Базальтофибробетон для 3D-печати на основе композиционного вяжущего тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Шорстова Елена Степановна

• Шорстова Елена Степановна
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Шорстова Елена Степановна

ВВЕДЕНИЕ

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

1.1 Эффективность применения армирующих волокон в бетонах

1.2 Основные виды армирующих волокон применяемых

в бетонах

1.3 Аддитивные строительные технологии

1.4 Технологические особенности 3D-печати

1.5 Применение фибробетона в технологии 3D-печати

1.6 Повышение эффективности фибробетонов для 3D-печати

за счет применения композиционных вяжущих

1.7 Выводы

2 МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ПРИМЕНЯЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ

2.1 Методы и методики проводимых исследований

2.2 Применяемые материалы

2.3 Выводы

3 НАУЧНО - ПРАКТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФИБРОБЕТОНОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ

ДЛЯ 3Б-ПЕЧАТИ

3.1 Экспериментальный анализ составов многокомпонентных вяжущих для фибробетона

3.2 Анализ особенностей процессов фазо-и структрообразования

при гидратации и твердении композиционного вяжущего

3.3 Анализ добавки тонкомолотого отсева кварцитопесчаника

с целью оптимизации составов фибробетонной смеси

3.4 Исследование влияния добавки тонкомолотого отсева кварцитопесчаника на физико-механические

свойства смесей

3.5 Выводы

4 ИЗУЧЕНИЕ СОСТАВА И СВОЙСТВ ФИБРОБЕТОНА

С БАЗАЛЬТОВЫМ ВОЛОКНОМ ДЛЯ 3Б-ПЕЧАТИ

4.1 Экструдирование строительной смеси

4.2 Изучение физико-механических свойств

базальтофибробетона в зависимости от состава

4.3 Расчет и подбор зерновых составов заполнителя

смеси для базальтофибробетона

4.4 Разработка составов базальтофибробетона с учетом особенностей техногенного сырья

4.5 Изучение принтабельности и формоустойчивости разработанных смесей

4.6 Изучение процессов реакционного взаимодействия

фибры с цементной матрицей бетона

4.7 Выводы

5 ВНЕДРЕНИЕ И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИ

5.1 Мелкозернистый базальтофибробетон для 3D-печати

5.2 Требования к бетонным смесям и бетонам, используемым

для 3D-печати

5.3 Технологическая схема производства

мелкозернистого базальтофибробетона на основе композитного вяжущего для 3D-печати

5.4 Технология послойной экструзии смеси

5.5 Технико-экономическое обоснование проекта

5.6 Вывод

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ А - Титульный лист стандарта организации на базальтофибробетон для SD-печати с применением

композиционного вяжущего и техногенного сырья

ПРИЛОЖЕНИЕ Б - Рекомендации на изготовление составов из базальтофибробетона для SD-печати с применением

композиционного вяжущего и техногенного сырья

ПРИЛОЖЕНИЕ В - Акт изготовления мелкозернистой

базальтофибробетоной смеси для строительной SD-печати

ПРИЛОЖЕНИЕ Г - Справка о внедрении результатов работы

в учебный процесс

ПРИЛОЖЕНИЕ Д - Акт о производственном внедрении декоративных элементов из фибробетона

с применением аддитивных технологий

ПРИЛОЖЕНИЕ Е - Акт выпуска опытной партии малых архитектурных форм на основе мелкозернистого

базальтофибробетонной смеси для строительной SD-печати

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж - Свидетельство о регистрации ноу-хау

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Базальтофибробетон для 3D-печати на основе композиционного вяжущего»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность. Несмотря на широкое применение аддитивных технологий, их развитие в строительной отрасли находится на стадии становления, где все еще остаются актуальными вопросы разработки составов бетонных смесей. 3D-печать диктует определенные требования к составам смесей, в основе которых лежат обеспечение вязкости, нормированные сроки схватывания и твердения, высокая адгезия между печатными слоями, обеспечение устойчивости формы при соблюдении эксплуатационных характеристик готового изделия в соответствии с требованиями нормативных документов.

Эффективность 3D-печати и качество печатных строительных объектов можно повысить, оптимизируя составы путем использования композиционных вяжущих с заданными свойствами, регулируя дисперсность и гранулометрический состав активных минеральных добавок, введением органических добавок, а также микроармированием структуры фиброй. Экономичное и технически обоснованное расходование материальных ресурсов выдвигает задачи сокращения расхода портландцемента. Таким образом, исследования, направленные на расширение спектра составов бетонов для 3D-печати удовлетворяющих технологическим требованиям являются актуальными в строительном материаловедении.

Работа выполнялась при финансовой поддержке Государственного задания по теме: «Разработка, исследования и опытно промышленное освоение ресурсо-энергосберегающих инновационных технологии для производства товарной продукции и снижения экологической нагрузки на окружающую среду» (FZWN-2021-0014).

Степень разработанности темы. На сегодняшний день оборудование для 3D-аддитивных технологий в строительстве намного опережает применяемые составы смесей. Для внедрения полномасштабного автоматизированного строительства и технологии 3D-печати необходима

разработка многокомпонентных составов бетонных смесей, основанная на современных подходах регулирования технологических свойств бетонов, заключающихся в синергетическом эффекте, достигаемым за счет выбора природного и техногенного минерального сырья с учетом особенностей его генезиса. При разработке смесей также учитываются гранулометрический состав, выбор комплекса органических добавок. Это позволяет вести разработку составов многокомпонентных смесей с контролем процессов структурообразования на микро- и макроуровне.

Цель работы. Разработка научно обоснованного технологического решения, обеспечивающего получение базальтофибробетона на основе композиционного вяжущего для 3D-печати.

Для достижения указанной цели решались следующие задачи:

- разработка составов композиционных вяжущих (КВ) при сокращении доли цемента за счет использования золы-уноса и отсева дробления кварцитопесчаника (КВП);

- экспериментальное подтверждение эффективности применения тонкодисперсной минеральной добавки с учетом влияния на структурномеханические свойства и физико-механические характеристики базальтофибробетона для 3D-печати;

- разработка состава и изучение свойств мелкозернистого базальтофибробетона для 3D-печати при послойной экструзии с использованием композиционного вяжущего;

- подготовка нормативной документации для реализации экспериментальных исследований. Промышленная апробация.

Научная новизна работы. Обосновано и экспериментально подтверждено технологическое решение, обеспечивающее получение базальтофибробетонных смесей для 3D-печати при послойной экструзии, при использовании композиционного вяжущего; тонкодисперсной минеральной добавки; заполнителя с рационально подобранным гранулометрическим составом; микроармирующего базальтового волокна; поверхностно-активной

добавки; строительного гипса. Использование многокомпонентной полидисперсной смеси приводит к повышению ее пластической прочности и снижению реотехнологического индекса, что обеспечивает формуемость, принтабельность смеси, устойчивость к расслоению и формоустойчивость свежеотформованных слоев из базальтофибробетонных смесей для 3D-печати.

Выявлен характер влияния количества золы-уноса и отсева дробления кварцитопесчаника на свойства композиционного вяжущего и цементного камня на его основе. Введение комплекса минеральных компонентов при замене части цемента (золы-уноса 20 %; отсева дробления кварцитопесчаника 10 %) позволяет получить сроки схватывания и прочностные характеристики вяжущего сопоставимые с показателями бездобавочного портландцемента. Это достигается использованием наполнителей различной активности к СаО (пуццолановая активность 77,4 мг/г для кварцитопесчаника и 97,3 мг/г золы-уноса соответственно), особенностями морфологии их поверхности, полидисперсностью твердой фазы вяжущего, что обеспечивает формирование однородной и прочной микроструктуры готового изделия методом экструзии.

Установлены закономерности влияния рецептурных факторов, а именно - доли композиционного вяжущего, рационально подобранного гранулометрического состава заполнителя в виде кварцевого песка, выбора наполнителя в виде тонкомолотого КВП, гипса как регулятора сроков схватывания, пластифицирующей добавки на физико-механические характеристики базальтофибробетона, полученного методом 3D-печати. Многокритериальная оптимизация позволила установить рациональные границы варьирования рецептурно-технологических факторов.

