АннотацияОб авторахСписок литературы
Представлен анализ действующих общестроительных и специальных нормативов с точки зрения их использования для развития строительных аддитивных технологий (АТ). Рассмотрены возможности и ограничения применения в данной области общестроительных нормативов. Показано, что ограничения в применении существующих стандартов технических требований и методов испытаний обусловлены тем, что в них не учитывается слоистость структуры и анизотропия свойств композитов, полученных методом послойной 3D-печати. Проанализировано содержание, выявлены недостатки введенных в действие нормативных документов для строительных аддитивных технологий. Обозначены направления развития нормативной базы в области строительных АТ. Показано, что первоочередные вопросы нормирования связаны с определением требований к комплексу технологических характеристик смесей, параметрических рядов свойств материалов, методами испытаний и контроля их качества; с определением требований к комплексу расчетных сопротивлений слоистых композитов с учетом анизотропии их прочностных характеристик. Для реализации потенциала аддитивных технологий одновременно необходимо решение вопросов проектирования и расчета бионических пустотелых 3D-печатных конструкций с заданной несущей способностью. Это обеспечит переход от традиционных полнотелых строительных конструкций к пустотелым, в которых материал будет располагаться только по линиям действующих напряжений, а его объем составит не более 10–20% от объема конструкции.
Г.С. СЛАВЧЕВА, д-р техн. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.)
Воронежский государственный архитектурно-строительный университет (394006, г. Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84)
1. Rehman A.U., Kim J.H. 3D concrete printing: A systematic review of rheology, mix designs, mechanical, microstructural, and durability characteristics. Materials. 2021. Vol. 14. No. 14. DOI: 10.3390/ma14143800
2. Mechtcherine V., Bos F.P., Perrot A., Leal da Silva W.R., Nerella V.N., Fataei S., Wolfs R.J.M., Sonebi M., Roussel N. Extrusion-based additive manufacturing with cement-based materials – Production steps, processes, and their underlying physics: A review. Cement and Concrete Research. 2020. No. 132. 106037. DOI: 10.1016/j.cemconres.2020.106037
3. Perrot A., Pierre A., Nerella V.N., Wolfs R.J.M., Keita E., Nair S.A.O., Neithalath N., Roussel N., Mechtcherine V. From analytical methods to numerical simulations: A process engineering toolbox for 3D concrete printing. Cement and Concrete Composites. 2021. No. 122. 104164. DOI: 10.1016/j.cemconcomp.2021.104164
4. Liu Z., Li M., Weng Y., Wong T. N., Tan M. J., Mixture Design Approach to optimize the rheological properties of the material used in 3D cementitious material printing. Construction and Building Materials. 2018. Vol. 198, pp. 245–255. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2018.11.252
5. Panda B., Mohamed N.A. N., Paul S.C., Singh G.V.P.B., Tan M.J., Šavija B. The effect of material fresh properties and process parameters on buildability and interlayer adhesion of 3D printed concrete. Materials. 2019. Vol. 12. No. 13. DOI: 10.3390/ma12132149
6. Roussel N., Bessaies-Bey H., Kawashima S., Marchon D., Vasilic K., Wolfs R. Recent advances on yield stress and elasticity of fresh cement-based materials. Cement and Concrete Research. 2019. No. 124. 105798. DOI: 10.1016/j.cemconres.2019.105798
7. Song H., Li X. An overview on the rheology, mechanical properties, durability, 3D printing, and microstructural performance of nanomaterials in cementitious composites. Materials. Vol. 14. No. 11. DOI: 10.3390/ma14112950
8. Le T.T., Austin S.A., Lim S., Buswell R.A., Law R., Gibb A.G.F., Thorpe T. Hardened properties of high-performance printing concrete. Cement and Concrete Research. 2012. No. 42 (3), pp. 558–566. DOI: 10.1016/j.cemconres.2011.12.003
9. Wang L., Jiang H., Li Z., and Ma G. Mechanical behaviors of 3D printed lightweight concrete structure with hollow section. Archives of Civil and Mechanical Engineering. Vol. 20. No. 1. DOI: 10.1007/s43452-020-00017-1
10. Chen Y., Jansen K., Zhang H., Romero Rodriguez C., Gan Y., Çopuroğlu O., Schlangen E. Effect of printing parameters on interlayer bond strength of 3D printed limestone-calcined clay-based cementitious materials: An experimental and numerical study. Construction and Building Materials. 2020. No. 262. 120094. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2020.120094
11. Marchment T., Sanjayan J., Xia M. Method of enhancing interlayer bond strength in construction scale 3D printing with mortar by effective bond area amplification. Materials & Design. 2019. No. 169. 107684. DOI: 10.1016/j.matdes.2019.107684
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. No. 123. 105787. DOI: 10.1016/j.cemconres.2019.105787
13. Zareiyan B., Khoshnevis B. Effects of interlocking on interlayer adhesion and strength of structures in 3D printing of concrete. Automation in Construction. 2017. No. 83, pp. 212–221. DOI: 10.1016/j.autcon.2017.08.019
