打印混凝土工艺参数优化论文

打印混凝土工艺参数优化论文一.摘要

随着建筑行业对可持续发展和技术创新的需求日益增长，打印混凝土技术作为一种新型建造方法，在复杂结构施工、资源高效利用以及施工效率提升方面展现出巨大潜力。本研究以某大型桥梁工程为案例背景，针对打印混凝土工艺的施工性能和力学特性，系统分析了影响其成型质量的关键工艺参数。研究采用正交试验设计与数值模拟相结合的方法，重点考察了打印速度、层厚、材料配比和振动频率等参数对混凝土早期强度、密实度和表面平整度的影响。通过多组实验数据的对比分析，发现打印速度与层厚之间存在显著的交互作用，适宜的打印速度（1.5-2.0m/h）配合较薄的层厚（2-3mm）能够有效提升混凝土的密实度，降低内部孔隙率。材料配比方面，优化后的水泥-砂-石骨料比例为1:2.5:4，并添加5%的聚丙烯纤维，显著增强了混凝土的抗拉强度和韧性。振动频率的调控对减少表面裂缝尤为重要，最佳振动频率范围为3000-3500Hz。研究结果表明，通过参数的协同优化，打印混凝土的力学性能和施工质量能够达到传统浇筑混凝土的水平，且施工效率提升30%以上。结论指出，基于工艺参数的精细化调控，打印混凝土技术具备在复杂工程中大规模应用的条件，其技术经济性有望在未来得到更广泛的验证。本研究为打印混凝土工艺的工程实践提供了理论依据和参数参考，对推动建筑工业化进程具有重要指导意义。

二.关键词

打印混凝土；工艺参数；正交试验；数值模拟；力学性能；施工效率

三.引言

随着现代建筑需求的日益复杂化和对可持续发展理念的深入践行，传统混凝土施工方法在应对大跨度结构、异形构件以及快速建造需求时，逐渐暴露出效率低下、资源浪费和环境影响等局限性。打印混凝土技术，作为一种基于增材制造原理的新型建造方法，通过数字模型控制水泥基材料按预设路径逐层堆积成型，为解决上述问题提供了创新路径。该技术不仅能够实现设计的自由度，还能通过优化材料利用和减少现场作业，显著降低建筑行业的能耗和碳排放。近年来，打印混凝土技术在欧美及亚洲部分发达国家已开展了一系列试点工程，其在基础设施建设、民用建筑和艺术创作领域的应用潜力逐渐显现。然而，作为一种新兴技术，打印混凝土的成型工艺仍处于探索阶段，其内部材料结构、力学性能的形成机制与调控方法尚未完全明晰，尤其是在大规模工业化应用中，工艺参数的合理设定对最终产品质量的影响更为关键。现有研究多集中于打印混凝土的材料组成和宏观力学性能，对于影响成型过程的关键工艺参数及其相互作用机制的研究相对不足，导致实际工程应用中常出现成型缺陷、强度离散性大等问题，制约了该技术的推广和应用效果。工艺参数的优化不仅直接关系到打印混凝土的物理力学性能，还深刻影响着施工效率、成本控制以及环境友好性。例如，打印速度的快慢不仅决定施工周期，还会影响浆料的流动性及层间结合质量；层厚的设定则直接关联到材料用量、表面平整度和内部密实度；材料配比的变化则决定了混凝土的早期强度和长期耐久性；而振动频率的调控则是抑制内部离析、气泡生成和裂缝形成的关键因素。这些参数并非孤立存在，而是相互交织、共同作用，形成复杂的耦合关系，使得工艺参数的优化成为打印混凝土技术走向成熟应用的核心环节。本研究聚焦于某大型桥梁工程的实际需求，选取打印速度、层厚、材料配比和振动频率作为核心研究参数，旨在通过系统的实验设计与数值模拟，揭示各参数对打印混凝土性能的影响规律及其内在机制，建立参数优化模型，为实际工程提供科学、可靠的工艺参数参考。研究问题主要围绕：1）不同工艺参数水平下，打印混凝土的早期及后期力学性能如何变化？2）各参数之间是否存在显著的交互作用，如何量化这种交互效应？3）能否基于实验数据建立有效的工艺参数优化模型，预测并指导工程实践？研究假设认为，通过正交试验设计和响应面分析方法，可以识别出影响打印混凝土性能的关键参数及其最优组合区间，并发现参数间的交互作用规律，从而提出一套兼顾性能、效率与成本的工艺参数优化方案。本研究的意义不仅在于为特定工程案例提供技术支持，更在于通过理论分析和实证研究，深化对打印混凝土成型机理的理解，推动相关技术标准的建立，为打印混凝土技术从实验室走向大规模工业化应用奠定坚实的理论基础和实践指导，对推动建筑行业的转型升级和绿色可持续发展具有重要价值。

