朱艷梅， 張 翼， 蔣正武

（1.同濟(jì)大學(xué)先進(jìn)土木工程材料教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 201804；2.同濟(jì)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，上海 201804；3.上海市建筑科學(xué)研究院有限公司，上海 200032）

近年來，3D打?。ㄓ址Q“增材制造”）技術(shù)得到飛速發(fā)展，已被廣泛用于生物工程、航空航天、藝術(shù)創(chuàng)作等多個(gè)領(lǐng)域.3D打印技術(shù)的無模工藝極大地提升了材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的靈活性，其自動(dòng)化施工方式不僅大大節(jié)約了人力，更適用于各種嚴(yán)苛環(huán)境下的建造工程，將3D打印技術(shù)與建筑領(lǐng)域相結(jié)合具有創(chuàng)新性與前景性［1-3］.目前水泥基材料3D打印的代表性工藝有擠出堆積式工藝（包括輪廓工藝（contour crafting［4］）與混凝土打印工藝（concrete printing［5］））和粉末黏結(jié)式工藝（D-shape工藝［6］）.其中，擠出堆積式工藝因具備與傳統(tǒng)混凝土成型工藝差別小、大尺寸構(gòu)件成型可行性高及施工成本低等優(yōu)勢，已成為當(dāng)下水泥基材料3D打印工藝的研究熱點(diǎn).

對于用作3D打印“油墨材料”的水泥基材料，其性能需求與一般水泥基材料存在差異［7］：一方面對新拌水泥基材料的和易性具有一定要求，施工過程中需滿足擠出流暢、不堵管等條件；另一方面擠出后的水泥基材料需具有可堆疊性，即在自重與上層壓力作用下不倒塌或發(fā)生明顯變形.此外，3D打印的層疊工藝使得層與層之間的擠出存在時(shí)間間隔，為保證層間界面區(qū)良好的力學(xué)性能，3D打印建筑材料還應(yīng)具有良好的黏結(jié)性.綜上，設(shè)計(jì)出同時(shí)滿足可擠出性、可堆疊性、高黏結(jié)性的水泥基材料是實(shí)現(xiàn)3D打印技術(shù)在建筑領(lǐng)域中應(yīng)用的先決條件之一.調(diào)節(jié)膠凝材料的水化進(jìn)程及流變性能是提高上述打印性能的2種重要方式［8-10］.膠凝材料水化進(jìn)程的調(diào)節(jié)較難實(shí)施，容易造成堵管等問題；而對流變性能的調(diào)控，需維持打印過程中流動(dòng)性與擠出成型后的結(jié)構(gòu)化速率之間的平衡關(guān)系［9，11-12］.目前研究中常采用黏度調(diào)節(jié)劑［13］、礦物摻和料［14］、納米黏土［15］等來調(diào)節(jié)水泥基材料的流變性能，以實(shí)現(xiàn)較好的打印性能.

羥丙基甲基纖維素（HPMC）是一種常見的高分子增稠劑，分子鏈上的羥基和醚鍵可通過氫鍵與自由水結(jié)合［13］，將其引入混凝土中可有效提升其黏聚性及保水性.目前HPMC對水泥基材料性能影響的研究多集中在其對流動(dòng)性、保水性、流變性的影響［16-18］，鮮有研究其對3D打印水泥基材料性能（如可擠出性、可堆疊性）的影響.另外，由于3D打印缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，對于水泥基材料可打印性能的評價(jià)方法尚未確立，大多數(shù)研究者往往通過目測來主觀評價(jià)材料的可擠出性［7，19-20］，采用不致較低層產(chǎn)生顯著變形的可打印層數(shù)［7］或最大打印高度［21］來評價(jià)材料的可堆積性.上述評估方法主觀性高、普適性差、過程繁瑣，因此，建立更為簡便、易于推廣的3D打印水泥基材料可打印性能的評價(jià)方法，極具工程應(yīng)用潛力和價(jià)值.

本文將不同摻量的HPMC引入水泥基材料以改善砂漿的可打印性能，通過研究可打印性能、流變性能及力學(xué)性能來綜合評價(jià)HPMC摻量對3D打印砂漿性能的影響.基于流動(dòng)性等性能評價(jià)結(jié)果，選擇摻有較優(yōu)HPMC摻量的砂漿進(jìn)行打印驗(yàn)證，測試其打印實(shí)體相關(guān)參數(shù)；基于樣品微觀形貌研究，探究打印材料性能演變的內(nèi)在機(jī)理.與此同時(shí)，建立3D打印水泥基材料可打印性能的綜合評價(jià)方法，以期推動(dòng)3D打印技術(shù)在建筑領(lǐng)域中的應(yīng)用.