Теоретическая и практическая значимость работы. Дополнены теоретические представления о процессах структурообразования мелкозернистых базальтофибробетонов при использовании композиционного вяжущего, заполнителя, минеральной добавки, строительного гипса,

микроармирующих базальтовых волокон и поверхностно-активной добавки, что позволяет обеспечить требуемые технологические характеристики бетонной смеси и эксплуатационные характеристики бетонных изделий малых архитектурных форм, получаемых по технологии строительной 3D-печати.

Разработаны составы базальтофибробетонов для получения изделий методом 3-0 печати на основе композиционного вяжущего с использованием фракционированного мелкого заполнителя, отсева дробления кварцитопесчаника в качестве тонкодисперсной минеральной добавки, микроармирующих базальтовых волокон, строительного гипса, поверхностно-активной добавки с пределом прочности на сжатие 39,5-43,1 МПа, с пределом прочности на растяжение при изгибе 7,9-9,0 МПа средней плотностью 2100-2220 кг/м3, морозостойкостью 250-300 циклов.

Предложена технология аддитивного производства малых архитектурных форм с применением разработанной бетонной смеси.

Методология и методы исследований. Методология исследования основана на многофакторном анализе совместного влияния компонентов системы «состав-структура-свойства». Для изучения сырьевых компонентов, композиционных вяжущих и базальтофибробетонов применен комплекс методов исследования с использованием современного высокотехнологичного оборудования, что позволило получить обоснованные и достоверные результаты. В исследовании применяли физико-химические методы анализа, включающие электронную микроскопию; рентгенофазовый анализ (РФА); дифференциально-термический анализ (ДТА) и др. Стандартизированные характеристики готовых материалов определяли в соответствии с нормативными документами.

Положения, выносимые на защиту:

- обоснование и экспериментальное подтверждение технологического решения, обеспечивающего получение мелкозернистого

базальтофибробетона для 3D-печати изделий за счет использования минеральной добавки и разработанного композиционного вяжущего;

- закономерности влияния совместного использования наполнителей на основе золы-уноса Апатитской ТЭЦ и отсева дробления кварцитопесчаника Лебединского ГОКа Белгородской области на физико-механические свойства, сроки схватывания, гранулометрический состав, процессы фазо- и структурообразования композиционных вяжущих;

- закономерности влияния рецептурных факторов на физико-механические характеристики и формуемость мелкозернистого базальтофибробетона с поверхностно-активной добавкой;

- составы мелкозернистого базальтофибробетона для 3D-печати с использованием композиционного вяжущего, тонкодисперсной минеральной добавки, заполнителя с рационально подобранным гранулометрическим составом, микроармирующего базальтового волокна, поверхностно-активной добавки и строительного гипса. Результаты апробации.

Степень достоверности полученных результатов обеспечена выполнением экспериментальных исследований на высоком техническом уровне с учетом требований нормативной документации на аттестованном и поверенном оборудовании. Все результаты подкреплены существенным объемом теоретических и экспериментальных исследований. Полученные результаты не противоречат общепризнанным фактам и работам других авторов. Проведенный комплекс экспериментальных исследований апробирован в промышленных условиях.

Апробация результатов работы. Основные положения работы доложены и обсуждены на международных и всероссийских научно-практических конференциях: «Интеллектуальные строительные композиты для зеленого строительства» (Белгород, 2016), «Молодежь и научно-технический прогресс» (Губкин, 2017), «Строительство и архитектура: теория и практика инновационного развития» (Кисловодск, 2019), «Природоподобные технологии строительных композитов для защиты среды

обитания человека» (Белгород, 2019), Sustainable Energy Systems: Innovative Perspectives» (Санкт-Петербург, 2021), «Наукоемкие технологии и инновации (XXIV научные чтения)» (Белгород, 2021), «Advanced Trends in Civil Engineering» (Белгород, 2021), «Industrial and Civil Construction 2022» Белгород, 2022).

Внедрение результатов исследований. Была выпущена опытная партии декоративных элементов на основе фибробетона для аддитивных технологий на предприятии ООО «Стройтехнология» (г. Белгород). Апробация технологии производства изделий на основе BD-технологий из мелкозернистого фибробетона на композиционном вяжущем осуществлялась на базе ООО «Арбет» (г. Белгород).

Разработаны нормативные документы:

- стандарт организации СТО 02066339-046-2021 «Базальтофибробетон для 3D-печати с применением композиционного вяжущего и техногенного сырья»;

- технологический регламент на производство базальтофибробетоных смесей для 3D-печати с применением композиционного вяжущего и техногенного сырья

- рекомендации на изготовление составов из базальтофибробетона для 30-печати с применением композиционного вяжущего и техногенного сырья.

Теоретические и экспериментальные положения диссертационной работы используются в учебном процессе при подготовке магистров направления 08.04.01 «Строительство» образовательной программы «Эффективные строительные композиты для 3D аддитивных технологий».

Публикации. Основные положения работы изложены в 16 публикациях, в том числе: 3 статьи в российских журналах, входящих в перечень рецензируемых научных изданий, рекомендованных ВАК РФ; 4 работы в изданиях, индексируемых в базе данных Scopus.

Личный вклад. Автором проведено теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение эффективности совместного

использования отсева дробления КВП и золы-уноса ТЭЦ в составе композиционного вяжущего. Выполнен комплекс экспериментальных исследований по разработке составов композиционного вяжущего, изучению свойств базальтофибробетона, последующая обработка и анализ полученных результатов. Принято участие в апробации результатов работы.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка литературы и приложений. Диссертация изложена на 176 страницах машинописного текста, включающего 43 таблицы, 54 рисунка и фотографий, список литературы из 147 наименований, 7 приложений.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

Строительная отрасль является одной из самых динамично развивающихся во всем мире. Современные вектор развития во многом определяется применением строительных композитов нового поколения и внедрение новых технологий, позволяющих повысить эффективность, производительность и конкурентоспособность на мировых рынках.

Наиболее перспективным направлением регулирования свойств и качества бетона с учетом решения частных задач, повышения предела прочности при изгибе, хрупкости, трещинообразования и долговечности является армирование бетонной матрицы волокнами (фиброй). Решение этих аспектов расширяет масштаб применения бетона для строительства гражданских, промышленных и фортификационных сооружений.

Фибробетон по прочностным и деформативным характеристикам значительно превосходит традиционный бетон. Уже доказано, что фибробетон практически идеальный материал для ремонта, восстановления, модернизации и реконструкции строительных объектов. Оптимизация состава композиционного вяжущего фибробетона является ключом для разработки новых бетонных смесей, что необходимо для перспективно развивающихся направлений строительства, таких как аддитивные технологии (3D-печать).

1.1 Эффективность применения армирующих волокон в бетонах

Добавление волокон в бетонную смесь значительно повышает его эксплуатационные характеристики, такие как прочность при растяжении и изгибе, трещиностойкость, стойкость к истиранию, ударопрочность, пластичность и т.д. Как отмечает в своих исследованиях В. Рамакришнан «степень улучшения механических характеристик фибробетона зависит от размера образца, конфигурации нагрузки, размера и типа волокон» [1].

Широкое применение волокон в бетоне началось в начале 1960-х годов, когда качество бетона требовало усовершенствования. Первоначально использовались прямые стальные волокна.

Спустя годы появилось большое количество экспериментальных исследований, направленных на использование волокон, не только из стали, но и изготовленных из пластика, стекла и натуральных материалов различных форм и размеров. В частности, в исследованиях В. Рамакришнана [2] содержится информация о применении в бетоне волокон различной геометрии: призматического, круглого, плоского, волнообразного волокна, фибриллированного моноволокна или пучков волокон, тонких волокон с малым эффективным диаметром относительно высокого соотношения сторон 1/ё (длины к его диаметру). В. Рамакришнан был одним из первых, кто исследовал различия в проценте армирования волокном, добавляемого в бетон: с высоким процентом армирования в диапазоне от 3 до 12 %, средним в диапазоне от 1 до 3 % и низким в диапазоне от 0 до 1 % в расчете на 1 м3 бетонной смеси. Также он доказал, что независимо от средней плотности цементной матрицы и вида армирующей фибры, ударная прочность фибробетона возрастает в несколько раз.

В России первые исследования при получении дисперсно-армированных бетонов и растворов с применением волокон проведены в конце ХХ века и связаны с именем В.П. Некрасова. В качестве армирующих элементов он использовал куски проволоки малых диаметров [3].

В 1980-х годах начинаются исследования фибробетонов с применением стекловолокна, направленные на улучшение сопротивления бетона при растяжении [4].

