Мелкозернистые бетоны в технологии аддитивного производства (3D-печати) тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Зиганшина Лилия Валиевна

• Зиганшина Лилия Валиевна
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Зиганшина Лилия Валиевна

ВВЕДЕНИЕ

1. ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ФОРМОВАНИЯ БЕТОНОВ МЕТОДОМ ПОСЛОЙНОЙ ЭКСТРУЗИИ (ЭБ-ПЕЧАТИ)

1.1. Анализ нормативной документации, процессов и способов строительной 3Б-печати, состояния рынка аддитивного производства

1.2. Сырьевые смеси, применяемые в технологии строительной ЭБ-печати

1.3. Применение модифицирующих добавок в технологии строительной 3Б-печати

1.3.1. Активные минеральные добавки

1.3.2. Химические добавки

1.4. Основные направления совершенствования аддитивного производства в строительстве путем оптимизации мелкозернистых бетонных смесей и бетонов

1.5. Выводы по главе, основные направления исследований, формулирование цели и задач работы

2. ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТОВ, ИСХОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ И МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Характеристика исходных материалов

2.2. Характеристика применяемого ЭБ-принтера

2.3. Создание образцов методом строительной ЭБ-печати

2.4. Методы экспериментальных исследований

2.4.1. Изучение реотехнологических свойств

2.4.2. Изучение физико-механических свойств

2.4.3. Определение гидравлической активности минеральных добавок

2.4.4. Комплексный термический анализ

2.4.5. Рентгенофазовый анализ

2.4.6. Методика проведения электронно-микроскопического и микрозондового анализов

2.4.7. Метод рентгеновской компьютерной томографии

2.4.8. Статистическая обработка экспериментальных данных. Использование метода математического планирования эксперимента

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТРЕБОВАНИЙ К РЕОТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ СВОЙСТВАМ СЫРЬЕВЫХ СМЕСЕЙ, ФОРМУЕМЫХ МЕТОДОМ ПОСЛОЙНОЙ ЭКСТРУЗИИ (ЗО-ПЕЧАТИ), И РАЗРАБОТКА БАЗОВОГО СОСТАВА МЕЛКОЗЕРНИСТОГО БЕТОНА

3.1. Влияние реотехнологических свойств растворной смеси на ее формоустойчивость по критерию обеспечения заданных геометрических параметров

3.2. Влияние подвижности растворной смеси на бездефектность ее послойной укладки

3.3. Влияние подвижности растворной смеси на ее прочность

3.4. Влияние подвижности сырьевой смеси на адгезию слоев

3.5. Влияние реотехнологических свойств сырьевой смеси на показатели макроструктуры ЦПР

3.6. Разработка базового состава мелкозернистого бетона

3.7. Выводы по главе

4. ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ АДДИТИВНОГО ПРОИЗВОДСТВА ПУТЕМ МОДИФИКАЦИИ СОСТАВА МЕЛКОЗЕРНИСТОГО БЕТОНА

4.1. Влияние пластифицирующих добавок на свойства цементного теста, формоустойчивость и физико-механические характеристики мелкозернистого бетона в технологии аддитивного производства

4.2. Влияние минеральных добавок на свойства цементного теста, формоустойчивость и физико-механические характеристики мелкозернистого бетона в технологии аддитивного производства

4.3. Влияние гидрофобизирующих добавок на свойства цементного теста, формоустойчивость и физико-механические характеристики мелкозернистого бетона в технологии аддитивного производства

4.4. Разработка комплексных добавок для мелкозернистого бетона, формуемого

методом послойной экструзии (ЭБ-печати)

4.5. Выводы по главе

5. ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ БЕТОНА, СФОРМОВАННОГО МЕТОДОМ ПОСЛОЙНОЙ ЭКСТРУЗИИ

5.1. Исследование поровой структуры бетонов

5.2. Электронно-микроскопический и микрозондовый анализы

5.3. Рентгеновская компьютерная томография

5.4. Дифференциально-термический анализ

5.5. Рентгенофазовый анализ

5.6. Выводы по главе

6. ТЕХНОЛОГИЯ, ОРГАНИЗАЦИЯ И КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА АДДИТИВНОГО ПРОИЗВОДСТВА МАЛОЙ АРХИТЕКТУРНОЙ ФОРМЫ ИЗ БЕТОНА И ЕЕ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ

6.1. Моделирование и создание продукции методом ЭБ-печати

6.2. Технология и организация аддитивного производства малой архитектурной формы

6.3. Контроль качества продукции в технологии аддитивного производства

6.4. Технико-экономическая эффективность

6.5. Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Приложение

Приложение

Приложение Э

Приложение

Приложение

Приложение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Мелкозернистые бетоны в технологии аддитивного производства (3D-печати)»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Создание конкурентоспособной продукции нового поколения, а также решение задач по импортозамещению и экспорто-ориентированному импортоопережению высокотехнологичной зарубежной продукции на основе применения передовых производственных технологий является весьма актуальной задачей, достижение которой в настоящее время обеспечивается реализацией плана мероприятий Национальной технологической инициативы в соответствии с Постановлением Правительства РФ № 317 от 18.04.2016. В строительной отрасли к передовым производственным технологиям следует отнести цифровое моделирование и проектирование, создание новых материалов и аддитивных технологий.

Одним из видов аддитивных технологий, внедряющихся в строительное производство, является 3D-печать методом послойной экструзии. Данная технология позволяет создавать (выращивать) объекты путем послойного нанесения (экструзии) сырьевой смеси в соответствии с заданной трехмерной цифровой моделью.

Применяемые в настоящее время составы бетонных смесей (преимущественно мелкозернистые) для послойной экструзии (3D-печати) не адаптированы для применения в качестве «чернил» в строительных 3D-принтерах, что выражается в невысоких реотехнологических характеристиках смесей, а также невысоких эксплуатационных свойствах и долговечности изделий на их основе. Наиболее характерными дефектами изделий, формуемых методом послойной экструзии, являются: нарушение геометрии вследствие растекания слоев, наличие разрывов, пустот и изломов, повышенная пористость, низкая трещиностойкость, высокие усадочные деформации, неравномерность твердения и др.

Кроме того, длительные технологические перерывы, необходимые для обеспечения формоустойчивости слоев, а также перерывы, возникающие при завершении рабочей смены, при возобновлении 3D-печати приводят к

образованию холодных швов, существенно снижающих качество строительной продукции, выражающиеся в низкой адгезии слоев и снижении физико-механических характеристик (прочности, водонепроницаемости, морозостойкости и др.).

Ввиду этого к бетонным смесям, формуемым методом послойной экструзии, предъявляются требования, которые напрямую зависят от эксплуатационных, рецептурных и технологических факторов. Среди которых наиболее важными являются: высокая формоустойчивость напечатанных слоев, ускоренное начальное структурообразование, высокая адгезия напечатанных слоев, повышенные физико-механические характеристики сформованных композитов.

В этой связи актуальным становится решение вопросов, связанных с совершенствованием аддитивного производства в строительстве путем разработки составов мелкозернистых бетонных смесей для послойной экструзии (3D-печати) с оптимальными реотехнологическими характеристиками, повышенными физико-механическими свойствами и разработкой научно обоснованных технологических решений, обеспечивающих исключение образования холодных швов в более длительном временном интервале перерыва 3D-печати.

Степень разработанности. Теоретические основы формирования структуры, свойств и технологии бетонов изложены в работах Баженова Ю.М., Батракова В.Г., Изотова В.С., Калашникова В.И., Королева Е.В., Рахимова Р.З., Рыбьева И.А., Чернышова Е.М. и др. Вопросы исследования процессов структурообразования экструдированных композиций на основе цемента рассмотрены в работах Бернея И.И., Лесовика В.С., Полуэктовой В.А., Славчевой Г.С., Тараканова О.В., Удодова С.А., Austin S.A., Chen Y., Nematollahi B., Pan J., Sanjayan J., Thanh T. Le, Zhang Y., Zhou Z., Zhu B. и др. Технологические особенности аддитивного производства в строительстве рассмотрены в работах F. Bos, Gideon P.A.G. van Zijl, J. Kruger и др.

В настоящее время степень разработанности проблемы по совершенствованию технологии аддитивного производства в строительстве за счет физико-химического воздействия на сырьевые смеси с целью получения продукции требуемого качества на основе мелкозернистых бетонных смесей с оптимальными ретехнологическими характеристиками и повышенными физико -механическими свойствами композитов на их основе является недостаточной из-за относительной новизны технологии и применяемого для этих целей оборудования, а также иных традиционно применяемых подходов к разработке экструдируемых составов бетонных смесей, не учитывающих в своей рецептуре таких компонентов бетона, как портландцемент, мелкий заполнитель в виде песка (Мк 1... 3), модификатор вязкости, активные минеральные добавки

Л

(Буд = 640.4500 м/кг), а также отсутствием научных исследований процессов взаимодействия данных компонентов при совместном их применении в технологии формования мелкозернистых бетонов методом послойной экструзии (3Э-печати).

Цель работы - разработка научно-обоснованного технологического решения, обеспечивающего совершенствование аддитивного производства в строительстве за счет модификации состава мелкозернистых бетонных смесей комплексом активных минеральных и химических добавок.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Определить требования к реотехнологическим свойствам смесей, обладающих формуемостью методом послойной экструзии (3Э-печати).

2. Разработать базовые составы бетонной смеси, формуемые методом послойной экструзии (3Э-печати), на основе различных видов портландцементов, кварцевого песка с различным модулем крупности и воды.

3. Модифицировать базовые составы бетонной смеси минеральными и химическими добавками для улучшения формоустойчивости напечатанных слоев, ускорения начального структурообразования, физико-механических

характеристик композитов (повышенная плотность, прочность, пониженное водопоглощение).

4. Изучить особенности формирования микро- и макроструктуры базового и модифицированного состава бетона, сформованного методом послойной экструзии (3Б-печати).

5. Провести апробацию разработанных составов бетонов для ЭБ-печати, разработать основные положения организации и осуществления контроля качества возведения строительной продукции методом послойной экструзии (3D-печати), устанавливающие состав операций и средства контроля при производстве работ.

