本發(fā)明屬于污染場(chǎng)地中的構(gòu)筑物建造領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)，涉及一種用于打印污染場(chǎng)地應(yīng)急水平阻隔屏障的3d打印噴頭。

背景技術(shù)：

1、突發(fā)環(huán)境污染事件的應(yīng)急處置是一個(gè)國(guó)際性難題。突發(fā)環(huán)境污染事件具有不確定性、污染物短時(shí)間內(nèi)集中排放的特點(diǎn)。若不及時(shí)控制，將對(duì)地表土壤、地下水、大氣等環(huán)境介質(zhì)以及周邊人類、植被、生物造成惡劣影響。切斷和控制污染源、防止污染蔓延擴(kuò)散是處置突發(fā)土壤污染的有效方法。

2、傳統(tǒng)的壓實(shí)黏土需要重型設(shè)備壓實(shí)；土-土工膜復(fù)合水平阻隔屏障鋪設(shè)后，應(yīng)急處置機(jī)械與設(shè)備通行能力較差。因此，現(xiàn)有技術(shù)難以滿足突發(fā)環(huán)境污染事件的應(yīng)急處置需求。將快速成型、高韌性的阻隔屏障材料通過(guò)3d打印技術(shù)進(jìn)行施工，能夠有效克服傳統(tǒng)的阻隔屏障材料的弊端。然而，與傳統(tǒng)建筑領(lǐng)域的3d打印技術(shù)相比，污染場(chǎng)地阻隔屏障除了關(guān)注墻體強(qiáng)度之外，更為關(guān)注阻隔屏障阻隔污染物的性能。與3d打印建筑的垂向墻體相比，水平阻隔屏障厚度小，但水平方向條帶數(shù)量多，因此存在大量的拼接冷縫。這些打印條帶之間的冷縫粘結(jié)強(qiáng)度較小，故對(duì)阻隔屏障強(qiáng)度影響不大。但材料凝固過(guò)程中，失水開裂產(chǎn)生孔隙、裂縫等優(yōu)勢(shì)通道，使其阻隔污染物能力顯著降低。因此，如何解決避免產(chǎn)生拼接冷縫、控制阻隔屏障失水開裂，成為本領(lǐng)域的一個(gè)技術(shù)難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于打印污染場(chǎng)地應(yīng)急水平阻隔屏障的3d打印噴頭，能夠在水平阻隔屏障條帶打印過(guò)程中，同步在打印帶的頂部和側(cè)面布設(shè)加強(qiáng)網(wǎng)和加強(qiáng)線，形成復(fù)合阻隔屏障，有效控制打印阻隔屏障開裂，提升阻隔性能，滿足突發(fā)環(huán)境污染應(yīng)急阻控需求。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、一種用于打印污染場(chǎng)地應(yīng)急水平阻隔屏障的3d打印噴頭，包括噴頭殼體、位于噴頭殼體底端的出料成型口、位于噴頭殼體外側(cè)的加強(qiáng)線組件和加強(qiáng)網(wǎng)組件；所述加強(qiáng)線組件和噴頭殼體的一側(cè)面連接，所述加強(qiáng)網(wǎng)組件和噴頭殼體的正面連接；工作時(shí)，所述出料成型口流出組成水平阻隔屏障的打印帶，打印帶由打印材料制成，所述打印材料由骨料和凝膠材料組成。

4、作為優(yōu)選例，所述加強(qiáng)線組件包括加強(qiáng)線儲(chǔ)存單元、加強(qiáng)線導(dǎo)輪組和加強(qiáng)線固定器，所述加強(qiáng)線儲(chǔ)存單元和加強(qiáng)線導(dǎo)輪組分別與噴頭殼體的一側(cè)面固定連接，且加強(qiáng)線導(dǎo)輪組位于加強(qiáng)線儲(chǔ)存單元下方；所述加強(qiáng)線固定器通過(guò)加強(qiáng)線固定器支架和出料成型口固定連接，加強(qiáng)線固定器位于加強(qiáng)線導(dǎo)輪組下方；加強(qiáng)線固定器用于儲(chǔ)存并彈出加強(qiáng)線固定鉚釘；所述加強(qiáng)線儲(chǔ)存單元包括加強(qiáng)線儲(chǔ)存盒和加強(qiáng)線卷軸，加強(qiáng)線儲(chǔ)存盒和噴頭殼體的一側(cè)面固定連接，加強(qiáng)線卷軸固定連接在加強(qiáng)線儲(chǔ)存盒內(nèi)腔中，加強(qiáng)線卷軸用于卷繞加強(qiáng)線。

