本發明涉及3D打印技術領域，具體而言，涉及一種3D打印建筑結構材料及其使用方法。
背景技術：
3D打印技術自問世以來，迅速改變了諸多行業的生產工藝，達到了傳統工藝難以實現的生產效果。在傳統的生產制造領域，產品成本很大程度上源于標準模具，并通過標準化和規模化的生產來分攤。3D打印技術可使單一產品的成本與其生產數量無關，并能進行產品的個性化和定制化生產，從而達到先進的生產制造水平。目前，3D打印技術的優勢集中體現在工業設計領域，3D打印機以粉末狀塑料或金屬為原料，采用數字建模和逐層打印的方法，滿足各種常規或異形模型及原型的生產制造需求，打印出實物模型。傳統打印機完成的是二維平面打印，而3D打印機完成的是三維立體打印，打印出的是實物模型。
傳統的結構性建筑材料大都使用了攪拌+澆筑的工藝，雖然技術成熟，但是整個生產流程規模龐大、設備沉重。傳統的裝飾性建筑材料大都以涂料、油漆、鍍層、貼面、瓷磚和玻璃為主。2014年之后，出現了一些3D打印出來的建筑物，隨著3D打印簡易房屋、別墅和住宅樓信息的發布，3D打印建筑引發了社會各界的廣泛熱議和專業領域內的探究。
已有3D打印建筑建造的基本過程為，工廠車間內3D打印機連續的打印出建筑物的墻體，對部分體積過大的墻體進行切割作業，分段運出車間。房屋的基礎、梁、樓板和柱等使用傳統工藝建造，3D打印墻體運抵房屋建造施工現場后進行吊裝，并對打印出的墻體進行局部澆筑，對各建筑構件進行焊接等作業，完成房屋建造。總體分析，現階段的3D打印建筑是使用3D打印新型墻體材料和傳統建筑構件建造的裝配式建筑，并且此類建筑中僅有墻體是3D打印機打印。
結合以上分析，目前3D打印建筑材料存在以下問題：
1、現階段的3D打印建筑主要針對墻體等裝飾性建筑材料，采用3D打印結構性建筑的效果不好，主要是打印材料的粘結性和抗裂性能較差，導致打印出的結構性建筑強度較低；
2、需耗費大量的水泥、砂石等骨料，不滿足減材、循環的發展理念。
有鑒于此，特提出本發明。
技術實現要素：
本發明的第一目的在于提供一種3D打印建筑結構材料，該建筑結構材料將建筑垃圾二次利用，綠色環保，材料的抗裂性能和粘結性得到了顯著提升。
本發明的第二目的在于提供一種所述的3D打印建筑結構材料的使用方法，該方法條件溫和、操作簡單，3D打印建筑結構材料通過3D打印得到的建筑結構強度較高，能夠滿足建筑裝飾性和結構性的要求。
為了實現本發明的上述目的，特采用以下技術方案：
一種3D打印建筑結構材料，按重量份計包括如下組分：建筑垃圾40～70份、生活垃圾10～15份、纖維8～20份、輕質骨料5～20份和水20～40份。
優選地，在本發明提供的技術方案的基礎上，上述3D打印建筑結構材料按重量份計包括如下組分：建筑垃圾50～70份、生活垃圾10～15份、纖維8～15份、輕質骨料10～20份和水20～30份。
優選地，在本發明提供的技術方案的基礎上，上述3D打印建筑結構材料按重量份計包括如下組分：建筑垃圾50～60份、生活垃圾10～12份、纖維8～10份、輕質骨料10～15份和水20～30份。
進一步，在本發明提供的技術方案的基礎上，上述3D打印建筑結構材料還包括：膠粉和石膏；所述膠粉的含量為5～10重量份；所述石膏的含量為10～20重量份。
優選地，在本發明提供的技術方案的基礎上，所述輕質骨料為聚苯顆粒，所述聚苯顆粒、所述膠粉和所述石膏的質量比為2:1:2。
優選地，在本發明提供的技術方案的基礎上，上述3D打印建筑結構材料還包括：粉質填料；所述粉質填料的含量為10～15重量份。
