述方法進(jìn)行。主要試驗(yàn)驗(yàn)證情況分析與指標(biāo)確定為保證標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法的合理性，編制組進(jìn)行了大量的驗(yàn)證試驗(yàn)。在試驗(yàn)方案的設(shè)立上，標(biāo)準(zhǔn)編制組本著實(shí)事求是、精益求精的精神，在試件尺寸、試件的制作和養(yǎng)護(hù)、試驗(yàn)方法等諸多方面加以論證、補(bǔ)充、細(xì)化、完善。試驗(yàn)條件打印機(jī)及參數(shù)圖2試驗(yàn)用3D打印機(jī)打印機(jī)尺寸：1.5m×1.2m×0.5m打印行進(jìn)速度：50mm/s；設(shè)定層高：8mm；噴頭直徑：12mm。原材料及試驗(yàn)配比普通硅酸鹽水泥（P?O42.5）：堯柏P?O42.5硫鋁酸鹽水泥（SAC）：堯柏SAC42.5硅灰（SF）：細(xì)骨料（S）：河砂，Ⅱ區(qū)中砂，細(xì)度模數(shù)2.6～2.9減水劑（SM）：聚羧酸減水劑纖維（PP）：聚丙烯纖維，纖維長(zhǎng)度12mm所用基準(zhǔn)配合比見(jiàn)表2：表23D打印混凝土基準(zhǔn)配合比P?O42.5SACSFSPPSMW750502001400310300開(kāi)展3D打印拌合物流動(dòng)性、擠出性、開(kāi)放時(shí)間、建造性試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明上述測(cè)試可明顯測(cè)定拌合物的打印性能。打印性能流動(dòng)性圖3流動(dòng)性測(cè)試由試驗(yàn)結(jié)果可以看出，在本實(shí)驗(yàn)條件下，對(duì)于給定配合比的拌和物，跳桌試驗(yàn)和坍落度可有效界定拌合物的流動(dòng)性。擠出性由試驗(yàn)結(jié)果可以看出，在本實(shí)驗(yàn)條件下，對(duì)于給定配合比的拌和物，擠出連續(xù)、均勻，擠出性能良好。a)使用10mm的圓形噴頭的擠出性測(cè)試b)使用15mm的方形噴頭的擠出性測(cè)試圖4擠出性測(cè)試開(kāi)放時(shí)間a)使用20mm的方形噴頭的開(kāi)放時(shí)間測(cè)試b)使用15mm的圓形噴頭的開(kāi)放時(shí)間測(cè)試圖5開(kāi)放時(shí)間測(cè)試由試驗(yàn)結(jié)果可以看出，在本實(shí)驗(yàn)條件下，對(duì)于給定配合比的拌和物，打印時(shí)間測(cè)試規(guī)律明顯，基本呈現(xiàn)出隨著時(shí)間的增加，打印條帶由寬變窄，最后出現(xiàn)間斷的規(guī)律。建造性圖6薄壁結(jié)構(gòu)的建造性測(cè)試a)打印層高h(yuǎn)=6mmb)打印層高h(yuǎn)=8mmc)打印層高h(yuǎn)=10mm圖7圓筒結(jié)構(gòu)的建造性測(cè)試由試驗(yàn)結(jié)果可以看出，在本實(shí)驗(yàn)條件下，對(duì)于給定配合比的拌和物，建造高度與設(shè)計(jì)高度誤差在規(guī)定范圍之內(nèi)，建造性良好。濕坯強(qiáng)度濕坯強(qiáng)度試驗(yàn)過(guò)程中，在加載端的上下量測(cè)鋪設(shè)了保鮮薄膜，用于減緩或者消除加載頭對(duì)試件的摩擦力。a)初始階段b)壓縮之后的狀態(tài)圖83D打印混凝土濕坯強(qiáng)度測(cè)試(a)(b)(c)(d)(e)(f)圖93D打印混凝土齡期在(a)齡期30min；(b)齡期45min；(c)齡期60min；(d)齡期75min；(e)齡期90min；(f)齡期105min的壓力-位移曲線從圖9給出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，3D打印混凝土拌合物在齡期為60min內(nèi)的由于水化硬化程度較低，測(cè)試所得的荷載位移曲線未出現(xiàn)明顯的峰值。當(dāng)齡期超過(guò)60min之后，可以準(zhǔn)確的量化分析3D打印混凝土材料的濕坯強(qiáng)度以及彈性模量，證明本方法的有效性和可應(yīng)用性。標(biāo)準(zhǔn)中涉及專(zhuān)利情況說(shuō)明經(jīng)檢索，本標(biāo)準(zhǔn)所列技術(shù)內(nèi)容沒(méi)有涉及專(zhuān)利和知識(shí)產(chǎn)權(quán)的情況。產(chǎn)業(yè)化、推廣應(yīng)用論證的預(yù)期達(dá)到的經(jīng)濟(jì)效果等情況（1）經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益與傳統(tǒng)混凝土技術(shù)相比，3D打印混凝土在經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益方面有一定優(yōu)勢(shì)，有助于其產(chǎn)業(yè)化推廣。對(duì)于傳統(tǒng)的現(xiàn)澆和預(yù)制工藝，模板在混凝土生產(chǎn)過(guò)程中至關(guān)重要，其設(shè)計(jì)、制作、安裝和拆卸都是必不可少的，耗時(shí)、耗力且耗費(fèi)錢(qián)財(cái)。