JCT 2914-2025 3D打印水泥基材料制品收縮性能試驗方法標準立項發展報告

*報告標題：3D打印水泥基材料制品收縮性能試驗方法標準立項發展報告EnglishTitle:StandardizationDevelopmentReport:TestMethodforShrinkagePerformanceof3DPrintedCementitiousMaterialProducts摘要本報告圍繞行業標準《3D打印水泥基材料制品收縮性能試驗方法》（標準編號：JC/T2914-2025）的立項與發展進行分析。研究背景在于，隨著3D打印建筑技術的蓬勃發展，水泥基材料作為主要打印材料，其收縮性能直接影響打印制品的尺寸穩定性、結構完整性與長期耐久性，但行業內長期缺乏統一、規范化的測試方法。本報告系統梳理了該標準的編制背景、核心內容與技術指標，詳細介紹了標準規定的試驗原理、儀器設備、試件制備、試驗步驟及結果處理等關鍵環節。報告重點剖析了標準在試件制備方面如何精準模擬3D打印工藝特有的層層堆疊與各向異性，以及在收縮率計算中如何消除打印基底粘連等因素的干擾。重要結論指出，該標準的發布填補了我國在3D打印水泥基材料制品性能測試領域的標準空白，為產品性能評估、質量控制和工程驗收提供了權威依據。本標準由全國水泥制品標準化技術委員會歸口管理，多家科研院所與頭部企業參與編制，其核心參與單位——中國建筑材料科學研究總院有限公司在推動標準立項與核心技術攻關中發揮了關鍵作用。展望未來，該標準將有力引導3D打印建筑材料向規范化、高性能化方向發展，促進建筑工業化與智能建造技術的深度融合。關鍵詞3D打印；水泥基材料；收縮性能；試驗方法；JC/T2914-2025；建筑3D打印；標準化Keywords:3DPrinting;CementitiousMaterial;ShrinkagePerformance;TestMethod;JC/T2914-2025;Construction3DPrinting;Standardization正文1.引言與背景隨著全球建筑業向工業化、智能化轉型，3D打印建筑技術作為裝配式建筑與智能建造的重要分支，正從實驗階段邁向工程應用階段。該技術通過計算機數字化控制，將水泥基材料逐層堆疊，無需傳統模板即可快速成型復雜建筑構件，顯著提升建造效率、降低人工成本與材料浪費。然而，3D打印水泥基材料與傳統現澆或預制混凝土在工藝上存在本質區別：其不具備振搗密實過程，且因層層堆疊形成特有的“層間界面”，導致材料在硬化過程中產生的化學收縮、干燥收縮及塑性收縮更為顯著，且具有明顯的各向異性特征。若收縮性能控制不當，極易引發打印制品開裂、翹曲、層間剝離等質量缺陷，嚴重制約其耐久性與結構安全性。長期以來，行業內普遍引用GB/T50082《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》或JC/T603《水泥膠砂干縮試驗方法》等傳統混凝土收縮測試標準。但上述標準針對的是傳統成型工藝（如振動或澆筑），其試件尺寸、成型方式及約束條件無法真實反映3D打印工藝的“無模成型”“條狀擠出”及“各向異性”特點。因此，制定一套專用于3D打印水泥基材料制品收縮性能的試驗方法標準，已成為行業發展的迫切需求。在此背景下，根據《工業和信息化部辦公廳關于印發2022年第二批行業標準制修訂和外文版項目計劃的通知》（工信廳科函〔2022〕336號），行業標準《3D打印水泥基材料制品收縮性能試驗方法》正式立項。歷經三年多的調研、驗證與審查，標準于2025年8月19日發布，標準編號為JC/T2914-2025，并將于2026年3月1日正式實施。該標準的發布標志著我國在3D打印建筑材料性能評價領域邁出了規范化、標準化的重要一步。2.標準核心內容與技術創新2.1適用范圍與基本定義本標準適用于3D打印水泥基材料制品在硬化過程中的收縮性能測定。標準明確了“收縮率”的定義，即試件在特定環境條件下，由于干燥、碳化或自身水化反應導致的長度變化與初始長度的比值，以百分數表示。這一界定將與其他類型變形（如溫度變形、荷載變形）有效區分。2.2試驗原理與儀器設備試驗原理基于精確測量打印試件在不同齡期下的長度變化。標準對測量儀器提出了更高要求：推薦使用臥式比長儀或千分表，其測量精度不低于0.001mm，遠高于普通混凝土標準要求的0.01mm，這一調整是針對3D打印材料收縮量相對較小、但對精度敏感的特性而做出的重要改進。此外，標準明確要求配備恒溫恒濕養護箱，確保試件在標準環境（溫度20±2℃，相對濕度60±5%）下進行穩定測量。