利用混凝土工业固废打印的波浪形景观墙体及其打印方法

技术领域

本发明属于工业固废处理领域，尤其涉及利用混凝土工业固废打印的波浪形景观墙体及其打印方法。

背景技术

3D打印建筑技术本质上属于一种增材制造工艺，将数字化设计模型输入建筑打印机中，转化为打印指令，机器就会按照设计要求，将特殊材料一层一层叠加成特定形状的建筑部件，3D打印建筑在效率提升和可持续发展方面具有明显优势。随着3D打印技术的完善，越来越多的物品都可以由3D打印完成。

工业固体废物是指在工业生产活动中产生的固体废物。固体废物的一类，简称工业废物，是工业生产过程中排入环境的各种废渣、粉尘及其他废物。可分为一般工业废物(如高炉渣、钢渣、赤泥、有色金属渣、粉煤灰、煤渣、硫酸渣、废石膏、脱硫灰、电石渣、盐泥等)和工业有害固体废物。

工业废物消极堆存不仅占用大量土地，造成人力物力的浪费，而且许多工业废渣含有易溶于水的物质，通过淋溶污染土壤和水体。粉状的工业废物，随风飞扬，污染大气，有的还散发臭气和毒气。有的废物甚至淤塞河道，污染水系，影响生物生长，危害人身健康。

现有的打印建筑一般都是一些简单的小件物体，操作简单，都是简单一层一层堆叠，并且打印出来的建筑形状简单、美观性差。

发明内容

本发明的目的是提供利用混凝土工业固废打印的波浪形景观墙体及其打印方法，能打印出波浪形景观墙体，并且结构复杂、性能好。

本发明采用以下技术方案：一种利用混凝土工业固废打印的波浪形景观墙体，所述波浪形观赏墙体包括：

多个波浪形的打印管，各打印管为空心、且其内腔的剖视图为正方形或菱形，多个打印管的走向均相同、且依次自上而下排列，各打印管由多个相互间隔设置的外扩段和内收段组成，相邻的两个打印管的外扩段相互配合形成观赏孔，相邻的两个打印管的内收段相互连通；

打印管的外扩段由左扩段和右扩段组成，打印管的内收段由左收段和右收段组成；

第一层打印管的各左扩段依次与第一层打印管中与该左扩段相邻的右收段、第二层打印管中与第一层打印管的对应右收段相邻的左扩段、第二层打印管中与该左扩段相邻的右收段、以及后续层打印管对应的左扩段和右收段相互配合形成左低右高的倾斜的多个第一壳体；

第一层打印管的各右扩段依次与第一层打印管中与该右扩段相邻的左收段、第二层打印管中与第一层打印管的对应左收段相邻的右扩段、第二层打印管中与该右扩段相邻的左收段、以及后续层打印管对应的右扩段和左收段相互配合形成左高右低的倾斜的第二壳体；

多个第一连接钢筋，倾斜设置，嵌在第一壳体的上侧和下侧壳壁内；

多个第二连接钢筋，倾斜设置，嵌在第二壳体的上侧和下侧壳壁内；

各第一连接钢筋与第二连接钢筋交叉设置，且位于不同的平面。

进一步地，外扩段的长度大于内收段的长度。

进一步地，观赏孔为类椭圆形、且为扁平状。

一种利用混凝土工业固废打印波浪形景观墙体的方法，利用3D打印设备自下而上逐层打印各打印管的管壁，其打印过程包括：

按照打印管的波浪形状在平台上打印波浪形的底部封口混凝土流线；

在底部封口混凝土流线之上向外扩第一预定距离打印两个外扩混凝土流线，逐渐向上并向外扩打印直至打印出截面为“v”形的下壳体、且下壳体最上层的两个外扩混凝土流线的水平距离为打印管最大管径的2/3；各外扩混凝土流线分为左扩流线和右扩流线；

