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近年来,水泥基材料的3D打印的施工方法得到迅速发展。不同于传统的施工工艺,3D打印水泥基材料因旋转叶片的压力作用,通过喷嘴按设计轨迹挤出砂浆条,并逐层沉积,以建造各种复杂几何形状的建筑和结构构件。挤出砂浆条的形态在不同的打印参数下会发生变化,对于相同的设计高度,设定不同的打印参数,结构物的总高度也会发生变化。本文选择喷嘴尺寸、叶片旋转速度,打印头移动速度,打印高度等关键参数,研究了打印砂浆条的形态变化规律,探明了临界打印高度的变化机理,推导出打印结构物总高度与打印层数和打印时间间隔的关系式。研究主要结论如下:(1)通过调节打印参数(喷嘴尺寸,旋转速度,移动速度,打印高度)研究挤出砂浆条的形态变化规律,挤出的砂浆条横截面面积并不总是随着喷嘴口直径的增加而增加,当打印机喷嘴口直径大于20mm后,打印出的砂浆条横截面面积趋于恒定。定义了高宽比来表征打印参数对挤出砂浆条横截面形状的影响,高宽比随着移动速度增加线性增加,随着旋转速度增加线性减小。(2)提出了3D打印过程的临界下限打印高度h1和临界上限打印高度h2。当打印高度小于h1时,打印机喷嘴挤出的砂浆条的高宽比随着打印高度的增加而增加。当打印高度超过h2时,挤出的砂浆条不连续,不满足施工要求。当打印高度介于h1与h2之间时,打印出来的砂浆条横截面尺寸和形状不发生变化。调节打印参数会改变临界打印高度,打印喷嘴直径越大,临界上下限打印高度越大,介于h1与h2之间的稳定打印区域也越宽。h1并不受移动速度和旋转速度的影响,h2随着移动速度的增加而变大,随着旋转速度的增加而减小。同比例增加移动速度和旋转速度,会发现打印砂浆条的横截面形状相同,临界打印高度也相同。(3)通过薄膜压力传感器将打印喷嘴对挤出砂浆条的打印压力以电信号的方式输出,利用LCR数字电桥测试仪接收电信号并显示,测定不同打印高度下的打印压力大小,明确了临界下限打印高度h1处即为临界附加压力的位置。在不同压力作用下,打印结构物的总沉降随着打印层数的增加而增加,随着打印时间间隔的增加而减小。在临界附加压力位置打印结构物,能够提高施工的速率。