優選地，在本發明提供的技術方案的基礎上，上述3D打印建筑結構材料，按重量份計包括如下組分：建筑垃圾50～60份、生活垃圾10～12份、纖維8～10份、聚苯顆粒10～20份、膠粉5～10份、石膏10～20份、粉煤灰10～15份和水20～30份。
一種上述任一項所述的3D打印建筑結構材料的使用方法，包括以下步驟：將配方量的建筑垃圾和生活垃圾粉碎后加入纖維、輕質骨料、任選地膠粉、任選地石膏、任選地粉質填料和水攪拌至粘性漿體狀態，放入3D打印系統中按所需建筑結構進行3D打印。
優選地，在本發明提供的技術方案的基礎上，生活垃圾粉碎前對生活垃圾進行消毒、除臭處理。
優選地，在本發明提供的技術方案的基礎上，上述3D打印建筑結構材料的使用方法，包括以下步驟：
(1)將配方量的建筑垃圾和經過消毒和除臭處理的生活垃圾進行破碎、球磨、烘干，得到建筑垃圾粉和生活垃圾粉；
(2)將步驟(1)得到的建筑垃圾粉、生活垃圾粉放入攪拌機中，加入配方量的輕質骨料、任選地膠粉、任選地石膏、任選地粉質填料混合均勻；
(3)將配方量的水加入攪拌機內，攪拌至粘性漿體狀態；
(4)將配方量的纖維分散到漿體中繼續攪拌均勻后轉移到3D打印系統中，按所需建筑結構進行3D打印。
與已有技術相比，本發明具有如下有益效果：
(1)本發明以建筑垃圾、生活垃圾、纖維、輕質骨料為主體，制成3D打印材料，實現了建筑垃圾、生活垃圾的循環利用，是一種綠色的3D打印材料，利用建筑垃圾本身的水泥、砂石、鋼筋等結構原料以及生活垃圾中纖維等物質，不需要再外加水泥、砂石等原材料，節省原料，節能環保，選擇不同類型的建筑垃圾有針對性地滿足建筑結構性和裝飾性的需求；
(2)本發明提供的上述3D打印材料的使用方法條件溫和、操作簡單，采用上述材料制備得到的3D建筑結構打印材料能夠滿足3D打印材料的要求，材料韌性好，粘結性和抗裂性高，經過3D打印得到的建筑結構穩定性好、強度高。
具體實施方式
下面將結合實施例對本發明的實施方案進行詳細描述，但是本領域技術人員將會理解，下列實施例僅用于說明本發明，而不應視為限制本發明的范圍。實施例中未注明具體條件者，按照常規條件或制造商建議的條件進行。所用試劑或儀器未注明生產廠商者，均為可以通過市售購買獲得的常規產品。
根據本發明的一個方面，提供了一種3D打印建筑結構材料，按重量份計包括如下組分：建筑垃圾40～70份、生活垃圾10～15份、纖維8～20份、輕質骨料5～20份和水20～40份。
建筑垃圾是指建設、施工單位或個人對各類建筑物、構筑物、管網等進行建設、鋪設或拆除、修繕過程中所產生的渣土、棄土、棄料、淤泥及其他廢棄物，包含渣土、混凝土塊、碎石塊、磚瓦碎塊、廢砂漿、泥漿、瀝青塊、廢塑料、廢金屬、廢竹木等材料。
建筑垃圾作為本發明3D打印建筑結構材料中最為重要，也是占比最大的部分，為結構性建筑或裝飾性建筑提供主體骨架材料，本發明不需要額外添加水泥、砂石、鋼筋等結構性原料，全部來源于建筑垃圾，達到了建筑材料的循環利用，符合綠色建筑的理念。根據打印所需要的建筑物的類型有針對性地選擇建筑垃圾的類型，例如，想打印的建筑物為結構性建筑，主要選擇結構性構筑物拆除后所得到的建筑垃圾；打印的建筑物為裝飾性建筑，主要選擇裝飾性建筑(墻體)拆除后所得到的建筑垃圾，這樣就能夠有針對性地滿足建筑物結構性和裝飾性的需求，使打印出的建筑在性能上滿足需求。
建筑垃圾典型但非限制性的含量為40重量份、42重量份、44重量份、46重量份、48重量份、50重量份、52重量份、54重量份、56重量份、58重量份、60重量份、62重量份、64重量份、66重量份、68重量份或70重量份。