将多个第一连接钢筋的一端搭在最上层的外扩混凝土流线的左扩流线上侧，其另一端搭在相邻的外扩混凝土流线的右扩流线上侧；

在最上层的外扩混凝土流线上侧、且第一连接钢筋的上侧再次打印波浪形的外扩混凝土流线，直至将第一连接钢筋覆盖；

继续向内收第二预定距离打印内收混凝土流线，逐渐向上并向内收打印直至打印出截面为倒“v”形的上壳体、且上壳体最上层的两个内收混凝土流线的水平距离为打印管最大管径的2/3；各内收混凝土流线分为左收流线和右收流线；

将多个第二连接钢筋的一端搭在最上层的内收混凝土流线的右收流线上侧，其另一端搭在相邻的内收混凝土流线的左收流线上侧；

在最上层的内收混凝土流线上侧、且第二连接钢筋的上侧再次打印波浪形的内收混凝土流线，直至将第二连接钢筋覆盖；

继续向内收第二预定距离打印内收混凝土流线，直至两个内收混凝土流线相触，并在两个内收混凝土流线的上侧打印顶部封口混凝土流线即可。

进一步地，第一预定距离为外扩混凝土流线宽度的1/6，第二预定距离为内收混凝土流线宽度的1/6。

进一步地，3D打印设备的每100kg打印材料的配方为：钢渣48-60kg、油墨20kg、水泥20kg和水13kg。

进一步地，打印材料的流速为80-110ml/s，打印设备喷头的移动速度为4200-4900mm/min，打印设备喷头的直径为30mm。

本发明的有益效果是：

本发明的打印管由外扩段和内收段间隔设置组成，进而形成椭圆形的观赏孔，并且打印管为波浪形，其结构稳定，流线美观；

本发明的打印管内设置有第一连接钢筋和第二连接钢筋，大幅增加了整个景观墙体的整体性，避免在运输过程中由于受力不均匀造成破裂；

本发明的第一连接钢筋和第二连接钢筋相互交叉、且处于不同的平面内，使得整个墙体的受力点增大，整体性增强；

本发明的打印方法不仅节约时间，而且取消施工模具，减少了建筑垃圾和建筑粉尘，节省了建筑材料，实现节能减碳。

附图说明

图1为本发明的正视图；

图2为本发明打印管的剖视图；

图3为本发明第一连接钢筋和第二连接钢筋的布置图。

其中：1、打印管；2、外扩段；3、内收段；4、左扩段；5、右扩段；6、左收段；7、右收段；8、外扩混凝土流线；9、内收混凝土流线；10、底部封口混凝土流线；11、顶部封口混凝土流线；12、观赏孔；13、第一连接钢筋；14、第二连接钢筋。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。本发明中的“走向”是依据本发明处于图1状态时的走向描述。

本发明公开了一种利用混凝土工业固废打印的波浪形景观墙体，如图1所示，所述波浪形观赏墙体包括：多个波浪形的打印管1、多个第一连接钢筋13和多个第二连接钢筋14。

各打印管1为空心、且其内腔的剖视图为正方形或菱形，多个打印管1的走向均相同、且依次自上而下排列，各打印管1由多个相互间隔设置的外扩段2和内收段3组成，相邻的两个打印管1的外扩段2相互配合形成观赏孔12，相邻的两个打印管1的内收段3相互连通。

打印管1的外扩段2由左扩段4和右扩段5组成，打印管1的内收段3由左收段6和右收段7组成。

第一层打印管1的各左扩段4依次与第一层打印管1中与该左扩段4相邻的右收段7、第二层打印管1中与第一层打印管1的对应右收段7相邻的左扩段4、第二层打印管1中与该左扩段4相邻的右收段7、以及后续层打印管1对应的左扩段4和右收段7相互配合形成左低右高的倾斜的多个第一壳体。