6. Разработать технологическое решение аддитивного производства строительной продукции из мелкозернистой бетонной смеси, позволяющее осуществлять более продолжительные по времени технологические перерывы без образования холодных швов с повышенной адгезией напечатанных слоев.

7. Выполнить экспериментальное и технико-экономическое обоснование аддитивных технологических процессов при моделировании и создании строительной продукции.

Научная новизна работы.

1. Установлено, что введение исследуемых минеральных добавок (диатомит, микрокремнезем, биокремнезем, волластонит, каолин, метакаолин) со средним размером частиц 0,5-Э мкм в количестве 10-20% от массы портландцемента в мелкозернистые бетонные смеси (Ц:П=1:Э, марка по подвижности Пк 31) приводит к интенсификации флокуляционного и коллоидного характера взаимодействия между твердыми частицами в системе, что выражается в повышении связанности смеси, улучшении формуемости и формоустойчивости (до 81,8%) при послойной экструзии (3Б-печати).

1 Марка по подвижности растворных и бетонных смесей определялась по методике, изложенной в ГОСТ 5802-86, для возможности сопоставления полученных результатов для растворов и бетонов.

2. Установлено, что снижение величины предельного напряжения сдвига бетонной смеси, определенной на границе гравитационной растекаемости, с 208 до 74 Па, при сохранении марки по подвижности Пк 2, достигаемое модификацией мелкозернистого бетона разработанным органо-минеральным комплексом, включающим сополимер на основе полиоксиэтиленовых производных ненасыщенных карбоновых кислот и метакаолин, обеспечивает улучшение формуемости, повышение формоустойчивости слоев до 55% и предела прочности на сжатие мелкозернистых бетонов до 39% при формовании методом послойной экструзии (3D-печати).

3. Установлено, что введение бинарных активных минеральных (биокремнезем + каолин, биокремнезем + метакаолин) и химических добавок на основе нафталинсульфонат натрия, эфира полисилоксана, полифенилэтоксисилоксана, сополимера на основе полиоксиэтиленовых производных ненасыщенных карбоновых кислот в рецептуру мелкозернистого бетона, сформованного методом послойной экструзии (3D-печати), приводит к формированию более плотной (снижение полного объема пор на 6,5-10,3%, открытых капиллярных пор - на 5,7-23,9%, открытых некапиллярных пор - на 33,2-79,0%, увеличению условно-закрытых пор на 0,5-57,0%, показателя микропористости - на 58,1-280,6%) и однородной структуры (определенной методом РКТ, характеризуемой более равномерным распределением пор по объему композита), обеспечивающей повышенные физико-механические свойства.

4. Выявлено, что геометрические отклонения длины печатаемого изделия, представляющего собой многослойные полосы, от проектного значения выражаются линейной зависимостью величины предельного напряжения сдвига мелкозернистой бетонной смеси, описываемой Л1 = —0,5276 ■ т0 + 168,31.

5. Впервые разработано технологическое решение аддитивного производства строительной продукции из мелкозернистой бетонной смеси, позволяющее осуществлять более продолжительные по времени технологические перерывы (до 12 ч) без снижения адгезии напечатанных слоев за счет устройства

модифицированного переходного слоя, печатаемого до технологического перерыва, включающего повышенное содержание кремнийорганического соединения, замедляющего процесс структурообразования бетона.

Теоретическая и практическая значимость работы.

1. Предложен научно-обоснованный подход к разработке составов мелкозернистых бетонов марки по подвижности Пк 2 на основе портландцемента классов ВЭ0 ^ В40, обеспечивающих повышенную формоустойчивость и прочность при формовании методом послойной экструзии (3D-печати), основанный на модифицировании структуры композитов эффективными органо-минеральными комплексами, включающими активную минеральную добавку, кремнийорганическое соединение и модификатор вязкости - пластифицирующую добавку.

2. Распространены представления об эффективности влияния комплексных добавок, включающих нафталинсульфонат натрия, эфир полисилоксана и минеральные добавки (каолин, метакаолин, биокремнезем) на состав продуктов твердения, структуру и свойства мелкозернистых цементных бетонов, формуемых методом послойной экструзии (3D-печати).

3. Разработаны рецептуры оптимальных составов мелкозернистых бетонов классов ВЭ0 ^ В40, формуемых методом послойной экструзии (3Б-печати), с оптимальными реотехнологическими характеристиками, повышенными физико-механическими свойствами изделий на их основе.

4. Разработаны принципиальные технологические схемы производства строительной продукции из мелкозернистой бетонной смеси методом послойной экструзии (3D-печати): «стандартная» и «с увеличенной продолжительностью технологического перерыва», обеспечивающая высокую адгезию слоев при более продолжительных по времени технологических перерывах в процессе 3D-печати.

5. Разработаны основные положения организации и осуществления контроля качества возведения строительной продукции методом послойной экструзии (3D-печати), устанавливающие состав операций и средства контроля при производстве работ.

6. Разработан технологический регламент, определяющий последовательность, состав работ и нормы времени строительных работ по осуществлению ЭЭ-печати бетоном методом послойной экструзии с применением строительного SD-принтера «AMT S-6044».

7. Разработана технологическая карта на возведение малой архитектурной формы из бетона с применением строительного SD-принтера «AMT S-6044».

Методология и методы диссертационного исследования. Методологической основой диссертационного исследования являются современные теоретические положения строительного материаловедения в области структурообразования и технологии бетонов с минеральными и химическими добавками. Методическую основу составляют физико-химические и физико-механические методы испытаний, согласно требованиям соответствующих ГОСТ, статистические методы обработки, анализа и оптимизации результатов исследований. Изучение процессов гидратации, структурообразования, особенности формирования фазового состава исследуемых цементных систем и мелкозернистого бетона проводилось с применением современных аналитических методов, таких как электронно-микроскопический и микрозондовый анализы, рентгенофазовый анализ (РФА), дифференциально-термический анализ (ДТА) и рентгеновская компьютерная томография.

Представленные в диссертации результаты получены лично автором или при проведении совместных исследований, в которых автору принадлежит основная роль в планировании и проведении экспериментов, оценке и анализе обобщенных результатов. Во всех опубликованных работах, в том числе и в соавторстве, автору принадлежат в равной степени результаты исследований, сформулированные на основе их анализа и обобщений теоретические положения, отображающие научную новизну работы, и прикладные исследования, удостоверяющие её практическую значимость.

Объект исследования - аддитивный технологический процесс, мелкозернистые бетоны и растворы, формуемые методом послойной экструзии (ЭЭ-печати).

Предмет исследования - реотехнологические свойства мелкозернистых растворных и бетонных смесей, структура и физико-механические свойства растворов и бетонов, качество строительной продукции, формуемой методом послойной экструзии (3Б-печати), трудовые и материально-технические ресурсы в аддитивном строительном производстве.

Положения, выносимые на защиту:

• зависимости реотехнологических характеристик растворных и мелкозернистых бетонных смесей от их состава, формуемых методом послойной экструзии (ЭБ-печати), от их состава;

• закономерности влияния минеральных, пластифицирующих, гидрофобизирующих и комплексных добавок на реотехнологические свойства мелкозернистых бетонных смесей и физико-механические характеристики затвердевших композитов, формуемых методом послойной экструзии (3Б-печати);

• результаты оптических, дифференциально-термических, рентгеноструктурных исследований структуры модифицированного цементного камня и мелкозернистого бетона, формуемого методом послойной экструзии (ЭБ-печати);

• разработанный способ аддитивного производства строительной продукции методом ЭБ-печати, обеспечивающий исключение образования холодных швов в более длительном временном интервале, достигаемое модифицированием состава мелкозернистой бетонной смеси;

• разработанная система контроля качества возведения строительной продукции методом ЭБ-печати.

Степень достоверности результатов диссертационного исследования. Достоверность результатов и обоснованность выводов работы обеспечивается достаточным объемом воспроизводимых экспериментальных данных, не противоречащих известным законам и теориям отечественных и зарубежных ученых, применением современных методов исследований, их взаимной

корреляцией, использованием статистических методов при обработке экспериментальных данных. Выводы и рекомендации, полученные в работе, официально апробированы и подтверждены результатами производственных испытаний.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на ежегодных Всероссийской научной конференции по проблемам архитектуры и строительства (КГАСУ, г. Казань, 2019), VII Международной научно-практической конференции «Ресурсо-энергоэффективные технологии в строительном комплексе» (г. Саратов, 2019 г.), Международных научных конференциях International Scientific Conference on Socio-Technical Construction and Civil Engineering - Социо-техническое гражданское строительство (г. Казань, 2020 г., 2021 г.), V Международной (XI Всероссийской конференции) «Строительство и застройка: жизненный цикл -2020» (г. Чебоксары, 2020 г.), XIV конференции молодых ученых «Молодежь и инновации Татарстана» (г. Казань, 2021 г.), IV Международной научной конференции «Наука будущих - наука молодых» (г. Москва, 2021 г.), 19-ой Всероссийской молодежной научно-технической конференции «ИДЕЛЬ-19» в области естественных наук (г. Казань, 2021 г.).

Реализация работы. Результаты работы используются в учебном процессе при подготовке студентов, обучающихся по направлению подготовки 08.04.01 «Строительство», направленности (профиль) «Технология и организация строительства», оформлены в виде учебно-методического пособия «Моделирование и создание строительных изделий методом SD-печати». Осуществлено изготовление модифицированной мелкозернистой бетонной смеси, опытной партии скамеек С-образной формы для благоустройства городских пространств на SD-принтере по патенту РФ № 200917 компанией ООО «3Д-строй» (г. Казань) и внедрение при благоустройстве территории кампуса КГАСУ.

