研究了装置的设计和改进对 3D 打印水泥基材料性能的影响，得出了这些结论：按照第三章里得出的砂浆配比制备了浇筑样品，抗压强度是 54.3 兆帕、抗折强度是 13.67 兆帕、劈裂强度是 2.16 兆帕。分别加上了挡板和切槽这两种不同的约束，这两种约束都能明显增加样品的强度。挡板的加入能让内部孔洞减少，使得 k3 组样品的劈裂强度和抗折强度对比 k2 组分别提升了 6.2%和 33.9%；切槽的加入增加了界面面积，同时切槽能吸收更多的断裂能，大大增加了界面强度，让 k4 组样品的劈裂强度和抗折强度分别比 k2 组样品增加了 89.4%和 125.9%。在层间铺上了纤维丝网，纤维丝网的加入减小了界面间的孔隙率，但是劈裂强度却下降了，这说明砂浆、纤维丝、砂浆的粘结不如砂浆和砂浆之间的粘结强。不过纤维丝网的加入让 k5 组样品的抗折强度对比 k2 组样品增加了 116.3%，这是因为纤维丝网自身的连接作用。这也能对增加混凝土的强度起到一定的指导意见。对加入挡板和切槽这两种约束方式提出了相应的改进，结合数值模拟改进挡板尺寸，通过实验验证，最终得出了满足预期的打印效果。同时，约束挡板改进后，3D 打印样品的强度明显提升，k6 组样品的劈裂强度和抗折强度对比 k2 组分别增加了 86.1%和 112.8%。改变了切槽的形状，不同截面的切槽导致砂浆填充的程度不一样，也就导致了强度有差异。其中三角形切槽让 k7 组样品的劈裂强度和抗折强度对比 k2 组样品分别提升了 97.0%和 122.7%；对于半圆形切槽的 k8 组样品，这一数据分别提升了 105.6%和 142.5%。
从力学性能测试结果能看到，综合性能最高的样品是添加半圆形切槽的 k8 组样品，而改进挡板的 k6 组样品抗压强度最高，铺设纤维丝网的 k4 组样品抗折强度较高。这些实验结果为 3D 打印水泥基材料性能的提升提供了很有价值的实验依据。研究了一种 3D 打印砂浆的具体配比，对实验室现有的 3D 打印机的喷嘴部分进行改进设计，加装了一个门形约束装置，来解决 3D 打印水泥基材料中出现的空腔和冷缝问题，提高打印体的力学性能。以下是本文的主要结论：探究了水灰比、延迟时间、触变剂以及触变剂添加量对砂浆触变性的影响。结果显示：水灰比增加、延迟时间增加、触变剂及添加量增加都会导致材料触变值增大。
触变值太大或者太小都打印不出好效果，所以选取触变值中位数附近的样品配比，结合跳桌实验和生胚强度实验，最后决定选用 a9 配比进行后续的 3D 打印，也就是灰砂比为 1:1.2、高效聚羧酸减水剂含量 0.3%，水灰比 0.34、纳米黏土掺量 0.3%。这个配比的浇筑样品力学性能指标是，抗压强度为 54.3 兆帕、抗折强度为 13.67 兆帕、劈裂强度为 2.16 兆帕。对现有 3D 打印机喷嘴部分进行了改进设计，加设了一个门形约束板框。