第一层打印管1的各右扩段5依次与第一层打印管1中与该右扩段5相邻的左收段6、第二层打印管1中与第一层打印管1的对应左收段6相邻的右扩段5、第二层打印管1中与该右扩段5相邻的左收段6、以及后续层打印管1对应的右扩段5和左收段6相互配合形成左高右低的倾斜的第二壳体。

如图3所示，多个第一连接钢筋13倾斜设置，多个第一连接钢筋13嵌在第一壳体的上侧和下侧壳壁内；多个第二连接钢筋14倾斜设置，多个第二连接钢筋14嵌在第二壳体的上侧和下侧壳壁内；各第一连接钢筋13与第二连接钢筋14交叉设置、且位于不同的平面。

外扩段2的长度大于内收段3的长度。观赏孔12为类椭圆形、且为扁平状。

本发明还公开了一种利用混凝土工业固废打印波浪形景观墙体的方法，如图2所示，利用3D打印设备自下而上逐层打印各打印管1的管壁，其打印过程包括：

步骤1：按照打印管1的波浪形状在平台上打印波浪形的底部封口混凝土流线10。

步骤2：在底部封口混凝土流线10之上向外扩第一预定距离打印两个外扩混凝土流线8，逐渐向上并向外扩打印直至打印出截面为“v”形的下壳体、且下壳体最上层的两个外扩混凝土流线8的水平距离为打印管1最大管径的2/3；各外扩混凝土流线8分为左扩流线和右扩流线；

步骤3：将多个第一连接钢筋13的一端搭在最上层的外扩混凝土流线8的左扩流线上侧，其另一端搭在相邻的外扩混凝土流线8的右扩流线上侧；

步骤4：在最上层的外扩混凝土流线8上侧、且第一连接钢筋13的上侧再次打印波浪形的外扩混凝土流线8，直至将第一连接钢筋13覆盖；

步骤5：继续向内收第二预定距离打印内收混凝土流线9，逐渐向上并向内收打印直至打印出截面为倒“v”形的上壳体、且上壳体最上层的两个内收混凝土流线9的水平距离为打印管1最大管径的2/3；各内收混凝土流线9分为左收流线和右收流线；

步骤6：将多个第二连接钢筋14的一端搭在最上层的内收混凝土流线9的右收流线上侧，其另一端搭在相邻的内收混凝土流线9的左收流线上侧；

步骤7：在最上层的内收混凝土流线9上侧、且第二连接钢筋14的上侧再次打印波浪形的内收混凝土流线9，直至将第二连接钢筋14覆盖；

步骤8：继续向内收第二预定距离打印内收混凝土流线9，直至两个内收混凝土流线9相触，并在两个内收混凝土流线9的上侧打印顶部封口混凝土流线11即可。

第一预定距离为外扩混凝土流线8宽度的1/6，第二预定距离为内收混凝土流线9宽度的1/6。3D打印设备的每100kg打印材料的配方为：钢渣48-60kg、油墨20kg、水泥20kg和水13kg。打印材料的流速为80-110ml/s，打印设备喷头的移动速度为4200-4900mm/min，打印设备喷头的直径为30mm。

本发明的打印方法指的是将图1中的墙体放倒，即放平后的打印方法，因为如果按照图1的形式进行打印的话，难度过大，并且层数过高，会导致没有凝固的混凝土坍塌。利用本发明的打印方法将墙体打印出来后，待放置预定时间后，将墙体立起即可。

如图1所示，本发明的打印方法在打印时可以自图1的左上方开始打印，当然也可以自图1的右下方、右上方和左下方进行打印，虽然是图1的左上方，但是因为在打印时是将图1的墙体放倒即放平后进行打印的，因此后续的上下方向是按照墙体放平的状态进行描述；即开始打印后先打印各层打印管1的底部封口混凝土流线10，然后逐层先打印打印管1的外扩混凝土流线8并形成下壳体，然后打印内收混凝土流线9进而形成打印管1的上壳体，最后打印顶部封口混凝土流线11对上壳体进行封口，使得上壳体和下壳体相互叠加形成打印管1。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。