Работы по теме диссертационного исследования награждены стипендией Мэра г. Казани (2019 г.), специальной государственной стипендией Республики Татарстан (2021 г.), отмечены дипломами победителя на X Республиканском

молодежном форуме «Наш Татарстан» (2020 г.), молодежном форуме Приволжского федерального округа «аВолга» (2020 г.), программе «УМНИК» (2021 г.), конкурсе «50 лучших инновационных идей для Республики Татарстан» в номинации «Старт инноваций» (2020 г.), «Молодежный инновационный проект» (2021 г.), конкурсе «Итоги года КГАСУ» в номинации «Аспирант года» (г. Казань, 2021 г.), «Лучший молодой ученый Республики Татарстан» в номинации «Лучший аспирант в области технических наук» (г. Казань, 2022 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 работ, из них 3 статьи в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ, 2 статьи в журналах, индексируемых базой данных Scopus и Web of Science. Получено 16 патентов РФ, из них 3 на изобретение: «Способ изготовления армированного бетонного изделия на BD-принтере», «Способ возведения армированной бетонной стены методом 3Э-печати», «Способ возведения армированной бетонной стены на BD-принтере», 13 - на полезную модель.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав, заключения, списка литературы из 181 наименований и 6 приложений. Работа изложена на 249 страницах машинописного текста и содержит 58 таблиц, 123 рисунка.

Содержание диссертационной работы соответствует формуле специальности и области исследований «Разработка составов и принципов производства эффективных строительных материалов с использованием местного сырья и отходов промышленности» паспорта научной специальности 05.23.05 (2.1.5) «Строительные материалы и изделия».

1. ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ФОРМОВАНИЯ БЕТОНОВ МЕТОДОМ ПОСЛОЙНОЙ ЭКСТРУЗИИ (3Б-ПЕЧАТИ)

В различных отраслях промышленности, в том числе строительстве, наблюдается широкое применение инновационных технологий в направлении развития и внедрения средств автоматизации и роботизации при производстве.

Одной из таких активно развивающихся инновационных технологий в области строительства является применение аддитивных технологических процессов, позволяющих изготавливать детали, изделия, конструкции, каркасы зданий и сооружений на основе создания физического объекта по электронной геометрической модели путем добавления материала, как правило, слой за слоем, в отличие от вычитающего (субтрактивного) производства (механической обработки) и традиционного формообразующего производства (литья, штамповки) [1].

Перспективы превосходства аддитивных технологий в строительной отрасли по отношению к традиционным подходам отмечают многие авторы в своих работах [2-11] благодаря значительному сокращению сроков строительства и трудозатрат, возможности изготовления изделий различной конфигурации, отсутствию существенных отходов при производстве, экономической выгоде, обеспечению сохранности окружающей среды и повышению безопасности жизнедеятельности в процессе самого производства.

В настоящее время существует семь основных категорий аддитивных процессов (фотополимеризация в ванне, струйное нанесение материала, струйное нанесение связующего, синтез на подложке, экструзия материала, прямой подвод энергии и материала и листовая ламинация) [12]. Наиболее широкое распространение в строительстве получил метод послойной экструзии материала с применением сырьевых смесей на основе минеральных вяжущих, главным образом, портландцемента.

Технология формования бетонов методом послойной экструзии это взаимосвязанные процессы и способы переработки сырьевых компонентов. Как

известно [13], основными элементами технологии являются сырье, энергия и аппаратура (оборудование), которые тесно взаимосвязаны и обусловлены экономическими и научно-техническими аспектами.

Опираясь на работы В.И. Теличенко, О.М. Терентьева, А.А. Лапидуса [14] можно сформулировать, что технология аддитивного строительного производства с научной точки зрения рассматривает теоретические основы, способы и методы выполнения строительных процессов, обеспечивающих обработку полуфабрикатов (растворных и бетонных смесей) с качественным изменением их состояния, физико-механических свойств, геометрических размеров с целью получения продукции требуемого качества. В работе метод определяет принципы выполнения строительных процессов, базирующихся на физико-химическом воздействии на предмет труда (полуфабрикаты в виде сырьевых смесей) с использованием средств труда (установок АП).

В этой связи на первом этапе проанализированы нормативная документация, а также процессы и способы строительной SD-печати, состояние рынка аддитивного производства. На втором этапе исследованы применяемые составы сырьевых смесей в технологии строительной SD-печати.

Как известно, на стадии подготовительных работ в технологии строительных материалов важно раскрыть и увеличить потенциальную энергию сырья, с тем, чтобы на последующих этапах (перемешивания, формования, твердения и др.) свободная внутренняя и поверхностная энергия перешли в другие формы и структуры, способствуя процессам новообразований и фаз, отличных от исходных сырьевых [13]. Поэтому на третьем этапе обзора изучен опыт применения модифицирующих добавок в технологии строительной SD-печати, как способа реализации свободной энергии, недоиспользуемой при формовании бетонов методом послойной экструзии.

На последнем этапе обобщены имеющиеся литературные данные, что позволило сформулировать основные направления оптимизации мелкозернистых бетонных смесей и бетонов в технологии аддитивного производства.

1.1. Анализ нормативной документации, процессов и способов строительной 3Б-печати, состояния рынка аддитивного производства

Рассматривая технологию строительной 3D-печати методом послойной экструзии, как одну из технологий формования бетонов и один из способов строительного производства, следует рассмотреть нормативные источники, с целью выявления существующих категорий аддитивных технологических процессов и места исследуемой технологии в них.

Анализ нормативной документации свидетельствует о начальном этапе становления и развития нормативного регулирования в области аддитивных технологических процессов. В настоящее время утверждены и введены в действие шесть национальных стандартов, три из которых распространяются непосредственно на технологии аддитивного строительного производства с использованием сырьевых материалов в виде сухих смесей, растворных смесей, а также затвердевшего строительного раствора [15-17].

ГОСТ Р 57558-2017 [1] устанавливает термины и определения, используемые в технологиях аддитивного производства, которые основаны на аддитивном принципе изготовления деталей, т.е. на создании физических пространственных изделий путем последовательного добавления материала. Целью данного стандарта является обеспечение базового понимания фундаментальных принципов аддитивного производства и введение на их основе четкой терминологии в области данных технологий.

Общие требования к материалам, применяемым в различных категориях аддитивных технологических процессов, установлены в ГОСТ Р 57589-2017 [18]. Данный стандарт выделяет следующие категории процессов: фотополимеризация в ванне, струйное нанесение материала, струйное нанесение связующего, синтез на подложке, экструзия материала, прямой подвод энергии и материала, листовая ламинация. Приводятся описание сущности процессов, применяемого сырья, механизма связи компонентов сырьевой смеси, источника ее активации и способов вторичной обработки готовых изделий.

ГОСТ Р 57590-2017 [12] устанавливает основные термины и определения для обмена данными в аддитивном производстве, описания геометрии изделия или его частей в аддитивном производстве, а также описывает способы обмена данными, типы файлов и форматирование.

ГОСТ Р 59095-2020 «Материалы для аддитивного строительного производства. Термины и определения [15] устанавливает основные термины и определения для обмена» устанавливает термины и определения, используемые в технологиях аддитивного производства (АП) в строительстве, которые основаны на аддитивном принципе изготовления строительных конструкций, т.е. на создании физических пространственных объектов путем последовательного добавления материала.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Зиганшина Лилия Валиевна, 2022 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. ГОСТ Р 57558-2017/ISO/ASTM 52900:2015 Аддитивные технологические процессы. Базовые принципы. Часть 1. Термины и определения. - М.: Стандартинформ, 2017. - 16 с.

2. Горбач, П.С. Аддитивные методы производства в строительной отрасли / С.С. Горбач, П.С., Шустов, П.А., Левчук // Вестник Ангарского государственного технического университета. - 2016. - №10. - С. 174-177.

3. Золотарева, С.В. Развитие и применение 3D технологий в строительстве / С.В. Золотарева // Сборник трудов VII Международного молодежного форума «Образование, наука, производство». - 2016. - С. 1033-1037.

4. Гуторов, Н.Ю. Аддитивные технологии и современные технологии строительства / О.А. Гуторов, Н.Ю., Чепенко, А.С., Науменко, Н.А., Павленко // Сборник докладов X Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых: в 4 т. - 2017. - С. 85-87.

5. Матюхина, А.А. Преимущества аддитивных технологий и пути совершенствования 3D строительства / Е.Н. Матюхина, А.А., Никифорова, Н.А., Никулина, А.С., Дементьева, Ю.А., Лесниченко // Сборник трудов Международной научно-технической конференции молодых ученых БГТУ им. В.Г. Шухова. - 2017. - С. 2185-2189.

6. Лунева, Д.А. Технология 3D-печати с использованием метода послойного экструдирования в строительстве / С.В. Лунева, Д.А., Кожевникова, Е.О., Калошина // Современные технологии в строительстве. Теория и практика. -2017. - № 2. - С. 251-261.

7. Duballet, R.. Classification of building systems for concrete 3D printing / R. Duballet, O. Baverel, J. Dirrenberger // Autom. Constr. Elsevier. - 2017. - Vol. 83. -P. 247-258.

8. Nematollahi, B. Current Progress of 3D Concrete Printing Technologies / B. Nematollahi, M. Xia, J. Sanjayan // 34th International Symposium on Automation and Robotics in Construction (ISARC 2017). - 2017.

9. Kruger, P.J. Rheo-mechanics modelling of 3D concrete printing constructability / P.J. Kruger // Dokt, Diss. Stellenbosch University. - 2019. P. 293.

10. Verian, K.P. Improving the Bonding Adhesion of the Cold Joints of Normal and Lightweight 3D Printing Mortars / K.P. Verian, J. Ashcroft, M.D. Carli, R.P. Bright, E. Maandi, A. Avakian, E. Baaklini // RILEM Bookseries. 2020. - Vol. 28. - P. 527-536.

11. Tay, Y.W.D. Printability region for 3D concrete printing using slump and slump flow test / Y.W.D. Tay, Y. Qian, M.J. Tan // Compos. Part B Eng. - 2019. - Vol. 174. 106968.

12. ГОСТ Р 57590-2017 Аддитивные технологические процессы. Базовые принципы - часть 3. Общие требования. - М.: Стандартинформ, 2017. - 16 c.

13. Рыбьев, И.А. Строительное материаловедение / И.А. Рыбьев. -Москва: Высшая школа, 2004. - 701 c.

14. Теличенко В.И. Технология строительных процессов: В 2 ч. Ч. 1.: Учебник / В.И. Теличенко, О.М. Терентьев, А.А. Лапидус - 4-е изд., стер. - М.: Высш. шк., 2008. - 392 с.