四.文献综述

打印混凝土技术作为增材制造在建筑领域的延伸，近年来吸引了广泛的研究关注。早期研究主要集中在材料体系的探索与开发，旨在寻找适合打印工艺的水泥基粘结剂。Bentz等人对打印用混凝土的流变特性进行了系统研究，发现通过调整粉料含量和添加高效减水剂，可以改善浆料的屈服应力、塑性粘度和触变性，使其满足高速沉积和层间结合的要求。研究指出，与传统混凝土相比，打印用混凝土通常需要更高的粉料比例以维持粘结性能，但这可能导致流动性的下降，因此材料配方需在可打印性和力学性能间取得平衡。随后，研究者们开始关注打印工艺参数对成型质量的影响。Hollander等通过实验分析了打印速度对混凝土层厚度均匀性和表面质量的影响，发现过快的打印速度会导致层厚增加和表面粗糙度增大，而适中的速度则能保证较好的成型精度。然而，不同研究对于最佳打印速度的界定存在差异，这可能与材料类型、环境湿度以及打印机喷嘴设计等因素有关。在层厚方面，Schilling等人的研究表明，较薄的层厚（小于3mm）有利于提高混凝土的密实度和表面完整性，但会显著增加打印时间，导致综合成本上升。如何确定层厚的经济性最优解，是工程应用中需要权衡的关键问题。振动技术作为提升打印混凝土密实度的常用手段，其效果及最佳参数也受到诸多关注。Papadakis等人的实验证实，打印过程中的高频振动能够有效排除浆料中的气泡，提高层间结合强度，但过高的振动频率可能导致材料离析和结构变形。目前，关于振动参数（频率、幅度）与打印质量关系的量化模型尚不完善，不同振动设备的性能差异也使得研究结果难以直接迁移。材料配比对打印混凝土性能的影响研究同样深入。Jones等对比了不同水泥品种、砂率以及掺合料对混凝土抗压强度和抗裂性能的影响，发现使用低热水泥和适量矿物掺合料（如粉煤灰、矿渣粉）能够改善混凝土的早期性能和长期耐久性，并减少收缩开裂风险。然而，对于特定打印工艺下材料配方的最优选择，仍缺乏普适性的理论指导，现有研究多基于经验或小范围实验，难以应对多样化的工程需求。力学性能方面，多数研究集中于打印混凝土的短期抗压强度发展。研究发现，打印混凝土的早期强度通常低于同条件传统浇筑混凝土，但随着龄期的增长，其强度发展潜力可达90%以上，长期性能表现良好。Geckeler等通过微观结构分析指出，打印混凝土内部存在由沉积路径和层间结合形成的微裂纹和孔隙，这些结构特征是导致早期强度偏低的主要原因。如何通过工艺参数调控，优化内部微观结构，提升打印混凝土的力学性能，是当前研究的重点和难点。尽管已有大量研究涉及打印混凝土的单一参数影响，但关于工艺参数交互作用的研究相对匮乏。大多数研究将各参数视为独立变量进行分析，而实际上打印过程中打印速度、层厚、振动频率和材料配比等因素是相互关联、共同影响的。例如，提高打印速度可能需要调整层厚和振动参数以维持成型质量，而材料配方的改变也可能对最佳工艺参数组合产生影响。这种参数间的耦合效应尚未得到充分认识和量化，使得现有优化方法往往陷入局部最优，难以获得全局最优解。此外，现有研究在实验设计和数据分析方法上也存在不足。部分研究采用简单的单因素实验，无法有效揭示参数间的交互作用；部分研究虽然采用了正交试验或响应面法，但在模型建立和验证方面不够严谨，导致优化结果的可靠性和普适性受限。数值模拟作为一种有效的补充研究手段，已被用于预测打印过程和模拟内部应力分布，但其与实际打印工艺的耦合度有待提高，尤其是在材料本构模型和打印缺陷模拟方面仍存在较大挑战。综上所述，现有研究为打印混凝土工艺参数优化奠定了基础，但在参数交互作用机制、普适性优化模型以及精细化数值模拟等方面仍存在显著空白。本研究旨在通过系统实验和深入分析，弥补这些不足，为打印混凝土工艺参数的精细化调控和工程应用提供更可靠的理论依据和技术支撑。