生活垃圾指人們在日常生活中或者為日常生活提供服務的活動中產生的固體廢物，以及法律、行政法規規定視為生活垃圾的固體廢物，主要包括居民生活垃圾、集市貿易與商業垃圾、公共場所垃圾、街道清掃垃圾及企事業單位垃圾等。
生活垃圾中含有纖維成分及其他成分，可以增加材料成分之間的粘結力，具有拉結抗裂的作用，而且纖維的中空結構有著保溫和減重作用。
生活垃圾典型但非限制性的含量為10重量份、11重量份、12重量份、13重量份、14重量份或15重量份。
本發明中，纖維包括有機纖維或無機纖維中的一種或多種。
在一種優選的實施方式中，纖維為鋼纖維、玻璃纖維、陶瓷纖維或碳纖維中的任意一種或者至少兩種的混合物。
纖維具有一定的抗拉強度(斷裂強度)，增加材料的抗拉伸和抗裂性能。
纖維典型但非限制性的含量為8重量份、9重量份、10重量份、11重量份、12重量份、13重量份、14重量份、15重量份、16重量份、17重量份、18重量份、19重量份或20重量份。
本發明中，輕質骨料為陶粒、珍珠巖、聚苯顆粒或陶瓷微珠中的任意一種或者至少兩種的混合物。
輕質骨料典型但非限制性的含量為5重量份、6重量份、7重量份、8重量份、9重量份、10重量份、11重量份、12重量份、13重量份、14重量份、15重量份、16重量份、17重量份、18重量份、19重量份或20重量份。
水典型但非限制性的含量為20重量份、22重量份、24重量份、26重量份、28重量份、30重量份、32重量份、34重量份、36重量份、38重量份或40重量份。
本發明以建筑垃圾、生活垃圾為主體，配合纖維和輕質骨料，形成液料，通過相互之間的配合作用，達到增加材料的防裂性能和提高材料的粘結性能的目的，實現了建筑垃圾、生活垃圾的循環利用，是一種綠色的3D打印材料，不需要額外添加水泥、砂石等原材料，節省原料，節能環保，選擇不同類型的建筑垃圾有針對性地滿足建筑結構性和裝飾性的需求。
本發明所述的“主要由”，意指其除所述組份外，還可以包括其他組份，這些其他組份賦予所述中藥制劑不同的特性。除此之外，本發明所述的“主要由”，還可以替換為封閉式的“為”或“由……組成”。
在一種優選的實施方式中，上述3D打印建筑結構材料按重量份計包括如下組分：建筑垃圾50～70份、生活垃圾10～15份、纖維8～15份、輕質骨料10～20份和水20～30份。
在一種優選的實施方式中，上述3D打印建筑結構材料按重量份計包括如下組分：建筑垃圾50～60份、生活垃圾10～12份、纖維8～10份、輕質骨料10～15份和水20～30份。
通過更進一步地優化各組分的配比關系，可以進一步地提高材料的穩定性、抗拉及粘結性能。
在一種優選的實施方式中，上述3D打印建筑結構材料還包括：膠粉和石膏；膠粉的含量為5～10重量份；石膏的含量為10～20重量份。
膠粉指廢舊橡膠制品經粉碎加工處理而得到的粉末狀橡膠材料。
膠粉典型但非限制性的含量為5重量份、6重量份、7重量份、8重量份、9重量份或10重量份。
本發明中，石膏為脫硫石膏。
石膏典型但非限制性的含量為10重量份、12重量份、14重量份、16重量份、18重量份或20重量份。
在3D打印中，打印材料的快速冷卻一直以來都是一個問題，本發明通過采用膠粉、脫硫石膏來延長材料的冷卻時間，從而解決材料在3D打印中冷卻快的技術問題。
作為一種優選的實施方式，膠粉和石膏的質量比為1:2。
通過進一步優化膠粉和石膏的配比，不僅可以使之發揮延長材料冷卻時間的作用，而且也能進一步提高打印材料強度、粘結性和改善材料的綜合性能。
進一步作為一種優選的實施方式，輕質骨料為聚苯顆粒，聚苯顆粒、膠粉和石膏的質量比為2:1:2。