5、作為優(yōu)選例，所述加強(qiáng)線固定器包括加強(qiáng)線固定器殼體、安裝在加強(qiáng)線固定器殼體外部的第一氣壓式推力器、安裝在加強(qiáng)線固定器殼體內(nèi)腔的第一固定鉚釘支撐器；加強(qiáng)線固定器殼體的前端底面設(shè)有鉚釘出口，加強(qiáng)線固定器殼體的前端頂面設(shè)有開口；第一氣壓式推力器的底端設(shè)有第一頂針，第一頂針與開口相對(duì)，開口與鉚釘出口相對(duì)；使用時(shí)，加強(qiáng)線固定鉚釘位于加強(qiáng)線固定器殼體內(nèi)腔，第一固定鉚釘支撐器對(duì)加強(qiáng)線固定鉚釘施加壓力，使得加強(qiáng)線固定鉚釘具有向加強(qiáng)線固定器殼體的前端移動(dòng)趨勢(shì)；所述加強(qiáng)線固定鉚釘?shù)母叨葹閱螚l打印帶厚度的1/2～4/5，加強(qiáng)線固定鉚釘長(zhǎng)度為單條打印帶寬度的1/3～4/5。

6、作為優(yōu)選例，所述加強(qiáng)線包括條形本體和防滑線，所述防滑線與條形本體軸線垂直，防滑線長(zhǎng)度為打印材料中骨料最大粒徑的3～6倍；防滑線為n條，呈組設(shè)置，每組防滑線包括4～8條防滑線，防滑線沿條形本體軸向均勻分布；相鄰防滑線的間距為打印帶寬度的1/4～2/3；每組防滑線中，防滑線沿條形本體周向均勻分布，相鄰防滑線之間夾角相等，加強(qiáng)線呈立體狀。

7、作為優(yōu)選例，所述加強(qiáng)網(wǎng)組件包括加強(qiáng)網(wǎng)儲(chǔ)存單元、加強(qiáng)網(wǎng)導(dǎo)輪組和加強(qiáng)網(wǎng)固定器，所述加強(qiáng)網(wǎng)儲(chǔ)存單元和加強(qiáng)網(wǎng)導(dǎo)輪組分別與噴頭殼體的正面固定連接，且加強(qiáng)網(wǎng)導(dǎo)輪組位于加強(qiáng)網(wǎng)儲(chǔ)存單元下方；所述加強(qiáng)網(wǎng)固定器通過(guò)加強(qiáng)網(wǎng)固定器支架和出料成型口固定連接，加強(qiáng)網(wǎng)固定器位于加強(qiáng)網(wǎng)導(dǎo)輪組下方；加強(qiáng)網(wǎng)固定器用于儲(chǔ)存并彈出加強(qiáng)網(wǎng)固定鉚釘；所述加強(qiáng)網(wǎng)儲(chǔ)存單元包括加強(qiáng)網(wǎng)儲(chǔ)存盒和加強(qiáng)網(wǎng)卷軸，加強(qiáng)網(wǎng)儲(chǔ)存盒和噴頭殼體的正面固定連接，加強(qiáng)網(wǎng)卷軸固定連接在加強(qiáng)網(wǎng)儲(chǔ)存盒內(nèi)腔中，加強(qiáng)網(wǎng)卷軸用于卷繞加強(qiáng)網(wǎng)。