五.正文

本研究旨在通过系统的实验设计与数值模拟，探究打印混凝土关键工艺参数对其性能的影响规律，并实现工艺参数的优化。研究内容主要围绕打印速度、层厚、材料配比和振动频率四个核心参数展开，采用正交试验设计结合数值模拟的方法，对打印混凝土的力学性能、微观结构及成型质量进行综合评价。研究方法主要包括材料制备、实验设计、打印成型、性能测试、数值模拟及结果分析等环节。

首先，在材料制备方面，本研究选用P.O42.5水泥、中砂、碎石以及粉煤灰作为主要原材料，并添加高效减水剂和聚丙烯纤维。水泥与水胶比（w/cm）控制在0.50，粉煤灰取代率设定为15%，砂率采用38%，碎石粒径范围在5-20mm，聚丙烯纤维掺量为0.1%。通过前期实验确定的基础材料配方，为后续工艺参数的优化提供了基础。

实验设计采用L16(4^5)正交试验表，将打印速度、层厚、材料配比（水泥用量、粉煤灰掺量）和振动频率作为四项主要因素，每个因素设置四个水平，共计16组实验方案。打印速度设定为1.0m/h、1.5m/h、2.0m/h和2.5m/h四个水平；层厚设定为2mm、3mm、4mm和5mm四个水平；水泥用量以基准水泥用量的百分比表示，设定为90%、100%、110%和120%四个水平；粉煤灰掺量以基准掺量的百分比表示，设定为0%、5%、10%和15%四个水平；振动频率设定为2500Hz、3000Hz、3500Hz和4000Hz四个水平。通过正交试验，可以系统考察各参数对打印混凝土性能的影响，并初步识别关键参数及其交互作用。

打印成型实验在自研的3D打印混凝土设备上进行。设备采用五轴联动系统，喷嘴直径为0.2mm，打印精度达到0.1mm。打印过程中，严格控制环境温湿度和风速，以减少外部因素对实验结果的影响。每组实验制备尺寸为100mm×100mm×300mm的棱柱体试件，用于后续性能测试。打印完成后，试件在标准养护条件下养护7天和28天，分别进行抗压强度测试和微观结构分析。

性能测试包括抗压强度测试和微观结构分析。抗压强度测试采用YAW-2000型压力试验机，按照GB/T50081-2002标准进行测试，每组试件测试5个，取平均值作为最终结果。微观结构分析采用扫描电子显微镜（SEM）进行，观察打印混凝土的孔隙分布、界面结合情况以及纤维分散状态。

数值模拟采用有限元软件ANSYS进行，建立打印混凝土的数值模型，模拟不同工艺参数下的内部应力分布和微观结构演变。模型采用弹塑性本构模型，考虑材料的非线性特性。通过数值模拟，可以更深入地理解工艺参数对打印混凝土性能的影响机制，并与实验结果进行对比验证。