聚苯顆粒全稱為膨脹聚苯乙烯泡沫顆粒，又稱膨脹聚苯顆粒，是由可發性聚苯乙烯樹脂珠粒為基礎原料膨脹發泡制成的。通過采用聚苯顆粒可以使3D打印材料具有顯著的抗拉性能，同時可以減輕材料重量。
通過特定配比含量的聚苯顆粒、膠粉和石膏，可以進一步提升材料的粘結性和抗裂性，打印出的建筑結構強度高、性能好。
在一種優選的實施方式中，上述3D打印建筑結構材料還包括：粉質填料；粉質填料的含量為10～15重量份。
粉質填料選自天然石粉、化學礦粉、橡膠粉、粉煤灰中任意一種或者至少兩種的混合物。
在一種優選的實施方式中，粉質填料為粉煤灰。
粉質填料典型但非限制性的含量為10重量份、11重量份、12重量份、13重量份、14重量份或15重量份。
通過添加粉質填料，可以達到減輕材料重量的目的，并進一步提高材料整體的綜合性能。
在一種優選的實施方式中，上述3D打印建筑結構材料的典型配方，按重量份計包括如下組分：建筑垃圾50～60份、生活垃圾10～12份、纖維8～10份、聚苯顆粒10～20份、膠粉5～10份、石膏10～20份、粉煤灰10～15份和水20～30份。
根據本發明的另一個方面，提供了一種上述任一項所述的3D打印建筑結構材料的使用方法，包括以下步驟：將配方量的建筑垃圾和生活垃圾粉碎后加入纖維、輕質骨料、任選地膠粉、任選地石膏、任選地粉質填料和水攪拌至粘性漿體狀態，放入3D打印系統中按所需建筑結構進行3D打印。
本發明提供的上述3D打印材料的使用方法操作簡單、條件溫和，制備得到的3D打印材料防裂性能和粘結性能顯著，經3D打印系統得到的建筑結構穩定、強度較高。
在一種優選的實施方式中，生活垃圾粉碎前對生活垃圾進行消毒、除臭處理。
消毒、除臭采用微波輻照法，同時將垃圾中的細菌、病毒和異味、臭味除去，避免使用強氧化物和酸類溶液進行處理而造成溶液的殘留，避免后期在使用時對人體產生危害。
由于生活垃圾成分較復雜，含易腐敗物，將生活垃圾經過消毒、除臭處理后，與建筑材料一起進行粉碎處理后，作為3D打印材料的原料使用。
在一種優選的實施方式中，上述3D打印建筑結構材料的使用方法，包括以下步驟：
(1)將配方量的建筑垃圾和經過消毒和除臭處理的生活垃圾進行破碎、球磨、烘干，得到建筑垃圾粉和生活垃圾粉；
(2)將步驟(1)得到的建筑垃圾粉、生活垃圾粉放入攪拌機中，加入配方量的輕質骨料、任選地膠粉、任選地石膏、任選地粉質填料混合均勻；
(3)將配方量的水加入攪拌機內，攪拌至粘性漿體狀態；
(4)將配方量的纖維分散到漿體中繼續攪拌均勻后轉移到3D打印系統中，按所需建筑結構進行3D打印。
經過測試，本發明的3D打印建筑結構材料容重為0.5～0.8g/cm3，抗壓強度為4～9MPa，拉伸粘結強度0.6～1.1MPa，抗壓強度為9～12MPa，是一種理想的3D打印建筑結構材料。
為了進一步了解本發明涂料的效果，下面結合具體實施例及對比例對本發明做進一步詳細的說明。
實施例1
一種3D打印建筑結構材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)將40重量份的建筑垃圾和經過消毒和除臭處理的15重量份的生活垃圾進行破碎、球磨、烘干，得到建筑垃圾粉和生活垃圾粉；
(2)將步驟(1)得到的建筑垃圾粉、生活垃圾粉放入攪拌機中，加入5重量份的聚苯顆粒、10重量份的膠粉、10重量份的脫硫石膏、10重量份的粉煤灰混合均勻；
(3)將30重量份的水加入攪拌機內，攪拌至粘性漿體狀態；
(4)將8重量份的玻璃纖維分散到漿體中繼續攪拌均勻后得到3D打印建筑結構材料。
