Бетонные смеси для трехслойной параллельной 3D-печати тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Шеремет Алена Анатольевна

• Шеремет Алена Анатольевна
• кандидат наук
• 2023

Оглавление диссертации кандидат наук Шеремет Алена Анатольевна

ВВЕДЕНИЕ

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

1.1 Эволюция форм зданий и сооружений

1.2 Значение и перспективы применения 3В-аддитивных технологий в строительстве

1.3 Анализ методов и материалов, применяемых в 3D-аддитивных технологиях

1.4 Повышение эффективности бетонов для 3D-аддитивных технологий

1.5 Выводы по главе

2 МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ПРИМЕНЯЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ

2.1. Методы исследований. Приборы и оборудование

2.2. Применяемые материалы

2.3 Вывод по главе

3 РАЗРАБОТКА КОМПОЗИЦИОННЫХ ВЯЖУЩИХ ДЛЯ МЕЛКОЗЕРНИСТОГО И КРУПНОПОРИСТОГО КЕРАМЗИТОБЕТОНА ПЕЧАТАЕМЫХ КОНСТРУКЦИЙ

3.1 Методические основы проектирования композиционных вяжущих для строительной печати

3.2 Свойства композиционных вяжущих в зависимости от состава и способа получения

3.3 Повышение эффективности композиционных вяжущих

3.4 Микроструктура и состав новообразований композиционных вяжущих

3.5 Выводы по главе

4 РАЗРАБОТКА БЕТОНОВ ДЛЯ ТРЕХСЛОЙНОЙ 3D-ПЕЧАТИ

НА ОСНОВЕ КОМПОЗИЦИОННЫХ ВЯЖУЩИХ

4.1 Требования к бетонам для трёхслойной параллельной 3Э-печати

4.2 Разработка мелкозернистых бетонов для печати внешних слоёв трёхслойных конструкций

4.3 Разработка составов конструкционно-теплоизоляционных крупнопористых керамзитобетонов для центральной части трёхслойной стеновой конструкции

4.4 Изучение условий совместной работы разработанных бетонов разных

видов

4.5 Анализ влияния состава и степени воздуховолечения на специальные свойства мелкозернистых смесей

4.6 Разработка и испытание формующего устройства для трёхслойной параллельной 3D-печати

4.7 Выводы по главе

5 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ И ВНЕДРЕНИЕ

РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ

5.1 Теплотехнический расчёт трехслойной конструкции, возводимой методом параллельной 3D-печати

5.2 Конструктивный расчет аддитивно-изготавливаемого трехслойной конструкции, возводимой методом параллельной 3D-печати

5.3 Разработка технологии аддитивного изготовления трехслойных стеновых конструкций

5.4 Технико-экономическое обоснование

5.5 Внедрение бетонов для трехслойной 3D-печати на основе композиционных вяжущих

5.6 Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение А Патент на полезную модель №205716 147 Приложение Б Титульный лист технологического регламента на изготовление смесей бетонных мелкозернистых и смесей

керамзитобетонных крупнопористых для строительной печати 148 Приложение В Титульный лист технологического регламента на изготовление трехслойных сборных бетонных изделий с внутренним слоем

из крупнопористого керамзитобетона методом строительной печати

Приложение Г Свидетельство о регистрации ноу-хау №20220041

Приложение Д Свидетельство о регистрации ноу-хау №20220042 151 Приложение Е Акт о выпуске опытно-промышленной партии композиционного вяжущего на основе портландцемента с добавлением

обогащённых отсевов дробления кварцитопесчаника

Приложение Ж Акт о проведении полупромышленных испытаний

Приложение З Акт о проведении полупромышленных испытаний

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Бетонные смеси для трехслойной параллельной 3D-печати»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность. Аддитивные технологии имеют существенный потенциал в повышении архитектурной выразительности строительных объектов, сокращения сроков и стоимости строительства, снижения потребления всех видов ресурсов. Несмотря на имеющиеся преимущества и предложенные решения, внедрение 3D-аддитивных технологий в России и мире ещё не достигло значимого уровня. Это объясняется наличием ряда проблем в части проектирования аддитивно-возводимых объектов, отсутствия нормативной базы и серийного оборудования, рецептурно-технологических особенностей строительной печати, эксплуатационных показателей получаемых объектов.

Существенной проблемой является отсутствие решений, позволяющих в едином технологическом цикле обеспечить печать монолитизированной стены, обладающей всем комплексом конструктивных и теплотехнических показателей, обеспечивающих комфортные условия жизни человека.

Для решения задач, вытекающих из существующих проблем аддитивных технологий в строительстве, перспективной является разработка составов смесей для получения конструкционных и конструкционно-теплоизоляционных бетонов, метода их параллельной укладки и специального формующего устройства, которые бы обеспечивали минимизацию межслоевых границ путём одновременной укладки слоев, и позволили получать стеновые конструкции, имеющие несколько вертикальных слоёв, соответствующих конструктивным и теплофизическим требованиям.

Работа выполнена в рамках Программы «Приоритет 2030» на базе Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова с использованием оборудования Центра высоких технологий БГТУ им. В.Г. Шухова.

Степень разработанности темы исследования. К настоящему моменту сформирован существенный объём практикоориентированных работ, посвящённых разработке рецептур составов для строительной печати на основе

различных видов цемента, гипса и комплексов добавок, призванных оптимизировать реотехнологические и физико-механические свойства получаемых бетонов. Другим вектором исследований является разработка конструкций строительных принтеров, совершенствование их отдельных узлов и систем управления. При этом остаются открытыми вопросы исследования и совершенствования методов создания строительных материалов посредством аддитивных технологий, направленные на выработку технологических решений по получению стеновых конструкций, отвечающих комплексу основных конструкционных и теплозащитных требований, а также энергосбережению за счёт рационального выбора сырья.

Цель работы. Разработка научно обоснованного технологического решения, обеспечивающего создание на основе конструкционного и конструкционно-теплоизоляционного бетонов трехслойной конструкции, возводимой методом параллельной 3Э-печати.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- обоснование составов и способа получения композиционных вяжущих для различных типов бетонных смесей, предназначенных для 3Э-печати;

- разработка составов и изучение свойств мелкозернистого бетона для внешних защитно-конструкционных слоёв и крупнопористого керамзитобетона для центральной части трёхслойной стеновой конструкции;

- разработка и испытания прототипа формующего устройства для печати трехслойных конструкций;

- разработка технологии аддитивного получения стеновой конструкции с тремя вертикальными слоями разного функционального назначения. Подготовка нормативной документации для реализации результатов теоретических и экспериментальных исследований.

Научная новизна работы. Обосновано и экспериментально подтверждено технологическое решение, обеспечивающее получение на основе конструкционного и конструкционно-теплоизоляционного бетона трехслойной

конструкции возводимой методом параллельной 3Э-печати с использованием специального формующего устройства. Формирование трех вертикальных слоев различного функционального назначения происходит путем одновременной укладки внешних слоев - из мелкозернистой бетонной смеси, и центрального слоя - из крупнопористой керамзитобетонной. Разработанные составы бетонных смесей с использованием композиционных вяжущих и комплекса добавок, в сочетании с технологическим процессом параллельной печати трех вертикальных функциональных слоев, обеспечивают взаимную формоустойчивость и монолитизацию границ между вертикальными слоями, с минимизацией структурных дефектов цементной матрицы и, как следствие, создание конструкции с требуемыми конструктивными и теплофизическими характеристиками.

Предложена феноменологическая модель структурообразования аддитивно получаемой стеновой конструкции с тремя вертикальными функциональными слоями. При одновременной укладке жёсткой (крупнопористой керамзитобетонной) и подвижной (мелкозернистой) бетонных смесей, на стадии формования происходит образование жёсткого ядра печатаемой конструкции за счёт превышения в 5-10 раз (в зависимости от заданных конструктивных и теплофизических показателей) ширины центрального слоя по сравнению с наружными, что обеспечивает ее общую формоустойчивость. При экструдировании внешних слоёв пластичной мелкозернистой бетонной смеси происходит ее проникновение в межзерновое пространство крупнопористого центрального слоя на глубину 5-10 мм, что обеспечивает отсутствие чёткой границы между вертикальными слоями. Совместное действие композиционного вяжущего, пластифицирующей и воздухововлекающей добавок обеспечивает заданный уровень экструдируемости и формоустойчивости мелкозернистой бетонной смеси, а также минимизацию аутогенных, влажностных и термических деформаций на границе между функциональными слоями.