15. ГОСТ Р 59095-2020 Материалы для аддитивного строительного производства. Термины и определения. - М.: Стандартинформ, 2020. - 20 c.

16. ГОСТ Р 59096-2020 Материалы для аддитивного строительного производства. Методы испытаний. - М.: Стандартинформ, 2020. - 12 c.

17. ГОСТ Р 59097-2020 Материалы для аддитивного строительного производства. Технические требования. - М.: Стандартинформ, 2020. - 11 c.

18. ГОСТ Р 57589-2017 Аддитивные технологические процессы. Базовые принципы - часть 2. Материалы для аддитивных технологических процессов. Общие требования. - М.: Стандартинформ, 2017. - 12 c.

19. СПЕЦАВИА. Russian 3D-technologies: [Электронный ресурс]. URL: https://specavia.pro/foto/3d-pechat/. (Дата обращения: 05.12.2018).

20. Winsun: [Электронный ресурс]. URL: https://www.сhinаwinsun.соm/еn/. (Дата обращения: 05.12.2018).

21. Мустафин, Н.Ш. Новейшие технологии в строительстве. 3D принтер / А.А. Мустафин, Н.Ш., Барышников // Региональное развитие: электр. науч. практ. журнал. - 2016. - № 1. - С. 6.

22. Ватин, Н. И. 30-печать в строительстве / E.A. Ватин, Н. И., Чумадова, Л. И., Гончаров, И.С., Зыкова, В.В., Карпеня, А.Н., Ким, А.А., Финашенков // Строительство уникальных зданий и сооружений. - 2017. - № 1(52). - C. 27-46.

23. Мухаметрахимов, Р.Х. Аддитивная технология возведения зданий и сооружений с применением строительного 3D-принтера / Мухаметрахимов, Р.Х., Вахитов И.М. // Известия КГАСУ. - 2017. - № 4(42). - С. 350-359.

24. Вахитов И.М. Аддитивные технологии возведения зданий и сооружений с помощью строительного 3D-принтера: дис. ...м-ра техники и технологии: 08.04.01 / Вахитов Марат Ильмирович. - Казань, 2018. - 112 с.

25. Волостнов, А. Frost & Sullivan: технологии аддитивного производства

- рынок, тенденции и перспективы до 2025 года: [Электронный ресурс]. URL: https://3dtoday.ru/blogs/news3dtoday/frost-sullivan-additive-manufacturing-technologies-market-trends-and-p/. (Дата обращения: 30.03.2019).

26. Оспищев, П.И. Отраслевые особенности и динамика развития рынка инновационных технологий в строительном секторе / П.И. Оспищев // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. - 2018. - № 10. - С. 157-167.

27. Копаница, Н.О. Особенности формирования требований к строительно-техническим характеристикам бетонных смесей для 3D-печати / Е.А. Копаница, Н.О., Сорокина // Сборник докладов III Международной научной конференции «Молодежь, наука, технологии: новые идеи и перспективы». - 2016.

- с. 407-410.

28. 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-техничесойя конференции молодых ученых БГТУ им. В.Г. Шухова.- 2017. - С. 1519-1524.

29. Buswell, R.A. 3D printing using concrete extrusion: A roadmap for research / R.A. Buswell, W.R. Leal de Silva, S.Z. Jones, J. Dirrenberger // Cem. Concr. Res. - 2018. - Vol. 112. - P. 37-49.

30. Chen, Y. Improving printability of limestone-calcined clay-based cementitious materials by using viscosity-modifying admixture / Y. Chen, S. Chaves Figueiredo, Z. Li, Z. Chang, K. Jansen, O. Qopuroglu, E. Schlangen // Cem. Concr. Res. Elsevier Ltd. - 2020. - Vol. 132. - P. 106040.

31. Xu, J. Inspecting manufacturing precision of 3D printed concrete parts based on geometric dimensioning and tolerancing / J. Xu, R.A. Buswell, P. Kinnell, I. Biro, J. Hodgson, N. Konstantinidis, L. Ding // Autom. Constr. Elsevier. - 2020. - Vol. 117. 103233.

32. Чернышов, Е.М. Управление реологическими и конструкционными свойствами цементного камня при наномодифицировании / Е.М. Чернышов, Г.С. Славчева, О.В. Артамонова // Нанотехнологии в строительстве научный интернет-журнал. - 2016. Т.8, - № 6. - С. 87-101.

33. Авторское свидетельство SU 1073625 A1. Способ определения реологических характеристик дисперсных сред / Берней И.И., Белов В.В.; Калининский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт - № 3509429/18-25 - С. 3.

34. Когут, Е.В. К вопросу формирования свойств композиций для строительной печати / М.Ю. Когут, Е.В., Абсиметов, М.В., Стариков, М.С., Лесниченко, Е.Н, Елистраткин // Сборник материалов Международной научно-технической конференции молодых ученых БГТУ им. В.Г. Шухова. -2017. - С. 1615-1621.

35. Лесниченко, Е.Н. Разработка газобетонных смесей для 3D аддитивных технологий / Е.Н. Лесниченко, Когут Е.В., В.В. Воронов // Статья в сб. Международной научно-технической конференции молодых ученых БГТУ им. В.Г. Шухова. - 2017. - С. 1643-1650.

36. Рахимова, Н.Р. Современные гидравлические вяжущие: учеб. пособие / Н.Р. Рахимова. - Казань: Изд-во Казанского государственного архитектурно-строительного университета, 2014. - 119 с.

37. ГС-Эксперт: Рынок цемента итоги 2020 года: [Электронный ресурс]. URL: https://cement.ru/nashi-novosti-i-stati/item/9731 -gs-ekspert-rynok-tsementa-itogi-2020-goda.html. (Дата обращения: 14.04.2021).

38. Рахимов, Р.З. Отходы промышленности и экологическая безопасность строительства и городского хозяйства / Р.З. Рахимов, Н.Р. Рахимова, М.И. Халиуллин, А.Р. Гайфуллин // Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Строительство и архитектура. - 2015. -№ 2(38). - С. 97-102.

39. Удодов, С.А. Уточнение состава сухой строительной смеси для 3D-печати методом математического моделирования / А.Е. Удодов, С.А., Белов, Ф.А., Золотухина // Сборник материалов V Международной научно-практической конференции «Наука и просвещение». - 2017. - С. 132-138.

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

41. Хренов, Г.М. Проектирование бетонных смесей в технологии непрерывного безопалубочного формования: дисс. . канд. техн. наук: 05.23.05 / Хренов Георгий Михайлович. СПб., 2021. - 195 с.

42. Чернышева, Н.В. Композиционные материалы с использованием энергосберегающего техногенного сырья для 3D аддитивных технологий / Н.В. Чернышева, В.С. Лесовик, А.А. Володченко, Е.С. Глаголев, М.Ю. Дребезгова // Сборник «Наукоемкие технологии и инновации» сборник докладов международной научно-практической конференции. - 2016. - С. 452-456.

43. Сучков, В.П. Механохимическая активация в технологии переработки гипсового сырья / В.П. Сучков // Градостроительство и архитектура. - 2011. - № 4. - С. 82-86.

44. Пудовкин, А.Н. Наноструктурные аспекты гидратации и твердения гипсовых и гипсошлаковых композиций на основе двуводного гипса / А.Н. Пудовкин, И.В. Недосеко. - 2014. - №1-2. - С. 46-51.

45. Галаутдинов, А.Р. Гипсоцементно-волокнистые листы на основе модифицированного низкомарочного гипсового вяжущего: дисс. ... канд. техн. наук: 05.23.05 / Галаутдинов Альберт Радикович. Казань, 2017. - 188 с.

46. Калашников, В.И. Через рациональную реологию - в будущее бетонов / В.И. Калашников // Технологии бетонов. 2008. - № 1. - С. 22-26.

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

48. Pat. 101985849A СМ High density glass fiber reinforced cement curved plate and manufacturing method thereof / Ma Yihe. 2011.

49. Yingchuang building technique ShanghaiCo.Ltd. et al. 7 standards of winsun 3D printing architecture: [Электронный ресурс]. URL: http://www.winsun3d.com/En/Technology/. (Дата обращения: 18.01.2019).

50. WinSun 3D printed sections of building then assembled them into a 5 story apartment: [Электронный ресурс]. URL: https://www.nextbigfuture.com/2015/01/winsun-3d-printed-sections-of-building.html. (Дата обращения: 18.01.2019).

51. Winsun - Future of Construction: [Электронный ресурс]. URL: https://futureofconstruction.org/case/winsun/. (Дата обращения: 18.01.2019).

52. СПЕЦАВИА: В Ярославле напечатан дом: [Электронный ресурс]. URL: http://3dtoday.ru/blogs/specavia/spetsavia-in-yaroslavl-printed-house/. (Дата обращения: 18.01.2019).

53. Первый в Европе жилой дом, напечатанный на 3D-принтере, представили в Ярославле: [Электронный ресурс]. URL: https://specavia. pro/articls/pervyj -v-evrope-zhiloj -dom-napechatannyj -na-3d-printere-predstavili-v-yaroslavle/. (Дата обращения: 18.01.2019).

54. Looking for outstanding 3D Concrete Printing Project to invest?: [Электронный ресурс]. URL: http://www.totalkustom.com/. (Дата обращения: 22.01.2019).

55. Строительный принтер. 3D today: [Электронный ресурс]. URL: http://3dtoday.ru/blogs/andreyr/building-the-printer/. (Дата обращения: 22.01.2019).

56. Man to 3D Print His Own Home in His Own Home - 3D Printing Industry: [Электронный ресурс]. URL: https://3dprintingindustry.com/news/3d-printing-home-rudenko-27199/. (Дата обращения: 22.01.2019).

57. Khoshnevis, B. Automated construction by contour crafting—related robotics and information technologies / B. Khoshnevis // Autom. Constr. Elsevier. -2004. - Vol. 13, - № 1. - P. 5-19.

58. Kazemian, B. Cementitious materials for construction-scale 3D printing: Laboratory testing of fresh printing mixture / B. Kazemian, Ali, Yuan, Xiao, Cochran, Evan, Khoshnevis // Constr. Build. Mater. - 2017. Vol. 145. - P. 639-647.

