RU2795274C1 - Method of 3d printing using modified concrete mix - Google Patents

Method of 3d printing using modified concrete mix Download PDF

Info

Publication number
RU2795274C1
RU2795274C1 RU2022128279A RU2022128279A RU2795274C1 RU 2795274 C1 RU2795274 C1 RU 2795274C1 RU 2022128279 A RU2022128279 A RU 2022128279A RU 2022128279 A RU2022128279 A RU 2022128279A RU 2795274 C1 RU2795274 C1 RU 2795274C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
concrete mixture
modified concrete
filament
printing
specified
Prior art date
Application number
RU2022128279A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Рустем Ханифович Мухаметрахимов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет"(КазГАСУ)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет"(КазГАСУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет"(КазГАСУ)
Application granted granted Critical
Publication of RU2795274C1 publication Critical patent/RU2795274C1/en

Links

Abstract

FIELD: construction.
SUBSTANCE: used for additive manufacturing by layer-by-layer extrusion (3D printing) of construction products, structures, buildings and constructions. The method of 3D-printing using modified concrete mix includes preparing a concrete mixture, including Portland cement, quartz sand with a fineness modulus of 1.2-3 and water, squeezing it out in the form of a moulding filament through a printer dispensing head and laying it in the design position. At the same time, the modified concrete mixture for the transition layer is prepared and it is laid on the filament from the specified concrete mixture, a process break is carried out for 10, 360 or 720 minutes, followed by the resumption of laying after the process break of the specified filament, while the modified concrete mixture for the transition layer includes Portland cement, quartz sand with a fineness modulus of 1.2-3, MasterGlenium ACE 430 superplasticizer based on polycarboxylate ether, finely ground pozzolanic component - biosilica with a hydraulic activity of at least 1400 mg/g, a grinding degree of at least 1100 m2/kg, organosilicon compound - potassium methyl siliconate and water with t a certain content of components.
EFFECT: longer process breaks (up to 12 hours) without formation of cold joints or reduction the adhesion of layers laid immediately before and after the process break, due to a transition layer from a modified concrete mixture, which ensures high quality of construction products.
1 cl, 2 tbl

Description

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для аддитивного производства методом послойной экструзии (3D-печати) строительных изделий, конструкций, зданий и сооружений.The invention relates to the field of construction and can be used for additive manufacturing by layer-by-layer extrusion (3D printing) of building products, structures, buildings and structures.

Известен способ возведения бетонной стены, по которому послойно экструдируют через сопло строительного 3D-принтера пластичный раствор искусственного каменного материала с образованием внешнего и внутреннего слоев стены, стену армируют и заполняют полость между внешней и внутренней слоями стены теплоизолирующим материалом [1]. Недостатками данного изобретения являются невозможность организации длительных технологических перерывов вследствие снижения адгезии слоев, уложенных непосредственно до и после технологического перерыва. Кроме того, высокая трудоемкость выполнения процессов армирования приводит к увеличению продолжительности и стоимости работ.A method is known for erecting a concrete wall, along which a plastic solution of artificial stone material is extruded layer by layer through the nozzle of a construction 3D printer to form the outer and inner layers of the wall, the wall is reinforced and the cavity between the outer and inner layers of the wall is filled with a heat-insulating material [1]. The disadvantages of this invention are the impossibility of organizing long technological breaks due to a decrease in the adhesion of the layers laid immediately before and after the technological break. In addition, the high labor intensity of the reinforcement processes leads to an increase in the duration and cost of the work.

Наиболее близким решением к предлагаемому изобретению является способ возведения монолитного здания, сооружения методом 3D-печати, включающий приготовление бетонной смеси, выдавливание ее в виде пластичного филамента через раздаточную головку принтера и послойную укладку в проектное положение, с позиционированием в тело филамента гибких армирующих элементов в виде витых или плетеных арматурных канатов из полимерных или минеральных волокон для непрерывного и/или дискретного армирования бетонной смеси [2].The closest solution to the proposed invention is a method for erecting a monolithic building, a structure using 3D printing, including the preparation of a concrete mixture, squeezing it in the form of a plastic filament through the dispensing head of the printer and layer-by-layer laying in the design position, with positioning flexible reinforcing elements in the body of the filament in the form twisted or braided reinforcing ropes made of polymeric or mineral fibers for continuous and/or discrete reinforcement of concrete mix [2].