В работе [5] отмечается, что различия форм фибры позволяют повысить сопротивление динамическим нагрузкам бетона. Исследования, связанные с влиянием вида и процента армирования фибрами мелкозернистого бетона, были проведены В.И. Морозовым и Ю.В. Пухаренко [6], которые установили, что ударопрочность фибробетона не

зависит от типа армирующего волокна, а зависит от достижения высокой адгезиина границе раздела фаз «цементная матрица - фибра». В работе [7] также, подтверждается это предположение при рассмотрении фибробетона как гетерогенного полиструктурного капиллярно-пористого материала.

Значительных результатов при изучении конструктивных и эксплуатационных свойств фибробетонов достигли российские специалисты Л.Р. Маилян, А.Л. Маилян и Э.С. Айвазян [8, 9]. Они разработали конвейерную технологию с равномерным распределением армирующих волокон, позволяющую получать фибробетоны с улучшенными структурой и физико-механическими характеристиками.

В работе [10] учеными из Китая уделено внимание введению волокон различной длины. Рассмотрено введение полипропиленовых волокон с различной длинной волокон 6, 10, 15 мм, но одинакового диаметра 0,2 мм и объемной дозировки (2,5%). Прочность на изгиб бетона удалось повысить на 21,84 % с короткими и на 20,13 % с длинными в сравнении с бетоном, армированным волокнами одной длины.

Разрабатываются методики введения фиброволокна в бетон, так в работе [11] используют предварительное перемешивание фибры с влажным песком способствуя ее однородному распределению за счет налипания частиц фибры на влажные частицы песка. В работе [12] авторы отмечают эффективность введения волокон в сухую смесь цемента и заполнителей.

Применение фибробетона в зданиях и сооружениях дает, так называемый, отложенный экономический эффект из-за повышения эксплуатационной пригодности, что приводит к увеличению межремонтного ресурса, кроме того повышает эффективность его применения в сейсмоопасных зонах [1 3].

В работе [14] делается акцент на высокую стоимость фибробетонной смеси по сравнению с традиционным бетоном, применяемым в строительстве. На решение этого вопроса направлена работа И.А. Войлокова [15] и разработана технология получения покрытий промышленных полов с

применением слоя из фибробетона, снижающая расходы на стоимость работ и трудозатраты.

Отдельные исследования были посвящены конструктивным возможностям фибробетона. Так, Ф.Н. Рабинович [16, 17], Ю.М. Баженов [18] отмечают преимущества фибробетонов заключающиеся в проектировании зданий и сооружений любой геометрической формы. Т.А. Хежевым и Ю.В. Пухаренко установлено, что армирование снижает трещинообразование, а использование базальтового волокна повышает огнезащитные свойства бетона из-за восприятия растягивающих температурных напряжений во время действия высоких температур [19].

Эффективным приемом является гибридное армирование. Так, в работе [8] исследовали введение стальной и базальтовой фибры в бетон. Отмечается, что добавление до 2 % комбинированных фибр способствует увеличению прочности при сжатии на 35 %, прочности при изгибе на 79 %, предельные деформации при осевом сжатии уменьшаются на 52 %, а при осевом растяжении уменьшаются на 39 %, модуль упругости увеличивается на 33 %.

В концепции создания сверхэффективных волокнисто-армированных бетонов также применяется гибридное армирование. Сверхэффективный бетон или сверхвысокопрочный фибробетон, английская версия - Ultra-High Performance Fibre Reinforced Concrete (UHPC) это новый класс материалов, где, помимо высокой прочности при сжатии (свыше 150 МПа), сочетаются высокие показатели прочности при растяжении и изгибе, трещиностойкость, морозостойкость, стойкость к истиранию, ударопрочность, пластичность и т.д. Отмечается, эффективность сочетания фибры из стали и углепластика при достижении высокой механической прочности и пластичности бетона, что благоприятно влияют на его несущую способность при статических и динамических нагрузках [20].

Однако, единой методологии для количественной оценки и сравнения механических характеристик систем армирования на сегодняшний день не

существует. Эта ситуация препятствует дальнейшей эволюции структурной эффективности композитов.

1.2 Основные виды армирующих волокон применяемых в бетонах

В качестве армирующего материала для бетонов применяется широкий спектр волокон (рисунок 1.1), отличающийся по составу, свойствам, морфологическим особенностям [21]. В общем случае, на физико-механические свойства цементных материалов, армированных волокнами влияет несколько факторов:

- тип волокон (природные, искусственные);

- морфология волокон (длина, диаметр, поперечный разрез);

- форма волокна (одиночные волокна, пучок, прядь);

- поверхность волокна (гладкая, шероховатая и т.п.);

- свойства матрицы бетона (вид цемента, крупность заполнителей);

- пропорции различных компонентов (соотношение В/Т, содержание волокна, пропорция агрегатов);

- равномерность рапределения волокон при перемешивании;

- условия твердения (воздух, вода).

Одна из основных видов фибр, используемой для армирования бетона, является стальная фибра (рисунок 1.2), которая повышает его прочностные и деформативные характеристики от 20% до 300%. Наиболее эффективное их применение для конструкций подверженных трещинообразованию и удару, поскольку эти характеристики могут быть улучшены до 10 раз [22]. Также отмечается улучшение коррозионной стойкости изделий, морозостойкость, термостойкость, водонепроницаемость.

Основными проблемами, с которыми сталкиваются при использовании стальной фибры на практике, являются сложность при смешивании с бетонной смесью и работоспособность раствора.

Рисунок 1.1 - Классификация волокон

Рисунок 1.2 - Стальная фибра

При высоком проценте армирования бетона стальной фиброй в процессе перемешивания часто происходит комкование и образование «ежей». Чтобы минимизировать возможность возникновения комков и

обеспечить равномерность распределения фибры, размер крупных волокон обычно ограничивают. Снижение работоспособности, как правило, влияет на качество бетона на месте, особенно для более высоких объемных фракций волокна (от 8 до 13 мм).

Стальные волокна (скрученные, с крючковатым концом, прямые длинные и короткие) регулярно используются в смесях высокопрочных фибробетонов из-за их высокой прочности, высокой стойкости в щелочной среде и высокого модуля упругости.

До середины 1980-х годов высокая стоимость углеродных волокон ограничивала использование их в портландцементных композитах. В последнее время были изготовлены относительно недорогие углеродные волокна с угольной смолой. Углеродные волокна очень легкие и инертны к большинству химических веществ. Их стоимость выше, чем у полимерных волокон, но они имеют потенциал для специальных применений, которые требуют высокой прочности на растяжение и изгиб. Как отмечается в многочисленных исследованиях [23, 24] углеродные волокна выпускаются в стендах (жгутах), которые могут содержать до 12 000 отдельных нитей и имеют модуль упругости такой же, как сталь, но они в два-три раза прочнее стали (рисунок 1.3).

N

Рисунок 1.3 - Углеродное волокно

Ученым из Германии удалось произвести однонаправленное выравнивание коротких углеродных волокон в бетонной смеси и при содержании фибры 1 - 3 % по объему получить высокие значения прочности при изгибе свыше 100 МПа [25].

Чаще всего добавляются в бетон синтетические волокна, чтобы уменьшить раннее растрескивание при усадке и повысить ударную прочность, износостойкость и ударную вязкость. Волокна также могут быть добавлены в бетонную смесь для улучшения адгезии, в частности, к торкретбетону, чтобы уменьшить отслаивание, а также для восстановления и ремонта бетонных конструкций.

Синтетические волокна - это в основном полипропиленовые волокна, и их использование началось с начала 1960-х годов. Распространенными формами этих волокон являются гладкие моноволокнистые, скрученные, фибриллированные и трехмерные маты. Полипропиленовые волокна гидрофобны, поэтому они не впитывают воду и не влияют на требования к воде при перемешивании [26].

Полипропиленовые волокна - это еще один вид фибры, используемой для армирования бетона (рисунок 1.4).

Рисунок 1.4 - Полипропиленовое волокно

Такой бетон используется при изготовлении стяжки, наливных полов, а также различных видов гидросооружений (водосливов, отстойников, водохранилищ, морских заграждений). Неподверженность армированного полипропиленовым волокном фибробетона процессам коррозии и антиобледеняющих солей делает его идеальным материалом также и для строительства дорог и мостов. Основными недостатками полипропиленовых волокон являются низкий модуль упругости, невысокая адгезия с цементным камнем, горючесть и низкая температура плавления. Их связь с цементной матрицей улучшается путем скручивания нескольких волокон вместе или путем обработки поверхности волокон.

