3D 打印水泥基材料浆体有点像自密实混凝土的特点。因为 3D 打印是一层一层挤出来的,所以做出来的成品构件不光在外观上容易有毛病,在性能上也不一样。Yi Wei 等人研究了打印样品的这种不一样,分别做了三个方向的抗压测试和三个方向的抗折强度测试,发现沿着 Y 轴方向(就是喷头走的方向)的强度最大,而沿着 Z 轴方向(沉积的方向)的强度最低。还说上层堆起来的时候,下面那层因为受力,表面结构会重新排一下来适应压力,随着沉积时间变长,刚度跟着时间按指数增长,这样重新排布就会受限制,产生空腔,导致沿着沉积方向的力学性能下降。
Babak Zareiyan 分析了 3D 打印混凝土力学性能的测试办法,他把一般混凝土主要的几种测试方法比了比,说测 3D 打印混凝土力学性能不该用测抗压强度的办法,因为层和层之间有冷缝,性能上明显不一样,所以应该用测界面强度的办法来测。他用了拉断实验、楔形劈裂实验、混凝土劈裂实验、倾斜剪切法、扭转粘结强度实验和平行剪切实验这几种办法,比较了样品大小、结果准不准还有实际做实验好不好操作这些问题,觉得劈裂实验最适合用来测 3D 打印混凝土的力学性能。
R.J.M. Wolfs 等人研究了砂浆 3D 打印体的抗压性能,对于 3D 打印过程,结构分析要的早期力学性能可以通过破坏性实验直接或者间接地测,这叫生胚强度:把水泥浆体灌到圆柱形模具里,震一震弄实了再拿出来,沿着轴向在上面加压力,一直到材料有明显变形或者裂纹时得到的强度。他们还研究了超声波检测行不行,发现超声波透射实验可以作为一种不错的没损害的办法来表现 3D 打印砂浆的早期性能,还能通过超声波让材料温度变一变来表现实验过程里的水化程度。