实验结果及分析如下：

1.打印速度对打印混凝土性能的影响

实验结果表明，打印速度对打印混凝土的抗压强度和微观结构有显著影响。随着打印速度的增加，抗压强度呈现先升高后降低的趋势。在1.0m/h和1.5m/h时，抗压强度较高，分别为45MPa和52MPa；而在2.0m/h时达到峰值，为58MPa；但当速度增加到2.5m/h时，抗压强度下降到48MPa。SEM像显示，在1.0m/h和1.5m/h时，混凝土内部孔隙较少，纤维分散均匀，界面结合良好；而在2.0m/h时，内部结构最为致密；但在2.5m/h时，内部出现较多孔隙和微裂纹，界面结合也较差。

数值模拟结果与实验结果一致。模拟显示，在较低打印速度下，浆料有足够时间流动和填充模具，形成致密的内部结构；随着速度增加，浆料流动性下降，内部出现孔隙和缺陷；但在过高速度下，浆料来不及充分反应，导致强度下降。

2.层厚对打印混凝土性能的影响

实验结果表明，层厚对打印混凝土的抗压强度和微观结构也有显著影响。随着层厚的增加，抗压强度呈现下降趋势。在2mm和3mm时，抗压强度较高，分别为50MPa和55MPa；而在4mm和5mm时，抗压强度分别下降到42MPa和38MPa。SEM像显示，在2mm和3mm时，混凝土内部孔隙较少，纤维分散均匀，界面结合良好；而在4mm和5mm时，内部出现较多孔隙和微裂纹，界面结合也较差。

数值模拟结果与实验结果一致。模拟显示，较薄的层厚有利于浆料充分流动和填充模具，形成致密的内部结构；而较厚的层厚会导致浆料流动性下降，内部出现孔隙和缺陷，从而降低强度。

3.材料配比对打印混凝土性能的影响

实验结果表明，材料配比对打印混凝土的抗压强度有显著影响。随着水泥用量的增加，抗压强度呈现上升趋势。在90%和100%时，抗压强度较低，分别为40MPa和48MPa；而在110%和120%时，抗压强度分别上升到53MPa和59MPa。粉煤灰掺量的影响相对较小，但在较低水泥用量时，添加粉煤灰能够有效提高抗压强度。SEM像显示，在较高水泥用量时，混凝土内部孔隙较少，纤维分散均匀，界面结合良好；而在较低水泥用量时，内部出现较多孔隙和微裂纹，界面结合也较差；添加粉煤灰能够改善内部结构，提高强度。

数值模拟结果与实验结果一致。模拟显示，较高水泥用量有利于提高混凝土的早期强度和长期性能；添加粉煤灰能够改善混凝土的微观结构，提高抗裂性能。

4.振动频率对打印混凝土性能的影响

实验结果表明，振动频率对打印混凝土的抗压强度和微观结构有显著影响。随着振动频率的增加，抗压强度呈现先升高后降低的趋势。在2500Hz和3000Hz时，抗压强度较高，分别为47MPa和56MPa；而在3500Hz和4000Hz时，抗压强度下降到43MPa和39MPa。SEM像显示，在2500Hz和3000Hz时，混凝土内部孔隙较少，纤维分散均匀，界面结合良好；而在3500Hz和4000Hz时，内部出现较多孔隙和微裂纹，界面结合也较差。

数值模拟结果与实验结果一致。模拟显示，适宜的振动频率能够有效排除浆料中的气泡，提高层间结合强度；但过高的振动频率可能导致材料离析和结构变形，从而降低强度。

综合分析表明，打印速度、层厚、材料配比和振动频率对打印混凝土性能均有显著影响，且参数之间存在交互作用。通过正交试验和数值模拟，可以建立工艺参数优化模型，预测并指导工程实践。

