Определение прочностных и упругодеформативных характеристик сухих смесей для строительной 3D-печати на гипсовой и цементной основах

Изложена новая методика определения прочностных и упругодеформативных характеристик сухих смесей для строительной 3D-печати на гипсовой, цементной и смешанной основах. Показано, что стандартные методики испытания бетонов и растворов, используемые в практике строительства для мелкозернистых бетонов и растворов, неприменимы, во-первых, из-за масштабного фактора, а во-вторых – из-за значительной пустотности напечатанных образцов, которая к тому же варьируется в широких пределах. За основу разработанной методики был взят метод определения характеристик тампонажных смесей на образцах малого сечения. Разработана и апробирована в опытно-промышленных условиях новая опалубочная форма, состоящая из нескольких цилиндрических звеньев (в металлическом или полимерном исполнении), позволяющая производить формование и последующую выдержку образцов непосредственно в процессе 3D-печати. Проведенные испытания образцов, изготовленных по предлагаемой методике, на универсальной испытательной машине позволяют с достаточной надежностью определить основные прочностные и упругодеформативные характеристики сухих смесей для строительной 3D-печати, такие как прочность при сжатии, призменная прочность, модуль упругости, коэффициент поперечной деформации, и построить полномасштабную кривую «напряжение – относительная деформация».

Д.А. СИНИЦИН¹, канд. техн. наук, доцент (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.);
Р.Х. МУХАМЕТРАХИМОВ², д-р техн. наук, доцент (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.);
А.А. ХАФИЗОВ¹, инженер, аспирант (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.),
Г.Ю. ШАГИГАЛИН¹, инженер, аспирант (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.),
Д.В. КУЗНЕЦОВ¹, канд. техн. наук, доцент (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.),
И.В. НЕДОСЕКО¹, д-р техн. наук, профессор (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 Казанский государственный архитектурно-строительный университет (420043, г. Казань, ул. Зеленая, 1)

1. Мухаметрахимов Р.Х., Зиганшина Л.В. Технология и контроль качества строительной 3D-печати // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2022. № 1 (59). С. 64–79. EDN: ­BZJGUO. https://doi.org/10.52409/20731523_2022_1_64
2. Klyuev S.V., Klyuev A.V., Shorstova E.S., Vatin N.I. Technology of 3-d printing of fiber reinforced mixtures. Sustainable Energy Systems: innovative perspectives: Conference proceedings. Saint-Petersburg. 2021, pp. 224–230. EDN: ­DZNVBD. https://doi.org/10.1007/978-3-030-67654-4_25
3. Мухаметрахимов Р.Х., Галаутдинов А.Р., Зиганшина Л.В. Модифицированные мелкозернистые цементные бетоны для аддитивного строительного производства // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2024. № 5 (785). С. 77–93. EDN: ­FOCQVS. https://doi.org/10.32683/0536-1052-2024-785-5-77-93
4. Рязанов А.Н., Шигапов Р.И., Синицин Д.А., Кинзябулатова Д.Ф., Недосеко И.В. Использова-ние гипсовых композиций в технологиях строительной 3D-печати малоэтажных жилых зданий. Проблемы и перспективы // Строительные материалы. 2021. № 8. С. 39–44. EDN: ­NNRNHD. https://doi.org/10.31659/0585-430X-2021-794-8-39-44
5. Mukhametrakhimov R.Kh., Garafiev A.M., Aleksandrova O.V., Bulgakov B.I. Structure and properties of modified shungite concrete during electrode heating // Construction Materials and Products. 2023. Vol. 6, No. 6. EDN: ­BJXLNE.
https://doi.org/10.58224/2618-7183-2023-6-6-1
6. Рахимов Р.З., Мухаметрахимов Р.Х., Галаутдинов А.Р., Зиганшина Л.В. Гипсоцементно-пуццолановые бетоны для аддитивного строительного производства // Вестник МГСУ. 2024. Т. 19. № 4. С. 580–595. EDN: ­DZSMZH.
https://doi.org/10.22227/1997-0935.2024.4.580-595
7. Мухаметрахимов Р.Х., Каюмов Р.А. Оптимизация аддитивного строительного производства моделированием напряженно-деформированного состояния напечатанных слоев // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2024. № 7 (787). С. 104–119. EDN: ­SKAHQA. https://doi.org/10.32683/0536-1052-2024-787-7-104-119
8. Адамцевич А.О., Пустовгар А.П., Адамцевич Л.А. Аддитивное строительное производство: особенности применения технологии // Промышленное и гражданское строительство. 2023. № 7. С. 70–78. EDN: ­VMSBNF.
https://doi.org/10.33622/0869-7019.2023.07.70-78
9. Kuznetsov D.V., Kluev S.V., Ryazanov A.N. at all. Dry mixes on gypsum and mixed bases in the construction of low-residential buildings using 3D-printing technology // Construction Materials and Products. 2023. Vol. 6. No. 6. EDN: ­TBRUNZ. https://doi.org/10.58224/2618-7183-2023-6-6-5
10. Мухаметрахимов Р.Х., Галаутдинов А.Р., Зиганшина Л.В. Совершенствование аддитивного строительного производства повышением адгезии слоев при длительных перерывах в процессе 3D-печати // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2024. № 1 (67). С. 127–134. EDN: ­ULXEQB. https://doi.org/10.48612/NewsKSUAE/67.13
11. Мухаметрахимов Р.Х. Исследование пластифицирующих добавок на основе эфиров поликарбоксилатов на свойства бетонов, формуемых методом 3D-печати // Строительные материалы и изделия. 2022. Т. 5. № 5. С. 42–58. EDN CLDKGL. https://doi.org/10.58224/2618-7183-2022-5-5-42-58
12. 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
13. 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. EDN: ­PPGWSW.
https://doi.org/10.31659/0044-4472-2019-12-52-56
14. Славчева Г.С. Строительная 3D-печать сегодня: потенциал, проблемы и перспективы практической реализации // Строительные материалы. 2021. № 5. С. 28–36. EDN: ­WACJMY. https://doi.org/10.31659/0585-430X-2021-791-5-28-36
15. Шигапов Р.И., Шагигалин Г.Ю., Клюев А.В. и др. Оценка долговечности композиций из сухих смесей на гипсовой и гипсоцементной основе для 3D-печати // Строительные материалы. 2024. № 7. С. 26–32. EDN: ­SIEBIC.
https://doi.org/10.31659/0585-430X-2024-826-7-26-32