Недостатками данного изобретения являются невозможность организации длительных технологических перерывов, потребность которых вызвана необходимостью набора пластической прочности, обеспечением формоустойчивости напечатанных слоев и требуемых геометрических параметров, вследствие чего снижается адгезия слоев, уложенных непосредственно до и после технологического перерыва, что вызывает образование холодных швов и снижает качество готовой продукции. Кроме того, наличие процессов позиционирования в тело филамента гибких армирующих элементов, обуславливает высокую сложность осуществления изобретения.The disadvantages of this invention are the impossibility of organizing long technological breaks, the need for which is caused by the need to gain plastic strength, ensuring the dimensional stability of the printed layers and the required geometric parameters, as a result of which the adhesion of the layers laid immediately before and after the technological break is reduced, which causes the formation of cold seams and reduces the quality of the finished product. products. In addition, the presence of processes for positioning flexible reinforcing elements in the body of the filament causes a high complexity of the invention.

Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение высокого качества строительной продукции при длительных технологических перерывах строительной 3D-печати, за счет повышения адгезии слоев, исключающего образование холодных швов, при одновременном упрощении аддитивного производства за счет исключения сложных технологических операций, связанных с армированием.The objective of the invention is to ensure high quality of construction products during long technological interruptions in construction 3D printing, by increasing the adhesion of layers, excluding the formation of cold seams, while simplifying additive manufacturing by eliminating complex technological operations associated with reinforcement.

Техническим результатом предлагаемого решения является возможность осуществления более продолжительных технологических перерывов (до 12 ч) без образования холодных швов и снижения адгезии слоев, уложенных непосредственно до и после технологического перерыва, за счет устройства переходного слоя из модифицированной бетонной смеси, обуславливающего высокое качество строительной продукции.The technical result of the proposed solution is the possibility of carrying out longer technological breaks (up to 12 hours) without the formation of cold joints and reducing the adhesion of layers laid immediately before and after the technological break, due to the device of a transition layer from a modified concrete mix, which causes high quality construction products.

Поставленная задача достигается тем, что способ 3D-печати модифицированной бетонной смесью, включающий приготовление бетонной смеси, включающей портландцемент, кварцевый песок с модулем крупности 1,2-3 и воду, выдавливание ее в виде пластичного филамента через раздаточную головку принтера и укладку в проектное положение, отличается тем, что осуществляют приготовление модифицированной бетонной смеси для переходного слоя и ее укладку на филамент из указанной бетонной смеси, осуществляют технологический перерыв в течение 10, 360 или 720 минут с последующим возобновлением укладки после технологического перерыва указанного филамента, при этом модифицированная бетонная смесь для переходного слоя включает портландцемент, кварцевый песок с модулем крупности 1,2-3, суперпластификатор «MasterGlenium ACE 430» на основе эфира поликарбоксилата, тонкомолотый пуццолановый компонент - биокремнезем с гидравлической активностью не менее 1400 мг/г, степенью помола не менее 1100 м2 /кг, кремнийорганическое соединение - метилсиликонат калия и воду при следующем содержании компонентов, мас.%: The task is achieved by the fact that the method of 3D printing with a modified concrete mixture, including the preparation of a concrete mixture, including Portland cement, quartz sand with a fineness modulus of 1.2-3 and water, squeezing it out in the form of a plastic filament through the dispensing head of the printer and laying it in the design position , differs in that they prepare a modified concrete mixture for the transition layer and lay it on a filament from the specified concrete mixture, carry out a technological break for 10, 360 or 720 minutes, followed by resumption of laying after a technological break of the specified filament, while the modified concrete mixture for the transition layer includes Portland cement, quartz sand with a fineness modulus of 1.2-3, MasterGlenium ACE 430 superplasticizer based on polycarboxylate ether, finely ground pozzolanic component - biosilica with a hydraulic activity of at least 1400 mg/g, a grinding degree of at least 1100 m 2 / kg, organosilicon compound - potassium methylsiliconate and water with the following content of components, wt.%:

Портландцемент
Указанный песок
Суперпластификатор «MasterGlenium ACE 430»
Указанный тонкомолотый пуццолановый компонент - биокремнезем
Кремнийорганическое соединение - метилсиликонат калия
Вода
Portland cement
Specified sand
Superplasticizer "MasterGlenium ACE 430"
Specified finely ground pozzolanic component - biosilica
Silicone compound - potassium methyl siliconate
Water
20,0-30,0
44,4-69,8
0,2-1,2
2,0-8,0
0,1-0,8
7,9-15,9
20.0-30.0
44.4-69.8
0.2-1.2
2.0-8.0
0.1-0.8
7.9-15.9

Для изготовления бетонной смеси для 3D-печати использовали следующие материалы:For the manufacture of concrete mix for 3D printing, the following materials were used:

- портландцемент ЦЕМ I 42,5Н производства ООО «Азия Цемент» (ГОСТ 31108-2016) со следующим минералогическим составом: С3S - 68,1%, С2S - 9,4%, С3А - 7,2%, С4AF - 11%;- Portland cement CEM I 42.5N produced by Asia Cement LLC (GOST 31108-2016) with the following mineralogical composition: C 3 S - 68.1%, C 2 S - 9.4%, C 3 A - 7.2% , C 4 AF - 11%;

- кварцевый песок Камско-Устьинского месторождения Республики Татарстан с модулем крупности 1,2-3 (ГОСТ 8736-2014). Для приготовления образцов использовали песок с модулем крупности 2,3;- quartz sand of the Kamsko-Ustyinsky deposit of the Republic of Tatarstan with a fineness modulus of 1.2-3 (GOST 8736-2014). To prepare the samples, sand with a fineness modulus of 2.3 was used;

- водопроводная питьевая вода, удовлетворяющая требованиям ГОСТ 23732.- tap drinking water that meets the requirements of GOST 23732.

Для изготовления модифицированной бетонной смеси для 3D-печати переходного слоя использовали следующие материалы:The following materials were used to make a modified concrete mix for 3D printing of the transition layer:

- портландцемент ЦЕМ I 42,5Н производства ООО «Азия Цемент» (ГОСТ 31108-2016) со следующим минералогическим составом: С3S - 68,1%, С3S - 9,4%, С3А - 7,2%, С4AF - 11%;- Portland cement CEM I 42.5N produced by Asia Cement LLC (GOST 31108-2016) with the following mineralogical composition: C 3 S - 68.1%, C 3 S - 9.4%, C 3 A - 7.2% , C 4 AF - 11%;

- кварцевый песок Камско-Устьинского месторождения Республики Татарстан с модулем крупности 1,2-3 (ГОСТ 8736-2014). Для приготовления образцов использовали песок с модулем крупности 2,3;- quartz sand of the Kamsko-Ustyinsky deposit of the Republic of Tatarstan with a fineness modulus of 1.2-3 (GOST 8736-2014). To prepare the samples, sand with a fineness modulus of 2.3 was used;

- суперпластификатор на основе эфира поликарбоксилата «MasterGlenium ACE 430» производства ООО «BASF Строительные системы», представляющий собой жидкость светло-коричневого цвета плотностью при 20 °C 1,06 г/см3, pH - 5,5;- superplasticizer based on polycarboxylate ether "MasterGlenium ACE 430" manufactured by BASF Building Systems LLC, which is a light brown liquid with a density of 1.06 g/cm 3 at 20 °C, pH - 5.5;

- тонкомолотый пуццолановый компонент - биокремнезем с гидравлической активностью не менее 1400 мг/г, степенью помола не менее 1100 м2/кг (СТО 23998461-020-2018). Для приготовления образцов использовали биокремнезем с гидравлической активностью 1400,5 мг/г, степенью помола 1186 м2/кг;- finely ground pozzolanic component - biosilica with a hydraulic activity of at least 1400 mg/g, a grinding degree of at least 1100 m 2 /kg (STO 23998461-020-2018). For the preparation of samples used biosilica with a hydraulic activity of 1400.5 mg/g, a grinding degree of 1186 m 2 /kg;

- метилсиликонат калия производства ПАО «Химпром», представляющий собой темно-коричневую жидкость плотностью 1,3-1,4 г/см3;- potassium methylsiliconate produced by PJSC "Khimprom", which is a dark brown liquid with a density of 1.3-1.4 g/cm 3 ;

- водопроводная питьевая вода, удовлетворяющая требованиям ГОСТ 23732.- tap drinking water that meets the requirements of GOST 23732.

Предлагаемое изобретение осуществляется следующим образом:The present invention is carried out as follows:

1. Производят приготовление бетонной смеси для 3D-печати: в работающий смеситель загружают заранее отдозированные сухие компоненты бетонной смеси - портландцемент, песок и производят их перемешивание до получения однородной массы. Затем производят дозирование по массе воды и добавляют ее к сухим компонентам, осуществляя перемешивание до получения однородной массы.1. The concrete mixture for 3D printing is prepared: pre-dosed dry components of the concrete mixture - Portland cement, sand are loaded into the working mixer and mixed until a homogeneous mass is obtained. Then, dosing is carried out by weight of water and added to the dry components, mixing until a homogeneous mass is obtained.

2. Производят подготовку 3D-принтера: внутреннюю поверхность съемного накопительного бункера смачивают водопроводной питьевой водой или разделительной смазкой.2. The 3D printer is prepared: the inner surface of the removable storage bin is moistened with tap drinking water or a release agent.

3. Заполняют накопительный бункер строительного 3D-принтера приготовленной бетонной смесью и осуществляют пробное экструдирование до достижения однородности получаемого экструдата.3. The storage hopper of the construction 3D printer is filled with the prepared concrete mixture and test extrusion is carried out until the resulting extrudate is homogeneous.

4. Осуществляют выдавливание бетонной смеси методом послойной экструзии (3D-печати) на строительном 3D-принтере (например, «АМТ» S-6044 компании ООО «СПЕЦАВИА») и ее укладку в проектное положение в соответствии с заранее подготовленной трехмерной цифровой моделью.4. The concrete mixture is extruded by layer-by-layer extrusion (3D printing) on a construction 3D printer (for example, AMT S-6044 of SPETSAVIA LLC) and placed in the design position in accordance with a pre-prepared three-dimensional digital model.

5. Производят приготовление модифицированной бетонной смеси для 3D-печати переходного слоя: в работающий смеситель загружают заранее отдозированные сухие компоненты модифицированной бетонной смеси - портландцемент, песок, тонкомолотый пуццолановый компонент - биокремнезем и производят их перемешивание до получения однородной массы. Затем производят дозирование по массе воды, суперпластификатора «MasterGlenium ACE 430», кремнийорганического соединения - метилсиликоната калия, производят их перемешивание до получения однородного раствора и постепенно добавляют его к тщательно перемешанным сухим компонентам, осуществляя перемешивание смеси до получения однородной массы.5. The modified concrete mixture is prepared for 3D printing of the transition layer: pre-dosed dry components of the modified concrete mixture - Portland cement, sand, finely ground pozzolanic component - biosilica are loaded into the working mixer and mixed until a homogeneous mass is obtained. Then, water, superplasticizer "MasterGlenium ACE 430", organosilicon compound - potassium methyl siliconate are dosed by weight, they are mixed until a homogeneous solution is obtained and it is gradually added to the thoroughly mixed dry components, stirring the mixture until a homogeneous mass is obtained.

6. Заполняют накопительный бункер строительного 3D-принтера приготовленной модифицированной бетонной смесью и осуществляют пробное экструдирование до достижения однородности получаемого экструдата.6. The storage bin of the construction 3D printer is filled with the prepared modified concrete mixture and test extrusion is carried out until the resulting extrudate is homogeneous.

7. Осуществляют выдавливание модифицированной бетонной смеси переходного слоя методом послойной экструзии (3D-печати) на строительном 3D-принтере (например, «АМТ» S-6044 компании ООО «СПЕЦАВИА») и ее укладку в проектное положение в соответствии с заранее подготовленной трехмерной цифровой моделью.7. The modified concrete mixture of the transition layer is extruded by the method of layer-by-layer extrusion (3D printing) on a construction 3D printer (for example, AMT S-6044 of the SPETSAVIA LLC company) and its laying in the design position in accordance with the previously prepared three-dimensional digital model.

8. Осуществляют технологический перерыв в течение 10, 360 или 720 минут с промывкой накопительного бункера строительного 3D-принтера.8. A technological break is carried out for 10, 360 or 720 minutes with washing the storage bin of the construction 3D printer.

9. После завершения технологического перерыва осуществляют формование бетонной смеси методом послойного экструдирования (3D-печати) на строительном 3D-принтере в соответствии с п.п.1-4.9. After the completion of the technological break, the concrete mixture is molded by layer-by-layer extrusion (3D printing) on a construction 3D printer in accordance with paragraphs 1-4.

Адгезию напечатанных слоев определяли через 28 суток нормального твердения при помощи измерителя адгезии «ПСО-10МГ4С» методом нормального отрыва стальных дисков (пластин) в соответствии с ГОСТ Р 58277-2018 «Смеси сухие строительные на цементном вяжущем. Методы испытаний». Образцы для испытаний представляли собой полосы длиной 100 мм шириной 50 мм, напечатанные в два слоя: 1 - бетонная смесь; 2 - модифицированная бетонная смесь (переходной слой).The adhesion of the printed layers was determined after 28 days of normal hardening using the PSO-10MG4S adhesion meter using the normal tear-off method of steel disks (plates) in accordance with GOST R 58277-2018 “Dry building mixes on a cement binder. Test Methods". Test specimens were strips 100 mm long and 50 mm wide printed in two layers: 1 - concrete mixture; 2 - modified concrete mixture (transition layer).

Также были проведены испытания образцов по прототипу [1].Samples were also tested according to the prototype [1].

Составы модифицированных бетонных смесей (переходного слоя) приведены в таблице 1, показатели адгезии слоев при различных продолжительностях технологических перерывов приведены в таблице 2.The compositions of the modified concrete mixes (transition layer) are shown in Table 1, the adhesion indices of the layers for various durations of technological breaks are given in Table 2.

Таблица 1Table 1 КомпонентыComponents Составы модифицированных бетонных смесей (переходного слоя), мас.%Compositions of modified concrete mixtures (transition layer), wt.% 11 22 33 44 55 6 (прототип)6 (prototype) Портландцемент Portland cement 20,020.0 20,020.0 25,025.0 30,030.0 30,030.0 25,025.0 ПесокSand 69,6369.63 69,869.8 56,8556.85 44,444.4 44,444.4 61,661.6 Суперпластификатор - «MasterGlenium ACE 430»Superplasticizer - "MasterGlenium ACE 430" 0,050.05 0,20.2 0,70.7 1,21.2 1,51.5 Тонкомолотый пуццолановый компонент - биокремнеземFinely ground pozzolanic component - biosilica 0,50.5 22 55 88 1010 Кремнийорганическое соединение - метилсиликонат калияSilicone compound - potassium methyl siliconate 0,020.02 0,10.1 0,80.8 0,50.5 0,60.6 ВодаWater 9,89.8 7,97.9 11,6511.65 15,915.9 13,513.5 13,413.4 Таблица 2table 2 Продолжительность технологического перерыва, минThe duration of the technological break, min Адгезия слоев, МПаLayer adhesion, MPa 11 22 33 44 55 6 (прототип)6 (prototype) 1010 0,430.43 0,530.53 0,590.59 0,620.62 0,550.55 0,410.41 360360 0,370.37 0,410.41 0,470.47 0,520.52 0,480.48 0,340.34 720720 0,260.26 0,350.35 0,450.45 0,480.48 0,430.43 0,260.26

Из приведенных данных следует, что максимальные показатели адгезии напечатанных слоев достигаются при содержании в составе модифицированной бетонной смеси портландцемента - 20,0-30,0% от общей массы композиции, песка - 44,4-69,8%, суперпластификатора «MasterGlenium ACE 430» - 0,2-1,2%, тонкомолотого пуццоланового компонента - биокремнезема - 2,0-8,0%,кремнийорганического соединения - метилсиликоната калия - 0,1-0,8%, воды - 7,9-15,9%. При введении суперпластификатора «MasterGlenium ACE 430», тонкомолотого пуццоланового компонента - биокремнезема, кремнийорганического соединения - метилсиликоната калия, в количестве меньше указанных в таблице 1 (состав 1), наблюдается снижение показателей адгезии по сравнению с заявляемыми пределами. При их введении, в количествах больше указанных в таблице 1 (состав 5), показатели адгезии слоев, напечатанных на 3D-принтере, снижаются.From the given data it follows that the maximum adhesion of the printed layers is achieved when the content of Portland cement in the composition of the modified concrete mix is 20.0-30.0% of the total mass of the composition, sand is 44.4-69.8%, superplasticizer "MasterGlenium ACE 430 "- 0.2-1.2%, finely ground pozzolanic component - biosilica - 2.0-8.0%, organosilicon compound - potassium methylsiliconate - 0.1-0.8%, water - 7.9-15.9 %. With the introduction of the superplasticizer "MasterGlenium ACE 430", a finely ground pozzolanic component - biosilica, an organosilicon compound - potassium methylsiliconate, in an amount less than those indicated in table 1 (composition 1), a decrease in adhesion indicators is observed compared to the claimed limits. With their introduction, in amounts greater than those indicated in Table 1 (composition 5), the adhesion indices of the layers printed on a 3D printer decrease.

Способ 3D-печати модифицированной бетонной смесью, согласно предлагаемому изобретению, предоставляет возможность осуществления более продолжительных технологических перерывов (до 12 ч) без образования холодных швов и снижения адгезии слоев, уложенных непосредственно до и после технологического перерыва, за счет устройства переходного слоя из модифицированной бетонной смеси, обуславливающего высокое качество строительной продукции.The method of 3D printing with a modified concrete mix, according to the proposed invention, makes it possible to carry out longer technological breaks (up to 12 hours) without the formation of cold joints and a decrease in the adhesion of layers laid immediately before and after a technological break, due to the device of a transition layer from a modified concrete mix which determines the high quality of construction products.

Применение суперпластификатора «MasterGlenium ACE 430» позволяет сократить количество воды затворения, улучшить пластичность модифицированной бетонной смеси, повысить ее плотность и величину адгезии затвердевшего композита при когезионном разрушении.The use of the MasterGlenium ACE 430 superplasticizer makes it possible to reduce the amount of mixing water, improve the plasticity of the modified concrete mixture, increase its density and the adhesion of the hardened composite during cohesive failure.

Введение тонкомолотового пуццоланового компонента - биокремнезема со степенью помола не менее 1100 м2/кг, гидравлической активностью не менее 1400 мг/г позволяет улучшить однородность и связность смеси, повысить адгезионную прочность композитов за счет более плотной упаковки частиц, взаимодействия с портландитом и увеличении количества низкоосновных гидросиликатов кальция.The introduction of a finely milled pozzolanic component - biosilica with a grinding degree of at least 1100 m 2 /kg, a hydraulic activity of at least 1400 mg/g makes it possible to improve the uniformity and coherence of the mixture, increase the adhesive strength of composites due to denser packing of particles, interaction with portlandite and an increase in the amount of low-basic calcium hydrosilicates.

Применение кремнийорганического соединения - метилсиликоната калия позволяет замедлить кинетику структурообразования, снизить потери химически несвязанной воды в процессе технологического перерыва.The use of an organosilicon compound - potassium methylsiliconate makes it possible to slow down the kinetics of structure formation, reduce the loss of chemically unbound water during a technological break.

Совместное применение суперпластификатора - «MasterGlenium ACE 430», тонкомолотого пуццоланового компонента - биокремнезема, кремнийорганического соединения - метилсиликоната калия позволяет достичь синергетического эффекта, выражающегося в улучшении пластичности, однородности и связности модифицированной бетонной смеси, повышении ее плотности и прочности, замедлении кинетики структурообразования, снижении потерь химически несвязанной воды в процессе технологического перерыва, что способствует увеличению площади межфазного контакта слоев, напечатанных до и после технологического перерыва с переходным слоем, и приводит к повышению показателя адгезии затвердевших слоев.The combined use of a superplasticizer - "MasterGlenium ACE 430", a finely ground pozzolanic component - biosilica, an organosilicon compound - potassium methylsiliconate makes it possible to achieve a synergistic effect, which is expressed in improving the plasticity, uniformity and cohesion of the modified concrete mixture, increasing its density and strength, slowing down the kinetics of structure formation, reducing losses chemically unbound water during the technological break, which contributes to an increase in the interfacial contact area of the layers printed before and after the technological break with the transition layer, and leads to an increase in the adhesion index of the hardened layers.

Таким образом, предлагаемое решение позволяет обеспечить высокое качество строительной продукции при длительных технологических перерывах строительной 3D-печати, за счет повышения адгезии слоев, исключающего образование холодных швов, при одновременном упрощении аддитивного производства за счет исключения сложных технологических операций, связанных с армированием.Thus, the proposed solution makes it possible to ensure high quality of construction products during long technological interruptions in construction 3D printing, by increasing the adhesion of layers, which excludes the formation of cold seams, while simplifying additive manufacturing by eliminating complex technological operations associated with reinforcement.

Источники информации:Information sources:

1. Патент, RU 2 725 716, Е04 В 2/84, В33Y 30/00, Способ возведения армированной бетонной стены на 3D-принтере, Мухаметрахимов Р.Х., Лукманова Л.В., патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Казанский государственный архитектурно-строительный университет», заяв. 23.12.2019, опубл. 03.07.2020, бюл. №19.1. Patent, RU 2 725 716, E04 B 2/84, B33Y 30/00, Method for erecting a reinforced concrete wall on a 3D printer, Mukhametrakhimov R.Kh., Lukmanova L.V., patentee Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education "Kazan State University of Architecture and Civil Engineering" 12/23/2019, publ. 07/03/2020, bul. No. 19.

2. Патент, RU 2 683 447, E04C 5/07, C04B 7/52, Способ возведения монолитного здания, сооружения методом 3D-печати и устройство для его осуществления, Джантимиров Х.А., Звездов А.И, Джантимиров П.Х., патентообладатель Акционерное общество «Научно-исследовательский центр «Строительство», заяв. 05.12.2017, опубл. 28.03.2019, бюл. №10.2. Patent, RU 2 683 447, E04C 5/07, C04B 7/52, A method of erecting a monolithic building, structures by 3D printing and a device for its implementation, Dzhantimirov H.A., Zvezdov A.I, Dzhantimirov P.Kh ., patentee Joint Stock Company "Research Center" Construction ", App. 12/05/2017, publ. 03/28/2019, bul. No. 10.

Claims (4)

Способ 3D-печати модифицированной бетонной смесью, включающий приготовление бетонной смеси, включающей портландцемент, кварцевый песок с модулем крупности 1,2-3 и воду, выдавливание ее в виде пластичного филамента через раздаточную головку принтера и укладку в проектное положение, отличающийся тем, что осуществляют приготовление модифицированной бетонной смеси для переходного слоя и ее укладку на филамент из указанной бетонной смеси, осуществляют технологический перерыв в течение 10, 360 или 720 минут с последующим возобновлением укладки после технологического перерыва указанного филамента, при этом модифицированная бетонная смесь для переходного слоя включает портландцемент, кварцевый песок с модулем крупности 1,2-3, суперпластификатор «MasterGlenium ACE 430» на основе эфира поликарбоксилата, тонкомолотый пуццолановый компонент - биокремнезем с гидравлической активностью не менее 1400 мг/г, степенью помола не менее 1100 м2/кг, кремнийорганическое соединение - метилсиликонат калия и воду при следующем содержании компонентов, мас.%: A method for 3D printing with a modified concrete mixture, which includes the preparation of a concrete mixture, including Portland cement, quartz sand with a fineness modulus of 1.2-3 and water, squeezing it out in the form of a plastic filament through the dispensing head of the printer and laying it in the design position, characterized in that it is carried out preparation of the modified concrete mixture for the transition layer and its laying on the filament from the specified concrete mixture, a technological break is carried out for 10, 360 or 720 minutes, followed by the resumption of laying after the technological break of the specified filament, while the modified concrete mixture for the transition layer includes Portland cement, quartz sand with a fineness modulus of 1.2-3, MasterGlenium ACE 430 superplasticizer based on polycarboxylate ether, finely ground pozzolanic component - biosilica with a hydraulic activity of at least 1400 mg / g, a grinding degree of at least 1100 m 2 / kg, an organosilicon compound - methyl silicone potassium and water with the following content of components, wt.%: портландцементPortland cement 20,0-30,0 20.0-30.0 указанный песокspecified sand 44,4-69,8 44.4-69.8
суперпластификатор «MasterGlenium ACE 430»superplasticizer "MasterGlenium ACE 430" 0,2-1,20.2-1.2
указанный тонкомолотый пуццолановый specified finely ground pozzolanic компонент - биокремнеземcomponent - biosilica 2,0-8,0 2.0-8.0 кремнийорганическое соединение - organosilicon compound - метилсиликонат калияpotassium methyl siliconate 0,1-0,8 0.1-0.8 водаwater 7,9-15,9 7.9-15.9
RU2022128279A 2022-11-01 Method of 3d printing using modified concrete mix RU2795274C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2795274C1 true RU2795274C1 (en) 2023-05-02

