文献速读
Constr. Build. Mater.：使用再生PET骨料对3D打印砂浆力学和耐久性的影响
题目
题目：The effect of using recycled PET aggregates on mechanical and durability properties of 3D printed mortar
使用再生PET骨料对3D打印砂浆力学和耐久性的影响
关键词
关键词：3D打印砂浆；3D打印混凝土；再生骨料；增材制造；聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）；人造骨料；可打印混凝土；塑料骨料；3D打印；硬化性能
来源
出版年份：2022
来源：Construction and Building Materials
课题组：波兰西波美拉尼亚理工大学Szymon Skibicki课题组
研究背景
天然骨料是建筑行业中使用量最大的资源，在可持续发展的背景下，需要找到天然骨料的替代品。同时塑料的产生量巨大，难以处理，可以考虑使用大量的塑料产品用于替代骨料或者附加分散钢筋。
研究出发点
在替换普通混凝土/砂浆中的骨料方面，大多数研究主要集中在具有再生塑料添加剂的混凝土上，在回收塑料以替代砂浆的天然骨料的相关研究较少。
研究内容
本文作者开发了一种适用于3D打印的PET颗粒水泥砂浆，对标准试件和打印试件进行了测试，确定了打印砂浆的强度和耐久性能。本研究还介绍了用于3D打印中添加PET颗粒改性砂浆性能的问题以及低水胶比下添加PET砂浆的各项性能。
表1 混合成分
图1 测试方案：a）打印试件的压缩测试方案；b）打印试件的弯曲测试方案; c) 打印试件的弯曲测试图
图2 试样应力-应变关系
图3 标准试样砂浆的抗压强度和抗弯强度：a）标准试样的抗压强度；b）标准试样的抗弯强度
图4 打印砂浆试样的抗压强度：a）垂直方向为 “v”；b）水平方向为“h”
图5 打印试件的SEM分析：a）打印试件的边缘；b）打印试件的中间部分
图6 冻融测试后，标准试件的（a）抗压强度和（b）抗弯强度
图7 打印试件在“v”和“h”方向的（a）抗压强度和（b）抗弯强度
主要结论
（1）PET颗粒可以成功用于生产3D打印混合材料，这在本研究中得到了证实；
（2）由于混合物强度和刚度的变化，PET的加入会导致打印试件的可建造性下降。对于PET改性砂浆（即B800 / PET30 , B800 / PET50），强度分别降低了22.3 %和27.1 %。此外，新拌砂浆（B800 / PET10、B800 / PET30、B800 / PET50）的杨氏模量比参考不含PET砂浆分别降低了10.2 %、27.4 %、30.1 %。尽管少部分性能下降，但与其他研究相比，结果令人满意；
（3）与PET的改性不抑制新鲜砂浆的流变性能，可以适当的打印；
（4）掺入PET导致降低的抗压强度和抗弯强度，而与样品无关（打印和浇筑，分别降低高达48.9% 和51.9%）；
（5）掺加PET骨料的砂浆的打印过程导致硬化材料的力学性能降低: 打印试件的抗压和抗折强度比标准试样分别降低了63.3 % ~ 71.3 %和9.1 % ~ 27.6 %。
（6）冻融循环导致测试砂浆的力学性能显着下降。特别是对于打印样品，在掺量10% PET颗粒的25次冻融循环之后，弯曲强度的降低分别在“v”和“h”方向上达到36.6% 和30.5%。在“v”方向和“h”方向，30% 和50% 的掺加PET颗粒的情况下，减少在78.0% 和82.4% 之间。
（7）高温暴露导致PET骨料试件的抗压强度降低。在暴露于150℃的情况下，强度的降低高达8.5%。对于由于PET的熔化而导致的300℃ (280℃ ± 10℃)，抗压强度的降低是显著的（在B800/PET0的34.6% 和B800/PET50的68.8% 之间）。
（8）打印工艺影响试件的横向压实，这一点通过扫描电镜分析得到了证明。（由于在样品的侧面的不充分压实，打印试件相对于标准试件的抗压强度的降低在“v”方向上比在“h”方向上更大）。
（9）相对于其他3D打印相关研究试图回收打印材料中的塑料废物，本文提出的解决方案使用了迄今为止每立方米打印砂浆中最多的塑料废物，符合可持续发展的理念。
本期编者简介
翻译：
于珂珂 硕士生 深圳大学
审核：
罗盛禹 硕士生 深圳大学
排版：
赵泰淇 硕士生 深圳大学
本期学术指导
何嘻闯 博士后 深圳大学
龙武剑 教嘻授 深圳大学
文献链接：
https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.127443
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