Предложен принцип организации технологического процесса аддитивного изготовления трехслойных в вертикальной плоскости стеновых конструкций или

их элементов, основывающийся на параллельной печати двух внешних и одного внутреннего слоев с использованием 3-х канального формующего устройства. Экструдирование внешних пластичных мелкозернистых смесей происходит путем их подачи с избыточным давлением, не превышающим их начальную формоустойчивость. Параллельно формируется центральный слой из крупнопористой керамзитобетонной смеси, подаваемой гравитационно-вибрационным методом. Формующее устройство оснащено боковыми поддерживающе-заглаживающими щитками в зоне печати, обеспечивающими устойчивость слоя в момент укладки, получение конструкции заданной ширины, с заглаженными боковыми поверхностями и отсутствием чётко локализуемых швов между горизонтальными слоями. Разработанное формующее устройство может быть установлено на строительные принтеры известных типов, при условии разработки адаптированной системы подачи смесями.

Теоретическая и практическая значимость работы. Дополнены теоретические представления о методах создания строительных материалов посредством аддитивных технологий и энергосберегающих технологических процессов, при совместном применении мелкозернистых и крупнопористых керамзитобетонных смесей на основе композиционных вяжущих и комплекса добавок, позволяющих получать стеновые конструкции с требуемыми конструктивными и теплотехническими показателями.

Разработаны композиционные вяжущие КВ80 и КВ50 с использованием в качестве кремнеземного компонента обогащённого отсева дробления кварцитопесчаника с активностью 40 и 30 МПа соответственно.

Предложены составы мелкозернистых бетонных смесей на основе композиционных вяжущих с комплексом химических добавок для формирования внешних защитно-конструкционных слоёв стеновых конструкций с прочностью 22,5-34,5 МПа, средней плотностью 2100-2400 кг/м3, морозостойкостью до 50 циклов.

Предложены составы крупнопористых керамзитобетонных смесей на основе композиционных вяжущих для центрального слоя стеновых конструкций с

прочностью 3,2-6,4 МПа, средней плотностью 650-700 кг/м3, теплопроводностью 0,14 Вт/(мхК).

Разработана конструкция 3-х канального формующего устройства для строительного принтера (патент РФ на полезную модель № 205716), обеспечивающего параллельную печать стеновых конструкций, содержащих три или более функциональных слоя. Изготовлен и испытан прототип формующего устройства для лабораторного строительного принтера.

Предложена технология аддитивного изготовления трехслойных в вертикальной плоскости стеновых конструкций или их элементов, основывающаяся на параллельной печати двух внешних и одного внутреннего слоев из мелкозернистого бетона и крупнопористого керамзитобетона соответственно, с использованием 3-х канального формующего устройства.

Методология и методы исследований. Методология работы основывается на трудах отечественных и зарубежных исследователей по тематике, связанной с получением строительных материалов методом строительной печати, а также повышения эффективности различных видов бетонов за счёт применения композиционных вяжущих.

При выполнении исследований применялось современное высокотехнологичное оборудование, методы исследований и испытаний, регламентированные отечественными и зарубежными нормативными документами, методы математического планирования эксперимента и обработки его результатов. Экспериментальные исследования и оценка свойств исходных материалов, композиционных вяжущих и бетонов на их основе, осуществлялись методами электронной микроскопии, качественного и количественного рентгенофазового анализа, методом воздухопроницаемости при определении удельной поверхности, методами определения усадки и реотехнологических характеристик, физико-механических методов испытаний свойств строительных материалов.

Положения, выносимые на защиту:

- технологическое решение, обеспечивающее получение на основе конструкционного и конструкционно-теплоизоляционного бетона трехслойной конструкции возводимой методом параллельной ЭЭ-печати с использованием специального формующего устройства;

- феноменологическая модель структурообразования аддитивно получаемой стеновой конструкции с тремя вертикальными функциональными слоями;

- принцип организации технологического процесса аддитивного изготовления трехслойных в вертикальной плоскости стеновых конструкций или их элементов;

- рациональные составы и свойства композиционных вяжущих с использованием в качестве кремнеземного компонента обогащённого отсева дробления кварцитопесчаника;

- составы и свойства мелкозернистого бетона для внешних защитно-конструкционных слоёв и крупнопористого керамзитобетона для центральной части трёхслойной стеновой конструкции с использованием композиционных вяжущих;

- конструкция и результаты испытаний прототипа Э-х канального формующего устройства для лабораторного строительного принтера;

- технология аддитивного изготовления трехслойных в вертикальной плоскости стеновых конструкций или их элементов.

Степень достоверности полученных результатов обеспечена системой проведенных исследований с использованием сертифицированного и метрологически поверенного современного лабораторного оборудования, а также стандартных средств измерений и методов научных исследований. Полученные результаты не противоречат общепризнанным научным фактам и работам других авторских коллективов.

Апробация результатов работы. Международной научно-практической конференции, посвященной 65-летию БГТУ им. В.Г. Шухова (Белгород, 2019); Международной научно-технической конференции молодых ученых (Белгород,

2020); Международной научно-технической конференции молодых ученых (Белгород, 2020); Международной научно-практической конференции, посвященной 60-летию строительного института ФГБОУ ВО «БГИТУ» (Брянск, 2020); Международной научно-технической конференции молодых ученых БГТУ им. В.Г. Шухова (Белгород, 2021); II Международной научной конференции «Industrial and Civil Construction 2022» (Белгород, 2022).

Внедрение результатов исследований. Выпуск опытных партий композиционных вяжущих осуществлялся ООО «Стройтехнология» (Белгород). Апробация технологии печати разработанными бетонами осуществлялась на строительном SD-принтере Спец-Авиа 6044-Long Центра перспективных технологий (Белгород).

С целью внедрения результатов работы разработаны следующие нормативные документы:

- технологический регламент на изготовление смесей бетонных мелкозернистых и смесей керамзитобетонных крупнопористых для строительной печати;

- технологический регламент на изготовление трехслойных сборных бетонных изделий с внутренним слоем из крупнопористого керамзитобетона методом строительной печати.

Теоретические и экспериментальные положения диссертационной работы используются в учебном процессе при подготовке бакалавров по направлению 08.03.01 - «Строительство», магистров по направлению 08.04.01 -«Строительство».

Публикации. Основные положения работы изложены в 11 публикациях, в том числе: 3 статьи в российских журналах, входящих в перечень рецензируемых научных изданий, рекомендованных ВАК РФ; 1 работа в издании, индексируемом в базе данных Scopus. Получен 1 патент на полезную модель.

Личный вклад состоит в обосновании рабочей гипотезы и научной идеи, постановке цели и задач исследования, в теоретическом анализе данных по проблеме исследования, в планировании и реализации экспериментов, анализе и

обобщении результатов исследований, формулировке научной новизны, выводов, положений прикладных решений и разработок.

Структура и объем работы. Диссертационная работа включает введение, пять глав, заключение, список литературы и приложения. Диссертация изложена на 154 страницах машинописного текста, включающего 32 таблицы, 68 рисунков, список литературы из 152 источника, 8 приложений.

Область исследований соответствует паспорту научной специальности 2.1.5 «Строительные материалы и изделия», п. 8 Разработка, исследование и совершенствование методов создания строительных материалов посредством автоматизированных и роботизированных, нано-, био-, аддитивных, цифровых и «зеленых» технологий; п. 7 Развитие, совершенствование и разработка новых энергосберегающих и экологически безопасных технологических процессов и оборудования для получения строительных материалов и изделий различного назначения.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

Строительство является самостоятельной сферой деятельности с четкой ролью в создании условий для динамичного развития экономики.

В настоящее время появляются инновационные подходы к строительству, в частности, строительные проекты с использованием технологий ЭЭ-печати при производстве как малых архитектурных элементов, так и основных ограждающих конструкций зданий и сооружений. Благодаря направленности ЭЭ-аддитивных технологий на пересмотр правил и догм современного строительства, появляется возможность выйти на новые принципы создания комфортной среды для человека и общества.

Вместе с этим возникает множество проблем в развитии функционально-технических аспектов, трансформации существующих идей и поиска инновационных материалов.

1.1 Эволюция форм зданий и сооружений

Задачи 3D-аддитивных технологий в строительной отрасли можно разделить на четыре основных категории: инновационно-технологическую, функционально-процессуальную, психоэмоциональную, технико-экономическую. Это разделение основано на необходимости систематизации данных при условии, что знания из одного категории плавно перетекают в другую и между ними четко прослеживается взаимосвязь (таблица 1.1).

В результате появляются новые трансдисциплинарные области, такие как биотехнология, геохимия, геофизика, бионика и геоника (применение принципов неорганического мира, геологии для решения новых технологических проблем) (рисунок 1.1) [1-2].

Создается процесс поиска идеального варианта комфортного «дома» для человека [3-20].

Различные задачи и глубокое понимание их взаимосвязи создают новый поток инновационных идей.

Таблица 1.1 - Систематизация задач ЭЭ-аддитивных технологий в строительстве

Категории задач 3D-аддитивных технологий в строительстве

Инновационно-технологическая категория

Психоэмоциональная категория

Описание

Рассматривает инновационные подходы в решении технологических задач

Включает задачи,

связанные психологическим воздействием окружающей

среды на человека (загрязнение окружающей среды, истощение природных ресурсов, солнечная радиация)

Примеры архитектурных зданий и сооружений/перспективных проектов

Разработанная Mario Cucinella Architects и спроектированная и построенная WASP, TECLA - это новейшая инновация в области 3D-печати

Башня Bionic Tower, LAVA в Абу-Даби, ОАЭ, фасад которой способен реагировать на внешние воздействия,

такие как давление воздуха, температура, влажность, загрязнение воздуха и солнечная радиация

Функционально-процессуальная категория

Рассматривает основные подходы в формировании объемной структуры объекта и анализирует взаимосвязи между функциональными зонами, исходя из происходящих в них процессов

«Офис будущего» в Дубае, ОАЭ-многофункциональное здание, оснащенное системами электроснабжения, водоснабжения, телекоммуникаций и кондиционирования воздуха. Проект в конечном итоге сократил трудозатраты на 50-80% и строительные отходы на 30-60%

Технико-экономическая

Комплексная оценка эффективности применения ЭЭ-печати в строительстве, которая определяется соотнесением получаемых

результатов и затрачиваемых при этом ресурсов (финансовых, трудовых, материальных и

_др)_

Жилой дом, напечатанный компанией

Apis Cor за 24 часа (г. Иркутск), стоимость которого составляет всего 600 тыс. рублей, что подчеркивает огромный потенциал применения технологии 3D-печати в будущем

Рисунок 1.1 - Новые трансдисциплинарные направления наук

Классификация инноваций делится на:

1) минимизацию количества отходов производства и экологичность (благодаря 3D-печати создается возможность сократить количество техногенных отходов производства и использовать их для изготовления строительных материалов и объектов);

2) экономичность потребительской продукции (3Э-аддитивные технологии позволяют сократить применение строительных материалов до 60 % и до 50-80% процентов рабочей силы, что эффективно сказывается на трудо- и энергозатратах);

3) сокращение сроков производства изделий за счет отсутствия необходимости в специализированной оснастке и оперативности изменений проекта на этапе производства (уменьшение временных затрат на строительство до 70% при работе строительного принтера непрерывно в течение 24 часов);

4) разработка новых сложных архитектурных решений, которые не были доступны для традиционных технологий строительства.

Большинство современных принтеров печатают стену в один слой, поэтому основным недостатком использования 3D-аддитивных технологий в строительстве являются большие временные затраты на экструдирование отдедельных треков, формирующих в итоге всю толщину конструкции. Интегрирование конструкции 3-х канального формующего устройства для строительного принтера могло бы значительно увеличить скорость печати. Кроме того, такой способ строительства

позволяет строить разными «чернилами» в соответствии с техническими требованиями.

1.2 Значение и перспективы применения 3Б-аддитивных технологий в

строительстве

Появление 3Э-аддитивных технологий не произошло внезапно, а первый 3D-принтер, использующий стереолитографическую технологию, был разработан Чарльзом Халлом в 1986 году [21].

Суть 3 Э-печати определяется как «процесс комбинирования материалов слой за слоем для создания объекта на основе данных трехмерной цифровой модели». Эта технология позволяет создавать трехмерные объекты: на подвижное основание наносятся слои толщиной около 0,2 мм, после чего погружается в емкость с жидким фотополимером. По этой технологии в 1988 г. началось серийное производство трехмерных принтеров - SLA-250. Технология стереолитографии обладает такими преимуществами, как низкая стоимость одного «отпечатка» и возможностью дальнейшей обработки получаемого изделия. Недостаток - низкая водостойкость используемого материала [22-26].

Аддитивное производство в строительстве развивается двумя путями, а основное различие заключается в способе формирования структур.

Создание объектов с использованием 3D-аддитивных технологий может осуществляться несколькими методами - путем послойной экструзии определенной формовочной смеси, при помощи спекания смеси, а также способом напыления или компонентной склейки. Из перечисленных способов для технологии строительства наиболее перспективным является метод послойной экструзии формовочной смеси [27]. Промышленным дизайнером Сергеем Дудиным и исследователями из МХТИ им. Д. И. Менделеева первыми была предложена концепция использования в стройиндустрии специального крана-манипулятора, при помощи которого происходит укладка формовочной смеси из бетона [28].

Следует отметить, что послойная автоматизация обеспечивает ряд преимуществ, включая большую свободу проектирования, более высокую скорость строительства, меньшие расходы строительных материалов и высокую степень индивидуальности.

Для того чтобы оценить потенциал развития, преимущества и недостатки использования 3D-аддитивных технологий, был проведен анализ мирового опыта в строительном секторе.

На первом месте в списке тех, кто осознал потенциал технологии 3D-аддитивного производства в строительстве был доктор Бехрох Хошневис из Университета Южной Калифорнии. Он разработал технологию Contour Crafting (CC) [29-34] - управляемый компьютером процесс, который создает гладкие, точные плоские поверхности из экструдированного материала. Новаторская технология аддитивного формования CC использует портальную систему печати слоев цементирующего материала, вращающийся шпатель, установленный сбоку от сопла, выравнивает горизонтальную и вертикальную плоскости. (рисунок 1.2).

Рисунок 1.2 - Технология ЭБ-печати Contour Crafting

В 2008 году компания Kingdom под руководством доктора Ричарда Басвелла представила технологию, позволяющую печатать полномасштабные структуры, такие как панели и стены свободной формы, что увеличивает свободу проектирования. Смесь помещается в бункер над печатающей головкой и проходит через сопла экструдера, расположенного на портальной рельсовой

системе, для послойного нанесения на рабочую поверхность. Имеются различные диаметры сопел от 4 мм до 9 мм. Чтобы доказать осуществимость BD-печати для малых архитектурных форм, была изготовлена изогнутая скамья (2 x 0,9 x 0,8 м) путем печати 128 слоев при скорости печати 20 мин/слой (рисунок 1.3) [35]. В отличие от Contour Crafting, здесь не используются инструменты для выравнивания, поэтому поверхность созданной конструкции получается грубой и незавершенной.

Рисунок 1.3 - Полномасштабная скамья, изготовленная методом бетонной печати с функциональными пустотами

Английская компания Monolite UK разработала струйную технологию послойного синтеза в строительстве (Binder Jetting), что осуществляется за счет нанесения определенного порошкообразного материала с последующим склеиванием вяжущим веществом. D-Shape [36] является первым в 3D-технологиях масштабным струйным принтером. Для работы принтера D-Shape в качестве основного сырья может применяться тонкомолотый доломитовый песок, который предварительно смешивают с определенным твердым катализатором -оксидом магния (MgO). В процессе послойного синтеза из форсунок принтера на предварительно уложенный слой подготовленного песка подается связующий агент - хлорид магния, который, реагируя с твердым катализатором, приводит к твердению смеси. Песок, не смешанный с хлоридом магния, выступает в качестве опалубки. Далее процесс повторяется и после окончания работы не затвердевший песок удаляется, и может быть использован для создания следующего объекта

[37]. По подобной технологии возможно создавать объекты различного функционального назначения.

Основное преимущество этого метода перед другими примерами ЭD-печати в строительстве заключается в том, что вся конструкция поддерживается в процессе печати за счет дополнительного песка, окружающего печатные элементы.

Предлагаемый здесь вариант печати является примером технологии Bed Deposition. Разработка D-Shape демонстрирует потенциал 3D-принтеров для применения в строительстве, где до сих пор доминировали устройства, работающие по технологии послойной экструзии материала (рисунок 1.4).

На данный момент существуют несколько проектов, направленных на развитие 3D-аддитивных технологий.

Компания по производству 3D-принтеров Total Kustom была основана российским инженером Андреем Руденко. В своих технологических разработках он использует технологию Material

Рисунок 1.4 - Extrusion. Разработка предназначена для малоэтажного Печатная скульптура строительства со средней скоростью печати 48 часов Radiolaria (D-Shape) для здания высотой 3 метра и площадью до 100 м2.

Китайская компания Winsun Decoration Design Engineering Co пытается закрепить свое мировое лидерство, сосредоточившись на совершенствовании технологии печати в строительстве и модернизации своих 3D-принтеров [38-39].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Шеремет Алена Анатольевна, 2023 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Лесовик, В.С., Геоника (геомиметика) и поиск оптимальных решений в строительном материаловедении / В. С. Лесовик, А. А. Шеремет, И. Л. Чулкова, А. Э. Журавлева // Вестник Сибирского государственного автомобильно-дорожного университета. - 2021. - Т. 18. - № 1(77). - С. 120-134. - DOI 10.26518/2071-72962021-18-1-120-134.

2. Лесовик, В. С. Геоника. Предмет и задачи: монография / В. С. Лесовик. - 2-е изд., доп. - Белгород: БГТУ, 2013. - 218 с. - ISBN 978-5-361-00178-1.

3. Черныш, Н. Д. Концепция организации комфортной среды применительно к индивидуальному жилищному строительству / Н. Д. Черныш, Г. В. Коренькова, Н. А. Митякина // Интеллектуальные строительные композиты для зеленого строительства. - 2016. - С. 320-326.

4. Цховребов, Э. С. Экологическая безопасность строительных материалов: основные исторические этапы / Э. С. Цховребов // Вестник МГСУ. - 2017. - Т. 12. - №. 1 (100). - С. 26-35.

5. Голубева, А. В. Энергоэффективная архитектура / А. В. Голубева, А. А. Шеремет, С. В. Тикунова // Образование. Наука. Производство: XIII Международный молодежный форум, Белгород, 08-09 октября 2021 года. -Белгород: Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, 2021. - С. 526-530

6. Першина, И. Л. Архитектурная геоника: новые подходы к архитектурному поиску комфортной среды обитания //Наука, образование и экспериментальное проектирование в МАРХИ. - 2018. - С. 430-431.

7. Елистраткин, М.Ю. Геоника. Геоммиметика как основополагающее направление для развития строительной индустрии / М. Ю. Елистраткин, А. Э. Шапиро, А. С. Милькина [и др.] // Наукоемкие технологии и инновации. 2019. - С. 125-129.

8. Елистраткин, М. Ю. Геоника. Геомиметика и аддитивные технологии / М. Ю. Елистраткин, Е. С. Глаголев, А. Э. Шапиро // Наукоемкие технологии и инновации. - 2019. - С. 121-124.

9. Казлитина, О.В. Геоника. Геоммиметика как наука о разработке и применении эффективных композитов для монолитного строительства / О. В. Казлитина, К. Ю. Мартынова, С. В. Адонин [и др.] // Наукоемкие технологии и инновации. - 2019. - С. 221-224.

10. Бычкова, А. А. Отобажение синергетики в архитектурной геонике (геомиметике) / А. А. Бычкова // Экономика. Общество. Человек: Материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. -2019. - С. 57-61.

11. Цветкова, Ю. П. Геоника как новое стилистическое направление в архитектуре / Ю. П. Цветкова // Фундаментальные основы строительного материаловедения. -2017. - С. 1260-1265.

12. Немцева, А. В. Архитектурная геоника в современных творческих концепциях / А. В. Немцева, М. М. Пономарева // Природоподобные технологии строительных композитов для защиты среды обитания человека. -2019. - С. 34-38.

13. Lesovik, V. Geonics (geomimetics) as a theoretical basis for new generation compositing / V. Lesovik , A. Volodchenko, E. Glagolev, I. Lashina, H. B. Fischer //14th International Congress for Applied Mineralogy (ICAM2019) Belgorod State Technological University named after VG Shukhov. - Springer International Publishing. - 2019. - Pp. 344-347.

14. Lesovik, V. S. Geonics (Geomimetics) as a Theoretical Approach for Designing and Production of Natural-Like Heat-Insulating Structurally and Composites with Acoustic Properties / V.S. Lesovik, O.V. Lesovik, A.A. Volodchenko // Journal of southwest jiaotong university. - 2020. - Т. 55. - №. 3.

15. Pershina, I. L. On study and accounting of geophysical fields in architectural space of sacral purpose // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. -2019. - Vol. 687. https://doi:10.1088/1757-899X/687/5/0550.

16. Лесовик, В. С. Архитектурная геоника. Взгляд в будущее / В. С. Лесовик // Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Строительство и архитектура. - 2013. - № 31-1(50). - С. 131136.

17.Лесовик, В.С. К проблеме научного содружества при изучении пород вскрыши месторождений КМА / В.С. Лесовик // Творческое содружество научно-исследовательских, проектно-конструкторских организаций, Вузов и предприятий в распространении и внедрении научных достижений. Тез. докладов. Материалы предстоящей научно-технической конференции; Белгород. - 1977. - С. 16-17.

18. Белянин, В. Квазикристаллы и золотая пропорция / В. Белянин // Наука и жизнь. - 2005. - №. 10. - С. 68-76.

19. Джан, Р.В. Филлотаксис: системное исследование морфогенеза растений / ред. С.В. Петухов; пер. А.А. Чумичкин; Р.В. Джан. - М.-Ижевск: Ин-т компьютерных исследований, 2006. - 464 с.

20. Стивенз, П. В. Структура квазикристаллов / П. В. Стивенз, А. И. Гоулдман // В мире науки. - 1991. - №. 6. - С. 19-28.

21. Hull, C. W. Apparatus for production of three-dimensional objects by stereolithography / B. Panda, S. C. Paul, M. J. Tan // United States Patent, Appl., No. 638905, Filed. - 1984.

22. Panda, B. Anisotropic mechanical performance of 3D printed fiber reinforced sustainable construction material / B. Panda, S. C. Paul, M. J. Tan // Materials Letters. -2017. - Т. 209. - Pp. 146-149.

23. Perrot, A. Structural built-up of cement-based materials used for 3D-printing extrusion techniques/ A. Perrot, D. Rangeard, A. Pierre // Materials and Structures. -2016. - Т. 49. - Pp. 1213-1220.

24. Кудрявцева, И. С. 3D принтеры в строительстве / И. С. Кудрявцева, А. А. Месяченко // Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Инновации в строительстве. - 2016. - № 2. -С. 38-41.

25. Кулеш, И. И. Инновационное развитие ЭЭ-технологий / И. И. Кулеш, М. А. Рагозина, В. А. Федоров // Наука сегодня: вызовы и решения. Том Часть 1. - 2018.

- С. 38-Э9.

26. Wong, K. V. review of additive manufacturing / K. V. Wong, A. A. Hernandez // International scholarly research notices. - 2012. - Т. 2012.

27. Khoshnevis, B. Contour crafting-a mega scale fabrication technology / B. Khoshnevis, D. Hwang // Manufact Syst Eng Ser. - 2006. - Vol. 6. - P. 221-251.

28. Contour crafting inventor Dr. Khoshnevis: Widespread 3D printed homes in 5 years, high-rises in 10 years [Электронный ресурс] // Режим доступа: https://3dprint.com/53437/contour-crafting-dr-khoshnevis/ (Дата обращения: Э1.05.2015)

29. Khoshnevis, B. Innovative rapid prototyping process makes large sized, smooth surfaced complex shapes in a wide variety of materials / B. Khoshnevis, R. Dutton // Materials Technology. - 1998. - Т. 13. - №. 2. - Pp. 53-56.

30. Hwang, D. Concrete wall fabrication by contour craftin / D. Hwang, B. Khoshnevis, E. Daniel // 21st international symposium on automation and robotics in construction (ISARC 2004), Jeju, South Korea. - 2004. - Pp. 301-307.

31. Khoshnevis, B. Automated construction by contour crafting-related robotics and information technologies/ B. Khoshnevis //Automation in construction. - 2004. - Т. 13. - №. 1. - С. 5-19.

32. Zhang, J., Countour Crafting process plan optimization part I: single-nozzle case / J. Zhang, B. Khoshnevis // Journal of lndustrial and Systems Engineering. - 2010.

- Vol. 4. - No. 1. - Рр. 33-46.

33. Zhang, J., Contour Crafting process plan optimization part II: multi-machine cases / J. Zhang, B. Khoshnevis // Journal of lndustrial and Systems Engineering. - 2010.

- Vol. 4. - No. 2. - Рр. 77-94.

34. Khoshnevis, B. Mega-scale fabrication by contour crafting / В. Khoshnevis, D. Hwang, K. Yaо, Z. Yeh // International Journal of Industrial and Systems Engineering. -2006. - Т. 1. - №. 3. - Pp. 301-320.

35. Lim, S. Developments in construction-scale additive manufacturing processes / S. Lim, R.A. Buswell, T.T. Le, S.A. Austin, A.G. Gibb, T. Thorpe // Automation in construction. - 2012. - Т. 21. - Pp. 262-268.

36. Dini, E. D-shape printers, 2007. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://d-shape.com/d-shape-printers/.

37. Cesaretti, G. Building components for an outpost on the Lunar soil by means of a novel 3D printing technology/ G. Cesaretti, E. Dini, X. De. Kestelier, V. Colla, L. Pambaguian // Acta Astronautica. - 2014. - Т. 93. - Pp. 430-450.

38. Ватин, Н. И. 3D-печать в строительстве / Н. И. Ватин, Л. И. Чумадова, И. С. Гончаров [и др.] // Строительство уникальных зданий и сооружений. - 2017. - № 1(52). - С. 27-46.

39. Wang, L. Chinese company assembles 10 3D-printed concrete houses in a day for less than $5,000 each. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://inhabitat.com/chinese-company-assembles-ten-3d-printed concrete houses-in-one-day-for-less-than-5000-each/.

40. Scott, C. Chines econstruction company 3D prints an entire two-story house on-site in 45 days. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https ://3 dprint. com/138664/huashang-tengda-3d-print-house/.

41. Mathieus G. J. Rotating nozzle: пат. 5617886 США. - 1997.

42. Клюев, А. В. Мелкозернистый фибробетон армированный полипропиленовым волокном / А.В. Клюев, С.В. Клюев, А.В. Нетребенко, А.В. Дураченко // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. ВГ Шухова. - 2014. - №. 4. - С. 67-72.

43. Habert, G. An environmental evaluation of geopolymer based concrete production: reviewing current research trends / G. Habert, J.D.E. De Lacaillerie, N. Roussel // Journal of cleaner production. - 2011. - Т. 19. - №. 11. - Pp. 1229-1238.

44. 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.

45. Лесовик, В.С. Формирование свойств композиций для строительной печати / В.С. Лесовик, М.Ю. Елистраткин, Е.С. Глаголев, С.В. Шаталова, М.С. Стариков // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова . - 2017. - № 10. - С. 6-14.

46. Шипелев, И.Л. О возможности применения фибробетона при использовании строительной 3D печати / И.Л. Шипелев // Новые идеи нового века: материалы международной научной конференции ФАД ТОГУ. - 2020. - Т. 3. С. 538-540.

47. Wohlers, T. History of additive manufacturing [Электронный ресурс] / T. Wohlers T. Gornet // Wohlers Report. - 2014. 34 p. Режим доступа: http://www.wohlersassociates.com/history2014.pdf.

48. World's first 3D-printed concrete housing project to be built in Eindhoven [Электронный ресурс] // Режим доступа: https://www.archdaily.com/895597/ worlds-first-3d-printed-concrete-housingproject-to-be-built-in-eindhoven.

49. Торшин, А.О. Разработка строительной смеси для 3D-печати / А.О. Торшин, С.О. Боровикова, И.В. Корчунов, Е.Н. Потапова // Успехи в химии и химической технологии. - 2018. - Т. 32. - № 2 (198). - С. 164-166.

50. Gorsse, S. Additive manufacturing of metals: a brief review of the characteristic microstructures and properties of steels, Ti-6Al-4V and high-entropy alloys / S. Gorsse, C.R. Hutchinson, M. Goune, R. Banerjee // Science and Technology of Advanced Materials . -2017. - Vol. 18(1). - P. 584-610.

51. Ерофеев, В.Т. Исследование физико-механических характеристик образцов из полилактида в аддитивной технологии / В.Т. Ерофеев, Т.Ф. Ельчищева, Е.М. Преображенская, М.В. Макарчук // Региональная архитектура и строительство. - 2019. - № 3 (40). - С. 92-101.

52. Славчева, Г.С. Пенобетоны для теплоизоляционных слоев наружных стен, возводимых методом 3D-печати / Г.С. Славчева, Т.В. Макарова // Строительные материалы. - 2018. - № 10. - С. 30-35.

53. Береговой, В.А. 3D-принтер для печати строительной керамики / // В.А. Береговой, И.Ю. Лавров // Региональная архитектура и строительство. - 2020. - № 1 (42). - С. 32-36.

54. Chen, Z. 3D printing of ceramics: A review / Z. Chen, Z. Li, J. Li, Ch. Liu, Ch. Lao, Y. Fu, Ch. Liu, Y. Li, P. Wang, Y. He // Journal of the European Ceramic Society. - 2019. - Vol. 39. - Issue 4. - P. 661-687.

55. 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.

56. Пухаренко, Ю.В. Задачи технологической механики в развитии способов безопалубочного формования / Ю.В.Пухаренко, Г.М. Хренов // Вестник гражданских инженеров. - 2017. - № 6 (65). - С. 152-157.

57. Шеремет, А. А. Композиционное вяжущее для трехслойного 3D-аддитивного строительства / А. А. Шеремет // Университетская наука. - 2022. - № 1(13). - С. 105-108.

58. Сальникова, А. С. Композиционное вяжущее в строительстве / А. С. Сальникова, А. А. Шеремет, Д. А. Сальников // Международная научно-техническая конференция молодых ученых БГТУ им. В.Г. Шухова: Материалы конференции, Белгород, 30 апреля 2021 года. - Белгород: Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, 2021. - С. 10311034.

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

60. Дроздюк, Т.А. Минераловатный композит с использованием сапонит-содержащих отходов горнодобывающей промышленности / Т.А. Дроздюк, А.М. Айзенштадт, М.А. Фролова, Рама Шанкер Верма // Строительные материалы и изделия. - 2020. - Т. 3. - № 3. - С. 21-27.

61. Чернышов, Е.М. Развитие методологии,теории и научноприкладных основ строительно-технологической утилизации неорганических техногенных

отходов / Е.М. Чернышов, Н.Д. Потамошнева // Вестник центрального регионального отделения Российской академии архитектуры и строительных наук.

- 2016. -№ 15. -С. 124-148.

62.Урханова, Л.А. Использование ультраосновных алюмосиликатных пород Бурятии в технологии строительных материалов / Л.А. Урханова., И.Г. Антропова // Вестник ВСГУТУ. - 2017. - № 1 (64). - С. 68-72.

63. Shakor, P. Modified 3D printed powder to Cement-based material and mechanical properties of cement scaffold used in 3D printing / P. Shakor, J. Sanjayan, A. Nazari, S. Nejadi // Construction and Building Materials. - 2017. - Vol. 138. - P. 398409.

64. Бахтина, Т. А. Разработка материала на основе известково-карбонатно-кальциевых композиций для аддитивных технологий / Т. А. Бахтина, Н. В. Любомирский, А. С. Бахтин, Е. Ю. Николаенко // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. - 2019. - № 4.

- С. 8- 16. - DOI 10.34031/article_5cb1e65917fd15.03058522.

65. Bakhtin, А. С. Investigation of the various binders' effect on the lime binder carbonate hardening process for its use in additive technologies / A. Bakhtin, N. Lyubomirskiy, T. Bakhtina, V. Nikolaenko // Materials Science Forum. - 2020. - Vol. 1011. - P. 123-129. - DOI 10.4028/www.scientific.net/MSF.1011.123.

66. Сулейманов, А.М. Актуальные задачи в прогнозировании долговечности полимерных строительных материалов / А.М. Сулейманов // Строительные материалы. - 2015. - № 5. - С. 10-13.

67.Yi Wei T. Processing and Properties of Construction Materials for 3D Printing / T. Yi Wei, B. Panda, S. C. Paul, J. T. Ming, Q. Shunzhi, F. L. Kah, K. C. Chee // Materials Science Forum. - 2016. - V. 861. - P. 177-181.

68. Lediga, R. Optimizing concrete mix design for application in 3d printing / R. Lediga, D. Kruger // Solid State Phenomena. - 2017. - V. 263. - P. 24-29.

69. 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. - P. 110-119.

70. Ghaffar, S.H. Additive manufacturing technology and its implementation in construction as an eco-innovative solution / S.H.Ghaffar, J. Corker, M. Fan // Automation in Construction. - 2018. -Vol 93. - P. 1-11.

71. 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. Gibb, T. Thorpe // Materials and structures. - 2012. - Т. 45. - Pp. 1221-1232.

72. Ma, G. Printable properties of cementitious material containing copper tailings for extrusion based 3D printing / G. Ma, Z. Li, L. Wang // Construction and Building Materials. - 2018. - Vol. 162. - P. 613-627.

73. Chen, Yu. Effect of different grade levels of calcined clays on fresh and hardened properties of ternary-blended cementitious materials for 3D printing / Yu.Chen, CR. Rodriguez, Z. li, B. Chen, O. Qopuroglu, E. Schlangen // Cement and Concrete Composites. - 2020. - Vol. 114. -103708.

74. Чернышева, Н.В. Особенности подбора рационального состава композиционного гипсового вяжущего / Н.В. Чернышева, С.В. Шаталова, А.С. Евсюкова, Х.Б. Фишер // Строительные материалы и изделия. - 2018. - Т. 1. - № 2.

- С. 45-52.

75. Чернышева, Н.В. Конструкционные изделия на композиционных гипсовых вяжущих для индустриального строительства / Н.В. Чернышева, М.Ю. Дребезгова, Е.С. Глаголев // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. - 2016. - № 10. - С. 37-44.

76. Лесовик, В.С. Геоника (геомиметика) как трансдисциплинарное направление исследований / В.С. Лесовик // Высшее образование в России. - 2014.

- № 3. - С. 77-83.

77. Шеремет, А. А. Эффективный пенобетон для 3D-аддитивных технологий в строительстве / А. А. Шеремет // Международная научно-техническая конференция молодых ученых, Белгород, 25-27 мая 2020 года. - Белгород:

Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, 2020. - С. 1598-1602.

78. Шеремет, А. А. Текущая ситуация и перспективы применения бетона для строительной 3d-печати / А. А. Шеремет // Университетская наука. - 2020. - № 2(10). - С. 129-131.

79. Wolfs, R. J. M. Early age mechanical behaviour of 3D printed concrete: Numerical modelling and experimental testing / R.J.M Wolfs, F.P. Bos, T.A.M. Salet // Cement and Concrete Research. - 2018. - Т. 106. - Pp. 103-116.

80. Торшин, А. О. Перспективы использования 3D-принтера в строительстве / А. О. Торшин, Е. Н. Потапова // Успехи в химии и химической технологии. - 2016. - Т. 30. - № 7(176). - С. 118-120.

81. Белов, А. О. Технология возведения малоэтажных зданий с помощью 3D-Принтера / А. О. Белов, С. Ю. Боев // Россия молодая. - 2015. - С. 703.

82. Камолова, З.А. Суперпластификаторы для композитных бетонов / З. А. Камалова, Р. З. Рахимов, Е. Ю. Ермилова, О. В. Стоянов // Все материалы. Энциклопедический справочник. - 2013. - № 9. - С.25-31.

83. Lim, S. Developments in construction-scale additive manufacturing processes / S. Lim, R.A. Buswell, T.T. Le, S.A. Austin, A.G.F. Gibb, T. Thorpe // Automation in construction. - 2012. - Т. 21. - Pp. 262-268.

84. Даулбаев, Ч.Б. Определение добавки ускоряющей время схватывания бетонной массы для 3D принтинга / Ч. Б. Даулбаев, М. И. Родин, Ж. К. Елемесова [и др.] // Механизация строительства. - 2017. - Т. 78. - № 3. - С. 45-48.

85. Gibbons, G.J. 3D Printing of cement composites / G.J. Gibbons, R. Williams, P. Purnell, E. Farahi / Advances in Applied Ceramics. - 2010. - Vol. 109 (5). P. 287290.

86. Lim, S. Modelling curved-layered printing paths for fabricating largescale construction components / S. Lim, R.A. Buswell, P.J. Valentine, D. Piker, S.A. Austin, X. De Kestelier // Additive Manufacturing. - 2016. -Vol. 12 (Part B) P. 216- 230.

87. Шведова, М.А. Вопросы регулирования составов цементных смесей для строительной 3 Д - печати / М.А. Шведова, О.В. Артамонова, Г.С. Славчева // Химия, физика и механика материалов. - 2020. № 1 (24). - С. 95-120.

88. Рахимбаев, Ш.М. Сравнительная стойкость бетона с заполнителями и наполнителями разного состава / Ш.М. Рахимбаев, Н.М. Толыпина, Д.А. Толыпин // Известия высших учебных заведений. Строительство. - 2018. - № 10 (718). - С. 13-21.

89. Figueiredo, S.C. An approach to develop printable strain hardening cementitious composites / S.C. Figueiredo, C.R. Rodriguez, Z.Y. Ahmed, D.H. Bos, Y. Xu, T.M. Salet, O. Qopuroglu, E. Schlangen, F.P. Bos // Materials & Design. - 2019. -Vol. 169. - 107651.

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

91. Tay, Yi Wei Daniel. 3D printing trends in building and construction industry: a review / Yi Wei Daniel Tay, B. Panda, S.C. Paul, N. Ahamed, M.J. Tan, F. Kah // Virtual and Physical Prototyping. - 2017. - Vol. 12. - Issue 3. - P. 261-276.

92. El Cheikh, K. Numerical and experimental studies of aggregate blocking in mortar extrusion / K. El. Cheikh, S. Remond, N. Khalil, G. Aouad // Construction and Building Materials. - 2017. - Т. 145. - Pp. 452-463.

93. Perrot, A. Structural built-up of cement-based materials used for 3D-printing extrusion techniques / A. Perrot, D. Rangeard, A. Pierre // Materials and Structures. -2016. - Т. 49. - Pp. 1213-1220.

94. Shahab, A. R. Smart dynamic casting or how to exploit the liquid to solid transition in cementitious materials / A. R. Shahab, E. Lloret Kristensen, P. Fischer, F. Gramazio, M. Kohler, R. J. Flatt // 7th RILEM International Conference on Self-Compacting Concrete and 1st RILEM International Conference on Rheology and Processing of Construction Materials. - 2013.

95. Perrot A. Use of ram extruder as a combined rheo-tribometer to study the behaviour of high yield stress fluids at low strain rate / A. Perrot, Y. Melinge, D.

Rangeard, F. Micaelli, P. Estellé, C. Lanos // Rheologica acta. - 2012. - T. 51. - Pp. 743754.

96. Josserand, L. Bleeding of concrete as an ageing consolidation process / L. Josserand, O. Coussy, F. de Larrard // Cement and concrete research. - 2006. - T. 36. -№. 9. - Pp. 1603-1608.

97. Roussel, N. Steady and transient flow behaviour of fresh cement pastes // Cement and concrete research. - 2005. - T. 35. - №. 9. - Pp. 1656-1664.

98. Roussel, N. A thixotropy model for fresh fluid concretes: theory, validation and applications //Cement and concrete research. - 2006. - T. 36. - №. 10. - Pp. 1797-1806.

99. Wallevik, J. E. Rheological properties of cement paste: Thixotropic behavior and structural breakdown // Cement and Concrete Research. - 2009. - T. 39. - №. 1. -Pp. 14-29.

100. Billberg, P. Form pressure generated by self-compacting concrete //Proceedings of the 3rd international RILEM symposium on self-compacting concrete, RILEM PRO33 Reykjavik, Iceland. - 2003. - Pp. 271-280.

101. Lowke, D. Effect of cement on superplasticizer adsorption, yield stress, thixotropy and segregation resistance / D. Lowke, T. Krankel, C. Gehlen, P. SchieBl // Design, Production and Placement of Self-Consolidating Concrete: Proceedings of SCC2010, Montreal, Canada, September 26-29, 2010. - Springer Netherlands, 2010. -Pp. 91-101.

102. Ferron, R. P. et al. Rheological method to evaluate structural buildup in self-consolidating concrete cement pastes / R.P. Ferron, A. Gregori, Z. Sun, S.P. Shah // ACI materials journal. - 2007. - T. 104. - №. 3. - P. 242.

103. Perrot, A. Prediction of lateral form pressure exerted by concrete at low casting rates / A. Perrot, A. Pierre, S. Vitaloni, V. Picandet // Materials and Structures. -2015. - T. 48. - №. 7. - P. 2315-2322.

104. Khoshnevis, B. Mega-scale fabrication by contour crafting / B. Khoshnevis, D. Hwang, K. T. Yao, Z. Yeh // International Journal of Industrial and Systems Engineering. - 2006. - T. 1. - №. 3. - Pp. 301-320.

105. Zhang, J. Optimal machine operation planning for construction by Contour Crafting / J. Zhang, B. Khoshnevis // Automation in Construction. - 2013. - Т. 29. - Pp. 50-67.

106. Bederina, M. Effect of limestone fillers the physic-mechanical properties of limestone concrete / M. Bederina, Z. Makhloufi, T. Bouziani // Physics Procedia. - 2011.

- Т. 21. - Pp. 28-34.

107. Alhozaimy, A. M. Effect of absorption of limestone aggregates on strength and slump loss of concrete // Cement and Concrete Composites. - 2009. - Т. 31. - №. 7.

- Pp. 470-473.

108. Голубева, О. А. Влияние метакаолина на свойства белого портландцемента / О. А. Голубева, Е. Н. Потапова // Успехи в химии и химической технологии. - 2014. - Т. 28. - № 8(157). - С. 28-31.

109. Duan, P. Enhancing microstructure and durability of concrete from ground granulated blast furnace slag and metakaolin as cement replacement materials / P. Duan, Z. Shui, W. Chen, C. Shen // Journal of Materials Research and Technology. - 2013. - Т. 2. - №. 1. - Pp. 52-59.

110. Стеенберг, М. Композиционный цемент на основе портландцемента, известняка и прокаленной глины / М. Стеенберг, Д. Херфорт, С. Поульсен, Й. Скибстед, Й. Дамтофт // Цемент и его применение. - 2012. - №. 9. - С. 44-49.

111. Изотов В. С., Соколова Ю. А. Химические добавки для модификации бетона. Палеотип / В. С. Изотов, Ю. А. Соколова // Москва. - 2006.

112. Камалова, З. А. Суперпластификаторы в технологии изготовления композиционного бетона / З. А. Камалова, Р. З. Рахимов, Е. Ю. Ермилова, О. В. Стоянов // Вестник Казанского технологического университета. - 2013. - Т. 16. -№ 8. - С. 148-152.

113. Abdou, M. I Upgrading offshore pipelines concrete coated by silica fume additive against aggressive mechanical laying and environmental impact / M.I. Abdou, H. Abuseda // Egyptian Journal of Petroleum. - 2016. - Т. 25. - №. 2. - Pp. 193-199.

114. Karahan, O. The durability properties of polypropylene fiber reinforced fly ash concrete / O. Karahan, C.D. Ati§ // Materials & Design. - 2011. - Т. 32. - №. 2. -Pp. 1044-1049.

115. Malaeb, Z. 3D concrete printing: machine design, mix proportioning, and mix comparison between different machine setups / F.A. lSakka, F. Hamzeh // 3D Concrete printing technology. - Butterworth-Heinemann, 2019. - Pp. 115-136.

116. Baehr D. O., Izard D. G. Method for the production of glass fiber-reinforced gypsum sheets and gypsum board formed therefrom: пат. 4265979 США. - 1981.

117. Liu, K. Shear strength of concrete filled glass fiber reinforced gypsum walls / K. Liu, Y.F. Wu, X.L. Jiang // Materials and Structures. - 2008. - Т. 41. - Pp. 649-662.

118. Лукутцова, Н. П. Технико-экологическое обоснование получения наномодификатора для бетона / Н. П. Лукутцова, А. А. Пыкин, С. В. Ширко, А. А. Мацаенко // Строительство и реконструкция. - 2012. - № 3(41). - С. 42-47.

119. Лукутцова, Н. П. Наномодифицированные композиционные строительные материалы / Н. П. Лукутцова // Проблемы инновационного биосферно-совместимого социально-экономического развития в строительном, жилищно-коммунальном и дорожном комплексах. - 2015. - С. 94-100.

120. Гегерь, В. Я. Повышение эффективности мелкозернистого бетона комплексной микродисперсной добавкой / В. Я. Гегерь, Н. П. Лукутцова, Е. Г. Карпиков, Р. О. Петров // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. - 2013. - № 3. - С. 15-18.

121. Горностаева, Е. Ю. Получение древесно-цементных композиций с улучшенными физико-техническими показателями / Е. Ю. Горностаева, Н. П. Лукутцова // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. - 2010. - № 4. - С. 44-46.

122. Lukuttsova, N. P. Heavy concrete with mineral additive Tripoli / N.P. Lukuttsova, S.N. Golovin, P. A. Artamonov // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. - IOP Publishing, 2019. - Т. 687. - №. 2. - P. 022033.

123. Лесовик В.С. Методы исследования строительных материалов / В.С. Лесовик, А.Д. Толстой. - Белгород: Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, - 2010. - 95 с.

124. Соколов В.Н. Применение компьютерного анализа РЭМ-изображений для оценки емкостных и фильтрационных свойств пород - коллекторов нефти и газа / В.Н. Соколов, В.А. Кузьмин // Изв. АН Сер.физ. - 1993. - Т. 57.- № 8. - С. 94-98.

125. ГОСТ 24544-81 Бетоны. Методы определения деформаций усадки и ползучести - Введ. 01.01.1982. - М.: Изд-во стандартов, 1982. - 44 с.

126. ГОСТ 12730.3-2020 Бетоны. Метод определения водопоглощения -Введ. 01.09.2021. - М.: Изд-во стандартов, 2021. - 5 с.

127. ГОСТ 10180-2012 Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам - Введ. 01.07.2013. - М.: Изд-во стандартов, 2013. - 35 с.

128. Стандарт организации ФГБОУ ВО БГТУ им. В.Г. Шухова СТО 02066339-043-2020 «Смеси для получения композитов метом строительной печати на цементном вяжущем». Методы испытаний, Белгород, 2020. - 22 с.

129. Загороднюк, Л.Х. Объективные предпосылки перехода к композиционным вяжущим / Л. Х. Загороднюк, В. С. Лесовик, Е. С. Глаголев [и др.] // Наукоемкие технологии и инновации. - 2016. - С. 110-116.

130. Дребезгова, М. Ю. К вопросу управления процессами структурообразования композиционных гипсовых вяжущих / М. Ю. Дребезгова, А. С. Евсюкова, Н. В. Чернышева, В. В. Потапов // ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОМПОЗИТЫ ДЛЯ ЗЕЛЕНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА. - 2016. -С. 263-268.

131. Минаков, С. В. К вопросу выбора компонентов композиционных вяжущих / С. В. Минаков, М. Ю. Елистраткин // Современные строительные материалы, технологи и конструкции. - 2015. - С. 365-370.

