金 源，徐嘉賓，孫登田，陳明旭，黃永波，蘆令超，程 新

(1.濟(jì)南大學(xué)，山東省建筑材料制備與測(cè)試技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，濟(jì)南 250022；2.山東省鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)建材質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，泰安 271000)

0 引 言

3D打印作為智能制造技術(shù)中極為重要的一部分，已經(jīng)被成功應(yīng)用在陶瓷、高分子材料等領(lǐng)域[1-2]。然而，其在建筑材料領(lǐng)域的發(fā)展仍處于起步階段[3-4]。與傳統(tǒng)建筑成型工藝相比，3D打印技術(shù)是基于數(shù)字化的三維模型，將材料通過(guò)螺桿攪拌擠出和層層疊加打印的方式來(lái)獲得三維實(shí)體結(jié)構(gòu)[5]。建筑材料3D打印具備很多優(yōu)點(diǎn)，包括：①建造速度快，可以縮短工期；②打印異形結(jié)構(gòu)，定制化強(qiáng)；③減少揚(yáng)塵的產(chǎn)生，保護(hù)環(huán)境；④減少人工的使用，降低成本[6]。

對(duì)于建筑3D打印材料來(lái)說(shuō)，影響最終打印樣品結(jié)構(gòu)和性能的因素主要包括三個(gè)：可泵送性、可擠出性和可堆積性[7-8]。可泵送性表示打印漿體從料筒輸送到擠出噴嘴的難易程度，其中一個(gè)重要的問(wèn)題是在輸送過(guò)程中漿體的離析現(xiàn)象，這可能會(huì)導(dǎo)致在泵送過(guò)程中的均勻性較差而造成漿體堵塞[9]?？蓴D出性是指漿體在擠出裝置中經(jīng)過(guò)螺桿攪拌從噴嘴處擠出的難易程度[10-11]。而可堆積性或者可建造性是水泥基漿體從噴嘴擠出后打印結(jié)構(gòu)的形狀保持性能，要求打印漿體不發(fā)生結(jié)構(gòu)變形[12]。目前，通過(guò)流變性能來(lái)調(diào)控打印材料的結(jié)構(gòu)變形是切實(shí)可行的方法，包括屈服應(yīng)力、觸變性和粘彈性等。例如，Ketel等[13]通過(guò)調(diào)控水泥基漿體的流變性能來(lái)揭示流變性能與收縮之間的打印適應(yīng)性，以建立優(yōu)良的打印結(jié)構(gòu)。

目前3D打印技術(shù)在建筑領(lǐng)域的研究主要集中在大型構(gòu)件和建筑上，很少有關(guān)3D打印建筑裝飾材料的報(bào)道[14]。白色硅酸鹽水泥作為用途最廣的裝飾品種水泥，其獨(dú)特的白度特征極其適用于建筑物裝飾，但早期力學(xué)性能差和難以調(diào)控的流變性能制約其在3D打印領(lǐng)域的發(fā)展。本文通過(guò)使用納米二氧化硅來(lái)調(diào)控白水泥基3D打印材料的流變性能(屈服應(yīng)力和粘彈性)，旨在穩(wěn)定打印后的漿體結(jié)構(gòu)和改善材料的力學(xué)性能。采用動(dòng)態(tài)、靜態(tài)和振蕩剪切模式來(lái)測(cè)試白水泥基3D打印材料的流變參數(shù)，并通過(guò)多參數(shù)的相關(guān)性確定影響白水泥基3D打印材料結(jié)構(gòu)的流變參數(shù)。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 原材料

試驗(yàn)采用的膠凝材料為阿爾博公司生產(chǎn)的42.5級(jí)白色硅酸鹽水泥；促凝劑為上海麥克林生化科技有限公司生產(chǎn)的分析純甲酸鈣，純度大于96%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))；可再分散性膠粉為寶辰化學(xué)有限公司生產(chǎn)的6022E型EVA膠粉，活性成分主要是乙烯-醋酸乙烯共聚物；增稠劑是羥丙基甲基纖維素醚(HPMC)，粘度100 000 mPa·s；消泡劑為上海麥克林生化科技有限公司生產(chǎn)的分析純?cè)噭┝姿崛□?，純度大?9%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))；減水劑(WRA)為聚羧酸型減水劑，減水率為32%。納米材料為納米二氧化硅，平均粒徑為20 nm。

