OPTIMIZING THE STRUCTURE OF FINE GRAIN CONCRETE FOR CONSTRUCTION 3D PRINTING
Abstract
The article considers the features of additive technological processes in construction. The basic principles for the formation of the structure of fine-grained cement concretes for 3D printing have been determined. The main research part of this article contains a comparative analysis of the properties and physical and mechanical characteristics of fine-grained concrete mixtures, the composition of which varies due to a change in the ratio of the inert part of the aggregate to the base binder. An optimally selected two-fractional composition of quartz sand was used as a fine aggregate, and general construction Portland cement was adopted as the main binder. The results obtained in the course of the work demonstrate a change in the rheological characteristics of fine-grained concrete mixtures towards a decrease in their mobility with an increase in the amount of the inert part of the aggregate. At the same time, the impact on the physical and mechanical characteristics is minimal, the concrete class was B35.
Full text is available in pdf only
References
Мухаметрахимов Р. Х. Роль дисперсного армирования в формировании технологических свойств и реологических свойств бетонных смесей для строительной 3D-печати / Р. Х. Мухаметрахимов, П. С. Горбунова // Актуальные проблемы и перспективы развития строительного комплекса. –2019. – С. 270–274.
Лесовик В. С. Классификация активных минеральных добавок для композиционных вяжущих с учетом генезиса / В. С. Лесовик, Л. Д. Шахова, Д. Э. Кучеров и др. // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. – 2012. – №3. – С. 10–14.
Slavcheva G. S. Rheological Behavior and Mix Design for 3D Printable Cement Paste / G. S. Slavcheva, O. V. Artamonova // Key Engineering Materials. – 2019. – V. 799. – P. 282–289.
Zhang C. Design of 3D printable concrete based on the relationship between flowability of cement paste and optimum aggregate content / C. Zhang, Z. Hou, C. Chen et al. // Cement and Concrete Composites. – 2019. – V. 104. – P. 103406.
Ильина Л. В. Влияние дисперсных минеральных добавок на прочность мелкозернистого бетона / Л. В. Ильина, С. В. Хакимуллина, Д. А. Кадоркин // Наука молодых - будущее России сборник научных статей международной научной конференции перспективных разработок молодых ученых. – 2016. – С. 31–35.
Иващенко Ю. Г. Оценка влияния минеральных добавок природного и техногенного происхождения на кинетику формирования прочности мелкозернистого бетона / Ю. Г. Иващенко // Вестник Саратовского государственного технического университета. – 2010. – Т.4. – №3. – С. 25–29.
Mohan, M. K. Rheological and pumping behaviour of 3D printable cementitious materials with varying aggregate content / M. K. Mohan, A. V. Rahul, K. Van Tittelboom et al. // Cement and Concrete Research. – 2021. – V. 139. – P. 106258.
Malhotra V. Role of supplementary cementing materials in reducing greenhouse gas emissions / V. Malhotra // Concrete Technology for a Sustainable Development in the 21st Century. – London: E&FN Spon, 1999. – P. 226–235.
Bhattacherjee S. Sustainable materials for 3D concrete printing / S. Bhattacherjee, A.S. Basavaraj, A.V. Rahul et al. // Cement and Concrete Composites. – 2021. – V. 122. – P. 104156.
Мухаметрахимов Р. Х. Роль активных минеральных добавок природного происхождения в формировании структуры и свойств гипсоцементно-пуццоланового вяжущего / Р. Х. Мухаметрахимов, А. Р. Галаутдинов // Вестник технологического университета. – 2017. – № 6(20). – С. 60–63.
Le T. T. Mix design and fresh properties for high-performance printing concrete / T. T. Le, S. A. Austin, S. Lim et al. // Materials and Structures. – 2012. – V. 45. – P. 1221–1232.
Mechtcherine V. Extrusion-based additive manufacturing with cement-based materials – production steps, processes, and their underlying physics: a review / V. Mechtcherine, F. P. Bos, A. Perrot, et al. // Cement and Concrete Research. – 2020. – V. 132. – P. 106037.
Buswell R. A. 3D printing using concrete extrusion: a roadmap for research / R. A. Buswell, W. R. Leal de Silva, S. Z. Jones et al. // Cement and Concrete Research. – 2018. – V. 112. – P. 37–49.
Chen Y. A review of printing strategies, sustainable cementitious materials and characterization methods in the context of extrusion-based 3D concrete printing / Y. Chen, S. He, Y. Gan et al. // Journal of Building Engineering. – 2022. – V. 45. – P. 103599.
Biernacki J. J. Cements in the 21st century: challenges, perspectives, and opportunities / J. J. Biernacki, J. W. Bullard, G. Sant et al. // Journal of the American Ceramic Society. – 2017. – V. 100. – P. 2746–2773.
Славчева Г. С. Управление реологическим поведением смесей для строительной 3D-печати: экспериментальная оценка возможностей арсенала «нано» / Г. С. Славчева, О. В. Артамонова. // Нанотехнологии в строительстве. – 2019. – Т. 11. – № 3. – С. 325–334.
Иноземцев А. С. Анализ существующих технологических решений в 3D-печати в строительстве / А. С. Иноземцев, Е. В. Королев, Т. К. Зыонг // Вестник МГСУ. – 2018. – № 17(7). – С. 863–876.
Лунева Д. А. Применение 3D-печати в строительстве и перспективы ее развития / Д. А. Лунева, Е. О. Кожевникова, С. В. Калошина // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета, Строительство и архитектура. – 2017 – Т. 8. – №1. – С. 90–101.