Новый коммерческий синтетический продукт - это полиолефиновые волокна (рисунок 1.5). Полиолефиновые волокна отличаются высокими прочностными характеристики, высокий модуль упругости низким коэффициентом сжатия, аналогичные стальным волокнам для использования в бетоне [27].

Рисунок 1.5 - Полиолефиновое волокно

Исследуемые волокна можно отнести к низкомодульной волоконной арматуре, однако (модуль упругости Е = 11 ГПа), однако благодаря прочному

закреплению в цементной матрице полиолефиновые волокна способствуют увеличению прочности и жесткости бетона. Их можно смешивать с бетоном в больших количествах, вплоть до 20% (по объему), не вызывая образования комков, сегрегации бетона. Фибробетон, армированный такими волокнами, имеет низкую плотность, а также химически инертен. В отличие от стальных волокон, эти волокна не подвержены коррозии [28].

Достаточно широкое распространение получило и армирование бетонов стеклянной фиброй (рисунок 1.6).

Рисунок 1.6 - Стеклянная фибра

Эксперименты с использованием стекловолокна проводились в США с начала 1950-х годов, а также в Великобритании и в России [29, 30]. Применяется стеклофибробетон, начиная с 1960-х годов, для различных целей в строительстве, включая дорожные и напольные плиты, верхние слои бетонных изделий, огнеупорные материалы и некоторые сборные железобетонные изделия.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Шорстова Елена Степановна, 2022 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ramakrishnan, V. A New material (polyolefin fiber reinforced concrete) for the construction of pavements and white-topping of asphalt roads / V. Ramakrishnan // Proceedings of the sixth international purdue conference on concrete pavement: Design and materials for high performance. Indianapolis. -1997. - 18-21. - Pp. 119 - 130.

2. Ramakrishnan V. Application of a new high performance polyolefin fiber reinforced concrete in transportation structures" / V. Ramakrishnan // TCDC workshop on advances in high performance concrete technology and its applications, government of india, structural engineering research center and United Nations UNDP, April. - 1997. - Pp. 16 - 18.

3. Некрасов, В.П. Новейшие приемы и задачи железобетонной техники: система свободных связей / В.П. Некрасов // Цемент, его производные и применение: XII съезд русских цементных техников. СПб. -1909. - С. 294-348.

4. Рабинович, Ф.Н. Композиты на основе дисперсно-армированных бетонов. Вопросы теории и проектирования, технологии, конструкции / Ф.Н. Рабинович. М.: Изд-во АСВ. - 2011. - 642 с.

5. Морозов, В.И. Эффективность применения фибробетона в конструкциях при динамических воздействиях / В.И. Морозов, Ю.В. Пухаренко // Вестник МГСУ. №3. - С. 189 - 196.

6. Пухаренко, Ю.В. Научные и практические основы формирования структуры и свойств фибробетонов дис. ... д-ра техн. наук: 05.23.05 / Пухаренко Юрий Владимирович. - Санкт-Петербург, 2004. - 315 c.

7. Маилян, Л.Р. Конвейерная технология фибробетона с агрегированным распределением фибр и его конструктивные свойства / Л.Р. Маилян, А.Л. Маилян, Э.С. Айвазян // Инженерный вестник Дона - 2013. -№3 (26). - 28 с.

8. Mailyan, L.R. Improving the structural characteristics of heavy concrete by combined disperse reinforcement / L.R. Mailyan, A.N. Beskopylny, B. Meskhi, A.V. Shilov, S.A. Stel'makh, E.M. Shcherban', A.S. Smolyanichenko, D. El'shaeva // Applied Sciences (Switzerland). - 2021. - Vol. 11(13). - 6031 p.

9. Коровкин, М.О. Исследование эффективности полимерной фибры в мелкозернистом бетоне / М.О. Коровкин, Н.А. Ерошкина, А.Р. Янбукова // Инженерный вестник Дона. - 2017. - №2 (45). - 129 с.

10. Wei, J. Hybrid fibre reinforced ultra-high performance concrete beams under static and impact loads / J. Wei, J. Li, C. Wu, Z. Liu, J. Li // Engineering Structures. - 2021. - Vol. 245. - 112921 p.

11. Коровкин, М.О. Влияние способа введения полипропиленовой микрофибры на свойства мелкозернистого бетона / М.О. Коровкин, Н.А. Ерошкина, К.А. Крайнова // Образование и наука в современном мире. Инновации. - 2020. - № 5 (30). - С 114 - 122.

12. Smirnova, O. Influence of polyolefin fibers on the strength and deformability properties of road pavement concrete / O. Smirnova, A. Kharitonov, Y. Belentsov // Journal of Traffic and Transportation Engineering (English Edition). - 2019. - Vol. 4. - Pp. 407 - 417.

13. Klyuev, S.V. The effect of particulate reinforcement on strength and deformation characteristics of fine-grained concrete / S.V. Klyuev, A.V. Klyuev, A.D. Abakarov, E.S. Shorstova, N.G. Gafarova // Magazine of Civil Engineering. -2017. - Vol. 7 (75). - Pp. 66 - 75.

14. Окольникова, Г.Э. Перспективы применения полидисперсно-армированных фибробетонов / Г.Э. Окольникова, М. Йочич, М. Курлин // Системные технологии. - 2021. - № 1(38). С. 86 - 88.

15. Войлоков, И.А. Армирование фиброй как средство улучшения коррозионной стойкости бетона / И.А. Войлоков // Инфстрой. - 2007. -№3(33). - С. 42 - 44.

16. Рабинович, Ф.Н. Композиты на основе дисперсно-армированных бетонов. Вопросы теории и проектирования, технологии, конструкции / Ф.Н. Рабинович. М.: АСВ, - 2004. - 560 с.

17. Рабинович, Ф.Н. Дисперсно-армированные бетоны / Ф.Н. Рабинович. - М.: Стройиздат. - 1989. - С. 130 - 131.

18. Баженов, Ю.М. Технология и свойства мелкозернистых бетонов // Ю.М. Баженов, А.А. Алимов, В.В. Воронин, Р.Б. Ергемев. - М.: Изд-во АСВ, - 2000 - 196 с.

19. Хежев, Т.А. Бесцементные бетоны с применением вулканических горных пород / Т.А. Хежев, Ю.В. Пухаренко, Х.А. Хежев // Вестник гражданских инженеров. СПбГАСУ. - 2011. - №1 (26). - С. 107 - 114.

20. Gribniak, V. Standardised quantification of structural efficiency of hybrid reinforcement systems for developing concrete composites / V. Gribniak, L. Torres, H.A. Sultani, A. Rimkus, A. Sokolov // Composite Structures. - 2021. -Vol. 274. - 114357 p.

21. Amran, M. Fibre-reinforced foamed concretes / R. Fediuk, N. Vatin, M. Amran, Huei Lee Yeong, G. Mural, T. Ozbakkaloglu, S. Klyuev, H. Alabduljabber // Materials. -2020. - Vol. 13. - 4323 p.

22. Чохели, Т.Р. Дисперсное армирование бетонов / Т.Р. Чохели // Евразийский Союз Ученых (ЕСУ). - 2019. - № 5 (62) - С. 87 - 90.

23. Adebar, P. Shear Tests of Fiber Concrete Beams without Stirupps / P. Adebar, S. Mindess, D. St.-Pierre // ACI Structural Journal.- 1997. - Vol. 94. - Pp. 68 - 76.

24. Armelin, H.S. Prediction of Flexural Post Crackrng Performance of Steel Fiber Rernforced Concrete from the Full Out of Single Fibers / H.S. Armelin, N. Banthia // ACI Materials Journal. - 1997. - Vol. 94. № l. - Pp. 18 - 31.

25. Hambach, M. Portland cement paste with aligned carbon fibers exhibiting exceptionally high flexural strength (> 100MPa) / M. Hambach, H. Moller, T. Neumann // Cement and Concrete Research. - 2016. - Pp. 80 - 86.

26. Li, J. Comparison of flexural property between high performance polypropylene fiber reinforced lightweight aggregate concrete and steel fiber reinforced lightweight aggregate concrete / J. Li, J. Niu, C. Wan, X. Liu, Z. Jin // Construction and Building Materials. - 2017. - Vol.157. - Pp. 729 - 736.