3D打印建筑不需要模板支護(hù)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中即免除了模板工程的設(shè)計(jì)工作，加快了設(shè)計(jì)流程；在生產(chǎn)過(guò)程中，不需要單獨(dú)進(jìn)行模板的制造，尤其是異型模板等，更不必考慮后續(xù)的模板安裝、拆卸和周轉(zhuǎn)問(wèn)題，大大簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工序。3D打印可實(shí)現(xiàn)“裝配式”施工技術(shù)，加快施工進(jìn)度，減低人工成本等。3D打印技術(shù)能大幅度提高了生產(chǎn)效率并且降低生產(chǎn)成本，3D打印技術(shù)“增材制造”的方式，節(jié)約了材料，減少了資金的投入。3D打印技術(shù)的社會(huì)效益則更加顯著。隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展，人們對(duì)生活環(huán)境的品質(zhì)和審美追求不斷提升，同時(shí)隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，參數(shù)化設(shè)計(jì)、非線性設(shè)計(jì)等體現(xiàn)時(shí)代精神的個(gè)性化設(shè)計(jì)也備受青睞。3D打印技術(shù)在很多領(lǐng)域都能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的個(gè)性化定制，未來(lái)與人工智能結(jié)合后可以更加方便，智能地為設(shè)計(jì)師服務(wù)，為更多人提供舒適、自由和人性化的環(huán)境空間。其節(jié)能環(huán)保、質(zhì)優(yōu)高效、節(jié)省成本、施工安全、堅(jiān)固耐用以及設(shè)計(jì)自由與快速呈現(xiàn)等方面的優(yōu)勢(shì)也會(huì)得到充分的體現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排的良好發(fā)展理念。（2）產(chǎn)業(yè)規(guī)模及推廣應(yīng)用情況混凝土是當(dāng)代建筑用量最大、范圍最廣的建筑材料?，F(xiàn)代混凝土技術(shù)經(jīng)歷100多年的發(fā)展，由素混凝土、鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土、高強(qiáng)混凝土、高性能混凝土、超高性能混凝土發(fā)展到如今的3D打印混凝土，正在由手工建造、自動(dòng)化建造向智能化建造邁進(jìn)。3D打印混凝土技術(shù)在土木建筑領(lǐng)域的研究開(kāi)始于上世紀(jì)90年代，近幾年，水泥基材料3D打印技術(shù)得到了迅速發(fā)展，在房屋建筑、景觀飾品、道路橋梁等多個(gè)領(lǐng)域取得了成功應(yīng)用，表現(xiàn)出巨大的發(fā)展?jié)摿Α?014年，通過(guò)3D打印建造的10幢建筑在上海張江高新青浦園區(qū)內(nèi)竣工并展示；2016年，北京華商騰達(dá)科技有限公司完成全球首座現(xiàn)場(chǎng)整體3D打印的雙層別墅；2016年，盈創(chuàng)建筑科技（上海）有限公司在蘇州工業(yè)園區(qū)使用3D打印技術(shù)打造了一個(gè)中式庭院。近年來(lái)，河北工業(yè)大學(xué)指揮基礎(chǔ)設(shè)施研究院在3D打印趙州橋、3D打印小商橋、高速服務(wù)區(qū)景觀裝飾、底泥資源化利用、特種3D打印材料制備等方面完成多個(gè)3D打印落地項(xiàng)目。國(guó)家出臺(tái)多項(xiàng)政策鼓勵(lì)3D打印技術(shù)的發(fā)展。2013年4月，3D打印技術(shù)入選國(guó)家高技術(shù)研究規(guī)劃（863計(jì)劃）。2017年3月，中國(guó)工程院開(kāi)展了咨詢(xún)研究項(xiàng)目“建筑3D打印研發(fā)現(xiàn)狀與發(fā)展戰(zhàn)略研究”。2015年5月，國(guó)務(wù)院正式印發(fā)《中國(guó)制造2025》，以3D打印為代表的新興技術(shù)占據(jù)重要地位。2016年8月，住房城鄉(xiāng)建設(shè)部印發(fā)的《2016-2020年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》中提出“積極開(kāi)展建筑業(yè)3D打印設(shè)備及材料的研究，探索3D打印技術(shù)運(yùn)用于建筑部品、構(gòu)件生產(chǎn)，開(kāi)展示范應(yīng)用”。2016年12月，3D打印技術(shù)被列入國(guó)務(wù)院發(fā)布的《“十三五”國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》。2017年12月，工信部、發(fā)改委等十二部門(mén)聯(lián)合出臺(tái)《增材制造（3D打?。┊a(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃（2017-2020年）》提出，保持增材制造產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展，年均增速在30%以上，深化行業(yè)應(yīng)用，完善增材制造產(chǎn)業(yè)鏈、初步實(shí)現(xiàn)全局布局等要求。