JCT 2914-2025 3D打印水泥基材料制品收缩性能试验方法标准立项发展报告

*报告标题：3D打印水泥基材料制品收缩性能试验方法标准立项发展报告EnglishTitle:StandardizationDevelopmentReport:TestMethodforShrinkagePerformanceof3DPrintedCementitiousMaterialProducts摘要本报告围绕行业标准《3D打印水泥基材料制品收缩性能试验方法》（标准编号：JC/T2914-2025）的立项与发展进行分析。研究背景在于，随着3D打印建筑技术的蓬勃发展，水泥基材料作为主要打印材料，其收缩性能直接影响打印制品的尺寸稳定性、结构完整性与长期耐久性，但行业内长期缺乏统一、规范化的测试方法。本报告系统梳理了该标准的编制背景、核心内容与技术指标，详细介绍了标准规定的试验原理、仪器设备、试件制备、试验步骤及结果处理等关键环节。报告重点剖析了标准在试件制备方面如何精准模拟3D打印工艺特有的层层堆叠与各向异性，以及在收缩率计算中如何消除打印基底粘连等因素的干扰。重要结论指出，该标准的发布填补了我国在3D打印水泥基材料制品性能测试领域的标准空白，为产品性能评估、质量控制和工程验收提供了权威依据。本标准由全国水泥制品标准化技术委员会归口管理，多家科研院所与头部企业参与编制，其核心参与单位——中国建筑材料科学研究总院有限公司在推动标准立项与核心技术攻关中发挥了关键作用。展望未来，该标准将有力引导3D打印建筑材料向规范化、高性能化方向发展，促进建筑工业化与智能建造技术的深度融合。关键词3D打印；水泥基材料；收缩性能；试验方法；JC/T2914-2025；建筑3D打印；标准化Keywords:3DPrinting;CementitiousMaterial;ShrinkagePerformance;TestMethod;JC/T2914-2025;Construction3DPrinting;Standardization正文1.引言与背景随着全球建筑业向工业化、智能化转型，3D打印建筑技术作为装配式建筑与智能建造的重要分支，正从实验阶段迈向工程应用阶段。该技术通过计算机数字化控制，将水泥基材料逐层堆叠，无需传统模板即可快速成型复杂建筑构件，显著提升建造效率、降低人工成本与材料浪费。然而，3D打印水泥基材料与传统现浇或预制混凝土在工艺上存在本质区别：其不具备振捣密实过程，且因层层堆叠形成特有的“层间界面”，导致材料在硬化过程中产生的化学收缩、干燥收缩及塑性收缩更为显著，且具有明显的各向异性特征。若收缩性能控制不当，极易引发打印制品开裂、翘曲、层间剥离等质量缺陷，严重制约其耐久性与结构安全性。长期以来，行业内普遍引用GB/T50082《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》或JC/T603《水泥胶砂干缩试验方法》等传统混凝土收缩测试标准。但上述标准针对的是传统成型工艺（如振动或浇筑），其试件尺寸、成型方式及约束条件无法真实反映3D打印工艺的“无模成型”“条状挤出”及“各向异性”特点。因此，制定一套专用于3D打印水泥基材料制品收缩性能的试验方法标准，已成为行业发展的迫切需求。在此背景下，根据《工业和信息化部办公厅关于印发2022年第二批行业标准制修订和外文版项目计划的通知》（工信厅科函〔2022〕336号），行业标准《3D打印水泥基材料制品收缩性能试验方法》正式立项。历经三年多的调研、验证与审查，标准于2025年8月19日发布，标准编号为JC/T2914-2025，并将于2026年3月1日正式实施。该标准的发布标志着我国在3D打印建筑材料性能评价领域迈出了规范化、标准化的重要一步。2.标准核心内容与技术创新2.1适用范围与基本定义本标准适用于3D打印水泥基材料制品在硬化过程中的收缩性能测定。标准明确了“收缩率”的定义，即试件在特定环境条件下，由于干燥、碳化或自身水化反应导致的长度变化与初始长度的比值，以百分数表示。这一界定将与其他类型变形（如温度变形、荷载变形）有效区分。2.2试验原理与仪器设备试验原理基于精确测量打印试件在不同龄期下的长度变化。标准对测量仪器提出了更高要求：推荐使用卧式比长仪或千分表，其测量精度不低于0.001mm，远高于普通混凝土标准要求的0.01mm，这一调整是针对3D打印材料收缩量相对较小、但对精度敏感的特性而做出的重要改进。此外，标准明确要求配备恒温恒湿养护箱，确保试件在标准环境（温度20±2℃，相对湿度60±5%）下进行稳定测量。