27. Han, Ta-Yuan Influence of polyolefin fibers on the engineering properties of cement-based composites containing silica fume // Materials & Design. - 2012. - Vol. 37. - Pp. 569 - 576.

28. Зыонг, Т.К. Высокопрочные легкие фибробетоны конструкционного назначения: дис. ... канд. техн. наук: 05.23.05 / Зыонг Тхань Куй. - М., 2020. - 201 с.

29. Иноземцев, А.С. Анализ существующих технологических решений 3D-печати в строительстве / А.С. Иноземцев, Е.В. Королев, Т.К. Зыонг // Вестник МГСУ. - 2018. - № 7(118). - С. 863 - 876.

30. Клюев, С.В. Дисперсно армированный стекловолокном мелкозернистый бетон // Бетон и железобетон. - 2011. - № 6. - С. 4 - 6.

31. Аблесимов, Н.Е. Горные породы базальтового состава: месторождения. часть II / Н.Е. Аблесимов, Ю.Г. Малова // Базальтовые технологии. - 2014. - № 1. - С. 26 - 34.

32. Ramakrishnan V. A new construction Material / V. Ramakrishnan, R. Panchalan // Non-corrosive basalt bar reinforced concrete. Special Publication. -2005. - Pp. 253 - 270.

33. Iorio, M. Reinforcement-matrix interactions and their consequences on the mechanical behavior of basalt fibers-cement composites / M. Iorio, F. Marra, M. L. Santarelli, J. Gonzalez-Benito // Construction and Building Materials. -2021. - 125103 p.

34. Vinay, S.S. Basalt fiber reinforced polymer composites filled with nano fillers: A short review / S.S. Vinay, M.R. Sanjay, S. Siengchin, C.V. Venkatesh // Materials Today: Proceedings. - 2021. DOI:10.1016/j.matpr.2021.10.430.

35. Pakravan, H.R. Synthetic fibers for cementitious composites: A critical and in-depth review of recent advances / H.R. Pakravan, T. Ozbakkaloglu // Construction and Building Materials -2019. - 207(74) - Pp. 491 - 518.

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

37. Абрамян, С.Г. Основные требования к быстровозводимым строительным системам / С.Г. Абрамян, А.Б. Илиев // Инженерный вестник Дона. - 2017. - №4. - 171 с.

38. Agusti-Juan, I. Potential benefits of digital fabrication for complex structures: Envitonmental assessment of a robotically fabricated concrete-wall / I. Agusti-Juan, F. Muller, N. Hack, T. Wangler, G. Habert // Journal of Cleaner Production. - 2017. - Vol. 154. - Pp. 330 - 340.

39. Li, Z.B. Four-Dimensional (4D) Printing: Applying Soft Adaptive Materials to Additive Manufacturing / Z.B. Li, X.J. Loh // Journal of Molecular and Engineering Materials. -2017. - Vol. 5 (Iss. 2), Article number: 1740003.

40. Poluektova, V.A. From Nano-scale to Macrostructure in Composite for Additive Technologies / V.A. Poluektova, N.A. Shapovalov, V.N. Vladykin // Proceedings of the International Conference Actual Issues of Mechanical Engineering 2017 (AIME 2017). AER-Advances in Engineering Research. - 2017. - Vol. 133. - Pp. 614 - 619.

41. Абрамян, С.Г. Современные строительные аддитивные технологии. Часть 1. / С.Г. Абрамян, А.Б. Илиев // Инженерный вестник Дона. - 2018. - №1. - 158 с.

42. Абрамян, С.Г. Современные строительные аддитивные технологии. Часть 2. / С.Г. Абрамян, А.Б. Илиев // Инженерный вестник Дона. - 2018 - №1. 159 с.

43. Camacho, D.D. Applications of additive manufacturing in the construction industry - A forward-looking review / D.D. Camacho, P. Clayton, W.

J. O'Brien, C. Seepersad, M. Juenger, R. Ferron, S. Salamone // Automation in Construction. - 2018. - Vol. 89. - Pp. 110 - 119.

44. Amran, M. 3D-printable alkali-activated concretes for building applications: A critical review / M. Amran, H.S. Abdelgader, A.M. Onaizi, R. Fediuk, T. Ozbakkaloglu, R.S.M. Rashid, G. Murali // Construction and Building Materials. - 2022. - 319. - 126126.

45. Khan, M.S. 3-D printing of concrete: Beyond horizons / M.S. Khan, F. Sanchez, H. Zhou // Cement and Concrete Research. - 2020. - Vol. 133. - 106070 p.

46. Ватин, Н.И. 3D-ne4aTb в строительстве / Н.И. Ватин, Л.И. Чумадова, И.С. Гончаров, В.В. Зыкова, А.Н. Карпеня, А.А. Ким, Е.А. Финашенков // Строительство уникальных зданий и сооружений. - 2017. -1(52). - С. 27 - 46.

47. Ivanova, I. Comparison between methods for indirect assessment of buildability in fresh 3D printed mortar and concrete / I. Ivanova, E. Ivaniuk, S. Bisetti, V.N. Nerella, V. Mechtcherine //Cement and Concrete Research. - 2022. -156. - 106764.

48. Holt, C. Construction 3D printing / C. Holt, L. Edwards, L. Keyte, R. Lloyd // Concrete in Australia. - 2016. - Vol. 42(3). - Рр. 30 - 35.

49. Gohn, A.M. Mold inserts for injection molding prototype applications fabricated via material extrusion additive manufacturing / A.M. Gohn, D. Brown, G. Mendis, S. Forster // Additive Manufacturing-2022. - 102595 p.

50. Мухаметрахимов, Р.Х. Фиброцементные плиты на смешанном вяжущем: дис. ... канд. техн. наук: 05.23.05 / Мухаметрахимов Рустем Ханифович. Казань, 2012. - 174 с.

51. Llatas, C. A model for quantifying construction waste in projects according to the European waste list // Waste Management. - 2011. - Vol. 6(31). -Рр. 1261 - 1276.

52. Королев, Е.В. Способ обеспечения внутреннего ухода за гидратацией цемента в составах для 3D-печати / Е.В. Королев, Т.К. Зыонг,

A.С. Иноземцев // Вестник МГСУ. - 2020. - № 6. - С. 834 - 846.

53. Каприелов, С.С. Цементы и добавки для производства высокопрочных бетонов / С.С. Каприелов, А.В. Шейнфельд, В.Г. Дондуков // Строительные материалы. - 2017. - № 11. - С. 4 - 10.

54. Gosselin, C. Large-scale 3D printing of ultra-high performance concrete - a new processing route for architects and builders / C. Gosselin, R. Duballet, Ph. Roux, N. Gaudilliere, J. Dirrenberger, Ph. Morel // Materials and Design. - 2016. - Рр 102 - 109.

55. Копаница, Н.О. Особенности формирования требований к строительнотехническим характеристикам бетонных смесей для 3d-печати / Н.О. Копаница, Е.А. Сорокина // В сборнике: Молодежь, наука, технологии: новые идеи и перспективы (МНТ-2016) материалы III Международной научной конференции студентов и молодых ученых. - 2016. - С. 407 - 410.

56. Slavcheva, G.S. Rheological Behavior and Mix Design for 3D Printable Cement Paste / G.S. Slavcheva, O.V. Artamonova // Key Eng. Mater. -2019. - Vol. 799. - Pp. 282 - 287.

57. Mechtcherine, V. Large-scale digital concrete construction -CONPrint3D concept for on-site, monolithic 3D-printing / V. Mechtcherine, V. N. Nerella, F. Will, M. Nather // Automation in Construction. - 2019. 102933 p.

58. Arunothayan, A. R. Development of 3D-printable ultra-high performance fiber-reinforced concrete for digital construction / A. R. Arunothayan,

B. Nematollahi, R. Ranade, S. H. Bong // Materials Science, Engineering - 2019. 0377 p.

59. Hager, I. 3D printing of buildings and building components as the future of sustainable construction / I. Hager, A. Golonka, R. Putanowicz // Procedia Engineering. - 2016. - Vol. 151. - Рр. 292 - 299.

60. Бондаренко, В.М. Железобетонные и каменные конструкции. учеб. для строит. спец. вузов / В. М. Бондаренко, Р. О. Бакиров, В. Г. Назаренко, В. И. Римшин // Изд. 3-е, испр.- М.: Высш. шк., - 2004. - 876 с.

