Использование гипсовых композиций в технологиях строительной 3D-печати малоэтажных жилых зданий. Проблемы и перспективы

Применение технологии 3D-печати для возведения строительных объектов с каждым годом получает все большее распространение. Стремительно развивается оборудование для строительной 3D-печати, разрабатываются рецептуры смесей, совершенствуется технология печати. Первые экспериментальные малоэтажные здания по данной технологии возводятся не только зарубежными, но и отечественными строителями. В качестве материала для строительной 3D-печати в настоящее время применяются преимущественно сухие смеси на цементной основе, также разработаны рецептуры смесей на гипсовой основе. Основной причиной стремительного развития технологии 3D-печати в строительстве являются ее значительные преимущества, такие как высокая архитектурно-художественная выразительность зданий, увеличение скорости строительства, значительное снижение трудозатрат, сокращение количества отходов строительного производства. Однако, помимо преимуществ, технология строительной 3D-печати имеет ряд не решенных в настоящее время вопросов, основным из которых является возведение элементов перекрытий и покрытий. В статье представлены результаты испытаний крупноразмерных фрагментов стен, выполненных по технологии 3D-печати с использованием сухой смеси на основе гипсового вяжущего, а также описан опыт экспериментального проектирования двухэтажного жилого здания, предназначенного для возведения по технологии 3D-печати. Отмечено, что наиболее рациональным техническим решением для таких зданий являются балочные междуэтажные и чердачные перекрытия из тонкостенных облегченных стальных конструкций (оцинкованных ЛСТК-профилей) и монолитного пеногипса, а в качестве теплоизоляции может быть рекомендовано заполнение внутреннего пространства наружных стен монолитным пеногипсом. Предложенная конструкция перекрытий позволяет возвести малоэтажный жилой дом по технологии 3D-печати почти полностью из негорючих экологически чистых материалов на гипсовой основе с минимальным весом конструкций и минимальной нагрузкой на фундамент.

А.Н. РЯЗАНОВ¹, канд. техн. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.);
Р.И. ШИГАПОВ², главный технолог (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.);
Д.А. СИНИЦИН¹, канд. техн. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.),
Д.Ф. КИНЗЯБУЛАТОВА¹, студентка (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.),
И.В. НЕДОСЕКО¹, д-р техн. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.)

¹ Уфимский государственный нефтяной технический университет (450080, г. Уфа, ул. Менделеева, 195)
² ООО «Уфимская гипсовая компания» (450028, г. Уфа, ул. Производственная, 8)

1. Le T.T., Austin S.A., Lim S., Buswell R.A., Gibb A.G.F., Thorpe T. Mix design and fresh properties for high-performance printing concrete. Materials & Structures. 2012. Vol. 45, pp. 1221–1232. https://doi.org/10.1617/s11527-012-9828-z
2. Чжан Ц. Технология проектирования и строительства армированных бетонных конструкций для 3D-печати. В сборнике: Международная научно-техническая конференция молодых ученых БГТУ им. В.Г. Шухова. Ма-териалы конференции. Белгород, 2021. С. 1696–1700.
3. Шарапова А.В., Дмитриева М.А. Подбор композиций, пригодных для реализации аддитивных технологий в строительстве. В сборнике: Современные строительные материалы и технологии / Под ред. М.А. Дмитриевой. 2019. С. 51–72.
4. Славчева Г.С., Шведова М.А., Бабенко Д.С. Анализ и критериальная оценка реологического поведения смесей для строительной 3D-печати // Строительные материалы. 2018. № 12. С. 34–40. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2018-766-12-34-40
5. Акулова И.И., Славчева Г.С., Макарова Т.В. Технико-экономическая оценка эффективности применения 3D-печати в жилищном строительстве // Жилищное строительство. 2019. № 12. С. 52–56. DOI: https://doi.org/10.31659/0044-4472-2019-12-52-56
6. Славчева Г.С., Макарова Т.В. Пенобетоны для теплоизоляционных слоев наружных стен, возводимых методом 3D-печати // Строительные материалы. 2018. № 10. С. 30–35. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2018-764-10-30-35
7. Славчева Г.С. Строительная 3D-печать сегодня: потенциал, проблемы и перспективы практической реализации // Строительные материалы. 2021. № 5. С. 28–36. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2021-791-5-28-36
8. Kumar L.J., Krishnadas Nair C.G. Current Trends of Additive Manufacturing in the Aerospace Industry. In: Wimpenny D., Pandey P., Kumar L. (eds) Advances in 3D Printing & Additive Manufacturing Technologies. Springer, Singapore. 2017 https://doi.org/10.1007/978-981-10-0812-2_4
9. Глаголев Е.С., Лесовик В.С., Бычкова А.А. 3D-печать зданий и строительных компонентов как будущее устойчивого развития строительства. В сборнике: Природоподобные технологии строительных композитов для защиты среды обитания человека. II Между-народный онлайн-конгресс, посвященный 30-летию кафедры строительного материаловедения, изделий и конструкций. Белгород, 2019. С. 303–309.
10. Алексеева Н.С. Перспективы использования 3D-печати в строительстве. В сборнике: Экономика и управление: тенденции и перспективы: Материалы I Межвузовской научно-практической конференции факультета экономики и управления. СПб., 2020. С. 211–216.
11. Мирсаев Р.Н., Бабков В.В., Недосеко И.В., Юнусова С.С. и др. Опыт производства и эксплуатации гипсовых стеновых изделий // Строительные материалы. 2008. № 3. С. 78–80.
12. Недосеко И.В., Бабков В.В., Юнусова С.С., Гаитова А.Р., Ахмадуллина И.И. Гипсовые и гипсошлаковые композиции на основе природного сырья и отходов промышленности // Строительные материалы. 2012. № 8. С. 66–68.
13. Бессонов И.В., Шигапов Р.И., Бабков В.В. Теплоизоляционный пеногипс в малоэтажном строительстве // Строительные материалы. 2014. № 7. С. 9–13.
14. Шигапов Р.И., Синицин Д.А., Кузнецов Д.В., Гайсин А.М., Недосеко И.В. Использование конструкционно-теплоизоляционного пеногипса при строительстве и реконструкции зданий. Проблемы и перспективы // Строительные материалы. 2020. № 7. С. 28–33.