建筑3D打印(C3DP)作为一种绿色建筑概念，受到研究人员和建筑行业的高度重视，并且在近年来变得越来越流行。C3DP可在材料、施工时间、人工等方面节省成本，并且避免伤害事故的发生。合格的C3DP材料应具有良好的流动性，从喷嘴头出来后快速凝固，并且具有高的早期强度，合适的粘度以及低成本的特性。但是，进行建筑3D打印时，必须调整材料的性能，且不能影响打印构件的整体性能，这是一个难题。众所周知，随着中国工业化和城市化的快速发展，固体废物的增多对我们的环境和健康构成了严重的威胁，因此选择合理的方式对处理固体废物具有重大意义。处理固体废物的有效方法之一是将其应用于C3DP材料的制备。这种方式也满足了环保行业和绿色建筑行业的要求。这种利用固体废物制备C3DP材料的方法可以实现将变废为宝的目的，所制备的绿色建材具有较高的性能。
在本工作中，首先选择基于固体废物制备的硫铝酸盐高活性材料(SmW)作为C3DP材料的原料，然后通过调节同时实现流动性，凝结时间，抗压强度和粘度的调整和优化。对硼酸，碳酸锂和相变材料(PCM)等添加剂的分析结果表明，该材料适用于C3DP。其次，通过在不同类型的打印系统(例如三角型和D形打印机)的帮助下成功构建不同大小和形状的3D打印构件，评估了优化后材料的效率和性能。然后，与其他材料和普通硅酸盐水泥的实用性进行了对比，观察到固废基硫铝系胶凝材料的成本明显降低，具有良好的印刷性能。最后，给出并设计了完整结构的3D打印系统的设计思想，该系统可以在将来被制造以进行C3DP。
结果表明：
(1)在水灰比为0.28的情况下，在硫铝系高活性材料中添加0.05％的碳酸锂和0.1％的硼酸时，可以调节材料的性能，如流动性(180.7mm)，凝固时间(42min)和抗压强度(2h和28d的抗压强度分别为19.2MPa和97.5MPa)。通过交叉改变作为阻滞剂和流动性增强剂的硼酸与作为促进剂的碳酸锂的比例来实现对这三个性能的协调调节。使用石蜡作为相变材料(PCM)也可优化性能，例如在水灰比为0．19的情况下，PCM添加率为10％，流动性能达到185mm，初始凝固时间达到45min，以及在700C下养护时2h和28d的抗压强度分别为8MPa和83MPa。
(2)为了评估优化材料，己通过在不同位置使用不同类型的3D打印系统成功构建3D打印构件来检查优化材料的实际性能。成功构建3D打印构件的层厚度为8mm至20mm，宽度为20mm至50mm，长度为100mm至600mm，高度略低于300mm。此外，使用优化的硫铝系高活性材料成功构建了总共18层的构件，完成构件一层所需的时间大约为60秒到90秒。另外，3D打印构件具有光滑且无缺陷的表面。
(3)我们制备的固废基硫铝系高活性材料具有经济性，计算成本约为200~300元/吨，而普通波特兰水泥的成本约为400~500元/吨。
(4)给出了建筑3D打印系统的整体设计思想，完整的打印系统分为材料混合系统，材料传送系统和材料挤出系统三个主要部分，三者可以组合成一个完整的可成功打印构件的3D打印系统。
简而言之，本文旨在优化固废基硫铝系高活性材料的性能，使其达到3D打印材料所需的特性，并最终通过使用小型、大型3D打印机成功试验了3D打印构件。该研究为固体废物的循环利用和绿色建筑材料与技术的发展提供了一条全新的途径。
