Реологические свойства гипсоцементных вяжущих и формовочных смесей на их основе для 3D-аддитивных технологий строительства

Журнал: №8-2022
Авторы:

Шаталова С.В.,
Чернышева Н.В.,
Елистраткин М.Ю.,
Дребезгова М.Ю.,
Масалитина С.В.

DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2022-805-8-23-30
УДК: 666.941.4

 

АннотацияОб авторахСписок литературы
Масштабное внедрение 3D-технологий в широкую практику малоэтажного строительства зависит от их конкурентоспособности по сравнению с традиционными технологиями. Необходимы доступные материалы, позволяющие получать формовочные смеси для строительной печати, максимально отвечающие предъявляемым к ним требованиям. Эффективными для этих целей являются формовочные смеси на основе гипсоцементных вяжущих, обладающие значительным преимуществом в возможности регулирования сроков схватывания в широких пределах и скорости твердения по сравнению со смесями на основе портландцемента. Представлены результаты экспериментальных исследований реологических характеристик гипсоцементных вяжущих и формовочных смесей на их основе, полученных с помощью метода ротационной вискозиметрии. Изучение реологических особенностей позволило установить, что введение пластифицирующей и пенообразующей добавки устраняет основные реологические аномалии составов, унифицируя характер их течения. При введении мелкого заполнителя с частичной поризацией бетонной смеси сохраняется близкий к линейному характер реограммы. В то же время заполнитель существенно повышает предел текучести, необходимый для обеспечения формоустойчивости, что является важным требованием эффективности гипсоцементных формовочных смесей для аддитивного строительства.
С.В. ШАТАЛОВА, ассистент (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.),
Н.В. ЧЕРНЫШЕВА, д-р техн. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.),
М.Ю. ЕЛИСТРАТКИН, канд. техн. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.),
М.Ю. ДРЕБЕЗГОВА, канд. техн. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.),
С.В. МАСАЛИТИНА, магистрант (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.)

Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова (308012, г. Белгород, ул. Костюкова, 46)

