The extrudability and firm stability are the criterial rheological characteristics of building 3D printable mixtures. From the point of view of classical rheology of disperse systems, the theoretical analysis of the rheological behavior of a cement paste has been analyzed for all stages of 3D printing process. Apparently both the theoretical analysis criteria and technological tools to control rheological behavior of a 3D printable mixture have been justified. The squeezing test is used in the experimental research as a rheological behavior identification tool of cement-based materials, in order to evaluate the extrudability and buildability. The squeezing test, with constant plate speed, is determining plastic yield value and elasticity criterion of a cement paste as criteria of the extrudability. The squeezing test, with constant strain rate, is determining structural and plastic strength, plastic deformations as a criteria for the ability of a cement paste to hold shape during multi-layer casting. It is shown that these properties are significantly controlled by the W/C-ratio, concentration of plasticizer additives as factors of changes in the concentration of the dispersed phase and properties of the dispersion liquid in a system "cement + water" as matrix for printing concrete.

С позиций классической структурной реологии дисперсных систем произведен теоретический анализ реологического поведения смесей в процессе 3D-печати. Обоснованы технологические факторы регулирования экструдируемости и формоустойчивости как критериальных реологических характеристик смесей. Представлены результаты экспериментальных исследований экструдируемости и формоустойчивости модельных цементных систем как матриц смесей для 3D-печати. Для оценки экструдируемости использован сдавливающий тест с постоянной скоростью деформирования, по результатам которого найдены критериальные значения пределов ползучести, текучести и эластичности цементных систем. Для оценки формоустойчивости использован сдавливающий тест с постоянной скоростью нагружения, по результатам которого найдены значения структурной и пластической прочности, пластических деформаций цементных систем, характеризующие их способность сохранять форму при действии возрастающих сжимающих напряжений в процессе печати. Получены количественные данные о влиянии В/Ц-отношения и концентрации суперпластификатора на комплекс реологических характеристик цементных систем. Установлено, что В/Ц-отношение, определяющее концентрацию частиц дисперсной фазы в системе "цемент + вода", является главным фактором структурирования и упрочнения цементных систем. Введение пластификатора как фактора изменения свойств дисперсионной среды является средством не только регулирования пластичности, но повышения формоустойчивости.

• Rheological behavior of 3D printable cement paste: criterial evaluation
• Критериальная оценка реологических характеристик цементных систем для строительной 3D-печати
  • 1. Introduction
  • 2. Methods
  • 3. Results
    • 3.1. F* vs. hi/R experimental curves and plastic behavior
    • 3.2. The squeezing test with constant strain rate and firm stability
  • 4. Discussion
  • 5. Conclusions
  • 6. Acknowledgement

Инженерно-строительный журнал / Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого. — Санкт-Петербург: СПбПУ, 2017-. — Периодичность: 8 раз в год. — Выходит с 2017 г. (с № 5). — Электрон. журнал. — Свободный доступ из сети Интернет (чтение, печать, копирование). — Текст: электронный

Инженерно-строительный журнал / Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого. № 8 (84), 2018. — 1 файл (18,3 Мб). — Свободный доступ из сети Интернет (чтение, печать, копирование). — <URL:http://elib.spbstu.ru/dl/2/j19-212.pdf>.