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2820760C1 (en) * 2023-12-29 2024-06-07 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" (КазГАСУ) Gypsum-cement-pozzolanic concrete mixture for 3d printing

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105384416B (en) * 2015-11-26 2017-12-05 中国建筑股份有限公司 3D printing bi-component cement-base composite material and its production and use
RU2683447C1 (en) * 2017-12-05 2019-03-28 Акционерное общество "Научно-исследовательский центр "Строительство", АО "НИЦ "Строительство" Method of monolithic building, 3d printing method and device therefor
RU2725716C1 (en) * 2019-12-23 2020-07-03 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" (КазГАСУ) Method of erection of reinforced concrete wall on 3d-printer
RU2780512C1 (en) * 2021-12-30 2022-09-26 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" (КазГАСУ) Modified concrete mixture for 3d printer extrusion

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105384416B (en) * 2015-11-26 2017-12-05 中国建筑股份有限公司 3D printing bi-component cement-base composite material and its production and use
RU2683447C1 (en) * 2017-12-05 2019-03-28 Акционерное общество "Научно-исследовательский центр "Строительство", АО "НИЦ "Строительство" Method of monolithic building, 3d printing method and device therefor
RU2725716C1 (en) * 2019-12-23 2020-07-03 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" (КазГАСУ) Method of erection of reinforced concrete wall on 3d-printer
RU2780512C1 (en) * 2021-12-30 2022-09-26 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" (КазГАСУ) Modified concrete mixture for 3d printer extrusion

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Мухаметрахимов Р.Х. и др., Аддитивная технология возведения зданий и сооружений с применением 3D принтера. Известия Казанского Гос. Архитектурно-строительного университета, 2017. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2825371C1 (en) * 2023-11-09 2024-08-26 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" (КазГАСУ) Method of 3d printing with modified concrete mixture with controlled duration of technological break
RU2820760C1 (en) * 2023-12-29 2024-06-07 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" (КазГАСУ) Gypsum-cement-pozzolanic concrete mixture for 3d printing

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2490223C2 (en) Method of preliminary mixing and dry filling with fibre
Kh et al. Structure and properties of mortar printed on a 3D printer
MX2013003971A (en) High strength phosphate-based cement having low alkalinity.
RU2795274C1 (en) Method of 3d printing using modified concrete mix
RU2793497C1 (en) Additive manufacturing method in construction with a long technological break
RU2794037C1 (en) Method for 3d concrete printing with long technological break
RU2789220C1 (en) Additive manufacturing method in construction
RU2791841C1 (en) Additive construction manufacturing method
RU2795632C1 (en) Concrete 3d-printing method
RU2789119C1 (en) Additive building production method by material extrusion
RU2792455C1 (en) Method of 3d print construction by layer-by-layer extrusion
RU2786192C1 (en) Construction 3d printing method
RU2823726C1 (en) Method of additive construction production with controlled duration of technological break
RU2825371C1 (en) Method of 3d printing with modified concrete mixture with controlled duration of technological break
RU2821492C1 (en) Method of construction 3d printing with adjustable duration of technological break
RU2821489C1 (en) Method of additive construction production with transition layer to ensure adhesion of layers during long technological breaks
RU2821490C1 (en) Method of construction 3d printing by layer-by-layer extrusion with controlled duration of technological break
RU2825372C1 (en) Method of 3d printing with concrete with controlled duration of technological break
RU2821488C1 (en) Method of 3d printing with transition layer to ensure adhesion of layers during long technological breaks
RU2301207C1 (en) Glass fibrous concrete (versions)
RU2825370C1 (en) Method for additive construction production by extrusion of material with controlled duration of technological break
RU2817919C1 (en) Method of additive manufacturing in construction with controlled duration of technological break
RU2820798C1 (en) Gypsum-cement-pozzolanic crude mixture for additive construction
RU2821079C1 (en) Gypsum-cement-pozzolanic crude mixture for extrusion on 3d printer
RU2820763C1 (en) Modified gypsum-cement-pozzolanic construction mixture for 3d printing