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目前3D打印技术在土木工程行业的应用展开了大规模的研究,但还没有很好解决打印层堆积和层间粘结强度满足封水的问题。本文研制3D打印井壁混凝土支护材料,为研发井壁高效支护工艺装配提供合适的材料。本文主要的研究内容和成果如下:首先,本文采用单因素和正交试验分析了减水剂掺量、速凝剂掺量、缓凝剂掺量、掺和物B掺量、掺和物C掺量、砂的细度模数等主要因素对混凝土流动度、坍落度、凝结时间和强度的影响,初步获得3D打印井壁混凝土的配合比。试验结果发现,该组配方具有良好的挤出性,在普通硅酸盐水泥中掺入适当的水泥A或者采用快硬硫铝酸盐水泥,从而能够实现快速凝结的要求。其次,为得到3D打印井壁混凝土的最佳配合比,采用挤出性、建造性和开放时间三个指标评价各种不同材料配合比的打印性能,。试验结果表明:普通硅酸盐水泥的配方具有较好的挤出性和较长的开放时间,堆积性较差;在普通硅酸盐水泥配方的基础上加入水泥A的配方,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,可在短时间内打印高度达到120cm甚至更高,且只产生较小变形;采用快硬硫铝酸盐水泥的配方,由于凝结速度太快容易发生阻塞,不能满足打印要求。试验研究结果发现适合打印的新拌混凝土的流动度、坍落度、开放时间、贯入阻力值和屈服强度等性能特征,为后续打印性能评价提供判定依据。最后,打印结果发现打印试块的缺陷小于浇筑试块,具体表现为:打印试块比浇筑试块密度提高约0.4%,孔隙率相比浇筑试块减低了约3%~10%;在抗渗性方面,打印试块的渗透系数是浇筑试块的20%左右,打印试块的抗渗性优于浇筑试块,打印层之间不存在明显缺陷和冷接缝;在材料强度方面,打印试块强度到达50MPa~60MPa,比浇筑试块最大提高了39.9%;打印试块28天最大的抗压强度为强度为65.2MPa,大于浇筑试块的46.6MPa;打印试块的抗折强度为4.5~5MPa大于浇筑试块的4.5MPa;打印试块的劈裂拉伸强度3.7~4.2MPa,大于浇筑试块的3.4MPa。井壁模型的加载水压试验,打印模型最大承受9.74MPa水压,打印材料强度符合要求,打印层之间没有明显缝隙不存在冷接缝。综上,本文获得了用于立井井壁3D打印的混凝土材料,使得3D打印混凝土具有较好的流动性,快速成型的建造性,同时兼顾充足的开放时间。3D打印井壁整体性良好,强度满足要求,打印层之间紧密地粘结,不产生冷缝,为研发井壁高效支护工艺装备提供合适的材料。