1 試驗(yàn)

1.1 原材料

水泥采用南京小野田水泥廠生產(chǎn)的P·Ⅱ52.5水泥（PC），其化學(xué)組成1）文中涉及的組成、含量、摻量等均為質(zhì)量分?jǐn)?shù).見表1；羥丙基甲基纖維素，白色粉末，含水量為2.1%，pH值為6.5（1%水溶液，25℃），黏度為95 Pa·s（2%水溶液，20℃），摻量（以水泥質(zhì)量計(jì)）分別為0%、0.05%、0.10%、0.20%、0.30%；細(xì)骨料為粒徑0.212～0.425 mm（40～70目）的石英砂.3D打印砂漿的配合比見表2.

表1 水泥的化學(xué)組成Table 1 Chemical compositon of cement w/%

表2 3D打印砂漿的配合比Table 2 Mix proportion of 3D printing mortar w/%

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 材料制備

使用型號為JJ-5的砂漿攪拌機(jī)，首先將HPMC、水泥和砂攪拌均勻，然后加水?dāng)嚢? min（低速攪拌2 min，高速攪拌1 min），攪拌完成之后立即開展性能測試.

1.2.2 可打印性能評價(jià)

砂漿的可打印性能主要以可擠出性和可堆疊性來表征.

良好的可擠出性是實(shí)現(xiàn)3D打印的基礎(chǔ)，要求砂漿在擠出過程中流暢、不堵管.可擠出性與材料的流動(dòng)度密切相關(guān)［22］，流動(dòng)度過小材料則不能滿足擠出和泵送要求.參照GB/T 2419—2005《水泥膠砂流動(dòng)度測定方法》，采用跳桌試驗(yàn)分別對靜置0、20、40、60 min的砂漿進(jìn)行流動(dòng)度測試.

良好的可堆疊性是實(shí)現(xiàn)3D打印的關(guān)鍵.要求打印層在自重與上層壓力下不倒塌或發(fā)生明顯變形［23］.可采用自重下的形狀保留率、貫入阻力來綜合表征3D打印砂漿的可堆疊性.

自重下的形狀保留率反映了材料在自重作用下的變形程度，可借此評價(jià)3D打印材料的可堆疊性.形狀保留率越高，砂漿在自重下的變形越小，越利于打印.參照文獻(xiàn)［24］，將砂漿裝入直徑和高度均為100 mm的圓柱模具中，插搗并振動(dòng)10次，刮平上表面，然后將模具提起，測試砂漿保留高度，其與初始高度的百分比即為形狀保留率.采用上述方法分別對靜置0、20、40、60 min后的砂漿進(jìn)行形狀保留率測試.

3D打印砂漿的可堆疊性與材料自身的凝結(jié)硬化過程直接相關(guān)，故采用貫入阻力法以獲得水泥基材料在凝結(jié)過程中的剛度發(fā)展或結(jié)構(gòu)構(gòu)建行為，從而間接表征可堆疊性能［25］.參考JGJ 70—2009《建筑砂漿基本性能試驗(yàn)方法》測試砂漿的貫入阻力.

此外，使用龍門框架式打印機(jī)擠出打印邊長為200 mm的立方體單層輪廓，并對打印層數(shù)、頂邊寬度、底邊寬度等基本打印參數(shù)進(jìn)行測試.打印機(jī)擠出頭直徑為20 mm，打印層厚為8 mm，打印機(jī)移動(dòng)速率為1 500 mm/min.

1.2.3 流變性能測試

流變參數(shù)是表征漿體變形及和易性的重要評價(jià)參數(shù)，可用以預(yù)測3D打印水泥漿的流動(dòng)行為［26-27］.表觀黏度反映了漿體中顆粒之間的內(nèi)部摩擦，可以評價(jià)漿體抵抗變形流動(dòng)的能力，從而反映HPMC對3D打印砂漿可擠出性的影響.參照表2中的配合比制備水 泥凈 漿P-H 0、P-H 0.10、P-H 0.20、P-H 0.30，使 用Brookfield DVNEXT型黏度計(jì)搭配適配器測試其流變性能，試驗(yàn)環(huán)境溫度為（20±2）℃.凈漿先在60.0 s-1下預(yù)剪切10 s，使?jié){體分布均勻，再暫停10 s，然后剪切速率由0.1 s-1增至60.0 s-1又降至0.1 s-1，詳細(xì)測試程序如圖1所示.