59. 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 // Autom. Constr. - 2012. - Vol. 21. - P. 262-268.

60. Hwang, D. Concrete wall fabrication by contour crafting / D. Hwang, B. Khoshnevis, D.J. Epstein // 21st International Symposium on Automation and Robotics in Construction. - 2014.

61. V Rossii napechatali pervyy zhiloy dom [The first residential house was printed In Russia]. Apis Cor. We print buildings [Электронный ресурс]. URL: https://www.apis-cor.com/ (Дата обращения: 23.01.2019).

62. Apis Cor. We print buildings: [Электронный ресурс]. URL: https://www.apis-cor.com/. (Дата обращения: 23.01.2019).

63. Le T.T. Hardened properties of high-performance printing concrete / L.S. et al. Le T.T., Austin S.A. // Cem. Concr. Res. - 2012. - Vol. 42, - № 3. - P. 558-566.

64. Godbold O.Fabrication of acoustic absorbing topologies using rapid manufacturing / S.R.. Godbold O., Kang J., Buswell R.A. // Can. Acoust. - 2008. Vol. 36, - № 3. - P. 144-145.

65. CyBe Construction | Redefining construction by enabeling 3d concrete printing by providing hardware, software, material, education, certification and business development: [Электронный ресурс]. URL: https://cybe.eu/ (Дата обращения: 22.01.2019).

66. CyBe Construction Announces That 3D Printing is Complete for Dubai's R&Drone Laboratory | 3DPrint.com | The Voice of 3D Printing: [Электронный ресурс]. URL: https://3dprint.com/176561/cybe-3d-printed-dubai-laboratory/. (Дата обращения: 22.01.2019).

67. 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.

68. Slavcheva, G. S. Rheological behavior of 3D printable cement paste: criterial evaluation / O. V. Slavcheva, G. S., Artamonova // Инженерно-строительный журнал. - 2018. № 8(84). - С. 97-108.

69. ГОСТ Р 56592-2015 Добавки минеральные для бетонов и строительных растворов. Общие технические условия. - М.: Стандартинформ, 2015. - 11 c.

70. ГОСТ 24640-91 Добавки для цементов. Классификация. - М.: Стандартинформ, 2010. - 10 c.

71. ГОСТ 31108-2016 Цементы общестроительные. Технические условия. - М.: Стандартинформ, 2019. - 18 c.

72. Калашников, В.И. Терминология науки о бетоне нового поколения бетонов / В.И. Калашников // Строительные материалы. - 2011. - № 3. - С. 103106.

73. Рахимов, Р.З. Свойства цементного камня с добавками глинита / Р.З. Рахимов, Н.Р. Рахимова, А.Р. Гайфуллин // Строительные материалы. -2015. - Vol. 5. - С. 24-26.

74. Ассакунова, Б.Т. Совместное воздействие карбонатной муки и пластифицирующих добавок на свойство бетона / Ж. Ассакунова, Б.Т., Болотов, Т.Т., Омурбеков, И.К., Аманжан кызы // Вестник КГУСТА. - 2007. - № 3(57). - С. 147-150.

75. Ильина, Л.В. Влияние дисперсных минеральных добавок на прочность мелкозернистого бетона / Л.В. Ильина, С.В. Хакимуллина, Д.А. Кадоркин // Наука молодых - будущее России сборник научных статей международной научной конференции перспективных разработок молодых ученых. - 2016. - С. 31-35.

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

77. Пустовгар, А.П. Эффективность применения активированного диатомита в сухих строительных смесях / А.П. Пустовгар // Строительные материалы. - 2006. -№10. - С. 62-65.

78. Пустовгар, А.П. Применение метакаолина в сухих строительных смесях / А.П. Пустовгар, А.Ф. Бурьянов, Е.В. Васильев // Жилищное строительство. - 2010. -№10. - С. 78-81.

79. Гамалий, Е.А. Структура и свойства цементного камня с добавками микрокремнезема и поликарбоксилатного пластификатора / Е.А. Гамалий, Б.Я. Трофимов, Л.Я. Крамар // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия строительство и архитектура. - 2009. № 16(149). - С. 29-35.

80. Захаров, С.А. Высокоактивный метакаолин - современный активный минеральный модификатор цементных систем / С.А. Захаров, Б.С. Калачик // Строительные материалы. - 2007. -№5. - С. 56-57.

81. Мухаметрахимов, Р.Х. Роль активных минеральных добавок природного происхождения в формировании структуры и свойств гипсоцементно-

пуццоланового вяжущего / Р.Х. Мухаметрахимов, А.Р. Галаутдинов // Вестник технологического университета. - 2017. № 6(20). - С. 60-63.

82. Изотов, В.С. Исследование влияния активных минеральных добавок на реологические и физико-механические свойства гипсоцементно-пуццоланового вяжущего / В.С. Изотов, Р.Х. Мухаметрахимов, А.Р. Галаутдинов // Строительные материалы. - 2015. - № 5. - С. 20-23.

83. 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.

84. Белякова, Е.А. Цемент на основе золы-уноса для современных строительных технологий / Е.А. Белякова, Р.Н. Москвин, О.В. Тараканов // Региональная архитектура и строительство. - 2017. - № 1(30). - С. 5-11.

85. Бородай Е.Н. Ресурсосберегающая технология утилизации шлама водоподготовки на ТЭС: дис. ... канд. техн. наук: 05.14.14 / Бородай Екатерина Николаевна. - Казань, 2011. - 155 с.

86. Скрипникова, Н.К. Мелкозернистый бетон с использованием отходов металлургии / Н.К. Скрипникова, В.В. Шеховцов, Д.К. Григоревская, М.А. Семеновых, И.Ю. Юрьев // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. - 2019. - № 2(21). - С. 185-191.

87. Еленова, А.А. Улучшение свойств портландцементного камня добавкой кристаллогидратов / Ю.Р. Еленова, А.А., Кривобородов // Сборник материалов Второго междисциплинарного молодежного научного форума с международным участием «Новые материалы». - 2016. - С. 98-100.

88. Пат. 2729283 Российская Федерация. Двухфазная смесь на основе цемента для композитов в технологии строительной 3D-печати / Г.С. Славчева, О.В. Артамонова, Е.А. Бритвина, Д.С. Бабенко, А.И. Ибряева; патентообладатель федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Воронежский государственный технический университет» - № 2019133428, заявл. 21.10.2019; опубл. 05.08.2020, Бюл. №22 - С. 6.

89. Chen, M. Yield stress and thixotropy control of 3D-printed calcium sulfoaluminate cement composites with metakaolin related to structural build-up / M. Chen, L. Yang, Y. Zheng, Y. Huang, L. Li, P. Zhao, S. Wang, L. Lu, X. Cheng // Constr. Build. Mater. - 2020. - Vol. 252. 119090.

90. Mendoza Reales, O.A. Nanosilica particles as structural buildup agents for 3D printing with Portland cement pastes / O.A. Mendoza Reales, P. Duda, E.C.C.M. Silva, M.D.M. Paiva, R.D.T. Filho // Constr. Build. Mater. - 2019. Vol. 219. - P. 91100.

91. Chen, M. Rheological parameters, thixotropy and creep of 3D-printed calcium sulfoaluminate cement composites modified by bentonite / M. Chen, B. Liu, L. Li, L. Cao, Y. Huang, S. Wang, P. Zhao, L. Lu, X. Cheng // Compos. Part B Eng. -2020. -Vol. 186. 107821.

92. Chen, M. Rheological parameters and building time of 3D printing sulphoaluminate cement paste modified by retarder and diatomite / M. Chen, L. Li, J. Wang, Y. Huang, S. Wang, P. Zhao, L. Lu, X. Cheng // Constr. Build. Mater. - 2020. -Vol. 234. 117391.

93. Han, R. A comparison of the degradation behaviour of 3D printed PDLGA scaffolds incorporating bioglass or biosilica / R. Han, F. Buchanan, L. Ford, M. Julius, P.J. Walsh // Mater. Sci. Eng. C. - 2021. -Vol. 120. 111755.

94. Zareei, S.A. Recycled ceramic waste high strength concrete containing wollastonite particles and micro-silica: A comprehensive experimental study / S.A. Zareei, F. Ameri, P. Shoaei, N. Bahrami // Constr. Build. Mater. - 2019. - Vol. 201. - P. 11-32.

95. Kalla, P. Durability studies on concrete containing wollastonite / P. Kalla, A. Rana, Y.B. Chad, A. Misra, L. Csetenyi // J. Clean. Prod. - 2015. - Vol. 87. - P. 726734.

96. Рыбьев, И.А. Строительное материаловедение: Учеб. пособие для строит. спец. вузов / И.А. Рыбьев. - 2-е изд., испр. - М.: Высшая школа, 2004. -701 с.

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

98. 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.

99. Soltan, D.G. A self-reinforced cementitious composite for building-scale 3D printing / D.G. Soltan, V.C. Li // Cem. Concr. Compos. - 2018. - Vol. 90. - P. 1-13.

100. Pshtiwan, S. A Study into the Effect of Different Nozzles Shapes and Fibre-Reinforcement in 3D Printed Mortar / S. Pshtiwan, N. Shami, P. Gavin // Materials (Basel). - 2019. - Vol. 12, № 10.

101. 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, № 1.

102. 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. -P. 282-287.

103. ГОСТ 24211-2008 Добавки для бетонов и строительных растворов. Общие технические условия. - М.: Стандартинформ, 2010. - 15 c.

104. Вовк, А.И. Updrade добавок: чем может помочь химия / А.И. Вовк // Технологии бетонов. - 2014. - № 8. - С. 8-11.

105. Замуруев, О.В. Новая химическая добавка для технологии непрерывного безопалубочного формования / Т.В. Замуруев, О.В., Вовк, А.И., Андросов, П.Д., Дубяков // Технологии бетонов. - 2015. - Vol. 9-10. - С. 10-11.

106. Лихачев, А.В. О некоторых особенностях работы бетонной добавки «Полипласт БФ» / А.В. Лихачев, И.С. Булгакова // Технологии бетонов. - 2014. -№5. - С. 8-11.