2.3試件制備：核心創新點試件制備是本標準的核心與難點。為真實模擬打印工藝，標準摒棄了傳統試模澆筑法，開創性地提出了“擠出成型+切割修整”的制樣方法：-尺寸與方向：試件設計為棱柱體，標準尺寸為40mm×40mm×160mm。關鍵創新在于，試件的擠出方向需與長度方向一致或垂直，從而分別測量“沿擠出方向”與“垂直于擠出方向”的收縮率，精準表征材料的各向異性。-層間界面：試件必須包含至少4層打印層，且層間界面的數量與間距需在報告中詳細記錄，以便分析層間結合質量對收縮的耦合影響。-精度控制：對打印擠出頭口徑、打印速度、層厚等關鍵工藝參數進行了推薦性規定，并要求所有參數在試驗報告中明確記錄，確保不同實驗室間的結果具有可比性。此外，標準規定試件成型后需立即在打印基底上進行初始長度測量，避免早期脫模造成擾動。2.4試驗步驟與結果處理-測點設置：在試件兩端預埋或不預埋測釘。若采用非接觸式測量，則需在端面標識清晰測量點。標準推薦使用粘結式銅頭或不銹鋼測釘，以提高長期測量穩定性。-起始與終止齡期：以試件打印完畢作為收縮計算的起始點（t=0），測定1d、3d、7d、14d、28d、60d、90d、180d及更長期限的收縮率。此設定相比傳統水泥砂漿標準更加注重早期收縮（尤其是塑性階段）的捕捉。-結果計算：收縮率計算公式為ε_t=(L0-Lt)/L0×100%，其中L0為初始長度，Lt為t齡期長度。標準特別指出，若試件在打印基底上成型，需扣除基底與試件之間的摩擦或粘接力對初始長度的干擾，具體通過在基底與試件間鋪設隔離薄膜或測量自由端位移等方式實現，確保測試結果的純凈性。最終結果取三個有效試件的算術平均值。3.主要參與單位介紹：中國建筑材料科學研究總院有限公司在本標準的研制過程中，中國建筑材料科學研究總院有限公司（以下簡稱“中國建材總院”）作為核心主導單位，發揮了不可替代的技術引領與組織協調作用。中國建材總院成立于1954年，是新中國第一個國家級建筑材料科研機構，也是我國建材與無機非金屬材料領域規模最大、實力最強的綜合性研究機構。作為全國水泥制品標準化技術委員會（SAC/TC197）的秘書處承擔單位，中國建材總院長期主導并參與水泥、混凝土及制品領域國際、國家及行業標準的制修訂工作，累計完成標準超過1000項，具備深厚的標準化理論積淀與豐富的實踐經驗。在JC/T2914-2025標準的起草過程中，中國建材總院承擔了以下關鍵工作：1.立項論證與方案設計：基于對國內外3D打印建筑材料研究現狀的全面調研，總院團隊率先提出“各向異性收縮測試”的技術理念，并設計出包含多層界面試件制備方法，解決了傳統標準無法適用于打印材料的根本性難題。2.關鍵技術攻關：針對打印基底粘接力的干擾問題，總院通過大量對比試驗，創新性地引入“隔離層法”與“自由端補償法”，消除了系統誤差，使標準方法具備可重復性與準確性。3.驗證試驗與協同創新：總院聯合浙江大學、東南大學、上海建工集團等高校及企業，在全國范圍內組織多輪實驗室間比對驗證，覆蓋不同品牌3D打印設備、不同配合比（如水灰比、纖維摻量）的水泥基材料，確保標準方法的普適性與魯棒性。4.評審與報批：作為標準主要起草單位，總院組織多次專家審查會，協調各方意見，最終形成了科學、嚴謹、可操作的送審稿，并順利通過工業和信息化部審查。4.結論與展望4.1結論《3D打印水泥基材料制品收縮性能試驗方法》（JC/T2914-2025）作為我國首個針對3D打印水泥基材料收縮性能的行業標準，具有里程碑式的意義。該標準從根本上解決了傳統測試方法無法適應3D打印工藝特殊性的問題，首次系統性地將“各向異性”“層間界面”及“早期收縮”等關鍵因素納入測試體系。其主要貢獻包括：建立了基于擠出成型的試件制備方法，確保了測試對象與工程實體的一致性；明確了不同方向的收縮率計算方式，為材料配方優化與結構設計提供了精準數據支撐；規范了測量精度與環境條件，提升了測試結果的國際互認水平。4.2展望展望未來，JC/T2914-2025標準的實施將對3D打印建筑產業的規范化發展產生深遠影響：1.推動材料研發：標準為新型低收縮、高抗裂3D打印水泥基材料的研發提供了統一的“標尺”，促使企業從“經驗型試配”轉向“數據驅動型優化”，加速材料迭代。2.提升工程質量：在工程驗收環節，依據本標準的收縮率指標，可有效規避打印構件的早期開裂風險，保障建筑結構的安全性與長期服役壽命。3.完善標準體系：本標準將與正在研制的3D打印材料力學性能、耐久性、工作性（如可打印時間、擠出性）等