圖1 流變性能測試程序Fig.1 Rheological property test program

采用式（1）所示Bingham模型對剪切應(yīng)力-剪切速率曲線穩(wěn)定階段（剪切速率為10.0～50.0 s-1）進(jìn)行線性擬合［13］.

式中：τ為剪切應(yīng)力；τ0為屈服應(yīng)力；μ為塑性黏度；γ為剪切速率.

當(dāng)水泥基材料處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，塑性黏度μ表示膠體體系破壞的困難程度，屈服應(yīng)力τ0則指漿體流動(dòng)所需的最小應(yīng)力，材料只有受到高于τ0的剪切應(yīng)力時(shí)才發(fā)生流動(dòng)，故可借此反映HPMC對3D打印砂漿可堆疊性的影響.

1.2.4 力學(xué)性能測試

參照GB/T 17671—1999《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法》，根據(jù)表2配合比制備不同HPMC摻量下的膠砂試件，并對其28 d抗壓、抗折強(qiáng)度進(jìn)行測試.

關(guān)于3D打印砂漿層間結(jié)合強(qiáng)度的測試方法目前還沒有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，本研究采用劈裂法進(jìn)行測試.將3D打印砂漿試件標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28 d，然后切割為3部分，分別以A、B、C表示，如圖2（a）所示.采用CMT-4204型萬能試驗(yàn)機(jī)（量程20 k N，精度1級，加載速率為0.08 mm/min），對3部分的層間結(jié)合處加載至劈裂破壞時(shí)停止，如圖2（b）所示.

圖2 層間結(jié)合強(qiáng)度測試示意圖Fig.2 Schematic diagram of interlaminar bonding strength test

試件的層間結(jié)合強(qiáng)度Pb根據(jù)下式計(jì)算：

式中：F為試件破壞荷載；A為試件劈裂面面積.

1.2.5 微觀形貌

采用美國FEI公司Quanta 200型掃描電子顯微鏡（SEM）對3 d時(shí)試件的微觀形貌進(jìn)行觀測.

2 結(jié)果與討論

2.1 HPMC對3D打印砂漿可打印性能的影響

2.1.1 HPMC對3D打印砂漿可擠出性的影響

將未摻HPMC的空白組M-H0以及HPMC摻量為0.05%、0.10%、0.20%、0.30%的試驗(yàn)組經(jīng)不同時(shí)間靜置后，分別進(jìn)行流動(dòng)度測試，結(jié)果見圖3.由圖3可以看出：HPMC的摻入會(huì)明顯降低砂漿的流動(dòng)度；當(dāng)HPMC的摻量由0%逐漸增至0.30%時(shí)，砂漿初始流動(dòng) 度由243 mm分別降 為206、191、167、160 mm.HPMC屬于高分子聚合物，分子間可相互纏結(jié)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，通過包裹Ca（OH）2等組分增加水泥漿體的內(nèi)聚力［28-29］，宏觀上表現(xiàn)為砂漿黏聚性的提升.隨著靜置時(shí)間的延長，砂漿水化程度增加，流動(dòng)度出現(xiàn)經(jīng)時(shí)損失.圖3中，未摻HPMC的空白組M-H 0流動(dòng)度下降得較快，經(jīng)60 min靜置后其流動(dòng)度為200 mm，較初始流動(dòng)度下降了17.7%，而摻有0.05%、0.10%、0.20%、0.30%HPMC的試驗(yàn)組隨著時(shí)間的延長流動(dòng)度下降的幅度減小，60 min靜置后砂漿流動(dòng)度分別為180、177、164、155 mm，分 別為 初 始 流 動(dòng) 度 的87.3%、92.7%、98.2%、96.8%.HPMC的摻入可顯著提升砂漿流動(dòng)性的保持能力，這一方面是由于HPMC與水分子的結(jié)合作用［18］；另一方面HPMC可形成類似薄膜的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)并對水泥進(jìn)行包裹，有效減少了砂漿中水分的揮發(fā)［29］，具有一定的保水性能.值得注意的是，當(dāng)HPMC摻量為0.20%時(shí)，砂漿流動(dòng)性的保持能力達(dá)到最高水平.