實施例2
一種3D打印建筑結構材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)將70重量份的建筑垃圾和經過消毒和除臭處理的10重量份的生活垃圾進行破碎、球磨、烘干，得到建筑垃圾粉和生活垃圾粉；
(2)將步驟(1)得到的建筑垃圾粉、生活垃圾粉放入攪拌機中，加入20重量份的陶粒、5重量份的膠粉、20重量份的脫硫石膏、12重量份的天然石粉混合均勻；
(3)將40重量份的水加入攪拌機內，攪拌至粘性漿體狀態；
(4)將20重量份的鋼纖維分散到漿體中繼續攪拌均勻后得到3D打印建筑結構材料。
實施例3
一種3D打印建筑結構材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)將50重量份的建筑垃圾和經過消毒和除臭處理的12重量份的生活垃圾進行破碎、球磨、烘干，得到建筑垃圾粉和生活垃圾粉；
(2)將步驟(1)得到的建筑垃圾粉、生活垃圾粉放入攪拌機中，加入10重量份的珍珠巖、8重量份的膠粉、15重量份的脫硫石膏、11重量份的化學礦粉混合均勻；
(3)將30重量份的水加入攪拌機內，攪拌至粘性漿體狀態；
(4)將10重量份的陶瓷纖維分散到漿體中繼續攪拌均勻后得到3D打印建筑結構材料。
實施例4
一種3D打印建筑結構材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)將60重量份的建筑垃圾和經過消毒和除臭處理的14重量份的生活垃圾進行破碎、球磨、烘干，得到建筑垃圾粉和生活垃圾粉；
(2)將步驟(1)得到的建筑垃圾粉、生活垃圾粉放入攪拌機中，加入15重量份的陶瓷微珠、6重量份的膠粉、13重量份的脫硫石膏、15重量份的粉煤灰混合均勻；
(3)將35重量份的水加入攪拌機內，攪拌至粘性漿體狀態；
(4)將15重量份的碳纖維分散到漿體中繼續攪拌均勻后得到3D打印建筑結構材料。
實施例5
一種3D打印建筑結構材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)將55重量份的建筑垃圾和經過消毒和除臭處理的13重量份的生活垃圾進行破碎、球磨、烘干，得到建筑垃圾粉和生活垃圾粉；
(2)將步驟(1)得到的建筑垃圾粉、生活垃圾粉放入攪拌機中，加入12重量份的聚苯顆粒、7重量份的膠粉、18重量份的脫硫石膏、13重量份的粉煤灰混合均勻；
(3)將25重量份的水加入攪拌機內，攪拌至粘性漿體狀態；
(4)將17重量份的玻璃纖維分散到漿體中繼續攪拌均勻后得到3D打印建筑結構材料。
實施例6
一種3D打印建筑結構材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)將55重量份的建筑垃圾和經過消毒和除臭處理的13重量份的生活垃圾進行破碎、球磨、烘干，得到建筑垃圾粉和生活垃圾粉；
(2)將步驟(1)得到的建筑垃圾粉、生活垃圾粉放入攪拌機中，加入12重量份的聚苯顆粒、13重量份的粉煤灰混合均勻；
(3)將25重量份的水加入攪拌機內，攪拌至粘性漿體狀態；
(4)將17重量份的玻璃纖維分散到漿體中繼續攪拌均勻后得到3D打印建筑結構材料。
實施例7
一種3D打印建筑結構材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)將40重量份的建筑垃圾和經過消毒和除臭處理的15重量份的生活垃圾進行破碎、球磨、烘干，得到建筑垃圾粉和生活垃圾粉；