1.2 樣品制備

白水泥基3D打印材料基本組成如表1所示，制備流程如下：

表1 白水泥基3D打印材料基本組成Table 1 Basic composition of 3D printed white Portland cement-based materials

(1)將納米材料、減水劑與水預(yù)先超聲分散10 min，然后加入消泡劑攪拌制得液體混合物；

(2)將甲酸鈣、可再分散性膠粉、羥丙基甲基纖維素醚與水泥在V型攪拌機(jī)中干混2 min制得固體粉末混合物；

(3)將上述制得的液體與固體混合物在攪拌機(jī)中快速攪拌2 min；

(4)將攪拌后的漿體加入料筒中并組裝在3D打印機(jī)上，按照設(shè)定的程序開(kāi)始打印；

(5)將打印后的樣品放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱養(yǎng)護(hù)。

1.3 測(cè)試方法

1.3.1 凝結(jié)時(shí)間

白水泥基3D打印材料凝結(jié)時(shí)間的測(cè)試方法基于國(guó)標(biāo)GB/T 1346—2011，通過(guò)觀(guān)察試針自由下落的高度來(lái)判斷漿體的凝結(jié)時(shí)間，當(dāng)試針距離底板的高度為(4±1) mm時(shí)，為水泥的初凝時(shí)間。

1.3.2 流變性能

流變性能通過(guò)旋轉(zhuǎn)流變儀(HAAKE MARS 40，ThermoFisher)測(cè)試所得。動(dòng)態(tài)屈服性能(動(dòng)態(tài)屈服應(yīng)力和塑性粘度)和靜態(tài)屈服性能的測(cè)試模塊都是槳葉轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，槳葉轉(zhuǎn)子與測(cè)試杯底部的距離設(shè)置為3 mm，動(dòng)態(tài)屈服性能的測(cè)試程序?yàn)椋孩僭?0 s-1剪切速率下預(yù)剪切1 min；②靜置2 min；③剪切速率在2 min內(nèi)從0 s-1增長(zhǎng)到100 s-1；④剪切速率在2 min內(nèi)從100 s-1降低至0 s-1。靜態(tài)屈服性能的測(cè)試程序?yàn)椋孩僭?0 s-1剪切速率下預(yù)剪切1 min；②靜置20 min；③剪切速率設(shè)置為0.1 s-1測(cè)試1 min。

振蕩模式的測(cè)試模塊與旋轉(zhuǎn)掃描模式不同，使用的是平板轉(zhuǎn)子系統(tǒng)。在流變程序開(kāi)始之前，設(shè)置流變儀平板轉(zhuǎn)子系統(tǒng)上下平板間隙為0.8 mm，測(cè)試方法為在振蕩頻率1 Hz的條件下，應(yīng)力從1 Pa以對(duì)數(shù)形式增長(zhǎng)到2 000 Pa。然后選擇線(xiàn)性粘彈區(qū)內(nèi)的振蕩應(yīng)力值作為振蕩頻率掃描的固定值，控制頻率從50 Hz 以對(duì)數(shù)形式降低到0.1 Hz。

1.3.3 可建造性

可建造性用打印樣品的變形率來(lái)表征。打印樣品的模型尺寸為25 mm×25 mm×75 mm，變形率的計(jì)算公式如下：

(1)

式中：D是打印結(jié)構(gòu)的變形率；l0、d0、w0分別是數(shù)字模型的長(zhǎng)、寬、高尺寸；l1、d1、w1分別是堆積結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)、寬、高尺寸。

1.3.4 力學(xué)性能

將打印樣品在溫度20 ℃、相對(duì)濕度95%的條件下養(yǎng)護(hù)3 d，使用切割機(jī)將樣品切割成合適大小，抗壓強(qiáng)度樣品尺寸為20 mm×20 mm×20 mm。采用美國(guó)MTS萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)測(cè)量抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度，抗壓強(qiáng)度測(cè)試加載速度為0.3 kN/s，抗折強(qiáng)度測(cè)試加載速度為2 mm/min，測(cè)試范圍為10～50 kN。

