3D打印混凝土配合比的系统性定量分析:水灰比—强度关联证据与预测可转移性挑战
《Sustainability》:Mix Proportion–Performance Relationships in 3D-Printed Concrete: A Literature-Based Evidence Analysis
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时间:2026年09月26日
来源:Sustainability 4.1
摘要
3D打印混凝土的配合比必须满足运输、挤出、层间稳定性和硬化后性能等方面的要求。由于原材料、设备条件以及试验条件存在异质性,已发表的配合比通常难以直接采用。本研究从1003篇去重后的出版物中收集配合比数据,并从三个层面进行分析:跨研究关联性、研究内比较以及打印性能与力学性能之间的关联证据。在具有明确成型方式且报告了打印性能的配合比中,来自157项研究的476个配合比水平汇总数据显示,水灰比(水与胶凝材料之比)与28天抗压强度之间存在负相关关系。合并系数、论文等权系数和研究内中位数系数分别为?0.493、?0.422和?0.516,这表明水灰比可作为优先筛选变量使用,而非作为具有普遍适用性的强度预测指标。含水泥子集中观测到的四分位距描述了已报告配合比的集中度。针对12个变量的散点图及敏感性分析表明,零值处理方式及样本边界条件影响了部分质量浓度变量之间关联的方向。五项研究提供了跨27个条件组的28个可比较的研究内结果,每组仅包含一项独立研究。四项研究将成功打印结果与来自同一配合比及工艺过程的力学试件关联起来,共得到七对配对数据;其中一项研究包含四组配合比的对比系列。针对九个打印性能结果和四个强度龄期的预测数据未能通过全部三种适用性判定场景。因此,现有证据支持初始变量筛选和研究特异性材料假设,但若要实现具有可转移性的预测和资源高效的配合比研究,则仍需独立重复验证以及更为完整的工艺—试件关联数据。
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