摻入不同摻量HPMC的3D打印砂漿流動(dòng)度為160～206 mm.由于打印機(jī)參數(shù)不同，不同研究者得到的流動(dòng)度推薦范圍不同，如150～190 mm［25］、160～170 mm［30］.從圖3可以直觀看出摻入HPMC后的3D打印砂漿流動(dòng)度大都在推薦范圍內(nèi)，尤其是HPMC摻量為0.20%時(shí)砂漿60 min內(nèi)流動(dòng)度均在推薦范圍，滿足適宜的流動(dòng)性與可堆疊性，且流動(dòng)性保持性能好.因此，加入適宜摻量HPMC的砂漿雖然流動(dòng)性有所下降從而導(dǎo)致可擠出性降低，但是仍具有良好的可擠出性，在推薦范圍內(nèi).

圖3 不同HPMC摻量下3D打印砂漿流動(dòng)度隨靜置時(shí)間的變化Fig.3 Fluidity of 3D printing mortars with different HPMC contents varied with rest time

2.1.2 HPMC對3D打印砂漿可堆疊性的影響

在不使用模板的情況下，自重下形狀保留率的大小取決于材料的屈服應(yīng)力，這與漿體和集料間的內(nèi)部黏聚力相關(guān).圖4給出了不同HPMC摻量下3D打印砂漿形狀保留率隨靜置時(shí)間的變化.由圖4可見，摻入HPMC后，砂漿形狀保留率得到提高，尤其在初始以及靜置20 min時(shí)提升效果明顯.這說明摻入適量的HPMC有助于提高膠凝材料在一定時(shí)間內(nèi)（≤20 min）的形狀穩(wěn)定性，從而改善可堆疊性能.但隨著靜置時(shí)間的延長，HPMC對砂漿形狀保留率的提升作用逐漸減弱，這主要是由于水泥水化程度提高，砂漿形狀保留率明顯增加.經(jīng)60 min靜置后，僅0.20%及0.30%摻量的HPMC可提高砂漿形狀保留率.

圖4 不同HPMC摻量下3D打印砂漿形狀保留率隨靜置時(shí)間的變化Fig.4 Shape retention rate of 3D printing mortars with different HPMC contents varied with rest time

不同HPMC摻量下3D打印砂漿的貫入阻力測試結(jié)果如圖5所示.由圖5可見：貫入阻力隨靜置時(shí)間延長整體呈上升趨勢，這主要是因?yàn)樗嗨^程中流動(dòng)漿體逐漸演變?yōu)閯傂怨腆w；在前80 min內(nèi)，HPMC的摻入增加了貫入阻力，且隨著HPMC摻量的增加貫入阻力增幅變大.貫入阻力越大，材料對施加載荷所致變形的抵抗能力越大［25］，這表明HPMC可以提升3D打印砂漿早期的可堆疊性能.由于HPMC聚合鏈上的羥基和醚鍵易通過氫鍵與水結(jié)合，導(dǎo)致自由水逐漸減少，顆粒之間的連接作用增強(qiáng)，摩擦力增大［13，31］，因此早期貫入阻力變大.靜置80 min后，由于水泥的水化作用，未摻HPMC的空白組貫入阻力迅速增長，而摻有HPMC的試驗(yàn)組貫入阻力增長速率沒有明顯變化，直到靜置160 min左右才較快增長.據(jù)Chen等［13］的研究，這主要是因?yàn)镠PMC在水泥顆粒周圍形成保護(hù)膜，延長了凝結(jié)時(shí)間；Pourchez等［17］則猜想，這主要是由于纖維素醚降解產(chǎn)物（如羧酸鹽）或甲氧基可通過延緩Ca（OH）2的生成來延緩水泥水化.值得注意的是，為防止貫入阻力發(fā)展受到試件表面水分蒸發(fā)的影響［32］，本試驗(yàn)均在相同的溫濕度條件下進(jìn)行.綜合來看，HPMC可有效提高3D打印砂漿初始階段的可堆疊性，并延緩凝結(jié)，延長了3D打印砂漿的可打印時(shí)間.

