Аддитивное строительное производство: исследование эффекта анизотропии прочностных характеристик бетона

Журнал: №9-2022
Авторы:

Адамцевич А.О.,
Пустовгар А.П.

DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2022-806-9-18-24
УДК: 693.5

 

АннотацияОб авторахСписок литературы
Аддитивное строительное производство или строительная 3D-печать бетоном является, с одной стороны, развитием существующих технологий укладки бетонной смеси в монолитном домостроении, а с другой – создает предпосылки перехода к принципиально новому уровню производительности труда в строительстве, основанному на автоматизированном выполнении строительных операций и сокращении доли ручного труда при одновременном снижении материалоемкости и повышении гибкости архитектурного и объемно-планировочного проектирования зданий и сооружений. Для сокращения барьеров на пути массового применения аддитивного строительного производства необходима разработка обоснованных подходов к проектированию и расчету зданий и сооружений, возводимых с применением этой технологии, на основе учета особенностей напечатанных бетонных конструкций и эмпирической оценки возможных отличий их эксплуатационных свойств от аналогичных конструкций, создаваемых при помощи традиционных технологий формовки в опалубку. В настоящей статье рассматриваются результаты этапа проводимой авторами научно-исследовательской и опытно-конструкторской работы, направленной на получение экспериментальных данных для разработки рекомендаций по проектированию бетонных конструкций зданий и сооружений, возводимых с применением технологии аддитивного строительного производства, в части, касающейся исследования эффекта анизотропии некоторых прочностных характеристик бетонных изделий, изготовленных при помощи строительного 3D-принтера методом послойной экструзии с вертикальной шнековой подачей дисперсно-армированной бетонной смеси для аддитивного строительного производства.
.О. АДАМЦЕВИЧ, канд. техн. наук, старший научный сотрудник НИИ СМиТ (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.),
А.П. ПУСТОВГАР, канд. техн. наук, научный руководитель НИИ СМиТ (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.)

Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ) (129337, г. Москва, Ярославское ш., 26)

1. Reinventing Construction: a route to higher productivity. McKinsey Global Institute analysis. 2017.
2. Nasir H., Ahmed H., Haas C., Goodrum P.M. An analysis of construction productivity differences between Canada and the United States. Construction Management and Economics. 2013, pp. 595–607, 2013. https://doi.org/10.1080/01446193.2013.848995
3. Mischke J. Reinventing construction: a route to higher productivity. McKinney Global Institute. Construction: Let’s build changes! 2017.
4. Naoum S. Factors influencing labor productivity on construction sites. International Journal of Productivity and Performance Management. 2016. Vol. 65 (3), pp. 401–421. DOI: 10.1108/IJPPM-03-2015-0045
5. Yiwei Wenga, Mingyang Li, Shaoqin Ruan, Teck Neng Wong, Ming Jen Tan, Kah Leong Ow Yeong, Shunzhi Qian. Comparative economic, environmental and productivity assessment of a concrete bathroom unit fabricated through 3D printing and a precast approach. Journal of Cleaner Production. 2020. Vol. 261. 121245. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.121245
6. Abhinav Bhardwaj, Scott Z. Jones, Negar Kalantar, Zhijian Pei, John Vickers, Timothy Wangler, Pablo Zavattieri, Na Zou. Additive manufacturing processes for infrastructure construction: a review. Journal of Manufacturing Science and Engineering. 2019. Vol. 141 (9). 091010 (13 pages). https://doi.org/10.1115/1.4044106
7. Paolini A., Kollmannsberger S., Rank E. Additive manufacturing in construction: a review on processes, applications, and digital planning methods. Additive Manufacturing. 2019. Vol. 30. 100894. https://doi.org/10.1016/j.addma.2019.100894
8. Panda B., Tay Y.W.D., Paul S.C., Tan M.J. Current challenges and future potential of 3D concrete printing: aktuelle Herausforderungen und Zukunftspotenziale des 3D-Druckens bei Beton. Materialwissenschaft und Werkstofftechnik. 2018. Vol. 49 (5), pp. 666–673. DOI: 10.1002/mawe.201700279
9. Buswell R.A., Leal de Silva W.R., Jones S.Z., Dirrenberger J. 3D printing using concrete extrusion: a roadmap for research. Cement and Concrete Research. 2018. Vol. 112, pp. 37–49. 10.1016/j.cemconres.2018.05.006.
10 Wangler T., Roussel N., Bos F.P., T.A.M. Salet, R.J. Flatt, «Digital concrete: a review».Cem. Concr. Res., 123 (2019), p. 105780, 10.1016/j.cemconres.2019.105780.
11. Shaodan Hou, Zhenhua Duan, Jianzhuang Xiao, Jun Ye. A review of 3D printed concrete: Performance requirements, testing measurements and mix design. Construction and Building Materials. 2021. Vol. 273. 10.1016/j.conbuildmat.2020.121745
12. Panda B., Chandra Paul S., Jen Tan M. Anisotropic mechanical performance of 3D printed fiber reinforced sustainable construction material. Materials Letters. 2017. Vol. 209, pp. 146–149.
13. Guowei Ma, Zhijian Li, Li Wang. Fang Wang, Jay Sanjayan. Mechanical anisotropy of aligned fiber reinforced composite for extrusion-based 3D printing. Construction and Building Materials. 2019. Vol. 202, pp. 770–783. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.01.008
14. Hambach M., Volkmer D. Properties of 3D-printed fiber-reinforced Portland cement paste. Cement and Concrete Composites. 2017. Vol. 79, pp. 62–70. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2017.02.001
15. Feng P., Meng X., Chen J., Ye L. Mechanical properties of structures 3D printed with cementitious powders. Construction and Building Materials. 2015. Vol. 93, pp. 486–497. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.05.132
16. Wolfs R.J.M., Bos F.P., Salet T.A.M. Hardened properties of 3D printed concrete: The influence of process parameters on interlayer adhesion. Cement and Concrete Research. 2019. Vol. 119, pp. 132–140. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2019.02.017
17. Le T.T., Austin S.A., Lim S., Buswell R.A., Law R., Gibb A.G.F. Hardened properties of high-performance printing concrete. Cement and Concrete Research. 2012. Vol. 42. Iss. 3, pp. 558–566. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2011.12.003
18. Viktor Mechtcherine, Kim van Tittelboom, Ali Kazemian, Eric Kreiger, Behzad Nematollahi, Venkatesh Naidu Nerella, Manu Santhanam, Geert de Schutter, Gideon Van Zijl, Dirk Lowke, Egor Ivaniuk, Markus Taubert, Freek Bos. A roadmap for quality control of hardening and hardened printed concrete». Cement and Concrete Research. 2022. Vol. 157. 106800. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2022.106800

Для цитирования: Адамцевич А.О., Пустовгар А.П. Аддитивное строительное производство: исследование эффекта анизотропии прочностных характеристик бетона // Строительные материалы. 2022. № 9. С. 18–24. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2022-806-9-18-24


Печать   E-mail