Визначення фізико-механічних характеристик бетонів для 3D-друку будівельних конструкцій

Анотація

Постановка проблеми. Наразі все більшої популярності набувають методи виготовлення будівельних конструкцій та виробів за допомогою 3D-принтера. В технології 3D-друку один з основних факторів, який впливає на якість кінцевої продукції, − це склад бетонної суміші, яка застосовується. При цьому для кожного з виду виробів важливо розробити окремий склад суміші, яка володіє певними фізико-механічними властивостями. Аналіз сучасного стану розроблення і дослідження бетонів для 3D-друку конструкцій показав, що вибір матеріалів для друку залежить від функціонального призначення створюваного об’єкта та сфери його застосування. При цьому відмінна особливість бетонів, які застосовуються в практиці сучасного будівництва, полягає в тому, що кожен розробник 3D-принтера представляє свою суміш, не розкриваючи її складу. Аналіз публікацій. Основний матеріал у 3D-будівництві, − це бетон − штучний кам’яний будівельний матеріал, отримуваний в результаті формування і затвердіння раціонально підібраної і ущільненої суміші. Така суміш складається з в’яжучої речовини − цементу, великих і дрібних заповнювачів, води, а в деяких випадках і різноманітних модифікувальних добавок. Це каолінова глина, мікрокремнезем, повітряне вапно, летючий попіл, суперпластифікатори, прискорювачі твердіння та набору міцності суміші. У світовій практиці для 3D-друку конструкцій для армування бетону в склад суміші вводять різноманітну фібру, скловолокно та інші наповнювачі, які дозволяють значно підвищити міцність бетону. Нині в Дніпропетровській області в с. Братське у виробничому приміщенні налагоджено випуск дрібноштучних бетонних виробів за допомогою 3D-друку. Кафедра залізобетонних та кам’яних конструкцій ДВНЗ «Придніпровська державна академія будівництва та архітектури» налагодила співробітництво з цим виробництвом, яке стосується удосконалення технології виготовлення і нанесення сумішей, а також розроблення оптимальних складів бетонів. Першим кроком такого співробітництва стало розроблення складів сумішей з різними в'яжучими і прискорювачами твердіння, які суттєво впливають на скорочення термінів тужавлення.Мета роботи − визначення фізико-механічних характеристик бетонів, з яких виготовляються  конструкції на виробничому підприємстві в с. Братське; порівняння характеристик бетонів, виготовлених за допомогою 3D-друку шляхом витискування суміші через сопло, і виготовлених в формах шляхом ручного ущільнення суміші. Висновки. Встановлено, що в практиці сучасного будівництва економічно та технологічно реалізувати переваги технології 3D-друку для виготовлення окремих конструктивних елементів будівель і споруд. В результаті випробувань складів бетонів для 3D-друку конструкцій з’ясовано, що найближча марка бетону за міцністю базових зразків-кубів, які були виготовлені у формах, складає М300, азразків-кубів, відібраних із конструкцій, − М250. Установлено масштабні коефіцієнти для зразків-кубів з розмірами ребра 100, 70 і 50 мм, які були визначені відносно міцності стандартних зразків з розміром ребра 150 мм.