14. 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. DOI: 10.1016/j.matlet.2017.07.123
15. Panda B., Paul S.C., Mohamed N.A.N., Tay Y.W.D., Tan M.J. Measurement of tensile bond strength of 3D printed geopolymer mortar. Measurement (Lond). 2017. Vol. 113, pp. 108–116. DOI: 10.1016/j.measurement.2017.08.051
16. Paul S.C., Tay Y.W.D., Panda B., Tan M.J. Fresh and hardened properties of 3D printable cementitious materials for building and construction. Archives of Civil and Mechanical Engineering. 2018. Vol. 18. No. 1, pp. 311–319. DOI: 10.1016/j.acme.2017.02.008
17. Ducoulombier N., Demont L., Chateau C., Bornert M., Caron J.F. Additive manufacturing of anisotropic concrete: A flow-based pultrusion of continuous fibers in a cementitious matrix. Procedia Manufacturing. 2020. No. 47, pp. 1070–1077. DOI: 10.1016/j.promfg.2020.04.117
2. Mechtcherine V., Bos F.P., Perrot A., Leal da Silva W.R., Nerella V.N., Fataei S., Wolfs R.J.M., Sonebi M., Roussel N. Extrusion-based additive manufacturing with cement-based materials – Production steps, processes, and their underlying physics: A review. Cement and Concrete Research. 2020. No. 132. 106037. DOI: 10.1016/j.cemconres.2020.106037
3. Perrot A., Pierre A., Nerella V.N., Wolfs R.J.M., Keita E., Nair S.A.O., Neithalath N., Roussel N., Mechtcherine V. From analytical methods to numerical simulations: A process engineering toolbox for 3D concrete printing. Cement and Concrete Composites. 2021. No. 122. 104164. DOI: 10.1016/j.cemconcomp.2021.104164
4. Liu Z., Li M., Weng Y., Wong T. N., Tan M. J., Mixture Design Approach to optimize the rheological properties of the material used in 3D cementitious material printing. Construction and Building Materials. 2018. Vol. 198, pp. 245–255. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2018.11.252
5. Panda B., Mohamed N.A. N., Paul S.C., Singh G.V.P.B., Tan M.J., Šavija B. The effect of material fresh properties and process parameters on buildability and interlayer adhesion of 3D printed concrete. Materials. 2019. Vol. 12. No. 13. DOI: 10.3390/ma12132149
6. Roussel N., Bessaies-Bey H., Kawashima S., Marchon D., Vasilic K., Wolfs R. Recent advances on yield stress and elasticity of fresh cement-based materials. Cement and Concrete Research. 2019. No. 124. 105798. DOI: 10.1016/j.cemconres.2019.105798
7. Song H., Li X. An overview on the rheology, mechanical properties, durability, 3D printing, and microstructural performance of nanomaterials in cementitious composites. Materials. Vol. 14. No. 11. DOI: 10.3390/ma14112950
8. Le T.T., Austin S.A., Lim S., Buswell R.A., Law R., Gibb A.G.F., Thorpe T. Hardened properties of high-performance printing concrete. Cement and Concrete Research. 2012. No. 42 (3), pp. 558–566. DOI: 10.1016/j.cemconres.2011.12.003
9. Wang L., Jiang H., Li Z., and Ma G. Mechanical behaviors of 3D printed lightweight concrete structure with hollow section. Archives of Civil and Mechanical Engineering. Vol. 20. No. 1. DOI: 10.1007/s43452-020-00017-1
10. Chen Y., Jansen K., Zhang H., Romero Rodriguez C., Gan Y., Çopuroğlu O., Schlangen E. Effect of printing parameters on interlayer bond strength of 3D printed limestone-calcined clay-based cementitious materials: An experimental and numerical study. Construction and Building Materials. 2020. No. 262. 120094. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2020.120094
11. Marchment T., Sanjayan J., Xia M. Method of enhancing interlayer bond strength in construction scale 3D printing with mortar by effective bond area amplification. Materials & Design. 2019. No. 169. 107684. DOI: 10.1016/j.matdes.2019.107684
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. No. 123. 105787. DOI: 10.1016/j.cemconres.2019.105787
13. Zareiyan B., Khoshnevis B. Effects of interlocking on interlayer adhesion and strength of structures in 3D printing of concrete. Automation in Construction. 2017. No. 83, pp. 212–221. DOI: 10.1016/j.autcon.2017.08.019
14. 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. DOI: 10.1016/j.matlet.2017.07.123
15. Panda B., Paul S.C., Mohamed N.A.N., Tay Y.W.D., Tan M.J. Measurement of tensile bond strength of 3D printed geopolymer mortar. Measurement (Lond). 2017. Vol. 113, pp. 108–116. DOI: 10.1016/j.measurement.2017.08.051
16. Paul S.C., Tay Y.W.D., Panda B., Tan M.J. Fresh and hardened properties of 3D printable cementitious materials for building and construction. Archives of Civil and Mechanical Engineering. 2018. Vol. 18. No. 1, pp. 311–319. DOI: 10.1016/j.acme.2017.02.008
17. Ducoulombier N., Demont L., Chateau C., Bornert M., Caron J.F. Additive manufacturing of anisotropic concrete: A flow-based pultrusion of continuous fibers in a cementitious matrix. Procedia Manufacturing. 2020. No. 47, pp. 1070–1077. DOI: 10.1016/j.promfg.2020.04.117
Для цитирования: Славчева Г.С. Анализ российской нормативной документации, регламентирующей применение и развитие строительных аддитивных технологий // Строительные материалы. 2023. № 8. С. 10–17. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2023-816-8-10-17