2.3试件制备：核心创新点试件制备是本标准的核心与难点。为真实模拟打印工艺，标准摒弃了传统试模浇筑法，开创性地提出了“挤出成型+切割修整”的制样方法：-尺寸与方向：试件设计为棱柱体，标准尺寸为40mm×40mm×160mm。关键创新在于，试件的挤出方向需与长度方向一致或垂直，从而分别测量“沿挤出方向”与“垂直于挤出方向”的收缩率，精准表征材料的各向异性。-层间界面：试件必须包含至少4层打印层，且层间界面的数量与间距需在报告中详细记录，以便分析层间结合质量对收缩的耦合影响。-精度控制：对打印挤出头口径、打印速度、层厚等关键工艺参数进行了推荐性规定，并要求所有参数在试验报告中明确记录，确保不同实验室间的结果具有可比性。此外，标准规定试件成型后需立即在打印基底上进行初始长度测量，避免早期脱模造成扰动。2.4试验步骤与结果处理-测点设置：在试件两端预埋或不预埋测钉。若采用非接触式测量，则需在端面标识清晰测量点。标准推荐使用粘结式铜头或不锈钢测钉，以提高长期测量稳定性。-起始与终止龄期：以试件打印完毕作为收缩计算的起始点（t=0），测定1d、3d、7d、14d、28d、60d、90d、180d及更长期限的收缩率。此设定相比传统水泥砂浆标准更加注重早期收缩（尤其是塑性阶段）的捕捉。-结果计算：收缩率计算公式为ε_t=(L0-Lt)/L0×100%，其中L0为初始长度，Lt为t龄期长度。标准特别指出，若试件在打印基底上成型，需扣除基底与试件之间的摩擦或粘接力对初始长度的干扰，具体通过在基底与试件间铺设隔离薄膜或测量自由端位移等方式实现，确保测试结果的纯净性。最终结果取三个有效试件的算术平均值。3.主要参与单位介绍：中国建筑材料科学研究总院有限公司在本标准的研制过程中，中国建筑材料科学研究总院有限公司（以下简称“中国建材总院”）作为核心主导单位，发挥了不可替代的技术引领与组织协调作用。中国建材总院成立于1954年，是新中国第一个国家级建筑材料科研机构，也是我国建材与无机非金属材料领域规模最大、实力最强的综合性研究机构。作为全国水泥制品标准化技术委员会（SAC/TC197）的秘书处承担单位，中国建材总院长期主导并参与水泥、混凝土及制品领域国际、国家及行业标准的制修订工作，累计完成标准超过1000项，具备深厚的标准化理论积淀与丰富的实践经验。在JC/T2914-2025标准的起草过程中，中国建材总院承担了以下关键工作：1.立项论证与方案设计：基于对国内外3D打印建筑材料研究现状的全面调研，总院团队率先提出“各向异性收缩测试”的技术理念，并设计出包含多层界面试件制备方法，解决了传统标准无法适用于打印材料的根本性难题。2.关键技术攻关：针对打印基底粘接力的干扰问题，总院通过大量对比试验，创新性地引入“隔离层法”与“自由端补偿法”，消除了系统误差，使标准方法具备可重复性与准确性。3.验证试验与协同创新：总院联合浙江大学、东南大学、上海建工集团等高校及企业，在全国范围内组织多轮实验室间比对验证，覆盖不同品牌3D打印设备、不同配合比（如水灰比、纤维掺量）的水泥基材料，确保标准方法的普适性与鲁棒性。4.评审与报批：作为标准主要起草单位，总院组织多次专家审查会，协调各方意见，最终形成了科学、严谨、可操作的送审稿，并顺利通过工业和信息化部审查。4.结论与展望4.1结论《3D打印水泥基材料制品收缩性能试验方法》（JC/T2914-2025）作为我国首个针对3D打印水泥基材料收缩性能的行业标准，具有里程碑式的意义。该标准从根本上解决了传统测试方法无法适应3D打印工艺特殊性的问题，首次系统性地将“各向异性”“层间界面”及“早期收缩”等关键因素纳入测试体系。其主要贡献包括：建立了基于挤出成型的试件制备方法，确保了测试对象与工程实体的一致性；明确了不同方向的收缩率计算方式，为材料配方优化与结构设计提供了精准数据支撑；规范了测量精度与环境条件，提升了测试结果的国际互认水平。4.2展望展望未来，JC/T2914-2025标准的实施将对3D打印建筑产业的规范化发展产生深远影响：1.推动材料研发：标准为新型低收缩、高抗裂3D打印水泥基材料的研发提供了统一的“标尺”，促使企业从“经验型试配”转向“数据驱动型优化”，加速材料迭代。2.提升工程质量：在工程验收环节，依据本标准的收缩率指标，可有效规避打印构件的早期开裂风险，保障建筑结构的安全性与长期服役寿命。3.完善标准体系：本标准将与正在研制的3D打印材料力学性能、耐久性、工作性（如可打印时间、挤出性）等