Детальная информация

Данная работа посвящена разработке состава бетонной смеси, используемой в строительной 3D печати, на основе композиционного гипсового вяжущего (КГВ) с использованием техногенного сырья. Задачи, которые решались в ходе исследования: 1. Анализ тенденций и запросов в сфере строительной печати. 2. Разработка методики получения КГВ с применением техногенного сырья. 3. Установление рационального количества гидравлической минеральной добавки (ГМД) в составе КГВ. 4. Разработка состава водостойкого КГВ с комплексной добавкой. 5. Установление свойств гипсоцементной системы. 6. Проектирование состава мелкозернистой бетонной смеси. 7. Формирование практических рекомендаций по применению быстротвердеющей бетонной смеси на основе КГВ. Работа выполнена по заказу АО «Пикалевский цемент», в лаборатории которого был выполнен подбор ГМД состава «нефелиновый шлам – клинкер – доменный шлак». Были проведены испытания, показывающие, каким образом дозирование компонентов, а также тонкость их совместного помола, влияют на конечные физико-механические свойства добавки. Обработка результатов проводилась с учетом рентгенофлуоресцентного анализа полученных проб. На основе анализа литературы и первоначальных изысканий были сформированы и исследованы свойства составов КГВ с химическими добавками и ГМД. В результате были спроектированы бетонные смеси с оптимальным соотношением заполнителя – кварцевого песка. Помимо использования стандартных методик исследования бетонов, данные составы были проверены на пригодность к применению в строительной 3D-печати по пластической прочности, несущей способности свежеотформованного слоя, времени фиксации структуры. На строительном 3D-принтере был напечатан фрагмент стеновой конструкции, что позволило наглядно оценить поведение смеси в технологическом процессе. По итогам работы были разработаны рекомендации по применению составов бетонных смесей. Для достижения данных результатов в работе были использованы следующие программные продукты и информационные технологии: Autodesk AutoCAD, SheetCAM, Mach3 CNC Control, MS Excel, MS Word. Анализ достижений научной сферы выполнен с применением научных электронных библиотек eLibrary, Scopus, Cyberleninka, а также поисковых патентных систем Яндекс.Патенты и Google Patents.

The given work is devoted to development of a concrete mix design for use in 3D printing construction, based on a composite gypsum binder (CGB) and utilizing technogenic raw materials. The research set the following goals: 1. Analysis of trends and demands in the construction 3D-printing industry. 2. Development of a method for producing CGB using technogenic raw materials. 3. Determination of the optimal amount of hydraulic mineral additive (HMA) in the gypsum-cement mortar mixture. 4. Development of a water-resistant CGB composition with a complex additive. 5. Determination of the properties of the gypsum-cement system. 6. Design of a fine-grained concrete mix. 7. Formulation of practical recommendations for the use of a rapid-setting concrete mix based on CGB. This work was carried out by order of JSC Pikalevsky Cement, in whose laboratory the selection of a HMA with the composition «nepheline sludge – clinker – blast-furnace slag». Tests were conducted to demonstrate how the dosage of components, as well as the fineness of their co-grinding, affect the final physical and mechanical properties of the additive. The results were analyzed using X-ray fluorescence analysis of the obtained samples. Based on a review of the literature and preliminary studies, the properties of СGB compositions containing chemical additives and HMA were formulated and investigated. As a result, concrete mixes with an optimal aggregate-to-quartz sand ratio were designed. In addition to standard concrete testing methods, these mixes were evaluated for their suitability for use in construction 3D printing based on plastic strength, the load-bearing capacity of the freshly formed layer, and the setting time of the structure. A section of a wall structure was printed on a 3D construction printer, which allowed for a visual assessment of the mixture’s behavior during the manufacturing process. Based on the results of the study, recommendations were developed for the use of these concrete mixtures. To achieve these results, the following software and information technologies were used in the study: Autodesk AutoCAD, SheetCAM, Mach3 CNC Control, MS Excel, and MS Word. An analysis of the scientific experience was conducted using the scientific electronic libraries eLibrary, Scopus, and Cyberleninka, as well as the patent search systems Yandex.Patents and Google Patents.