2 結(jié)果與討論

2.1 凝結(jié)時(shí)間

打印材料的凝結(jié)時(shí)間會(huì)顯著影響打印后漿體的變形率和力學(xué)性能。納米二氧化硅摻量對(duì)白水泥基3D打印材料凝結(jié)時(shí)間的影響如圖1所示。從圖中可以看出，白水泥基3D打印材料的初凝時(shí)間和終凝時(shí)間都隨著納米二氧化硅摻量的增加而降低。與對(duì)照組相比，當(dāng)納米二氧化硅的摻量為0.5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)時(shí)，初凝時(shí)間由234 min縮短至114 min，終凝時(shí)間由265 min縮短至182 min，這說(shuō)明納米二氧化硅的摻入能夠?qū)Π姿嗷鶟{體產(chǎn)生明顯的促凝作用。這是因?yàn)榧{米材料的尺寸較小，摻入水泥漿體中能夠增加水化成核位點(diǎn)，從而促進(jìn)水化作用。其次，納米二氧化硅能夠與漿體中的鈣離子反應(yīng)，加速水泥水化進(jìn)程。

圖1 納米二氧化硅摻量對(duì)白水泥基3D打印材料凝結(jié)時(shí)間的影響Fig.1 Effect of nano-silica content on the setting time of3D printed white Portland cement-based materials

2.2 屈服應(yīng)力

水泥基3D打印材料的制備過(guò)程受到材料性能、漿體流動(dòng)、硬度等眾多因素的影響，而水泥基材料在打印前后的流動(dòng)狀態(tài)具有很大的差別。漿體從料筒到噴嘴和從噴嘴擠出后流動(dòng)狀態(tài)的變化與漿體的動(dòng)態(tài)屈服性能極其相關(guān)，而靜態(tài)屈服應(yīng)力則與漿體擠出后的堆積性能相關(guān)。圖2是納米二氧化硅摻量對(duì)白水泥基3D打印材料動(dòng)態(tài)屈服性能的影響?？梢钥闯觯杭{米二氧化硅摻量在0%～0.2%時(shí)，剪切應(yīng)力呈現(xiàn)下降趨勢(shì)；納米二氧化硅摻量在0.2%～0.5%范圍內(nèi)時(shí)，剪切應(yīng)力呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。這是因?yàn)榧{米二氧化硅摻量較小時(shí)，滾珠效應(yīng)占據(jù)主導(dǎo)作用，但是當(dāng)摻量較高時(shí)，納米材料的尺寸效應(yīng)開(kāi)始占據(jù)主導(dǎo)地位，高比表面積會(huì)造成漿體內(nèi)部自由水的減少，從而增加漿體的內(nèi)摩擦力。通過(guò)對(duì)剪切應(yīng)力下降曲線(xiàn)進(jìn)行賓漢姆模型擬合(見(jiàn)圖2(b))，可以看出，隨著納米二氧化硅摻量的增加，動(dòng)態(tài)屈服應(yīng)力和塑性粘度呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢(shì)，其原因與對(duì)剪切應(yīng)力的影響類(lèi)似。當(dāng)納米二氧化硅摻量為0.1%時(shí)，塑性粘度達(dá)到最低值，當(dāng)納米二氧化硅摻量為0.2%時(shí)，動(dòng)態(tài)屈服應(yīng)力達(dá)到最低值。因此，可以認(rèn)為納米二氧化硅0.2%摻量下，漿體的流動(dòng)性最高，擠出性能最佳。膠凝材料在靜置狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)形成往往以靜態(tài)屈服應(yīng)力隨時(shí)間的演化為特征，這一特性對(duì)于許多基于水泥的應(yīng)用至關(guān)重要，特別是3D打印，因?yàn)樗鼤?huì)影響擠出后漿體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。根據(jù)這些要求，通過(guò)分析納米材料摻量對(duì)剪切應(yīng)力的影響，對(duì)其靜態(tài)屈服應(yīng)力進(jìn)行了評(píng)價(jià)。圖3是在極低的恒定剪切速率下，白水泥基3D打印材料剪切應(yīng)力的變化。隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，白水泥基3D打印材料剪切應(yīng)力先增加后降低，其峰值被認(rèn)為是靜態(tài)屈服應(yīng)力。同時(shí)，隨著納米二氧化硅摻量的增加，白水泥基3D打印材料的靜態(tài)屈服應(yīng)力也逐漸增加，這與動(dòng)態(tài)屈服性能有所區(qū)別。這是因?yàn)榧{米二氧化硅可以促進(jìn)水化，加速水泥內(nèi)部絮凝結(jié)構(gòu)的形成。