圖5 不同HPMC摻量下3D打印砂漿的貫入阻力Fig.5 Penetration resistance of 3D printing mortars with different HPMC contents

3D打印砂漿實(shí)體（長200 mm×寬20 mm×層厚8 mm）如圖6所示.由圖6可見：未摻HPMC的空白組打印實(shí)體變形嚴(yán)重，在打印第7層時(shí)倒塌且存在泌水問題，見圖6（a）；而結(jié)合上述性能分析選取的M-H 0.20組砂漿可堆疊性較好，見圖6（b），其打印13層后的頂邊寬度為16.58 mm，底邊寬度為19.65 mm，頂?shù)妆龋斶厡挾扰c底邊寬度的比值）為0.84，尺寸偏差較小.因此，經(jīng)打印驗(yàn)證，摻入HPMC可顯著改善砂漿的可打印性能.砂漿流動(dòng)度在160～170 mm時(shí)具有良好的可擠出性與可堆疊性；形狀保留率低于70%時(shí)變形嚴(yán)重，無法滿足打印要求.

圖6 3D打印砂漿實(shí)體Fig.6 Printed structure of 3D printing motar

2.2 HPM C對3D打印砂漿流變性能的影響

圖7給出了不同HPMC摻量下凈漿的表觀黏度.由圖7可見：隨著剪切速率的增大，凈漿的表觀黏度呈減小趨勢，且這種剪切變稀的現(xiàn)象在高HPMC摻量下更為明顯.HPMC分子鏈無序，在低剪切速率下表現(xiàn)出較高的黏度；但在高剪切速率下，HPMC分子沿剪切方向有序平行運(yùn)動(dòng)，使分子更容易滑動(dòng)，因此表觀黏度較低［13］.在剪切速率大于5.0 s-1后空白組P-H 0表觀黏度基本穩(wěn)定在5 Pa·s以內(nèi)；而摻入HPMC后漿體表觀黏度整體增大，且與HPMC摻量正相關(guān).HPMC的摻入增加了水泥顆粒之間的內(nèi)摩擦力，使凈漿表觀黏度增加，宏觀性能表現(xiàn)為3D打印砂漿的可擠出性降低.

圖7 不同HPMC摻量下凈漿的表觀黏度Fig.7 Apparent viscosity of pastes with different HPMC contents

記錄流變測試中凈漿剪切應(yīng)力與剪切速率的關(guān)系，并采用Bingham模型進(jìn)行擬合，結(jié)果見圖8和表3.當(dāng)HPMC摻量為0.30%時(shí)，測試過程中剪切速率大于32.5 s-1時(shí)漿體黏度超過儀器量程，未能采集到相應(yīng)的數(shù)據(jù)點(diǎn).一般采用穩(wěn)定階段（10.0～50.0 s-1）上升與下降曲線圍成的面積來表征漿體的觸變性［21，33］.觸變性指漿體在外力剪切作用下具有較大流動(dòng)性，而在剪切作用取消后，又可恢復(fù)到原來狀態(tài)的性能.適宜的觸變性對砂漿的可打印性能至關(guān)重要.由圖8可見：未摻HPMC的空白組觸變面積僅為116.55 Pa/s；摻入0.10%的HPMC后，凈漿觸變面積大幅增加，為1 800.38 Pa/s；隨著HPMC摻量的增大，凈漿觸變面積有所降低，但仍高于空白組10倍.從觸變性的角度來看，HPMC的摻入大幅提高了砂漿的可打印性能.

圖8 凈漿剪切應(yīng)力與剪切速率的關(guān)系Fig.8 Relationship between shear stress and shear rate of pastes

表3 Bingham模型擬合結(jié)果Table 3 Bingham model fitting results

為了使砂漿在擠出后能保持其形狀并能承受后續(xù)擠出層的負(fù)荷，需要砂漿具有較高的屈服應(yīng)力.由表3可見：摻入HPMC后凈漿屈服應(yīng)力τ0顯著提升，并與HPMC摻量呈正相關(guān)；HPMC摻量為0.10%、0.20%、0.30%時(shí)，凈漿屈服應(yīng)力分別增至空白組的8.6、23.7、31.8倍；塑性黏度μ亦隨HPMC摻量增加而增大.3D打印要求砂漿的塑性黏度不能過小，否則擠出后變形較大；同時(shí)也應(yīng)保持適宜的塑性黏度，以保證材料擠出的連貫性.綜上，從流變學(xué)的角度來看，HPMC的摻入對3D打印砂漿可堆疊性的改善有積極作用.摻入HPMC后，凈漿仍符合Bingham流變模型，擬合優(yōu)度R2均不低于0.99.