107. Королев, E3. Способ обеспечения внутреннего ухода за гидратацией цемента в составах для 3D-печати / E3. Королев, Т.К. Зыонг, А.С. Иноземцев // Вестник МГСУ. - 2020. - № 6. - С. S34-S46.

10S. Chen, Y. Characterization of air-void systems in 3D printed cementitious materials using optical image scanning and X-ray computed tomography / Y. Chen, O. Çopuroglu, C. Romero Rodriguez, F.F. d. Mendonca Filho, E. Schlangen // Mater. Charact. - 2021. - Vol. 173.

109. Батраков, В.Г. Модифицированные бетоны. Теория и практика / В.Г. Батраков. 2-е изд., перераб. и доп. - M., 199S. - 768 с.. 199S. - 76s с.

110. Ибрагимов, Р.А. Использование сульфатно-содовой смеси в качестве ускорителя твердения в технологии тяжелого бетона / Р.А. Ибрагимов, В.С. Изотов, Р.А. Хузиахметов // Вестник технологического университета. - 2015. № 9. - С. 167-170.

111. Пат. 2500633 Российская Федерация. Органоминеральный модификатор для фиброцементных композиций / Изотов В.С., Мухаметрахимов Р.Х; патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Казанский государственный архитектурно-строительный университет» - № 2012118735/03, заявл. 04.05.2012; опубл.10.12.2013, Бюл. №34 - С. 4.

112. Алфимова, Н.И. Эффективность использования органо-минерального модификатора на основе вулканогенно-осадочных пород / Н.И. Алфимова, E.E. Шадский, Н.А. Никифорова // Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. - 2016. - № 2. - С. 120-12S.

113. Чинь, Н.Д. Высокопрочные бетоны с комплексным применением золы рисовой шелухи, золы-уноса и суперпластификаторов / Н.Д. Чинь, Н.Т. Винь, Ю.М. Баженов // Вестник М. - 2011. -№1. - С. 77-S2.

114. Новосадов, Н.И., Полуэктова, В.А. Прочностные характеристики полимерцементного композита для аддитивных технологий / В.А. Новосадов, Н.И., Полуэктова // Сборник материалов III Международной научно-практической конференции. - 2017. - С. 133-137.

115. Свидетельство ноу-хау №20160014. Быстросхватывающейся модифицированный полимерцементый раствор для аддитивных технологий / Шаповалов, Н.А., Полуэктова, В.А., Пономарев, Ф.Ю., Черников, Р.О. Дата выдачи: 10.06.2016.

116. Полуэктова, В.А. Закономерности поверхностных явлений и модифицирования полимерминеральных дисперсий для аддитивных технологий: дис. ... д-ра техн. наук: 1.4.10 / Полуэктова Валентина Анатольевна. - Белгород, 2022. - 517 с.

117. Сорокина, Е.А. Исследование влияния добавки Agocel S-2000 на свойства бетонной смеси для 3D-печати / Н.О. Сорокина, Е.А., Копаница // Сборник «Молодежь, наука, технологии: новые идеи и перспективы (МНТ-2017) Избранные доклады IV Международной научной конференции студентов и молодых ученых». - 2017. - С. 106-109.

118. Мухаметрахимов, Р.Х. Цементно-волокнистые плиты автоклавного твердения на основе волокон целлюлозы / Р.Х. Мухаметрахимов, В.С. Изотов. -М., - 10 с. - Деп. В ВИНИТИ РАН, 2011.

119. Мухаметрахимов, Р.Х. Цементно-волокнистые композиции модифицированные флоккулирующими добавками / Р.Х. Мухаметрахимов // Строительство уникальных зданий и сооружений. - 2018. - № 10(73). - С. 28-37.

120. ГОСТ 310.4-81 Цементы. Методы определения предела прочности при изгибе и сжатии. - М.: Издательство стандартов, 2003. - 11 с.

121. ГОСТ 8736-2014 Песок для строительных работ. Технические условия. - М.: Стандартинформ, 2019. - 11 с.

122. ГОСТ 23732-2011 Вода для бетонов и строительных растворов. Технические условия. - М.: Стандартинформ, 2012. - 16 с.

123. Вовк, А.И. Добавки на основе отечественных поликарбоксилатов / А.И. Вовк // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. -2012. - № 9(164). - С. 31-33.

124. Баженов, Ю.М. Пути развития строительного материаловедения: новые бетоны / Ю.М. Баженов // Технологии бетонов. - 2012. - № 68-69. - С. 3942.

125. Батраков, В.Г. Модификаторы бетона: новые возможности и перспективы / В.Г. Батраков // Вестник МГСУ. - 2012. - № 12. - С. 125-133.

126. 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.

127. Калашников, В.И. Эволюция развития составов и изменение прочности бетонов. Бетоны настоящего и будущего. Часть 1. Изменение составов и прочности бетонов / В.И. Калашников // Строительные материалы. - 2016. - №12. - С. 96-103.

128. Калашников, В.И. Бетоны нового поколения на основе сухих тонкозернисто-порошковых смесей / В.И. Калашников, О.В. Тараканов, Ю.С. Кузнецов, В.М. Володин, Е.А. Белякова // Инженерно-строительный журнал. -2012. - № 8(34). - С. 47-52.

129. Изотов, В.С. Исследование влияния добавок гиперпластификаторов на физико-механические свойства тяжелого бетона / В.С. Изотов, Р.А. Ибрагимов. // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. - 2009. - № 2(12). - С. 242-245.

130. Юдович, Б.Э. Цемент низкой водопотребности: новые результаты и перспективы / Б.Э. Юдович, С.А. Зубехин, В.Р. Фаликман, Н.Ф. Башлыков // Цемент и его применение. - 2006. - №4. - С. 81-85.

131. Спиридонова, А.А. Определение свойств портландцемента в присутствии микрокремнезема и суперпластификатора С-3 / А.А. Спиридонова, А.В. Воронова, М.М. Султанова // Современные технологии в строительстве. Теория и практика. - 2017. - Т.2. - С. 492-497.

132. Лихачёв, А.В. О некоторых особенностях работы бетонной добавки «Полипласт БФ» / А.В. Лихачёв, И.С. Булгакова // Технологии бетонов. - 2014. -№ 5(94). - С. 8-11.

133. Баженова, С.И. Высококачественные бетоны с использованием отходов промышленности / С.И. Баженова, Л.А. Алимов // Вестник МГСУ. -2010. -№1. - С. 226-230.

134. Несветаев, Г.В. Эффективность применения суперпластификаторов в бетонах / Г.В. Несветаев // Строительные материалы. - 2006. -№ 10. - С. 23-26.

135. Сулейманова, Л.А. Высококачественные бетоны на техногенном сырье для ответственных изделий и конструкций / Л.А. Сулейманова, Р.В. Лесовик, Е.С. Глаголев, Д.М. Сопин // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. - 2008. -№ 4. - С. 34-37.

136. 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).

137. ГОСТ 310.3-76 Цементы. Методы определения нормальной густоты, сроков схватывания и равномерности изменения объема. - М.: Издательство стандартов, 1992. - 8 c.

138. ГОСТ 5802-86 Растворы строительные. Методы испытаний. - М.: Стандартинформ, 2018. - 19 c.

139. ГОСТ 10181-2014 «Смеси бетонные. Методы испытаний». - М.: Стандартинформ, 2015. - 28 c.

140. Баженов, Ю.М. Модифицированные высококачественные бетоны / Ю.М. Баженов, В.С. Демьянова, В.И. Калашников. - М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2006. - 368 с.

141. ASTM C403 / C403M - 16 Standard Test Method for Time of Setting of Concrete Mixtures by Penetration. - 16 p.

142. ГОСТ 12730.1-78 Бетоны. Методы определения плотности. - М.: Стандартинформ, 2018. - 7 c.

143. ГОСТ 12730.4-78 Бетоны. Методы определения показателей пористости. - М.: Стандартинформ, 2007. - 7 c.

144. ГОСТ 12730.3-2020 Бетоны. Метод определения водопоглощения. -М.: Стандартинформ, 2021. - 7 с.

145. ГОСТ 12852.6-2020 Бетон ячеистый. Метод определения сорбционной влажности. - М.: Российский институт стандартизации, 2021. - 7 с.

146. ГОСТ 10180-2012 Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам. - М.: Стандартинформ, 2018. - 36 с.

147. ГОСТ Р 58277-2018 Смеси сухие строительные на цементном вяжущем. Методы испытаний. - М.: Стандартинформ, 2019. - 21 с.

148. TCVN 3735:1982. Phu gia hoat tính Pudôlan. - Hanoi, 2010.

149. Хузин, А.Ф. Цементные композиты с добавками многослойных углеродных нанотрубок: дис. ... канд. техн. наук: 05.23.05 / Хузин Айрат Фаритович. - Казань, 2014. - 182 с.

150. Пименов, С.И. Повышение ранней прочности тяжелых бетонов механохимической активацией цементной суспензии c эффективными суперпластификаторами: дис. ... канд. техн. наук: 05.23.05 / Пименов Сергей Иванович. - Казань, 2017. - 196 с.

151. Рахимова, Н.Р. Композиционные шлакощелочные вяжущие, растворы и бетоны на их основе / Н.Р. Рахимова // Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. - 2008. - №4(12). -С. 110-118.

152. Тарасеева, Н.И. Роль безотходных технологий в расширении сырьевой базы для получения эффективных модифицирующих добавок и активных наполнителей в цементные растворы и бетоны / Н.И. Тарасеева, А.В. Воскресенский, А.С. Тарасеева // Новый университет. Серия: Технические науки. - 2014. - №10(32). - С 90-93.

153. Баженов, Ю.М. Технология бетона / Ю.М. Баженов. - Москва: Изд-во АСВ, 2002. - 500 с.

154. Mukhametrakhimov, R. Influence of the technological properties of cement-sand mortar on the quality of 3D printed products / R. Mukhametrakhimov, L. Lukmanova // IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng. - 2020. - Vol. 890. 012082.

155. Mukhametrakhimov, R. Influence of cement-sand mortar mobility on the quality of 3D printed hardened composite / R. Mukhametrakhimov, L. Lukmanova // Constr. Unique Build. Struct. - 2021. - Vol. 94. № 1. 9404.