圖2 納米二氧化硅摻量對(duì)白水泥基3D打印材料塑性粘度和動(dòng)態(tài)屈服應(yīng)力的影響Fig.2 Effect of nano-silica content on the plastic viscosity and dynamic yield stress of 3D printed white Portland cement-based materials

圖3 納米二氧化硅摻量對(duì)白水泥基3D打印材料靜態(tài)屈服應(yīng)力的影響Fig.3 Effect of nano-silica content on the static yield stress of 3D printed white Portland cement-based materials

2.3 粘彈性

振蕩剪切是一種通過(guò)流變學(xué)來(lái)表征粘彈性材料的測(cè)試方法，它是在測(cè)試材料響應(yīng)的同時(shí)，對(duì)粘彈性材料施加正弦振蕩剪切應(yīng)變/應(yīng)力。粘彈性材料既具有粘性又具有彈性，因此，粘彈性材料響應(yīng)有相位延遲。對(duì)于水泥基材料來(lái)說(shuō)，振蕩剪切流變學(xué)比動(dòng)靜態(tài)旋轉(zhuǎn)剪切流變學(xué)更有優(yōu)勢(shì)，因?yàn)楹笳哂捎诩羟辛Φ淖饔脮?huì)使?jié){體發(fā)生不可逆的改變且隨著剪切應(yīng)力不斷增加，造成微觀(guān)結(jié)構(gòu)的破壞。因此，旋轉(zhuǎn)剪切流變法并不能監(jiān)測(cè)微觀(guān)結(jié)構(gòu)，只能監(jiān)測(cè)整體結(jié)構(gòu)的宏觀(guān)響應(yīng)，而振蕩剪切則可以監(jiān)測(cè)粘彈性材料的微觀(guān)結(jié)構(gòu)行為。對(duì)于水泥基3D打印材料來(lái)說(shuō)，振蕩剪切模式可以同時(shí)表征水泥基漿體的微觀(guān)和宏觀(guān)結(jié)構(gòu)。

振蕩應(yīng)力掃描模式下納米二氧化硅摻量對(duì)白水泥基3D打印材料粘彈性的影響如圖4所示(彩色效果見(jiàn)電子版)，可以看出，白水泥基3D打印材料的粘彈性隨著施加應(yīng)力的增長(zhǎng)呈現(xiàn)先穩(wěn)定后下降的趨勢(shì)，其穩(wěn)定區(qū)域可以被認(rèn)為是漿體的線(xiàn)性粘彈區(qū)。線(xiàn)性粘彈區(qū)是粘彈性材料表現(xiàn)為彈性材料(粘彈性固體)的應(yīng)變范圍，超過(guò)這個(gè)范圍，材料的微觀(guān)結(jié)構(gòu)受到干擾，表現(xiàn)為粘彈性液體。隨著納米二氧化硅摻量從0%增加到0.5%，線(xiàn)性粘彈區(qū)的平衡應(yīng)力從10 Pa增加到100 Pa，增長(zhǎng)了9倍。同時(shí)，彈性模量從60 570 Pa增長(zhǎng)到401 070 Pa，增長(zhǎng)了5.6倍。此外，漿體的相位角隨著施加應(yīng)力的增加也呈現(xiàn)先穩(wěn)定后增加的趨勢(shì)，且在線(xiàn)性粘彈區(qū)和非線(xiàn)性粘彈區(qū)整體上都隨著納米二氧化硅摻量的增加而降低。同時(shí)隨著納米二氧化硅摻量的增加，白水泥基3D打印材料在受力后產(chǎn)生的形變?cè)絹?lái)越小，如圖4(b)所示。這說(shuō)明納米二氧化硅的摻入能夠明顯增加漿體的彈性模量，其原因是納米二氧化硅的晶核作用和尺寸效應(yīng)會(huì)產(chǎn)生更多的水化產(chǎn)物，從而增加漿體的彈性模量。同時(shí)，彈性模量越高說(shuō)明漿體的硬度越大，這有利于打印結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定控制。

圖4 振蕩應(yīng)力掃描模式下納米二氧化硅摻量對(duì)白水泥基3D打印材料粘彈性的影響Fig.4 Effect of nano-silica content on the viscoelasticity of 3D printed white Portland cement-based materialsunder oscillation shear protocol