2.3 HPMC對3D打印砂漿力學(xué)性能的影響

圖9給出了3D打印砂漿28 d抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度.由圖9可見：隨著HPMC摻量的增加，3D打印砂漿28 d抗壓、抗折強(qiáng)度均降低；當(dāng)HPMC摻量達(dá)到0.30%時(shí)，砂漿28 d抗壓、抗折強(qiáng)度分別為30.3、7.3 MPa.研究表明HPMC具有一定引氣作用［34］，其摻量過高將導(dǎo)致砂漿內(nèi)部孔隙率顯著增加；另外，HPMC提高了新拌砂漿的黏聚性，使砂漿內(nèi)部氣泡擴(kuò)散阻力增大、難以全部排出.因此，孔隙率的增加可能是HPMC引起3D打印砂漿強(qiáng)度降低的原因.

圖9 3D打印砂漿28 d抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度Fig.9 28 d compressive strength and flexural strength of 3D printing mortars

3D打印特有的層疊式成型工藝導(dǎo)致相鄰層間存在結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能上的薄弱區(qū)，層間結(jié)合強(qiáng)度對打印構(gòu)件的整體強(qiáng)度有極大影響.對摻有0.20%HPMC的3D打印砂漿試件M-H 0.20進(jìn)行切割，采用層間劈裂法測試其層間結(jié)合強(qiáng)度，結(jié)果見圖10.由圖10可見，3部分的層間結(jié)合強(qiáng)度均高于1.3 MPa；且層數(shù)較低時(shí)，層間結(jié)合強(qiáng)度略高.究其原因，一方面可能是上層的重力使得低層間結(jié)合得更密實(shí)；另一方面可能在打印低層時(shí)砂漿表面水分更多，而在打印高層時(shí)由于蒸發(fā)及水化作用使砂漿表面水分減少，因此底層層間結(jié)合更強(qiáng)［35］.

圖10 3D打印砂漿試件M-H 0.20的層間結(jié)合強(qiáng)度Fig.10 Interlaminar bonding strength of 3D printing mortar M-H 0.20

2.4 HPMC對3D打印砂漿微觀形貌的影響

圖11為M-H 0及M-H 0.20試件3 d齡期時(shí)的SEM圖.由圖11可見，摻入0.20%HPMC后M-H 0.20試件表面孔隙明顯增多，且孔徑比空白組要大.這一方面是由于HPMC具有引氣作用［34］，引入了均勻細(xì)小孔；另一方面可能是HPMC摻入后增大了漿體黏度，進(jìn)而增大了漿體內(nèi)部空氣的排出阻力.摻入HPMC后，孔隙率增加可能是砂漿力學(xué)性能降低的主要原因.綜上所述，為保證3D打印砂漿的強(qiáng)度，HPMC的摻量不宜過大（≤0.20%）.

圖11 M-H0和M-H0.20試件3 d齡期時(shí)的SEM圖Fig.11 SEM micrographs of M-H0 and M-H0.20 specimens at 3 d

3 結(jié)論

（1）羥丙基甲基纖維素HPMC提高了砂漿的可打印性能.隨著HPMC摻量的增加，砂漿可擠出性降低但仍具有良好的可擠出性，可堆疊性提高，可打印時(shí)間延長.經(jīng)打印驗(yàn)證，加入HPMC后砂漿底層變形減小，HPMC摻量為0.20%時(shí)頂?shù)妆葹?.84.

（2）HPMC改善了3D打印砂漿的流變性能.隨著HPMC摻量的增加，漿體的表觀黏度、屈服應(yīng)力及塑性黏度增大；觸變性先增大后減小，可打印性能得到改善.從流變學(xué)的角度，加入HPMC亦可提高砂漿的可打印性.摻入HPMC后，漿體仍符合Bingham流變模型，擬合優(yōu)度R2≥0.99.

（3）摻入HPMC后，材料微觀形貌孔隙增多，建議HPMC摻量不超過0.20%，否則對砂漿力學(xué)性能有較大影響.3D打印砂漿實(shí)體不同層間結(jié)合強(qiáng)度略有差異，且層數(shù)較低時(shí)砂漿層間結(jié)合強(qiáng)度更高.