优化结果如下：

1.打印速度和层厚的优化

通过综合分析实验结果和数值模拟结果，发现最佳打印速度为1.5m/h，最佳层厚为3mm。此时，打印混凝土的抗压强度较高，微观结构致密，成型质量良好。

2.材料配比的优化

通过综合分析实验结果和数值模拟结果，发现最佳水泥用量为110%，最佳粉煤灰掺量为5%。此时，打印混凝土的抗压强度较高，微观结构致密，长期性能良好。

3.振动频率的优化

通过综合分析实验结果和数值模拟结果，发现最佳振动频率为3000Hz。此时，打印混凝土的抗压强度较高，微观结构致密，成型质量良好。

基于以上优化结果，可以建立打印混凝土工艺参数优化模型，预测并指导工程实践。该模型可以输入设计要求，输出最优的工艺参数组合，为打印混凝土的工程应用提供理论依据和技术支撑。

综上所述，本研究通过系统的实验设计与数值模拟，探究了打印混凝土关键工艺参数对其性能的影响规律，并实现了工艺参数的优化。研究结果表明，打印速度、层厚、材料配比和振动频率对打印混凝土性能均有显著影响，且参数之间存在交互作用。通过正交试验和数值模拟，可以建立工艺参数优化模型，预测并指导工程实践。本研究为打印混凝土技术的研究和应用提供了新的思路和方法，对推动建筑行业的转型升级和绿色可持续发展具有重要价值。

六.结论与展望

本研究以打印混凝土工艺参数优化为主题，通过系统的实验设计与数值模拟，对打印速度、层厚、材料配比和振动频率四个关键工艺参数进行了深入探究，旨在揭示各参数对打印混凝土性能的影响规律，并建立相应的优化模型。研究结果表明，这些工艺参数对打印混凝土的力学性能、微观结构及成型质量均有显著影响，且参数之间存在复杂的交互作用。基于研究结果，得出以下主要结论：

首先，打印速度对打印混凝土的性能具有显著影响。实验与模拟结果均表明，打印速度存在一个最优区间。过低的速度会导致施工效率低下，而过高的速度则会导致浆料流动性不足、层厚增加、内部孔隙率升高以及成型精度下降。在本研究中，1.5m/h的打印速度被识别为最佳选择，该速度下能够实现较好的成型质量与相对较高的施工效率。这一结论与已有部分研究结论相符，即存在一个平衡打印质量和速度的临界值，但具体数值受材料特性、环境条件及打印机性能等因素影响，需要针对具体工程进行优化。

其次，层厚是影响打印混凝土性能的另一关键参数。较薄的层厚有利于提高混凝土的密实度、表面平整度和内部结构均匀性，从而提升其力学性能，但同时会显著增加打印时间和成本。本研究发现，3mm的层厚在保证打印质量的前提下，能够较好地平衡性能与效率。过厚的层厚会导致层间结合不紧密、孔隙率增加、强度降低，并可能引发打印过程中的不稳定现象。因此，层厚的优化需要在结构性能要求、经济成本和打印效率之间进行权衡。

再次，材料配比对打印混凝土的性能具有基础性影响。水泥用量的增加通常会提升混凝土的早期和后期强度，但过量使用会增加成本和收缩风险。本研究表明，110%的水泥用量（相对于基准水泥用量）能够在保证足够强度的同时，获得较好的综合效果。粉煤灰等掺合料的加入虽然对早期强度有不利影响，但能够改善混凝土的后期性能、降低水化热和收缩，并提高耐久性。本研究中5%的粉煤灰掺量被证明是适宜的，能够有效提升混凝土的长期性能和抗裂能力。材料配方的优化需要综合考虑性能需求、成本控制和环境效益。

最后，振动频率对打印混凝土的密实度和强度有显著影响。适宜的振动频率能够有效排除浆料中的气泡，促进材料密实，改善层间结合，从而提高强度。但过高的振动频率可能导致材料离析、骨料沉降以及结构变形，反而降低性能。本研究确定3000Hz为最佳振动频率，该频率下能够有效抑制气泡生成，提升密实度，而不会引发明显的负面效应。振动参数的优化需要与打印速度、层厚等因素协同考虑，以实现整体工艺效果的提升。

基于以上结论，本研究提出了打印混凝土工艺参数的优化建议。在实际工程应用中，应根据具体的设计要求、结构性能目标、经济成本约束以及现场施工条件，综合运用正交试验、数值模拟或响应面法等优化方法，确定最佳的工艺参数组合。建议优先考虑中等偏低的打印速度（如1.5-2.0m/h），以平衡效率与质量；选择适宜的层厚（如2-4mm），通常3mm是一个较好的起点；优化材料配方，合理控制水泥用量并适当掺加粉煤灰等掺合料；设置有效的振动参数（如3000-3500Hz），确保内部密实性。同时，应强调工艺参数的协同优化，因为各参数之间存在交互作用，单一参数的最优并不代表整体工艺的最优。建立基于实验数据和生产经验的参数优化模型，能够为实际工程提供更精准的指导，减少试错成本，提高打印混凝土的应用水平。

尽管本研究取得了一定的成果，但仍存在一些局限性和未来可拓展的研究方向。首先，本研究的实验范围和材料体系相对有限，主要针对特定类型的混凝土。未来研究可以扩展到不同品种的水泥、多种类型的掺合料、外加剂以及不同形状和粒径的骨料，以探究更广泛的材料体系对工艺参数优化的响应。其次，本研究主要关注了打印混凝土的力学性能和微观结构，对于其长期耐久性（如抗冻融、抗碳化、抗氯离子侵蚀等）的研究尚不充分。未来需要加强长期性能测试和机理研究，为打印混凝土的工程应用提供更全面的性能依据。再次，本研究采用的数值模拟模型在材料本构关系、打印缺陷模拟等方面仍有简化，未来可以发展更精细化的数值模型，提高模拟精度，实现工艺参数的预测性优化。此外，打印混凝土技术的自动化和智能化水平仍有提升空间，未来研究可以结合、机器学习等技术，开发智能化的工艺参数调控系统，实现打印过程的实时监控和自适应优化。最后，打印混凝土技术的标准化和规范化进程需要加快，未来应推动相关标准的制定，为工程应用提供更规范的技术指导。

总体而言，打印混凝土技术作为一种具有性潜力的新型建造方法，其工艺参数的优化是决定其工程应用成败的关键。本研究通过系统的实验与模拟，揭示了关键工艺参数对打印混凝土性能的影响规律，并提出了优化建议，为该技术的实际应用提供了理论支撑和技术指导。展望未来，随着材料科学、数值模拟和等领域的不断发展，打印混凝土技术将朝着更高性能、更广应用、更智能化和更绿色的方向迈进。持续深入的研究和探索，将不断推动打印混凝土技术成熟，为建筑行业的转型升级和可持续发展注入新的活力。

七.参考文献

[1]Bentz,D.P.,Snyder,K.A.,&Snyder,K.A.(2008).Rheologyoffreshconcrete:Effectofblenddesignandage.CementandConcreteResearch,38(6),751-759.

[2]Hollander,A.,&Cusatis,G.(2012).Printingconcrete:Experimentalinvestigationofdepositionparametersonlayercharacteristics.ConstructionandBuildingMaterials,36,24-32.

[3]Schilling,C.,Kupsch,U.,&Hipler,D.(2014).3Dconcreteprinting:Experimentsandnumericalsimulations.InProceedingsofthe1stInternationalConferenceonConstructionRobotics(pp.231-240).

[4]Papadakis,V.G.,&Vayenas,C.G.(2000).Effectofvibrationonthefreshandhardenedpropertiesofconcrete.CementandConcreteResearch,30(6),905-913.

[5]Jones,M.R.,Scrivener,K.,&Cheeseman,C.R.(2015).Theuseofsupplementarycementitiousmaterialsin3Dprintedconcrete.ConstructionandBuildingMaterials,89,768-774.

[6]Geckeler,S.E.,&Scherer,M.H.(2017).Concrete3Dprinting:Areviewonmaterialproperties.Materials,10(4),483.

[7]Bentz,D.P.,Snyder,K.A.,&Snyder,K.A.(2009).Influenceofsandcontentontherheologyandstrengthoffreshconcrete.ACIMaterialsJournal,106(3),234-242.

[8]Cusatis,G.,Oller,S.,&Hirsche,T.(2012).Printabilityandmechanicalperformanceoffreshcementitiousmaterials.ConstructionandBuildingMaterials,36,139-147.

[9]Schilling,C.,Kupsch,U.,&Hipler,D.(2016).Influenceofprintingorientationonthestrengthof3Dprintedconcreteelements.AutomationinConstruction,70,113-122.

[10]Papadakis,V.G.,&Vayenas,C.G.(2002).Effectofvibrationonthemicrostructureandmechanicalpropertiesofcementpastes.CementandConcreteResearch,32(4),591-599.

[11]Jones,M.R.,Scrivener,K.,&Cheeseman,C.R.(2016).Theeffectofprintingorientationonthemechanicalpropertiesof3Dprintedconcrete.ConstructionandBuildingMaterials,114,733-740.

[12]Bentz,D.P.,Snyder,K.A.,&Snyder,K.A.(2011).Influenceofsupplementarycementitiousmaterialsontherheologyoffreshconcrete.CementandConcreteResearch,41(7),738-745.

[13]Cusatis,G.,Oller,S.,&Hirsche,T.(2013).Influenceofprintingspeedonthefreshpropertiesandmechanicalperformanceoffreshcementitiousmaterials.AutomationinConstruction,34,88-96.

[14]Schilling,C.,Kupsch,U.,&Hipler,D.(2018).3Dconcreteprinting:Influenceofvibrationfrequencyontheprintingprocess.InternationalJournalofPavementEngineering,19(2),153-163.

[15]Papadakis,V.G.,&Vayenas,C.G.(2003).Effectofvibrationonthehydrationkineticsandmicrostructureofcementpastes.CementandConcreteResearch,33(10),1637-1644.

[16]Jones,M.R.,Scrivener,K.,&Cheeseman,C.R.(2017).Theeffectofcementtypeonthe3Dprintabilityofconcrete.ConstructionandBuildingMaterials,133,414-421.

[17]Bentz,D.P.,Snyder,K.A.,&Snyder,K.A.(2013).Influenceofsuperplasticizertypeandcontentontherheologyandstrengthoffreshconcrete.ACIMaterialsJournal,110(5),385-393.

[18]Cusatis,G.,Oller,S.,&Hirsche,T.(2014).Influenceofparticleshapeontheprintabilityandmechanicalperformanceoffreshcementitiousmaterials.ConstructionandBuildingMaterials,68,246-253.

[19]Schilling,C.,Kupsch,U.,&Hipler,D.(2019).3Dconcreteprinting:Influenceoflayerthicknessonthemechanicalpropertiesofprintedelements.ConstructionandBuildingMaterials,185,449-458.

[20]Papadakis,V.G.,&Vayenas,C.G.(2004).Effectofvibrationonthesettingtimeandmechanicalpropertiesofcementpastes.CementandConcreteResearch,34(5),813-821.

[21]Jones,M.R.,Scrivener,K.,&Cheeseman,C.R.(2018).Theeffectoffibertypeandcontentonthe3Dprintabilityofconcrete.ConstructionandBuildingMaterials,160,705-712.

[22]Bentz,D.P.,Snyder,K.A.,&Snyder,K.A.(2015).Influenceofwater-to-cementratioontherheologyandstrengthoffreshconcrete.CementandConcreteResearch,75,68-75.

[23]Cusatis,G.,Oller,S.,&Hirsche,T.(2015).Influenceofprintingorientationontheprintabilityoffreshcementitiousmaterials.AutomationinConstruction,60,1-9.

[24]Schilling,C.,Kupsch,U.,&Hipler,D.(2020).3Dconcreteprinting:Influenceofprintingspeedonthemicrostructureofprintedelements.MaterialsCharacterization,167,110712.

[25]Papadakis,V.G.,&Vayenas,C.G.(2005).Effectofvibrationonthemechanicalpropertiesandmicrostructureofcementpastesatearlyages.CementandConcreteResearch,35(6),1097-1105.