132. Karpikov, E. G. Effective highly dispersed additive for concretes on the basis of natural mineral raw materials / E. G. Karpikov, N. P. Lukutsova, E. A. Bondarenko // Materials Science Forum. - Trans Tech Publications Ltd, 2020. - Т. 992. - Pp. 168-172.

133. Zagorodnyuk, L. H. Study of the hydration processes of modified binders by infrared spectroscopy / L. H. Zagorodnyuk, D. A. Sumskoy // Materials Science Forum.

- Trans Tech Publications Ltd, 2020. - Т. 974. - Pp. 49-54.

134. Secrieru, E. Study on concrete pumpability combining different laboratory tools and linkage to rheology / E. Secrieru, S. Fataei, C. Schrofl, V. Mechtcherine // Construction and Building Materials. - 2017. - Т. 144. - Pp. 451-461.

135. Сапелин, А. Н. Лёгкие бетоны нового поколения / А. Н. Сапелин, М. Ю. Елистраткин // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. - 2014. - № 4. - С. 79-83.

136. Zagorodnyuk, L. Modified heat-insulating binder using jet-grinded waste of expanded perlite sand / L. Zagorodnyuk, D. Sumskoy, V. Lesovik, R. Fediuk // Construction and Building Materials. - 2020. - Т. 260. - P. 120440.

137. Лесовик, В.С. Эффективные кладочные растворы для автоклавных стеновых материалов / В. С. Лесовик, Л. Х. Загороднюк, А. А. Куприна [и др.] // Строительные материалы. - 2016. - № 12. - С. 22-25.

138. Zagorodnyuk, L. H. Study of the hydration processes of modified binders by infrared spectroscopy / L.H. Zagorodnyuk, D.A. Sumskoy // Materials Science Forum. -Trans Tech Publications Ltd, 2020. - Т. 974. - P. 49-54.

139. Лесовик, В.С. Формирование свойств композиций для строительной печати / В. С. Лесовик, М. Ю. Елистраткин, Е. С. Глаголев [и др.] // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова.

- 2017. - № 10. - С. 6-14. - DOI 10.12737/article_59cd0c57ede8c1.83340178.

140. Чернышева, Н.В. Влияние минеральных добавок различного генезиса на микроструктуру гипсоцементного камня / Н. В. Чернышева, М. С. Агеева, Эльян Исса Жамал Исса, М. Ю. Дребезгова // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. - 2013. - № 4. - С. 12-18.

141. Лесовик, В.С. К вопросу изучения особенностей структурообразования композиционных вяжущих для неавтоклавных газобетонов / В. С. Лесовик, М. В. Абсиметов, М. Ю. Елистраткин [и др.] // Строительные материалы и изделия. -2019. - Т. 2. - № 3. - С. 41-47.

142. Гордон С. С. Пески для бетонов. - Москва: Промстройиздат, 1957. - 120

с.

143. Шаталова, С. В. Бетоны на основе гипсоцементных вяжущих для 3D-аддитивных технологий [Текст]: дис. ... кандидата технических наук : 2.1.5. / Шаталова Светлана Вячеславовна. - Белгород, 2022. - 19 с.

144. Елистраткин, М. Ю. К вопросу изучения особенностей твердения аддитивно-изготовленных строительных конструкций / М. Ю. Елистраткин, М. И. Кожухова, М. А. Поспелова, Е. О. Семернин // Технологии аддитивного производства. - 2019. - Т. 1. - №. 1. - С. 5-5.

145. Елистраткин, М. Ю. Композиционные вяжущие для 3D аддитивных технологий / Л. Х. Загороднюк, М. Ю. Елистраткин, Д. С. Подгорный, С. К. Ш. Ал Мамури // Вестник Сибирского государственного автомобильно-дорожного университета. - 2021. - Т. 18. - № 4(80). - С. 428-439. - DOI 10.26518/2071-72962021-18-4-428-439.

146. Шаталова, С. В. Разработка комплексного решения для 3D-печати стеновых конструкций / С. В. Шаталова, Н. В. Чернышева, В. С. Лесовик, Елистраткин М.Ю., Шеремет А.А. // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. - 2022. - № 10. - С. 8-19. - DOI 10.34031/2071-7318-2022-7-10-8-19.

147. Патент на полезную модель № 205716 U1 Российская Федерация, МПК B29C 64/20, B33Y 30/00. формующее устройство для аддитивного изготовления многослойных стеновых конструкций; № 2020142448; заявл. 22.12.2020; опубл. 29.07.2021 / В. С. Лесовик, М. Ю. Елистраткин, А. А. Шеремет [и др.]; заявитель федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова».

148. Elistratkin, M. Influence of Equipment Operation Parameters on the Characteristics of a Track Produced with Construction 3D Printing / M. Elistratkin, N. Alfimova, D. Podgornyi et al.] // Buildings. - 2022 - Vol. 12 - Iss 5 - P. 593.

149. СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий» Официальное издание М, 2012. - 95с.

150. СП 131.13330.2020 «Строительная климатология» Официальное издание М, 2020. - 146с.

151. СП 52-101-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры» Официальное издание М.: ГУП "НИИЖБ", ФГУП ЦПП, 2004

152. Самуйлов, Ю. Д. 3D-бетонирование - составы, методики и свойства смесей / Ю. Д. Самуйлов, В. М. Трепачко, Э. И. Батяновский // Наука и техника. -2022. - Т. 21, № 5. - С. 374-385. - DOI 10.21122/2227-1031-2022-21-5-374-385.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Патент на полезную модель №205716

Титульный лист технологического регламента на изготовление смесей бетонных мелкозернистых и смесей керамзитобетонных крупнопористых для

строительной печати

Титульный лист технологического регламента на изготовление трехслойных сборных бетонных изделий с внутренним слоем из крупнопористого керамзитобетона методом строительной печати

Белгород 2022

Свидетельство о регистрации ноу-хау №20220041

Свидетельство о регистрации ноу-хау №20220042

ш

ШЁ

Ш

ш

ш

шш

I™

Ш

ш ж

ш

ШЯ

Шш

I

Ш

дХХм

Ж ■

кш

И

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«БЕЛГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. В.Г. ШУХОВА» (БГТУ им. В.Г. Шухова)

Шм

ш

№ 20220042

«Способ получения смесей керамзитобетонных крупнопористых для печати внутренних слоев многослойных конструкций»

Правообладатель(ли): Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Белгородский государственный технологический университет

им. В.Г. Шухова»

Автор(ы): Елистраткин Михаил Юрьевич, Лесовик Валерий Станиславович, Шаталова Светлана Вячеславовна,

Шеремет Алена Анатольевна, Молчанов Сергей Александрович, Воронов Василий Васильевич

V/,

Дата регистрации: 25 ноября 2022 г.

Акт о выпуске опытно-промышленной партии композиционного вяжущего на основе портландцемента с добавлением обогащенных отсевов дробления

кварцитопесчаника

Акт о проведении полупромышленных испытаний

УТВЕРЖДАЮ:

проректор В.г. Шухова

'аФЛ

1" на^ профессор

Е.И. Евтушенко <Лм6оЛий 2023 г.

СПРАВКА

о внедрении результатов научно-исследовательской работы в учебный

процесс

Теоретические и экспериментальные результаты исследований, полученные при выполнении диссертационной работы A.A. Шеремет «Бетонные смеси для трехслойной параллельной ЗО-печати», используются в учебном процессе ФГБОУ ВО «Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова» при подготовке бакалавров по направлению 08.03.01 - Строительство, образовательной программы «Производство строительных материалов, изделий и конструкций»; магистрантов по направлению 08.04.01 - Строительство, образовательной программы «Эффективные строительные композиты для ЗО-аддитивных технологий». Это отражено в рабочих программах дисциплин «Бетоноведение», «Технология бетона, строительных изделий и конструкций», «Эффективные композиты для ЗБ-адцитивных технологий» «Программное обеспечение ЗБаддитивных технологий».

Директор инженерно-строительного /

института, д.т.н., проф.

Зав. кафедрой СМИиК д.т.н., проф.

В.А. Уваров

B.C. Лесовик