應(yīng)力掃描之后通常是頻率掃描，以研究剪切速率對(duì)漿體線(xiàn)性粘彈性的影響。在一定頻率下，粘彈性有足夠的時(shí)間松弛并釋放其微觀(guān)結(jié)構(gòu)內(nèi)的剩余能量，并彈性地恢復(fù)平衡。在一定的高頻下，粘彈性材料的微觀(guān)結(jié)構(gòu)會(huì)因殘余能量而發(fā)生退化。振蕩頻率掃描模式下納米二氧化硅摻量對(duì)白水泥基3D打印材料粘彈性的影響如圖5所示(彩色效果見(jiàn)電子版)，所有的測(cè)試都是在線(xiàn)性粘彈區(qū)中進(jìn)行。隨著施加頻率的升高，彈性模量逐漸升高，相位角逐漸降低。同時(shí)，隨著納米二氧化硅摻量的增加，彈性模量在低頻與高頻整體上都呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，相位角呈現(xiàn)降低趨勢(shì)。此外，如圖5(b)所示，隨著納米二氧化硅摻量的增加，漿體在頻率掃描模式產(chǎn)生的形變也逐漸降低。這說(shuō)明納米二氧化硅的摻入能夠降低漿體受到外界應(yīng)力時(shí)產(chǎn)生的形變，有利于改善漿體的打印結(jié)構(gòu)。

圖5 振蕩頻率掃描模式下納米二氧化硅摻量對(duì)白水泥基3D打印材料粘彈性的影響Fig.5 Effect of nano-silica content on the viscoelasticity of 3D printed white Portland cement-based materialsunder oscillation frequency protocol

2.4 可打印性

材料的可打印性是影響漿體打印結(jié)構(gòu)的重要指標(biāo)，良好的可打印性能夠確保較低的打印結(jié)構(gòu)變形和較高的力學(xué)性能。圖6是納米二氧化硅摻量對(duì)白水泥基3D打印材料變形率的影響，可以看出，隨著納米二氧化硅摻量從0%增加到0.5%，白水泥基3D打印材料最終變形率從13.48%降低到4.31%，并且可以控制堆積后的結(jié)構(gòu)在前五分鐘內(nèi)不發(fā)生任何變形。圖7是納米二氧化硅摻量對(duì)白水泥基3D打印材料可擠出性能的影響，可以看出，最佳擠出壓力隨著納米二氧化硅摻量的增加而急劇增加，當(dāng)納米二氧化硅的摻量達(dá)到0.5%時(shí)，擠出壓力超過(guò)了安全氣壓0.3 MPa。這說(shuō)明白水泥基3D打印材料中納米二氧化硅的摻量應(yīng)該控制在0.5%以下。

圖6 納米二氧化硅摻量對(duì)白水泥基3D打印材料變形率的影響Fig.6 Effect of nano-silica content on the structural deformationrate of 3D printed white Portland cement-based materials

圖7 納米二氧化硅摻量對(duì)白水泥基3D打印材料擠出性能的影響Fig.7 Effect of nano-silica content on the extrusion propertyof 3D printed white Portland cement-based materials

2.5 力學(xué)性能

3D打印材料的力學(xué)性能是評(píng)價(jià)打印樣品實(shí)用性的重要指標(biāo)。納米二氧化硅摻量對(duì)白水泥基3D打印材料力學(xué)性能的影響如圖8所示，可以看出，隨著納米二氧化硅摻量的增加，抗壓強(qiáng)度從36.2 MPa增長(zhǎng)到46.9 MPa，提高了30%，抗折強(qiáng)度從3.3 MPa增長(zhǎng)到6.1 MPa，提高了85%。這說(shuō)明納米二氧化硅對(duì)白水泥基3D打印材料力學(xué)性能有很好的改善作用，可能是因?yàn)榧{米材料的尺寸效應(yīng)能夠使3D打印材料結(jié)構(gòu)更加密實(shí)并且可以增強(qiáng)層間結(jié)合強(qiáng)度，同時(shí)納米二氧化硅能夠加速水泥早期水化。

圖8 納米二氧化硅摻量對(duì)白水泥基3D打印材料力學(xué)性能的影響Fig.8 Effect of nano-silica content on the mechanical propertiesof 3D printed white Portland cement-based materials

2.6 結(jié)構(gòu)變形和流變參數(shù)的相關(guān)性

流變性能調(diào)控的目的是降低水泥基3D打印材料的打印結(jié)構(gòu)變形。通過(guò)漿體的流變參數(shù)和打印結(jié)構(gòu)變形之間的相關(guān)性可以直觀(guān)地體現(xiàn)打印結(jié)構(gòu)的影響因素。本文通過(guò)兩種擬合方法(線(xiàn)性擬合和雷達(dá)圖擬合)來(lái)揭示白水泥基3D打印材料的影響因素。圖9為白水泥基3D打印材料結(jié)構(gòu)變形與流變參數(shù)的線(xiàn)性擬合相關(guān)性，可以看出，打印結(jié)構(gòu)變形與動(dòng)態(tài)屈服應(yīng)力和塑性粘度的相關(guān)性不大，與靜態(tài)屈服應(yīng)力(包括振蕩模式和旋轉(zhuǎn)模式)的相關(guān)性較好(R2大于0.9)，其中與控制應(yīng)力旋轉(zhuǎn)掃描模式下靜態(tài)屈服應(yīng)力的相關(guān)性高達(dá)0.95。這說(shuō)明白水泥基3D打印材料的可堆積性與靜態(tài)屈服應(yīng)力相關(guān)。但是，線(xiàn)性擬合相關(guān)性只能說(shuō)明兩種性能之間的相關(guān)性，并不能從整體上對(duì)多參數(shù)的相關(guān)性進(jìn)行分析。因此，采用雷達(dá)圖來(lái)研究流變參數(shù)和打印結(jié)構(gòu)變形之間的相關(guān)性。圖10為白水泥基3D打印材料結(jié)構(gòu)變形與流變參數(shù)的雷達(dá)圖相關(guān)性，可以看出，塑性粘度和動(dòng)態(tài)屈服應(yīng)力在很小范圍內(nèi)的波動(dòng)會(huì)對(duì)打印結(jié)構(gòu)變形產(chǎn)生較大的影響，但是規(guī)律性很差，這也和線(xiàn)性擬合結(jié)果相似。此外，從雷達(dá)圖中還可以看出，靜態(tài)屈服應(yīng)力的變化能夠顯著影響打印結(jié)構(gòu)的變形，但是兩種屈服應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)變形的影響規(guī)律稍有差別。

圖9 白水泥基3D打印材料結(jié)構(gòu)變形與流變參數(shù)的線(xiàn)性擬合相關(guān)性Fig.9 Linear fitting correlation between structural deformation and rheological parametersof 3D printed white Portland cement-based materials

圖10 白水泥基3D打印材料結(jié)構(gòu)變形與流變參數(shù)的雷達(dá)圖相關(guān)性Fig.10 Radar chart correlation between structural deformation and rheological parametersof 3D printed white Portland cement-based materials

3 結(jié) 論

(1)摻入納米二氧化硅可以有效促進(jìn)白水泥基3D打印材料凝結(jié)硬化，摻0.5%納米二氧化硅的白水泥基3D打印材料的初凝時(shí)間由234 min縮短至114 min，終凝時(shí)間由265 min縮短至182 min。

(2)白水泥基3D打印材料的動(dòng)態(tài)屈服應(yīng)力和塑性粘度都隨著納米二氧化硅摻量的增加呈現(xiàn)先降低后增大的趨勢(shì)。因此低摻量的納米二氧化硅可以提高漿體的流動(dòng)性。另一方面，白水泥基3D打印材料的靜態(tài)屈服應(yīng)力和彈性模量隨著納米二氧化硅摻量的增加而顯著提高，說(shuō)明納米二氧化硅的引入可以很好地提高打印結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

(3)隨著納米二氧化硅摻量的增加，白水泥基3D打印材料的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度都增大，當(dāng)納米二氧化硅摻量為0.5%時(shí)，抗壓強(qiáng)度從36.2 MPa增長(zhǎng)到46.9 MPa，提高了30%，抗折強(qiáng)度從3.3 MPa增長(zhǎng)到6.1 MPa，提高了85%。

(4)基于雷達(dá)圖和線(xiàn)性擬合相關(guān)性，塑性粘度和動(dòng)態(tài)屈服應(yīng)力對(duì)3D打印結(jié)構(gòu)變形的影響較小，靜態(tài)屈服應(yīng)力和結(jié)構(gòu)變形相關(guān)性較大。