目前，國(guó)內(nèi)也有眾多高校、科研院所、企業(yè)等開(kāi)展3D打印混凝土的基礎(chǔ)研究與應(yīng)用開(kāi)發(fā)，一系列成功的案例也表明3D建筑打印在工程的實(shí)際應(yīng)用中存在著巨大的發(fā)展前景。（3）本標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)的技術(shù)先進(jìn)性以及本標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布對(duì)行業(yè)及社會(huì)發(fā)展的促進(jìn)作用混凝土3D打印技術(shù)具有自動(dòng)化程度高、造型靈活、免模具支撐、節(jié)省材料、節(jié)省工期等方面的優(yōu)勢(shì)，受到了越來(lái)越廣泛的關(guān)注。但3D打印混凝土在材料性能與傳統(tǒng)澆筑成型的混凝土存在明顯不同，導(dǎo)致了GB/T50080《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》不能完全適用于3D打印混凝土拌和物打印性能的檢測(cè)。本標(biāo)準(zhǔn)在參考現(xiàn)有測(cè)試方法的基礎(chǔ)上，基于3D打印混凝土的特點(diǎn)，針對(duì)性地提出國(guó)內(nèi)首部關(guān)于3D打印混凝土拌合物打印性能的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。在大量驗(yàn)證試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)3D打印混凝土拌合物打印性能給出了科學(xué)合理的方法。本標(biāo)準(zhǔn)的編制，充分考慮其適用的范圍，盡可能兼顧砂漿及含粗骨料的混凝土的3D打印混凝土拌合物的打印性能的試驗(yàn)方法，并且考慮到與現(xiàn)有普通混凝土拌合物性能測(cè)試方法的銜接，以引領(lǐng)整個(gè)3D打印技術(shù)領(lǐng)域的規(guī)范發(fā)展。混凝土3D打印技術(shù)作為一種新型的智能制造技術(shù)，與傳統(tǒng)建筑制造技術(shù)相比，其在節(jié)約資源、降耗環(huán)保等方面具有顯著的優(yōu)勢(shì)，可推動(dòng)傳統(tǒng)建筑行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。符合生態(tài)文明、安全發(fā)展的要求。3D打印技術(shù)的健康、穩(wěn)定發(fā)展，可以有效助力建筑行業(yè)的升級(jí)。另外，隨著我國(guó)城市的發(fā)展，人們對(duì)城市景觀及建筑作品設(shè)計(jì)的要求也不斷提高，建筑作品不僅要具有良好的實(shí)用性、公共性，還需要在審美上給予人民群眾以愉悅、獨(dú)特的視覺(jué)體驗(yàn)。3D打印建筑造型自由、功能靈活，作為一種新的制造方式，在城市景觀提升方面蘊(yùn)含著較大的潛力與發(fā)展空間。3D打印技術(shù)作為科技發(fā)展的產(chǎn)物，推動(dòng)著社會(huì)各行各業(yè)的革新與進(jìn)步。建筑3D打印技術(shù)突破了傳統(tǒng)建造模式的限制，最大程度地將建造師的靈感和創(chuàng)意轉(zhuǎn)化為真實(shí)的產(chǎn)品，為建筑行業(yè)注入了新鮮的血液。3D打印技術(shù)擁有著巨大的市場(chǎng)潛力和行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，成為引領(lǐng)未來(lái)建筑行業(yè)發(fā)展的重要方向。(4)本標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)的技術(shù)先進(jìn)性以及本標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布對(duì)行業(yè)及社會(huì)發(fā)展的促進(jìn)作用，即與“宜業(yè)尚品造福人類(lèi)”的相關(guān)性從生態(tài)角度來(lái)看，建筑行業(yè)對(duì)環(huán)境影響的占比很高。為克服傳統(tǒng)建筑對(duì)環(huán)境帶來(lái)的影響，3D打印作為一種新的智能制造方式，可降低產(chǎn)品生命周期內(nèi)的能源使用、資源需求以及二氧化碳的排放等。目前，3D打印可以預(yù)制構(gòu)件或現(xiàn)場(chǎng)打印的形式用于建筑行業(yè)等，這種方式施工簡(jiǎn)便、極少產(chǎn)生建筑垃圾、可以減少有害氣體及粉塵的排放。3D打印混凝土技術(shù)還可以通過(guò)功能集成設(shè)計(jì)，節(jié)省材料、降低成本和環(huán)境影響。建筑3D打印技術(shù)推廣和發(fā)展的關(guān)鍵在于與3D打印技術(shù)相協(xié)調(diào)兼容的混凝土材料。本標(biāo)準(zhǔn)的制定對(duì)促進(jìn)滿(mǎn)足3D打印技術(shù)要求的混凝土材料的制備和性能優(yōu)化具有重要的意義，同時(shí)亦符合國(guó)家建筑工業(yè)化、數(shù)字化、智能化的發(fā)展戰(zhàn)略，可助力解決建筑業(yè)