Архитектурные бетоны для строительной 3D-печати

Введение. Одним из восходящих архитектурных трендов настоящего времени является повышение комфортности и эстетичности территорий населённых пунктов за счёт художественного благоустройства, значительная роль в котором отводится различным видам малых архитектурных форм. Наиболее бюджетным и в то же время надёжным и долговечным материалом для них является архитектурный бетон. Узким местом использования бетона для изготовления малых архитектурных форм является относительная сложность придания ему сложных пространственных конфигураций. На современном уровне развития технологии бетонных работ данный недостаток может быть легко преодолён за счёт использования технологии строительной 3D-печати. Цель работы – создание эффективных архитектурных бетонов для изготовления малых архитектурных форм методом строительной 3D-печати на основе композиционных вяжущих, содержащих в качестве минеральной добавки выветренные кварцитопесчаники, как один из видов местного энергоэффективного сырья.

Материалы и методы. В разделе приведены сравнительные характеристики выветренных и невыветренных кварцитопесчаников.

Результаты. Представлены данные по динамике помола компонентов; составах и характеристиках композиционных вяжущих и мелкозернистых бетонов на их основе; результатах изготовления опытной партии малых архитектурных форм методом строительной печати.

Обсуждение. Представлено описание и анализ полученных экспериментальных данных. Сформулированы выводы, в которых отмечается, что для организации выпуска современных малых архитектурных форм представляется технология строительной 3D-печати, позволяющая реализовать сложные разнообразные пространственные формы изделий с любым уровнем индивидуализации без повышения издержек.

Заключение. Разработанные формовочные смеси подтвердили высокую эффективность использования выветренного кварцитопесчаника в составе композиционного вяжущего и техногенного песка. Внедрение данных материалов отвечает требованиям энергои ресурсосбережения, так как снижается потребление портландцемента и невозобновляемых природных ресурсов.

1. Лесовик В.С Экологические аспекты строительного материаловедения // Промышленное и гражданское строительство. 2008. № 6. С. 20–21.

2. Дегтев Ю.В. Эволюция малых архитектурных форм в России // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2013.№ 1. С. 41–44.

3. Фролова М.А. Неразрушающий контроль качества бетонных строительных композитов / М.А. Фролова, А.С. Тутыгин, А.М. Айзенштадт, Г.А. Махов, В.С. Лесовик // Строительные материалы. 2013. № 3. С. 20–22.

4. Тютина А.Д., Аралов И.А. Перспективы применения 3d-печати в строительстве и архитектуре // Евразийское научное объединение. 2021. № 2-2 (72). С. 128–130.

5. Lim S., Buswell R.A., Le T.T., Austin S.A., Gibb A.G., Thorpe T. Developments in constructionscale additive manufacturing processes // Automation in construction. 2012. Т. 21. pp. 262–268. 6.

6. Batikha M., Jotangia R., Baaj M.Y. 3D Сoncrete printing for sustainable and economical construction: a comparative study // Automation in construction. 2022. pp. 104087.

7. Bedsrf P.,Dillenburger B., Dutto A., Zanini M. Foam 3d printing for construction: a review of applications, materials, and processes // Automation in construction. 2021. pp. 103861.

8. Robayo-Salazar R., Mejía de Gutiérrez R., Villaquirán-Caicedo M.A., Delvasto Arjona S. 3D printing with cementitious materials: challenges and opportunities for the construction sector // Automation in construction. 2023. pp. 104693.

9. Симакова Е.А., Селякова К.И., Кравченко Д. Применение 3D-печати в строительстве // Инженерные исследования.2021. № 1. С. 3–11.

10. Elistratkin М.,Podgornyi D., Alfimova N. Influence of Equipment Operation Parameters on the Characteristics of a Track Produced with Construction 3D Printing // Buildings. 2022. Vol. 12, No. 5.P. 593.

11. Глаголев Е.С. 3D-аддитивные строительные технологии. Теория и практика // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2021. № 2. С. 8–14.

12. Zagorodnuk L.H., Lesovik V.S., Shkarin A.V., Belikov D.A. Creating effective insulation solutions, takingintoaccountthe law of affinity structuresin construction materials // World Applied Sciences Journal. 2013. Т. 24. №. 11.pp. 1496–1502.

13. Мухаметрахимов Р.Х., Галаутдинов А.Р., Зиганшина Л.В. Модифицированные мелкозернистые цементные бетоны для аддитивного строительного производства // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2024. № 5. С. 77–93. DOI: 10.32683/0536-1052-2024-785-5-77-93.

14. Матыева А.К., Асаналиева Ж.Д. Исследование техногенных продуктов и их эффективность применения в качестве сырья для стройиндустрии // Вестник международной ассоциации экспертов по сейсмостойкому строительству. 2019. № 7. С. 29–34.

15. Шаталова С.В. Разработка комплексного решения для 3D-печати стеновых конструкций / С.В. Шаталова, Н.В. Чернышева, В.С. Лесовик [и др.] // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2022. № 10. С. 8–19.

16. Лесовик В.С., Фомина Е.В., Айзенштадт А.М. Некоторые аспекты техногенного метасоматоза в строительном материаловедении // Строительные материалы. 2019. № 1-2. С. 100–106. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2019-767-1-2-100-106

17. Иноземцев А.С., Королев Е.В., ЗыонгТхань Куй. Анализ существующих технологических решений 3D-печати в строительстве // Вестник МГСУ. 2018. Т. 13, Вып. 7 (118). С. 863–876. DOI: 10.22227/1997-0935.2018.7.863-876

18. Аласханов А.Х. Современные подходы к разработке многокомпонентных вяжущих с использованием техногенного сырья: науч. журнал / А.Х. Аласханов, Х.Э. Таимасханов, М.С. Саидумов, Т.С. Муртазаева // Вестник ГГНТУ. Технические науки.2022. Том 18, №1 (27). С. 63–70.

19. Лесовик В.С., Фролова М.А., Айзенштадт А.М. Поверхностная активность горных пород // Строительные материалы. 2013. № 11. С. 71–73.

20. Лесовик В.С., Перькова М.В., Бабаев В.Б. Архитектурная геоника как междисциплинарное направление в архитектурной науке и практике // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2013. № 1. С. 9–12.