1. Лесовик В.С., Елистраткин М.Ю., Глаголев Е.С., Шаталова С.В., Стариков М.С. Формирование свойств композиций для строительной печати // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2017. № 10. С. 6–14. https://doi.org/10.12737/article_59cd0c57ede8c1.83340178
1. Lesovik V.S., Elistratkin M.Yu., Glagolev E.S., Shatalova S.V., Starikov M.S. Formation of the properties of compositions for construction printing. Vestnik BSTU named after V.G. Shukhov. 2017. No. 10, pp. 6–14. https://doi.org/10.12737/article_59cd0c57ede8c1.83340178 (In Russian).
2. Khoshnevis B., Dooil Hwang, Ke-Thia Yao, Zhenghao Yeh. Mega-scale fabrication by contour crafting. International Journal of Industrial and Systems Engineering. 2006. Vol. 1. No. 3, pp. 301–320. DOI:10.1504/IJISE.2006.009791
3. Zhang J., Khoshnevis B. Optimal machine operation planning for construction by Contour Crafting. Automation in Construction. 2013. No. 29, pp. 50–67. DOI:10.1016/J.AUTCON.2012.08.006
4. 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 and structures. 2012. Vol. 45. No. 8, pp. 1221–1232. DOI: 10.1617/s11527-012-9828-z
5. Zeina Malaeb, Hussein A. Hachem, Tourbah A., Maalouf T., Nader El Zarwi, Hamzeh F. 3D Concrete printing: machine and mix design. International Journal of Civil Engineering and Technology. 2015. Vol. 6 (6), pp. 14–22. Project: 3D Concrete Printing
6. Khalil N. Aouad G., Rémond S. Use of calcium sulfoaluminate cements for setting control of 3D-printing mortars. Construction and Building Materials. 2017. Vol. 157, pp. 382–391. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2017.09.109
7. Lin J.C., Wu X., Yang W. Application of P.O and R-SAC mortar for 3D printing in construction. Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2017. Vol. 292, pp. 79–83. DOI:10.1088/1757-899X/292/1/012070
8. Slavcheva G., Britvina E., Shvedova М. Heat release during 3d-printable materials setting and hardening. Materials Science Forum. 2021. Vol. 1043 MSF, pp. 37–42. DOI:10.4028/www.scientific.net/MSF.1043.37
9. Marchon D., Kawashima S., Bessaies-Bey H., Mantellato S.Ng. Hydration and rheology control of concrete for digital fabrication: potential admixtures and cement chemistry. Cement and Concrete Research. 112. 2018, pp. 96–110. https://doi.org/10.1016/j. cemconres.2018.05.014
10. Thrane L.N., Pade C., Nielsen C.V. Determination of rheology of self-consolidating concrete using the 4C-rheometer and how to make use of the results. Journal of ASTM International. 2009. Vol. 7 (1), pp. 1–10. DOI: 10.1520/JAI102003
11. Reiter L., Wangler T., Roussel N., Flatt R.J. The role of early age structural build-up in digital fabrication with concrete. Cement and Concrete Research. 2018. Vol. 112, pp. 86–95. https:// doi.org/10.1016/j.cemconres.2018.05.011
12. Keita E. Bessaies-Bey H., Zuo W., Belin P., Roussel N. Weak bond strength between successive layers in extrusion-based additive manufacturing: measurement and physical origin. Cement and Concrete Research. 2019. Vol. 123. 105787. DOI: 10.1016/j.cemconres.2019.105787
13. Liu K., Wu Y. F., Jiang X. L. Shear strength of concrete filled glass fiber reinforced gypsum walls. Materials and Structures. 2008. Vol. 41. No. 4, pp. 649–662. DOI: 10.1617/s11527-007-9271-8
14. Удодов С.А., Белов Ф.А., Золотухина А.Е. Уточнение состава сухой строительной смеси для 3D-печати методом математического моделирования. В сборнике трудов конференции «European scientific conference». Пенза. 2017. 30 июля. С. 132–138.
14. Udodov S.A., Belov F.A., Zolotukhina A.E. Refinement of the composition of dry mortar for 3D printing by mathematical modeling. In the collection of proceedings of the conference «European scientific conference». Penza. July 30, 2017, pp. 132–138. (In Russian).
15. Рязанов А.Н., Шигапов Р.И., Синицин Д.А., Кинзябулатова Д.Ф., Недосеко И.В. Использо-вание гипсовых композиций в технологиях строительной 3D-печати малоэтажных жилых зданий. Проблемы и перспективы // Строительные материалы. 2021. № 8. С. 39–44. DOI: 10.31659/0585-430X-2021-794-8-39-44
15. Ryazanov A.N., Shigapov R.I., Sinitsin D.A., Kinzyabulatova D.F., Nedoseko I.V. The use of gypsum compositions in the technologies of construction 3D printing of low-rise residential buildings. Problems and prospects. Stroitel’nye Materialy [Construction Materials]. 2021. No. 8, pp. 39–44. (In Russian). DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2021-794-8-39-44
16. Чернышева Н.В., Лесовик В.С., Дребезгова М.Ю., Моторыкин Д.А., Лесниченко Е.Н., Бочарников А.Л. Состав и реологические свойства формовочных смесей на композиционном гипсовом вяжущем // Строительные материалы. 2021. № 8. С. 45–52. DOI: 10.31659/0585-430X-2021-794-8-45-52
16. Chernysheva N.V., Lesovik V.S., Drebezgova M.Yu., Motorykin D.A., Lesnichenko E.N., Bocharnikov A.L. Composition and rheological properties of molding mixtures on a composite gypsum binder. Stroitel’nye Materialy [Construction Materials]. 2021. No. 8, pp. 45–52. (In Russian). DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2021-794-8-45-52
17. Chernysheva N.V., Shatalova S.V. Compounding features of composite gypsum binders for porous composites in construction printing technologies. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. Buildintechbit. Innovations and technologies in construction. 2020. 012007. DOI: 10.1088/1757-899X/945/1/012007
18. Ребиндер П.А. Поверхностные явления в дисперсных системах. Т. 2. Физико-химическая механика. М.: Наука, 1979. 381 с.
18. Rebinder P.A. Poverkhnostnyye yavleniya v dispersnykh sistemakh. T. 2. Fiziko-khimicheskaya mekhanika [Surface phenomena in dispersed systems. T. 2. Physical and chemical mechanics]. Moscow: Nauka. 1979. 381 p.
19. Иващенко Ю.Г., Тимохин Д.К., Страхов А.В. Модифицирующее действие органических добавок на цементные композиционные материалы // Вестник СГТУ. 2012. № 4 (68). С. 202–206.
19. Ivashchenko Yu.G., Timokhin D.K., Strakhov A.V. Modifying effect of organic additives on cement composite materials. Vestnik SGTU. 2012. No. 4 (68), pp. 202–206. (In Russian).
20. Эльян Исса Жамал Исса. Стеновые гипсосодержащие материалы на природном и техногенном сырье Ближнего Востока: Дис. ... канд. техн. наук. Белгород, 2014. 147 с.
20. Elyan Issa Jamal Issa. Wall gypsum-containing materials based on natural and technogenic raw materials from the Middle East. Dis. ... Candidate of Sciences (Engineering). Belgorod. 2014. 147 p. (In Russian).

Для цитирования: Шаталова С.В., Чернышева Н.В., Елистраткин М.Ю., Дребезгова М.Ю., Масалитина С.В. Реологические свойства гипсоцементных вяжущих и формовочных смесей на их основе для 3D-аддитивных технологий строительства // Строительные материалы. 2022. № 8. С. 23–30. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2022-805-8-23-30


Печать   E-mail