61. Hsie, M. Mechanical properties of polypropylene hybrid fiber-reinforced concrete / M. Hsie, C. Tu, P.S. Song // Materials science and engineering: A. - 2008. - Vol. 494. - Pp. 153 - 157.

62. Kizilkanat, A.B. Mechanical properties and fracture behavior of basalt and glass fiber reinforced concrete: an experimental study / A.B. Kizilkanat, N. Kabay, V. Akyuncu, S. Chowdhury, A.H. Akfa // Construction and Building Materials. - 2015. - Vol.100. - Pp. 218-224.

63. Soutsos, M.N. Flexural performance of fibre reinforced concrete made with steel and synthetic fibres / M.N. Soutsos, T.T. Le, A.P. Lampropoulos // Construction and Building Materials. - 2012. - Vol. 36. - Pp. 704 - 710.

64. Hsie, M. Mechanical properties of polypropylene hybrid fiber-reinforced concrete / M. Hsie, C. Tu, P.S. Song // Materials science and engineering. - 2008. - Vol. 494. - Pp. 153 - 157

65. Ali, B. Environmental and economic benefits of steel, glass, and polypropylene fiber reinforced cement composite application in jointed plain concrete pavement / B. Ali, L.A. Qureshi, R. Kurda // Composites Communications. - 2020. - Vol. 22. - Рр. 100437.

66. Blazy, J. Polypropylene fiber reinforced concrete and its application in creating architectural forms of public spaces / J. Blazy, R. Blazy // Case Studies in Construction Materials. - 2021. - Vol. 14. e00549.

67. Ali, B. Influence of glass fibers on mechanical and durability performance of concrete with recycled aggregates / B. Ali, L.A. Qureshi // Construction and Building Materials. - 2019. - Vol. 228. 116783 p.

68. Banthia, N. Fracture Toughness of Micro-Fiber Reinforced Cement Composites / N. Banthia, J. Sheng // Cement and Concr. Composites., - 1996. -Vol. 18. - Рр. 251 - 269.

69. Markovic, I. High-Performance Hybrid-Fibre Concrete // IOS Press. -2006. - 232 p.

70. Rushing, T.S. Investigation of concrete mixtures for additive construction. / T. S. Rushing, G. Al-Chaar , B. A. Eick, Burroughs, J., Shannon, J., Barna, L. // Rapid Prototyp. J. 23, - 2017. - Рр. 74 - 80.

71. Eika, M. Velocity gradients of concrete mass reconstructed based on measured fibre orientations in hardened concrete / M. Eika, C. Papenfuss // Composite Structures. - 2019. - Vol. 225. - 111008 p.

72. Chun, B. Reinforcing effect of surface-modified steel fibers in ultra-high-performance concrete under tension / B. Chun, S. Kim, D.-Y. Yoo // Case Studies in Construction Materials. - 2022. - 16. - e01125 p.

73. Славчева, Г.С. Реологическое поведение дисперсных систем для строительной 3D-печати: проблема управления на основе возможностей арсенала «Нано» / Г.С. Славчева, О.В. Артамонова // Нанотехнологии в строительстве научный интернет-журнал. - 2018. - № 3(10). - С. 107 - 122.

74. Jeon, K.H. Development of an automated freeform construction system and its construction materials / K.H. Jeon, M.B. Park, M.K. Kang, J.H. Kim // in Proceedings of the 30th International Symposium on Automation and Robotics in Construction and Mining. Citeseer. - 2013. - Рр. 1359 - 1365.

75. Le, T.T. Mix design and fresh properties for high-performance printing concrete / T.T. Le, S.A. Austin, S. Lim, R.A. Buswell, A.G. F. Gibb, T. Thorpe // Mater. Struct. 45. - 2012. - Рр. 1221 - 1232.

76. Malaeb, Z. 3D concrete printing: machine and mix design / Z. Malaeb, H. Hachem, A. Tourbah, T. Maalouf, N. El Zarwi, N. Hamzeh // Int. J. Civil Eng. -2015. - Vol. 6. - Рр. 14 - 22.

77. Tay, Y.W.D. 3D printing trends in building and construction industry: a review / Y.W.D. Tay, B. Panda, S.C. Paul, N.A. Noor Mohamed, M.J. Tan, K.F. Leong // Virtual and Physical Prototyping. - 2017. - 12(3). - Pp. 261 - 276.

78. Slavcheva, G.S. Drying and shrinkage of cement paste for 3D printable concrete / G.S. Slavcheva // IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng. - 2019. -Vol. 481. - 012043.

79. Gosselin, C. Large-scale 3D printing of ultra-high performance concrete - a new processing route for architects and builders / C. Gosselin, R. Duballet, P. Roux, N. Gaudilliere, J. Dirrenberger, P. Morel, // Mater. Design -Vol. 100. - 2016. - Рр. 102 - 109.

80. Hambach, M. Properties of 3D-printed fiber-reinforced Portland cement paste/ M. Hambach, D. Volkmer, // Cement Concrete Composites -Vol.79. - 2017. - Рр. 62 - 70.

81. Chua, S.H. Development of extrudable high strength fiber reinforced concrete incorporating nano calcium carbonate / S.H. Chua, L.G. Lib, A.K.H. Kwana // Additive Manufacturing. - 2021. - Vol. 37. - 101617 p.

82. Kazemian, A. Cementitious materials for construction-scale 3D printing: laboratory testing of fresh printing mixture / A. Kazemian, X. Yuan, E. Cochran, B. Khoshnevis, // Construct. Build. Mater. - 2017. - Vol. 145. - Рр. 639

- 647.

83. Langana, B.W. Effect of silica fume and fly ash on heat of hydration of Portland cement / B.W. Langana, K. Weng, M.A. Ward // Cement and Concrete Research. - 2002. - Vol. 32. - Рр. 1045 - 1051.

84. Урьев, Н.Б. Физико-химическая динамика структурированных нанодисперсных систем и нанодисперсных композиционных материалов. Часть 1 // Физикохимия поверхности и защита материалов. - 2010. - Т. 46. № 1. - С. 3 - 23.

85. Урьев, Н.Б. Высококонцентрированные дисперсные системы. -М.: Химия, - 1980. - 319 с.

86. Lesovik, V. 3D-Printed Mortars with Combined Steel and Polypropylene / V. Lesovik, R. Fediuk, M. Amran, A. Alaskhanov, A. Volodchenko, G. Murali, V. Uvarov, M. Elistratkin // Fibers. - 2021. - Vol. 9(12).

- 79.

87. Мальчик, А.Г. Изучение золошлаковых отходов для их использования в качестве вторичных ресурсов / А.Г. Мальчик, С.В. Литовкин // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. -2015. - № 9-1. - С. 23 - 27.

88. Золотова, И.Ю. Бенчмаркинг зарубежного опыта утилизации продуктов сжигания твердого топлива угольных ТЭС / И.Ю. Золотова // Инновации и инвестиции. - 2020. - №7. - С. 123 - 128.

89. Миненко, Е.Ю. Усадка и усадочная трещиностойкость высокопрочных бетонов с органоминеральными модификаторами: Дис. канд. техн. наук: 05.23.05 / Е.Ю. Миненко. - Пенза, - 2004. - 157 с.

90. Кузнецова, Н.В. Использование отходов литейного производства для получения мелкозернистых бетонов / Н.В. Кузнецова, И.И. Стерхов // Строительные материалы. - 2012. - № 6. - С. 15 - 16.

91. Кривобородов, Ю.Р. Применение вторичных ресурсов для получения цементов / Ю.Р. Кривобородов, А.Ю. Бурлов, И.Ю. Бурлов // Строительные материалы. - 2009. - № 2. - С. 44 - 45.

92. Лесовик, Р.В. Высокопрочный мелкозернистый бетон на композиционных вяжущих и техногенных песках для монолитного строительства / Р.В. Лесовик, Е.С. Глаголев, Д.М. Сопин, М.С. Агеева // Белгород: Изд-во БГТУ. - 2013. - 106 с.

93. Клюев, С.В. Исследование физико-механических свойств композиционных вяжущих / С.В. Клюев, А.В. Клюев // Успехи современной науки. - 2015. - №1. - С. 21 - 24.

94. Клюев, С.В. Техногенное сырье - эффективный заполнитель для фибробетонов / С.В. Клюев, А.В. Клюев // Успехи современной науки. -2015. - №1. - С. 33 - 35.