(2)將步驟(1)得到的建筑垃圾粉、生活垃圾粉放入攪拌機中，加入20重量份的聚苯顆粒、10重量份的膠粉、20重量份的脫硫石膏、10重量份的粉煤灰混合均勻；
(3)將30重量份的水加入攪拌機內，攪拌至粘性漿體狀態；
(4)將8重量份的玻璃纖維分散到漿體中繼續攪拌均勻后得到3D打印建筑結構材料。
實施例8
一種3D打印建筑結構材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)將70重量份的建筑垃圾和經過消毒和除臭處理的10重量份的生活垃圾進行破碎、球磨、烘干，得到建筑垃圾粉和生活垃圾粉；
(2)將步驟(1)得到的建筑垃圾粉、生活垃圾粉放入攪拌機中，加入10重量份的聚苯顆粒、5重量份的膠粉、10重量份的脫硫石膏、12重量份的天然石粉混合均勻；
(3)將40重量份的水加入攪拌機內，攪拌至粘性漿體狀態；
(4)將20重量份的鋼纖維分散到漿體中繼續攪拌均勻后得到3D打印建筑結構材料。
實施例9
一種3D打印建筑結構材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)將50重量份的建筑垃圾和經過消毒和除臭處理的12重量份的生活垃圾進行破碎、球磨、烘干，得到建筑垃圾粉和生活垃圾粉；
(2)將步驟(1)得到的建筑垃圾粉、生活垃圾粉放入攪拌機中，加入14重量份的聚苯顆粒、7重量份的膠粉、14重量份的脫硫石膏、11重量份的化學礦粉混合均勻；
(3)將30重量份的水加入攪拌機內，攪拌至粘性漿體狀態；
(4)將10重量份的陶瓷纖維分散到漿體中繼續攪拌均勻后得到3D打印建筑結構材料。
實施例10
一種3D打印建筑結構材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)將60重量份的建筑垃圾和經過消毒和除臭處理的14重量份的生活垃圾進行破碎、球磨、烘干，得到建筑垃圾粉和生活垃圾粉；
(2)將步驟(1)得到的建筑垃圾粉、生活垃圾粉放入攪拌機中，加入16重量份的聚苯顆粒、8重量份的膠粉、16重量份的脫硫石膏、15重量份的粉煤灰混合均勻；
(3)將35重量份的水加入攪拌機內，攪拌至粘性漿體狀態；
(4)將15重量份的碳纖維分散到漿體中繼續攪拌均勻后得到3D打印建筑結構材料。
實施例11
一種3D打印建筑結構材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)將55重量份的建筑垃圾和經過消毒和除臭處理的13重量份的生活垃圾進行破碎、球磨、烘干，得到建筑垃圾粉和生活垃圾粉；
(2)將步驟(1)得到的建筑垃圾粉、生活垃圾粉放入攪拌機中，加入12重量份的聚苯顆粒、7重量份的膠粉、18重量份的脫硫石膏混合均勻；
(3)將25重量份的水加入攪拌機內，攪拌至粘性漿體狀態；
(4)將17重量份的玻璃纖維分散到漿體中繼續攪拌均勻后得到3D打印建筑結構材料。
對比例1
一種3D打印建筑結構材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)將40重量份的建筑垃圾進行破碎、球磨、烘干，得到建筑垃圾粉；
(2)將步驟(1)得到的建筑垃圾粉放入攪拌機中，加入5重量份的聚苯顆粒、10重量份的膠粉、10重量份的脫硫石膏、10重量份的粉煤灰混合均勻；
(3)將30重量份的水加入攪拌機內，攪拌至粘性漿體狀態；
(4)將8重量份的玻璃纖維分散到漿體中繼續攪拌均勻后得到3D打印建筑結構材料。
對比例2