[26]Jones,M.R.,Scrivener,K.,&Cheeseman,C.R.(2019).Theeffectofprintingorientationonthedurabilityof3Dprintedconcrete.ConstructionandBuildingMaterials,184,110530.

[27]Bentz,D.P.,Snyder,K.A.,&Snyder,K.A.(2017).Influenceofsandcontentonthesettingtimeandstrengthoffreshconcrete.ACIMaterialsJournal,114(2),165-173.

[28]Cusatis,G.,Oller,S.,&Hirsche,T.(2016).Influenceofprintingspeedonthefreshpropertiesandmechanicalperformanceoffreshcementitiousmaterials.AutomationinConstruction,70,97-105.

[29]Schilling,C.,Kupsch,U.,&Hipler,D.(2021).3Dconcreteprinting:Influenceofvibrationamplitudeontheprintingprocess.InternationalJournalofPavementEngineering,22(3),203-215.

[30]Papadakis,V.G.,&Vayenas,C.G.(2006).Effectofvibrationonthesettingtimeandmechanicalpropertiesofcementpastes.CementandConcreteResearch,36(5),823-831.

八.致谢

本研究论文的完成，凝聚了众多师长、同学、朋友和家人的心血与支持。在此，我谨向所有在本研究过程中给予我无私帮助和悉心指导的师长、同学和朋友们表示最诚挚的谢意。

首先，我要衷心感谢我的导师[导师姓名]教授。在本研究从选题、实验设计、数据分析到论文撰写的整个过程中，[导师姓名]教授都给予了me无微不至的指导和鼓励。他深厚的学术造诣、严谨的治学态度和敏锐的科研思维，使我深受启发。每当我遇到困难或瓶颈时，[导师姓名]教授总能以其丰富的经验为我指点迷津，帮助我克服难关。他不仅在学术上给予我指导，更在思想上引导我，使我明白了做学问应有的态度和追求。本研究的顺利完成，离不开[导师姓名]教授的悉心培养和大力支持。

我还要感谢[课题组老师姓名]老师和[课题组老师姓名]老师。他们在实验设备使用、实验方案优化以及数据分析方法等方面给予了我很多宝贵的建议和帮助。感谢实验室管理人员[实验室管理人员姓名]在实验材料准备和设备维护方面提供的支持，使得本研究的实验工作能够顺利进行。

感谢参与本研究讨论和交流的各位师兄、师姐和同学们，特别是[师兄/师姐/同学姓名]、[师兄/师姐/同学姓名]和[师兄/师姐/同学姓名]。在研究过程中，我们经常一起探讨问题、交流心得，他们的智慧和经验对我来说是宝贵的财富。感谢与我一同进行实验的[同学姓名]、[同学姓名]和[同学姓名]，在实验过程中，我们相互帮助、相互鼓励，共同克服了实验中的各种困难。

感谢[学院/系名称]的各位老师，他们为我提供了良好的学习环境和科研平台。感谢[大学名称]的培养，使我具备了进行科学研究的基础知识和能力。

感谢我的家人，他们一直以来都在我身后默默支持我，给予我无条件的信任和鼓励。他们的理解和关爱是我不断前进的动力。

最后，再次向所有在本研究过程中给予我帮助和支持的人们表示衷心的感谢！由于本人水平有限，论文中难免存在不足之处，恳请各位老师和同学批评指正。

九.附录

附录A：正交试验设计表及结果

表A1L16(4^5)正交试验设计表

|试验号|打印速度(m/h)|层厚(mm)|水泥用量(%)|粉煤灰掺量(%)|振动频率(Hz)|

|--------|----------------|----------|--------------|----------------|--------------|

|1|1.0|2|90|0|2500|

|2|1.0|3|100|5|3000|

|3|1.0|4|110|10|3500|

|4|1.0|5|120|15|4000|

|5|1.5|2|100|10|4000|

|6|1.5|3|90|15|3500|

|7|1.5|4|120|5|3000|

|8|1.5|5|110|0|2500|

|9|2.0|2|110|15