95. Гладких, К.В. Изделия из ячеистых бетонов на основе шлаков и зол / К.В. Гладких. - М.: Стройиздат, - 1976. - 256 с.

96. Аввакумов, Е.Г. Композиционное вяжущее из механически активированных промышленных отходов / Е.Г. Аввакумов, С.И. Павленко,

Н.В. Косова, Н.3. Ляхов, С.И. Меркулова // Химия в интересах устойчивого развития. - 2000. - Т. 8. - С. 657 - 660.

97. Weng, Y. Feasibility study on sustainable magnesium potassium phosphate cement paste for 3D printing / Y. Weng, S. Ruan, M. Li // Construction and Building Materials. - 2019. - Vol.221. - Pp. 595 - 603.

98. Akid, A.S.M. Assessing the influence of fly ash and polypropylene fiber on fresh, mechanical and durability properties of concrete / A.S.M. Akid, S. Hossain, M.I.U. Munshi, M.M.A. Elahi, M.H.R. Sobuz, V.W.Y. Tam, M. Saifullslam // Journal of King Saud University - Engineering Sciences. - 2021. -Pp. 1018 - 3639.

99. Zhang, P. Effect of polypropylene fiber on durability of concrete composite containing fly ash and silica fume / P. Zhang, Q.F. Li // Compos. B Eng. 45(1). - 2013. - Pp. 1587 - 1594.

100. Рамачандран, B.C. Добавки в бетон: Справочное пособие / B.C. Рамачандран, Р.Ф. Фельдман, М. Коллепарди. М.: Стройиздат, - 1988. - 575 с.

101. Низина, Т.А. Влияние минеральных добавок на реологические и прочностные характеристики цементных композитов / Т.А. Низина А.В. Балбалин // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. - 2012. - № 2 (35). - С. 148 - 153.

102. Клюев, С.В. Высокопрочный мелкозернистый фибробетон на техногенном сырье и композиционных вяжущих с использованием нанодисперсного порошка / С.В. Клюев // Бетон и железобетон. - 2014. - №4. - С. 14 - 16.

103. Мухаметрахимов, Р.Х. Влияние активных минеральных добавок на гидратацию вяжущего и физико-механические свойства фиброцементных плит / Р.Х. Мухаметрахимов, В.С. Изотов // Известия КГАСУ. - 2011. - № 2(16). - С. 213 - 217.

104. Урханова, Л.А. Пути повышения эффективности строительных материалов на основе активированных вяжущих веществ / Л.А. Урханова,

А.Э. Содномов, Н.Н. Костромин // Строительные материалы. - 2006. - № 1. -С. 34 - 35.

105. Ратинов, В.Б. О механизме действия добавок-ускорителей твердения бетона / В.Б. Ратинов. Т.Н. Розенберг, И.А. Смирнова // Бетон и железобетон. - 1964. - № 6. - С. 282 - 285.

106. Глуховский, В.Д. Вяжущие и композиционные материалы контактного твердения / В.Д. Глуховский, Р.Ф. Рунова, С.Е. Максунов // Высшая школа. - 1991. - 243 с.

107. 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.

108. Данилов, В.Е. Изменение поверхностной энергии - критерий оптимизации состава бесцементного композиционного вяжущего / В.Е. Данилов, А.М. Айзенштадт, М.А. Фролова, А.С. Тутыгин // Материаловедение. - 2018. - № 2. - С. 39 - 43.

109. ГОСТ 10181-2014 Смеси бетонные. Методы испытаний - Введ. 01.07.2001. - М.: Стандартинформ. - 2019.

110. ГОСТ 10180-2012 Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам - Введ. 01.01.2014. - М.: Стандартинформ. - 2018.

111. ГОСТ 10060-2012 Бетоны. Методы определения морозостойкости. 01.01.1978. - М.: Стандартинформ. - 2014.

112. ГОСТ 310.3-76 Цементы. Методы определения нормальной густоты, сроков схватывания и равномерности изменения объема. - Введ. 01.01.1978. - М.: Изд-во стандартов. - 1978.

113. ГОСТ 310.4-81 (2003) Цементы. Методы определения предела прочности при изгибе и сжатии. - Введ. 01.07.1983. - М.: Изд-во стандартов. - 1981.

114. ГОСТ 31108-2016 Цементы общестроительные. - Введ. 01.03.2017. - М.: Стандартинформ. - 2016.

115. ГОСТ 30515-2013 Цементы. Общие технические условия. - Введ. 01.01.2013. - М.: Стандартинформ. - 2014.

116. ГОСТ 8736-2014 Песок для строительных работ. Технические условия. - Введ. 04.01.2015. - М.: Изд-во стандартов. - 1993. - 12 с.

117. ГОСТ 25818-2017 Золы-уноса тепловых электростанций для бетонов. - Введ. 01.03.2018. - М.: Стандартинформ. - 2017.

118. ГОСТ 24211-2008. Добавки для бетонов и строительных растворов. Общие технические условия. - Введ. 01.01.2011. - М.: Стандартинформ. - 2010.

119. ТУ 5745-077-58042865-2012 Полипласт НТБ.

120. ГОСТ 23732-2011 Вода для бетонов и строительных растворов. Технические условия - Введ. 01.10.2012. - М.: Стандартинформ. - 2012.

121. ГОСТ 125-79 Вяжущие гипсовые. - Введ. 01.07.1980. - М.: Изд-во стандартов. - 1979.

122. ГОСТ 14613-83 Фибра. - Введ. 01.01.1985. - М.: Изд-во стандартов. - 1989.

123. Лесовик, В.С. Классификация активных минеральных добавок для композиционных вяжущих с учетом их генезиса / В.С. Лесовик, Л.Д. Шахова, Д.Э. Кучеров // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. - 2012. - № 3. - С. 10 - 14.

124. Кузьмина, В.П. Модификация композиционных материалов на основе вяжущих материалов / В.П. Кузьмина // Нанотехнологии в строительстве. - 2011. - Том 3. № 1. - C. 70-77.

125. Загороднюк, Л.Х. Объективные предпосылки перехода к композиционным вяжущим / Л.Х. Загороднюк, В.С. Лесовик, Е.С. Глаголев, М.Ю. Елистраткин, И.В. Лашина, О.О. Масанин // В сборнике: Наукоемкие технологии и инновации. Сборник докладов Международной научно-практической конференции. - 2016. - С. 110 - 116.

126. Урханова, Л.А. Бетон повышенной прочности на композиционном вяжущем / Л.А. Урханова, С.А. Лхасаранов, С.П. Бардаханов // Строительные материалы. - 2012. - № 1. - С. 32 - 33.

127. Касторных, Л.И. Добавки в бетоны и строительные растворы. Учебно-справочное пособие / Л.И. Касторных. - Ростов н/Д.: Феникс, - 2005. - 221 с.

128. Вовк, А.И. Гидратация трехкальциевого алюмината С3А и смесей С3А - гипс в присутствии ПАВ: адсорбция или поверхностное фазообразование / А.И. Вовк // Коллоидный журнал. - 2000. - Т. 62. - №1. -С. 31 - 38.

129. Елистраткин, М.Ю. О развитии технологий строительной печати / М.Ю. Елистраткин, В.С. Лесовик, Н.И. Алфимова, Е.С. Глаголев // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. - 2018. - №5. - С. 11 - 18.

130. Zou, S. On rheology of mortar with recycled fine aggregate for 3D printing / S. Zou, J. Xiao, Z. Duan, T. Ding, HouS. // Construction and Building Materials. - 2021. - Vol. 311. - 125312.

131. Иноземцев, А.С. Структурная модель течения пластифицированных цементно-минеральных смесей / А.С. Иноземцев, Е.В. Королев, Т.К. Зыонг // Строительные материалы. - 2020. - № 4-5. - С. 90 -96.

132. Баженов, Ю. М. Технология бетона: учебник для студентов вузов, обучающихся по строительным специальностям / Ю. М. Баженов, -Москва: АСВ. - 2011. - 524 с.

133. Кожухова, Н.И. Фазообразование в геополимерных системах на основе золы-уноса апатитской ТЭЦ / Н.И. Кожухова, И.В. Жерновский, Е.В. Фомина // Строительные материалы. - 2015. - № 12. - С. 85 - 88.

134. Матвеева, Е.Г. Повышение эффективности бетона добавкой нанодисперсного кремнезематема: дисс. на соискание степени канд. техн. наук: 05.23.05 / Матвеева Елена Геннадьевна. - Белгород. - 2011. - 196 с.