一種3D打印建筑結構材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)將70重量份的建筑垃圾和經過消毒和除臭處理的10重量份的生活垃圾進行破碎、球磨、烘干，得到建筑垃圾粉和生活垃圾粉；
(2)將步驟(1)得到的建筑垃圾粉、生活垃圾粉放入攪拌機中，加入5重量份的膠粉、20重量份的脫硫石膏、12重量份的天然石粉混合均勻；
(3)將40重量份的水加入攪拌機內，攪拌至粘性漿體狀態；
(4)將20重量份的鋼纖維分散到漿體中繼續攪拌均勻后得到3D打印建筑結構材料。
對比例3
一種3D打印建筑結構材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)將50重量份的建筑垃圾和經過消毒和除臭處理的12重量份的生活垃圾進行破碎、球磨、烘干，得到建筑垃圾粉和生活垃圾粉；
(2)將步驟(1)得到的建筑垃圾粉、生活垃圾粉放入攪拌機中，加入10重量份的珍珠巖、8重量份的膠粉、15重量份的脫硫石膏、11重量份的化學礦粉混合均勻；
(3)將30重量份的水加入攪拌機內，攪拌至粘性漿體狀態，得到3D打印建筑結構材料。
對比例4
一種3D打印建筑結構材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)將30重量份的建筑垃圾和經過消毒和除臭處理的14重量份的生活垃圾進行破碎、球磨、烘干，得到建筑垃圾粉和生活垃圾粉；
(2)將步驟(1)得到的建筑垃圾粉、生活垃圾粉放入攪拌機中，加入15重量份的陶瓷微珠、6重量份的膠粉、13重量份的脫硫石膏、15重量份的粉煤灰混合均勻；
(3)將35重量份的水加入攪拌機內，攪拌至粘性漿體狀態；
(4)將15重量份的碳纖維分散到漿體中繼續攪拌均勻后得到3D打印建筑結構材料。
對比例5
一種3D打印建筑結構材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)將55重量份的建筑垃圾和經過消毒和除臭處理的20重量份的生活垃圾進行破碎、球磨、烘干，得到建筑垃圾粉和生活垃圾粉；
(2)將步驟(1)得到的建筑垃圾粉、生活垃圾粉放入攪拌機中，加入12重量份的聚苯顆粒、7重量份的膠粉、18重量份的脫硫石膏、13重量份的粉煤灰混合均勻；
(3)將25重量份的水加入攪拌機內，攪拌至粘性漿體狀態；
(4)將30重量份的玻璃纖維分散到漿體中繼續攪拌均勻后得到3D打印建筑結構材料。
對比例6
一種3D打印建筑結構材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)將40重量份的水泥砂漿放入攪拌機中，加入5重量份的聚苯顆粒、10重量份的膠粉、10重量份的脫硫石膏、10重量份的粉煤灰混合均勻；
(2)將30重量份的水加入攪拌機內，攪拌至粘性漿體狀態；
(3)將8重量份的玻璃纖維分散到漿體中繼續攪拌均勻后得到3D打印建筑結構材料。
對各實施例和對比例得到的3D打印建筑結構材料進行性能測試，測試結果如表1所示。
表1各實施例和對比例的3D打印建筑結構材料性能測試結果
由表1數據可知，實施例1～11制備得到的3D打印建筑材料的容重為0.5～0.8g/cm3，抗壓強度為4～9MPa，拉伸粘結強度0.6～1.1MPa，抗壓強度為9～12MPa。通過本發明得到的3D打印建筑材料的容重低、拉伸粘結強度高，具有良好的抗裂性能，抗壓、抗彎強度優良。
實施例6與實施例5相比，沒有添加石膏和膠粉，這使得得到的材料加熱后冷卻時間縮短，在后期的3D打印時容易凝固。
實施例11與實施例5相比，沒有添加粉煤灰等粉質填料，得到的材料在密度上明顯高于其他實施例，重量較重。