8、作為優(yōu)選例，所述加強(qiáng)網(wǎng)是由加強(qiáng)線編織而成。

9、作為優(yōu)選例，所述加強(qiáng)網(wǎng)固定器包括加強(qiáng)網(wǎng)固定器殼體、安裝在加強(qiáng)網(wǎng)固定器殼體外部的第二氣壓式推力器、安裝在加強(qiáng)網(wǎng)固定器殼體內(nèi)腔的第二固定鉚釘支撐器；加強(qiáng)網(wǎng)固定器殼體的前端底面設(shè)有鉚釘出口，加強(qiáng)網(wǎng)固定器殼體的前端頂面設(shè)有開口；第二氣壓式推力器的底端設(shè)有第二頂針，第二頂針與開口相對(duì)，開口與鉚釘出口相對(duì)；使用時(shí)，加強(qiáng)網(wǎng)固定鉚釘位于加強(qiáng)網(wǎng)固定器殼體內(nèi)腔，第二固定鉚釘支撐器對(duì)加強(qiáng)網(wǎng)固定鉚釘施加壓力，使得加強(qiáng)網(wǎng)固定鉚釘具有向加強(qiáng)網(wǎng)固定器殼體的前端移動(dòng)趨勢(shì)；所述加強(qiáng)網(wǎng)固定鉚釘?shù)母叨葹閱螚l打印帶厚度的4/5～1，長(zhǎng)度為單條打印帶寬度的1/2～4/5。

10、作為優(yōu)選例，所述的3d打印噴頭還包括揮發(fā)性有機(jī)物檢測(cè)器，所述揮發(fā)性有機(jī)物檢測(cè)器固定連接在噴頭殼體外壁，所述揮發(fā)性有機(jī)物檢測(cè)器用于測(cè)定土壤表層大氣中揮發(fā)性有機(jī)物的濃度。

11、作為優(yōu)選例，所述加強(qiáng)線固定器(1023)中第一氣壓式推力器(10232)輸出壓力p1，根據(jù)式(1)計(jì)算：

12、p1＝a1-b1×f式(1)

13、式中，a1表示打印帶被破壞時(shí)對(duì)應(yīng)的第一氣壓式推力器的輸出壓力，a1取值范圍為1.5～2.0mpa；b1表示與加強(qiáng)線固定鉚釘相關(guān)的參數(shù)，b1取值范圍為0.003～0.004mpa/mm；f表示阻隔屏障材料的流動(dòng)度，單位：mm。

14、作為優(yōu)選例，所述加強(qiáng)網(wǎng)固定器(1033)中第一氣壓式推力器的輸出壓力p2，根據(jù)式(2)計(jì)算：

15、p2＝a2-b2×f式(2)

16、式中，a2表示打印帶被破壞時(shí)對(duì)應(yīng)的第二氣壓式推力器的輸出壓力，a2取值范圍為1.5～2.0mpa；b2表示與加強(qiáng)網(wǎng)固定鉚釘相關(guān)的參數(shù)，b2取值范圍為0.003～0.004mpa/mm；f表示阻隔屏障材料的流動(dòng)度，單位：mm。

17、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例的用于打印污染場(chǎng)地應(yīng)急水平阻隔屏障的3d打印噴頭，能夠在水平阻隔屏障條帶打印過(guò)程中，同步在打印帶的頂部和側(cè)面布設(shè)加強(qiáng)網(wǎng)和加強(qiáng)線，形成復(fù)合阻隔屏障，有效控制打印阻隔屏障開裂，提升阻隔性能，滿足突發(fā)環(huán)境污染應(yīng)急阻控需求。該打印噴頭包括噴頭殼體、位于噴頭殼體底端的出料成型口、位于噴頭殼體外側(cè)的加強(qiáng)線組件和加強(qiáng)網(wǎng)組件；所述加強(qiáng)線組件和噴頭殼體的一側(cè)面連接，所述加強(qiáng)網(wǎng)組件和噴頭殼體的正面連接；工作時(shí)，所述出料成型口流出組成水平阻隔屏障的打印帶，打印帶由打印材料制成。該打印噴頭能夠在阻隔屏障打印過(guò)程中同步實(shí)現(xiàn)在同層打印帶之間布設(shè)加強(qiáng)線，在打印帶層與層之間布設(shè)加強(qiáng)網(wǎng)。加強(qiáng)線和加強(qiáng)網(wǎng)有效增加新、舊打印帶界面之間的粘結(jié)強(qiáng)度、減少污染物遷移優(yōu)勢(shì)通道的形成；通過(guò)加強(qiáng)線的界面與打印漿體之間存在的物理吸附、化學(xué)鍵合和機(jī)械嵌鎖作用下，形成復(fù)合結(jié)構(gòu)，從而減少材料硬化失水過(guò)程中的脫空發(fā)育與裂縫形成。加強(qiáng)網(wǎng)還能有效改善材料打印后的流動(dòng)狀態(tài)。