135. Номоев, А.В. Мелкозернистый цементный бетон с нанодисперсным модификатором / А.В. Номоев, В.Ц. Лыгденов, Л.А. Урханова, С.А. Лхасаранов // Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал. - 2010. - № 4. - С. 42 - 52.

136. Vandenbroucke, B. Selective Laser Melting of Biocompatible Metals for Rapid Manufacturing of Medical Parts / B. Vandenbroucke, J.P. Kruth // Rapid Prototyp. J. - 2007. - Vol. 13 (4). - Pp.196 - 203.

137. Славчева, Г.С. Строительная 3D-печать: оперативный метод контроля реологических характеристик смесей / Г.С. Славчева, Е.А. Бритвина, А. Ибряева // Вестник Инженерной школы Дальневосточного федерального университета. - 2019. - №4(41). - С. 134 - 143.

138. Corinaldesi, V. Combined effect of expansive, shrinkage reducing and hydrophobic admixtures for durable self-compacting concrete / V. Corinaldesi // Constriction and building materials. - 2012. - Pp. 758 - 764.

139. Nagataki, S. Mineral admixtures in concrete - state of the art and trends, concrete technology past, present and future / S. Nagataki. - 1994 ACI SP-114. - Pp. 447 - 482.

140. Дрянин, Р.А. Влияние содержания микрокремнезема на повышение прочности реакционно-порошковых бетонов / Р.А. Дрянин, Г.П. Сехпосян, С.В. Ананьев, В.И. Калашников // Молодой ученый. - 2014. - № 13 (72). - С. 44 - 47.

141. Гуторов, Н.Ю. Вяжущие для строительных 3D-технологий / М.В. Гуторов, Н.Ю. Чепенко, А.С. Токарев, А.В. Потапенко, Е.В. Городецкий, И.В. Магомедов, З.Г. Абсиметов // Сборник материалов Международной научно-технической конференции молодых ученых БГТУ им. В.Г. Шухова. -2017. - С. 1519 - 1 524.

142. Строительный 3D принтер S-6044 - СПЕЦАВИА Ярославль: описание, цена, фото: [Электронный ресурс]. URL: https://specavia.pro/catalog/stroitelnye-3d-printery/dlya-ceha/printer-stroitelnyjj-trekhmernojj-pechati-3d-s-6044/. (Дата обращения: 11.05.2020).

143. Chaohua, J. Chen Experimental study on the mechanical properties and microstructure of chopped basalt fibre reinforced concrete / Jiang Chaohua, Fan Ke, Wu Fei, Da // Materials and Design. - 2014. - No 58. - Pp. 187.

144. Лесовик, В.С. К проблеме оптимизации гранулометрического состава песка при производстве песчаного бетона / В.С. Лесовик, А.Н. Хархордин, С.А. Анохин // Сборник тезисов докладов. Тр. Инт. Научно-технический. Конференции. Старый Оскол. паб. Филиал МИСИСИ, - 1999. -С. 29 - 31.

145. Бучкин, А.В. Мелкозернистый бетон высокой коррозионной стойкости, армированный тонким базальтовым волокном. дисс. на соискание степени канд. техн. наук: 05.23.05 / Бучкин Андрей Викторович. - Москва. -2011. - 130 с.

146. Flores-Vivian, I. The effect of SiO2 nanoparticles derived from hydrothermal solutions on the performance of portland cement based materials / I. Flores-Vivian, R. Pradoto, M. Moini, M. Kozhukhova, V. Potapov, K. Sobolev // Frontiers of Structural and Civil Engineering. - 2017. - Vol. 11( 4). - Pp. 436 -445.

147. Muzenski, S. Ultrahigh Performance Concrete Produced with Aluminum Oxide Nanofibers and Reduced Quantities of Silica Fume / S. Muzenski, I. Flores-Vivian, B. Farahi, K. Sobolev // Nanomaterials. - 2020. -10(11). - 2291 p.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение А

Титульный лист стандарта организации на базальтофибробетон для 3Э-

печати с применением композиционного вяжущего и техногенного сырья

Белгород 20;// г.

Приложение Б

Рекомендации на изготовление составов из базальтофибробетона для 3Э-

печати с применением композиционного вяжущего и техногенного сырья

Белгород

Приложение В

Акт изготовления мелкозернистой базальтофибробетоной смеси для

строительной 3D-печати

Мы нижеподписавшиеся, проректор по научной и инновационной деятельности Давыденко Татьяна Михайловна, заместитель начальника управления научно-исследовательских работ Оспищев Петр Иванович, директор Центра перспективных технологий Наумов Андрей Евгеньевич, зав. лабораторией цифровизации в строительстве и промышленности строительных материалов Долженко Александр Валерьевич, ассистент кафедры теоретической механики и сопротивления материалов Шорстова Елена Степановна

Составили настоящий акт о том, что:

1. Комиссии представлены:

1.1. 6 составов строительной смеси для печати малых архитектурных форм на основе мелкозернистого базальтофибробетоной смеси (далее Объекты изготовления).

1.2. Объем объектов изготовления 1м .

2. В результате проверки установлено:

2.1 Объекты изготовления напечатаны в период с 11.05.2021 по 14.06.2021 г. в соответствии со способом получения согласно технологическому регламенту в лаборатории цифровизации в строительстве и промышленности строительных материалов Центра перспективных технологий БГТУ им. В.Г. Шухова.

3. Выводы: состав и свойства образцов напечатанных объектов изготовления соответствует приведенным характеристикам в технологическом регламенте.

АКТ

Изготовления мелкозернистой базальтофибробетоной смеси для строительной ЗО-печати

составлен « Ц » О 6_202| г.

Председатель комиссии:

Члены комиссии:

У-П.И. Оспищев

Приложение Г

Справка о внедрении результатов работы в учебный процесс

о внедрении результатов научно-исследовательской работы в учебный процесс

Теоретические и экспериментальные результаты исследований, полученные при выполнении диссертационной работы Е.С. Шорстовой «Базальтофибробетон для ЗЭ-печати с применением композиционного вяжущего и техногенного сырья», а также сформированная на их основе база знаний используются в учебном процессе при подготовке магистров по направлению 08.04.01 - Строительство (профиль «Эффективные строительные композиты для ЗЭ аддитивных технологий») в дисциплинах «Эффективные строительные композиты для ЗЭ аддитивных технологий», «ЗЭ аддитивные технологии в строительстве», что отражено в рабочих программах соответствующих дисциплин

УТВЕРЖДАЮ

Первый проректор Т5ГТУ им. В. Г. Шухова

Зав. кафедрой строительного материаловедения, изделий и конструкций д-р техн. наук, профессор

В.С. Лесовик

Директор иститута магистратуры канд.экон. наук, доцент

И.В. Ярмоленко

Начальник управления подготовки кадров высшей квалификации канд. техн. наук, доцент

Ю.В. Фоменко

Приложение Д

Акт о производственном внедрении декоративных элементов из фибробетона

с применением аддитивных технологий

О производственном внедрении результатов диссертационной работы на соискание ученой степени кандидата технических наук Шорстовой Елены Степановны

Составлен комиссией в составе: директор ООО «Стройтехнология» Свинарев A.B., начальник лаборатории Агаркова Ю.С., начальник цеха Усачев E.H., научный руководитель диссертационной работы канд. техн. наук, доцент Клюев C.B.

Результаты теоретических и экспериментальных исследований диссертационной работы Шорстовой Елены Степановны внедрены в производство декоративных элементов в июне - июле 2019 г. При производстве декоративных элементов использовался фибробетон с применением аддитивных технологий. Состав фибробетонной смеси был разработан соискателем Шорстовой Е.С. и ее научным руководителем Клюевым C.B.

Исследование декоративных элементов в августве 2019 г. показало, что фибробетон обладает высокими эксплуатационными характеристиками за счет фибрового армирования, что приведет к повышенно]

«Утверждаю»

АКТ

директор «Стройтехнология» Научный руководитель канд. техн. наук, доцент Начальник лаборатории Начальник цеха

Усачев E.H.

Приложение Е

Акт выпуска опытной партии малых архитектурных форм на основе мелкозернистого базальтофибробетонной смеси для строительной ЭЭ-печати

Приложение Е

Свидетельство о регистрации ноу-хау №20190029