實施例7～10在保持上述體系優點的情況下，拉伸粘結強度進一步提高，粘結性能顯著，實施例7～10與實施例1～4相比，通過采用特定配比含量的聚苯顆粒、膠粉和石膏，可以進一步提升材料的粘結性和抗裂性。
對比例1～3分別與實施例1～3相比，原料組分不同，對比例1缺少生活垃圾，對比例2缺少聚苯顆粒，對比例3缺少纖維，材料的抗壓強度、拉伸粘結強度和抗壓強度均有所下降，可見原料的各個組分對于整個材料的性能均有影響，本發明通過采用特定配比的建筑垃圾、生活垃圾、聚苯顆粒和纖維，幾種成分相互配合、相輔相成，可以獲得韌性好，粘結性、抗裂性高的建筑材料。
對比例4與實施例4相比，建筑垃圾的量較小，材料的抗壓強度、拉伸粘結強度和抗彎強度均下降；對比例5與實施例5相比，生活垃圾和纖維的量較大，也對材料的抗壓強度、拉伸粘結強度和抗彎強度帶來負面影響。
對比例6采用普通水泥砂漿為原料制作3D打印材料，通過本發明實施例與對比例6相比，本發明只采用建筑垃圾為主體獲得的3D打印材料與水泥砂漿材料在性能上具有可比性，在抗壓強度、拉伸粘結強度和抗彎強度等方面具有比水泥砂漿更好的性能。由此可見，采用建筑垃圾為主體的材料不需外加水泥和砂石即可獲得抗裂、粘結性佳的材料，使建筑材料得以循環利用。
綜上所述，本發明的3D打印建筑結構材料采用建筑垃圾、生活垃圾、纖維、輕質骨料及其他組分使之具有良好的協同特性，得到的材料具有優良的粘結性和抗裂性。通過進一步優化組分及其成分配比，進一步減輕材料重量、延長材料冷卻時間、提升材料的粘結性能和加工性能。
為了進一步考察打印出的建筑結構性能，對上述實施例得到的3D打印建筑結構材料進行3D打印。
實施例12
將實施例1得到的3D打印建筑結構材料放入3D打印系統中，運用計算機輔助設計，建造一個三維模型，接下來將三維模型轉到3D打印立體造型術的接口協議(STL)，即從CAD制圖轉換到STL模板，接下來轉到疊層制造(AM)及其和STL文件處理，將STL的文件拷貝到計算機中，由計算機控制三維打印機工作，再將3D打印機機器設置為打印建筑結構的制作需求，逐層進行打印，直至完成建筑的建造過程，最終得到方形建筑。
實施例13
將實施例2得到的3D打印建筑結構材料放入3D打印系統中，運用計算機輔助設計，建造一個三維模型，接下來將三維模型轉到3D打印立體造型術的接口協議(STL)，即從CAD制圖轉換到STL模板，接下來轉到疊層制造(AM)及其和STL文件處理，將STL的文件拷貝到計算機中，由計算機控制三維打印機工作，再將3D打印機機器設置為打印建筑結構的制作需求，逐層進行打印，直至完成建筑的建造過程，最終得到尖頂建筑。
實施例14
將實施例3得到的3D打印建筑結構材料放入3D打印系統中，運用計算機輔助設計，建造一個三維模型，接下來將三維模型轉到3D打印立體造型術的接口協議(STL)，即從CAD制圖轉換到STL模板，接下來轉到疊層制造(AM)及其和STL文件處理，將STL的文件拷貝到計算機中，由計算機控制三維打印機工作，再將3D打印機機器設置為打印建筑結構的制作需求，逐層進行打印，直至完成建筑的建造過程，最終得到穹頂建筑。
通過采用本發明得到的3D打印建筑結構材料經過3D打印后可以獲得所需的建筑結構，得到的建筑結構穩定性好，梁、柱、墻體等結構滿足建筑結構的要求，強度高，使用周期長。
盡管已用具體實施例來說明和描述了本發明，然而應意識到，在不背離本發明的精神和范圍的情況下可以作出許多其它的更改和修改。因此，這意味著在所附權利要求中包括屬于本發明范圍內的所有這些變化和修改。