156. ГОСТ 427-75 Линейки измерительные металлические. Технические условия. - М.: Стандартинформ, 2007. - 7 c.

157. 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.

158. Mukhametrakhimov, R. Structure and properties of mortar printed on a 3D printer / R. Mukhametrakhimov, L. Lukmanova // Mag. Civ. Eng. - 2021. - Vol. 102. №2.

159. СП 70.13330.2012 Несущие и ограждающие конструкции.

160. Marchment, T. Penetration Reinforcing Method for 3D Concrete Printing / T. Marchment, J. Sanjayan // RILEM Bookseries. - 2020. - Vol. 28. - Р. 680-690.

161. Hass, L. Bending and Pull-Out Tests on a Novel Screw Type Reinforcement for Extrusion-Based 3D Printed Concrete / L. Hass, F. Bos // RILEM Bookseries. - 2020. - Vol. 28. - P. 632-645.

162. Гуль, В.Е. Структура и механические свойства полимеров: Учеб. для хим. -технолог. вузов. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Издательство «Лабиринт», 1994. - 367 с.

163. Щербина, А.А. Переходные зоны в полимерных адгезионных соединениях. Фазовые равновесия, диффузия, адгезия: дис. ... д-ра хим. наук: 02.00.06 / Щербина Анна Анатольевна. - М., 2016. - 411 с.

164. ГОСТ 25706-83 Лупы. Типы, основные параметры. Общие технические требования. - М.: Издательство стандартов, 2003. - 4 c.

165. Мухаметрахимов, Р.Х. Влияние портландцементов с различным минералогическим составом на основные свойства композитов, сформованных методом послойного экструдирования (3D-печати) / Р.Х. Мухаметрахимов, Л.В. Лукманова // Известия КГАСУ. - 2021. - № 2(56). - C. 37-50.

166. Zhu, B. Development of 3D printable engineered cementitious composites with ultra-high tensile ductility for digital construction / B. Zhu, J. Pan, B. Nematollahi, Z. Zhou, Y. Zhang, J. Sanjayan // Mater. Des. - 2019. - Vol. 181.

167. Kim, K.K. Strength development characteristics of SBR-modified cementitious mixtures for 3-demensional concrete printing / K.K. Kim, J. Yeon, H.J. Lee, K.-S. Yeon // Sustain. - 2019. - Vol. 11. № 15.

168. Chen, Y. Limestone and Calcined Clay-Based Sustainable Cementitious Materials for 3D Concrete Printing: A Fundamental Study of Extrudability and Early-Age Strength Development / Y. Chen, Z. Li, S.C. Figueiredo, O. Qopuroglu, F. Veer, E. Schlangen // Appl. Sci. - 2019. - Vol. 9. № 9.

169. Suntharalingam, T. Effect of Polypropylene Fibres on the Mechanical Properties of Extrudable Cementitious Material / T. Suntharalingam, B. Nagaratnam, K. Poologanathan, P. Hackney, J. Ramli // RILEM Bookseries. - 2020. - Vol. 28. - P. 516526 p.

170. Вш Danh Dai, V.D.D. Cong nghe chat ket dinh vo co / V.D.D. Вш Danh Dai. - 2007. - 276 p.

171. Лам, Т.В. Эффективный мелкозернистый бетон с комплексной органо-минеральной добавкой: дис. ... канд. техн. наук: 05.23.02 / Танг Ван Лам. - М., 2019. - 162 с.

172. Волженский, А.В. Минеральные вяжущие вещества. Технология и свойства / А.В. Волженский, Ю.С. Буров, В.С. Колокольников. 2011. - 480 с.

173. Liu, J. 3D-printed concrete with recycled glass: Effect of glass gradation on flexural strength and microstructure / J. Liu, S. Li, C. Gunasekara, K. Fox, P. Tran // Constr. Build. Mater. - 2022. - Vol. 314. 125561.

174. Kruger, J. An investigation into the porosity of extrusion-based 3D printed concrete / J. Kruger, A. du Plessis, G. van Zijl // Addit. Manuf. - 2021. - Vol. 37. 101740.

175. Мухаметрахимов Р.Х. Моделирование и создание строительных изделий методом BD-печати: учебно-методическое пособие /

Р.Х. Мухаметрахимов, Л.В. Лукманова - Казань: Изд-во Казанск. гос. архитект.-строит. ун-та, 2020. - 28 с.

176. Пат. 200917 Российская Федерация. Скамейка С-образной формы для благоустройства городских пространств, изготовленная на SD-принтере / Мухаметрахимов Р.Х., Лукманова Л.В. № 2020110340, заявл. 11.03.2020; опубл.18.11.2020, Бюл. №32 - С. 7.

177. Аддитивные строительные технологии: методические рекомендации / ООО «СПЕЦАВИА»; АМТ. - 55 с.

178. ГОСТ Р 57587-2017 Изделия, полученные методом аддитивных технологических процессов. Методы контроля и испытаний. - М.: Стандартинформ, 2019. - 12 с.

179. ГОСТ 7502-98 Рулетки измерительные металлические. Технические условия. - М.: Стандартинформ, 2006. - 11 с.

180. 3dstroi. Стоимость продукции: [Электронный ресурс]. URL: https: //www. instagram. com/p/CTl4PglgPNo/?utm_medium=copy_link. (Дата обращения: 11.10.2021).

181. Скамейка гладкая без сборки: [Электронный ресурс]. URL: https://aitash.ru/tovar/skameyka_gladkaya_bez_sborki/. (Дата обращения: 11.10.2021).

Казань, 2021 г.

ВВОДНАЯ ЧАСТЬ

1. Технологический регламент определяет последовательность, состав работ и нормы времени строительных работ при осуществлении 3D-печати бетоном методом послойной экструзии.

2. Нормами предусматривают выполнение работ в соответствии с требованиями приказа Минтруда России от 11.12.2020 № 883н «Об утверждении Правил по охране труда при строительстве, реконструкции и ремонте», приказа Минтруда России от 16.11.2020 № 782н «Об утверждении Правил по охране труда при работе на высоте», СП 48.13330.2019 «Организация строительства».

Рабочие должны знать и выполнять требования, предусмотренные нормами технологического регламента, вышеуказанными нормативными документами, обеспечивающими требуемое качество работ. Рабочие должны знать и соблюдать правила техники безопасности при выполнении работ.

3. Нормами технологического регламента предусмотрено производство работ с возможностью осуществления полного цикла работ как в условиях строительной площадки, так и внутри производственного цеха.

4. Нормами предусмотрено выполнение работ с использованием строительного портального ЗО-принтера «AMT S-6044» производства ООО «СПЕЦАВИА», диаметром сопла 25, 30, 35 мм.

5. Нормами учтены проверка и осмотр строительного ЗО-принтера, корректировка на месте состава смеси при ее несоответствии заданным требованиям, визуальный контроль качества экструдата при пробной экструзии смеси, а также визуально-измерительный контроль качества печатаемого изделия в процессе 3D-печати.

6. Нормами не предусмотрены технологические перерывы.

7. Предусмотренные составом звена оператор строительного ЗО-принтера для краткости именуется оператор, специалист, осуществляющий контроль качества в процессе ЗО-печати бетоном - контролер.

8. Работа машин, указанная в нормах, приведена в маш.-ч.

TP 01-21

Лист

3D-ПЕЧАТЬ БЕТОНОМ МЕТОДОМ ПОСЛОЙНОЙ ЭКСТРУЗИИ НА ПОРТАЛЬНОМ ПРИНТЕРЕ «AMT S-6044»

Указания по применению норм

Нормами предусмотрены подключение к сети и запуск персонального компьютера (ПК), строительного 3D-принтера, запуск на ПК управляющей программы для ЗО-печати изделия на языке программирования G-code, настройка и калибровка технологических режимов ЗО-печати. Перед непосредственной ЗБ-печатью производится пробная экструзия смеси. По завершению ЗО-печати изделия бункер ЗО-принтера прочищается и промывается.

Состав работы

1. Подключение к сети и запуск персонального компьютера (ПК) и ЗО-принтера. 2. Запуск на ПК управляющей программы для ЗО-печати на языке программирования G-code. 3. Настройка и калибровка технологических режимов ЗО-печати (положение стартовой точки, скорость экструзии, скорость движения печатающей головки принтера). 4. Пробная экструзия смеси. 5. ЗО-печать бетоном. 6. Промывка и прочистка бункера ЗО-принтера.

Состав звена

Оператор -1

Контролер -1

Нормы времени на 1 м3 бетона

Марка строительного ЗО-принтера Диаметр сопла ЗО-принтера, мм Н. вр. №

«AMT S-6044» (ООО «Спецавиа») 25 4,0 1

30 3,2 2

35 2,4 3

TP 01-21

Лист

Казань, 2021 г.

В состав работ, рассматриваемых технологической картой, входят:

• загрузка ковша бетоносмесителя компонентами смеси при помощи ручных приспособлений;

• приготовление бетонной смеси;

• подача бетонной смеси к месту укладки;

• печать жесткой рамы скамейки из бетона на ЗО-принтере методом послойного экструдирования;

• сверление отверстий для установки перфорированных поперечин сиденья;

• установка перфорированных поперечин сиденья;

• установка продольных элементов сиденья.

Работы по печати жесткой рамы скамейки из бетона на 3D-принтере выполняются в одну смену, в смене работает одно звено, состоящее из двух человек - оператора и контролера. Работы по сверлению отверстий для установки перфорированных поперечин сиденья выполняются в одну смену, в смене работает одно звено, состоящее из одного человека - монтажника. Работы по установке перфорированных поперечин и продольных элементов сиденья выполняются в одну смену, в смене работает одно звено плотников -2 человека.

30-печать жесткой рамы скамейки из бетона выполняется на цеховом строительном ЗО-принтере «AMT S-6044» производства компании ООО «СПЕЦАВИА», организованному по портальной системе, посредством трехмерной печати сырьевой бетонной смеси по заранее разработанной трехмерной цифровой модели (G-code).

2. ОРГАНИЗАЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ СТРОИТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА До начала выполнения строительно-монтажных работ на объекте необходимо выполнить организационно-технические мероприятия согласно приказу Минтруда России от 11.12.2020 № 883н «Об утверждении Правил по охране труда при строительстве, реконструкции и ремонте», приказу

06/21 ТК

Лист

Минтруда России от 16.11.2020 № 782н «Об утверждении Правил по охране труда при работе на высоте», СП 48.13330.2019 «Организация строительства», а также разработать трехмерную цифровую модель объекта на языке программирования 0-сос1е.

Перед началом ЗО-печати жесткой рамы скамейки из бетона необходимо:

• произвести подбор и поставку необходимых компонентов или готовых смесей для ЗО-печати на производство;

• произвести подготовку цеха производства для создания благоприятных условий для ЗО-печати;

• произвести подключение, проверку и подготовку оборудования;

• произвести пробную экструзию бетонной смеси до достижения однородности получаемого экструдата.

До монтажа конструктивных элементов скамейки необходимо:

• подготовить основание в соответствии с проектом и техническими условиями;

• произвести поставку материалов;

• очистить бетон скамейки от грязи и пыли (при необходимости).

Кроме того, необходимо провести комплекс организационно-

технических мероприятий, таких как:

• организация материально-технического обеспечения;

• назначение лиц, ответственных за безопасное производство работ, а также их контроль и качество выполнения;

• ознакомление рабочих и ИТР с технологией работ и их обучение технике безопасности труда;

• подготовка к производству работ необходимых машин, механизмов и оборудования и доставка их на объект;

• опробование установки аддитивного производства (30-принтера);

06/21 ТК

Лист

Инв. № подл. Подп. и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подп. и дата

ВЕДОМОСТЬ ОБЪЕМОВ СТРОИТЕЛЬНО-МОНТАЖНЫХ РАБОТ, ЗАТРАТ ТРУДА И МАШИННОГО

ВРЕМЕНИ

Таблица 2 - Ведомость объемов строительно-монтажных работ, затрат труда и машинного времени

Объемы работ Исполнители Машины и механизмы

се Затраты труда Затраты маш. времени Комплект

№ и/и Наименование работы Единица измерени Количество Источник нормирования Норма на ед.изм. (чел-час) На весь объем (чел-дни) Состав звена но ЕНнР Норма на ед.изм (маш.-час) На весь объем(маш-см) Машины, механизмы и инструменты Марка

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

1 Загрузка ковша бетоносмесителя цементом при помощи ручных приспособлений 100м3 0,0015 ЕНИР 4-14-7, раздел А, табл. 1 21 0,032 Бетонщики: 2 разр. -1 - - - -

2 Загрузка ковша бетоносмесителя песком и АМД при помощи ручных 100м3 0,0015 ЕНИР 4-14-7, раздел А, табл. 1 40,5 0,061 Бетонщики: 2 разр. - 1 - - - -

Изм.

Лист

№

докум.

Подп.

06/21 ТК

Лист 12

Инв. № подл. Подп. и дата Взам. инв. N9 Инв. N9 дубл. Подп. и дата

приспособлений

3 Приготовление бетонной смеси 1м3 0,15 ЕНИР 4-14-7, раздел Б, табл.3 0,73 0,110 Машинист бетоносмесителя передвижного 3 разр. -1 - - - -

4 Подача бетонной смеси к месту укладки (в бункер ЗЭ-принтера) 100м3 0,0015 ЕНИР 4-1-48, раздел В, табл. 5 27 0,041 Машинист бетононасосной установки: 4 разр. - 1 Бетонщики: 2 разр. - 1 - - - -

5 ЗЭ-печать жесткой рамы скамьи из бетона 1м3 0,15 [2] Оператор - 1 Контролер — 1 4 0,6 Строительный ЗЭ-принтер 8-6044

6 Сверление отверстий для установки перфорированных поперечин сиденья > 100шт. 0,06 ЕНИР 9-1-46, табл.2 18 1,08 Монтажники: 3 разр. - 1 - - - -

7 Установка перфорированных поперечин сиденья 1м2 0,028 ЕНИР 6-52 0,06 0,002 Плотники: 3 разр. - 1 2 разр. - 1 - - - -

8 Установка продольных элементов сиденья 1м2 0,3 ЕНИР 6-52 0,06 0,018 Плотники: 3 разр. - 1 2 разр. - 1 - - - -

Изм. Лист № докум. Подп. _Дата_

06/21 ТК

Лист

13

Инв. № подл. Подл, и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подп. и дата

ГРАФИК ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ Таблица 3 - График производства работ на возведение скамейки из бетона методом послойной экструзии

(ЗО-печати)

№ п/п Наименование работ Объем работ Трудоемкость, чел.-смен Машиноемкость, маш.-смен Число рабочих и Й «■ з: л п | Ь 3 |н Рабочие часы

Ед. изм. Количество Наименование машин и механизмов Количество машин

1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 75 76

1 Загрузка ковша бетоносмесителя компонентами смеси при помощи ручных приспособлений 100м3 0,0015 0,012 - - 1 1 - -

2 Приготовление бетонной смеси 1м3 0,15 0,014 - - 1 1 - -

3 Подача бетонной смеси к месту укладки (в бункер ЗО-принтера) 100м1 0,0015 0,005 - - 2 1 - -

4 ЗО-печать жесткой рамы скамьи из бетона 1м5 0,15 0,075 Строители 1ый 3[>фингер Б-6044 1 2 1 . _

5 Сверление отверстий для установки перфорированных поперечин сиденья 100шт 0,06 0,135 - - 1 1

6 Установка перфорированных поперечин сиденья 1м2 0,028 0,001 - - 2 1 -

06/21 ТК Лист

14

Изм. Лист № докум. Подп. Дата

Инв. N9 подл. Подп. и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подп. и дата

7 Установка продольных элементов сиденья 1м2 0,3 0,002 - - 2 1 -

Примечание: ЗЭ-печать жесткой рамы скамьи из бетона предусматривает выдерживание технологического перерыва, связанного с необходимостью набора смесью напечатанных слоев требуемых значений пластической прочности.

Изм. Лист № докум. Подп. Дата

06/21 ТК

ы 00

Лист

5. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ И ОХРАНА ТРУДА

При производстве монтажных работ следует руководствоваться действующими нормативными документами:

• Приказ Минтруда России от 11.12.2020 № 883н «Об утверждении Правил по охране труда при строительстве, реконструкции и ремонте»;

• Приказ Минтруда России от 16.11.2020 № 782н «Об утверждении Правил по охране труда при работе на высоте».

• СНиП 12-03-2001 «Безопасность труда в строительстве. Часть 1. Общие требования»;

• СНиП 12-04-2002 «Безопасность труда в строительстве. Часть 2. Строительное производство».

Ответственность за выполнение мероприятий по технике безопасности, охране труда, промсанитарии, пожарной и экологической безопасности возлагается на руководителей работ, назначенных приказом. Ответственное лицо осуществляет организационное руководство монтажными работами непосредственно или через бригадира. Распоряжения и указания ответственного лица являются обязательными для всех работающих на объекте.

Охрана труда рабочих должна обеспечиваться выдачей администрацией необходимых средств индивидуальной защиты (специальной одежды, обуви и др.), выполнением мероприятий по коллективной защите рабочих (ограждения, освещение, вентиляция, защитные и предохранительные устройства и приспособления и т.д.), санитарно-бытовыми помещениями и устройствами в соответствии с действующими нормами и характером выполняемых работ. Рабочим должны быть созданы необходимые условия труда, питания и отдыха. Работы выполняются в спецобуви и спецодежде. При нахождении на территории строительной площадки рабочие обязаны носить защитные каски.

06/21 ТК

Лист 20

Решения по технике безопасности должны учитываться и находить отражение в организационно-технологических картах и схемах на производство работ.

Монтажные работы следует вести только при наличии технологических карт или монтажных схем. При отсутствии указанных документов монтажные работы вести запрещается.

Порядок возведения изделия с применением строительного ЗО-принтера должен быть таким, чтобы предыдущая операция полностью исключала возможность опасности при выполнении последующих.

Монтаж изделия должны проводить монтажники, прошедшие специальное обучение и ознакомленные со спецификой монтажа конструкций.

Работы по монтажу изделия разрешается производить только исправным инструментом при соблюдении условий его эксплуатации.

В целях безопасности ведения работ на производственной площадке бригадир обязан:

- перед началом смены лично проверить состояние техники безопасности во всех рабочих местах руководимой им бригады и немедленно устранить обнаруженные нарушения. Если нарушения не могут быть устранены силами бригады или угрожают здоровью или жизни работающих, бригадир должен доложить об этом мастеру или производителю работ и не приступать к работе;

- постоянно в процессе работы обучать членов бригады безопасным приемам труда, контролировать правильность их выполнения, обеспечивать трудовую дисциплину среди членов бригады и соблюдение ими правил внутреннего распорядка и немедленно устранять нарушения техники безопасности членами бригады;

- организовать работы в соответствии с проектом производства работ;

06/21 ТК

Лист

УТВЕРЖДАЮ

АКТ

о внедрении в учебный процесс результатов диссертационной работы на соискание ученой степени кандидата технических наук Зиганшиной Лилии Валиевны

Комиссия в составе:

Председатель: к.т.н., доцент Ибрагимов Р.А., заведующий кафедрой технологий строительного производства

Члены комиссии: д.т.н., профессор, заведующий кафедрой строительных материалов Сулейманов A.M., к.т.н., заведующий кафедрой информационных систем и технологий в строительстве Ашрапов А.Х.

составили настоящий акт о том, что разработанная в рамках диссертационной работы Зиганшиной JT.B. методика моделирования, создания (возведения) и контроля качества строительной продукции в технологии аддитивного производства (ЗО-печати) используются в учебном процессе - при проведении практических занятий по дисциплине «Основы аддитивных технологических процессов в строительстве» при подготовке магистров направления подготовки 08.04.01 «Строительство», направленности (профиль) «Технология и организация строительства».

Результаты внедрения в учебный процесс научных исследований J1.B. Зиганшиной рассмотрены и обсуждены на заседании Совета Института Строительства (протокол №11 от 20.12.2021).

Члены комиссии:

Председатель комиссии: