bzhbБетон и железобетонConcrete and Reinforced Concrete0005-98893034-1302АО «НИЦ «Строительство»bzhb-21Research ArticleСтатьиКомплексное модифицирование легких бетонов на полых микросферах для технологии 3D-печатиComplex modification of light concretes on hollow microspheres for 3D printing technologyКуйЗыонг ТханьQuiDuong Thanh

канд. техн. наук

Candidate of Sciences (Engineering)

КоролевЕ. В.KorolevE. V.

д-р техн. наук, проректор по учебно-методической работе

e-mail: prorector.umr@spbgasu.ru 

Doctor of Sciences (Engineering), Vice-Rector for educational and methodological work

e-mail: prorector.umr@spbgasu.ru 

prorector.umr@spbgasu.ruИноземцевА. С.InozemcevA. S.

канд. техн. наук

e-mail: inozemcevAS@mgsu.ru 

Candidate of Sciences (Engineering)

e-mail: inozemcevAS@mgsu.ru 

inozemcevAS@mgsu.ruВьетнамский институт строительных материаловВьетнамVietnam Institute for Building MaterialsViet NamСанкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университетРоссияSaint Petersburg State University of Architecture and Civil EngineeringRussian FederationНациональный исследовательский Московский государственный строительный университетРоссияMoscow State University of Civil EngineeringRussian Federation20210709202360532529Copyright © Куй З.Т., Королев Е.В., Иноземцев А.С., 20232023Куй З.Т., Королев Е.В., Иноземцев А.С.Qui D.T., Korolev E.V., Inozemcev A.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.bzhb.ru/jour/article/view/21

С развитием технологии 3D-печати в строительстве все большую актуальность приобретают разработки эффективных строительных материалов с заданными эксплуатационными свойствами для экструзионного формования. В статье представлены результаты исследования влияния двух рецептурных факторов на свойства легких бетонов на полых микросферах посредством математического планирования эксперимента. Получены экспериментально-статистические модели, описывающие зависимости изменения подвижности бетонной смеси, средней плотности, прочности при изгибе, при сжатии и деформаций усадки легкого бетона от содержания раствора суперабсорбирующего полимера (САП), обеспечивающего гидратацию портландцемента в неблагоприятных условиях твердения, и дисперсно-армирующей добавки – полипропиленовой фибры. Установлены оптимальные диапазоны содержания фибры и САП, которые составляют (в %): XФєI[1,19; 1,38] и XСАПєI[0,81; 1,25] соответственно. Состав легкого бетона на полых микросферах, содержащий 1,25 % фибры и 1,25 % САП, имеет наилучшие физико-механические свойства.

With the development of 3D printing technology in construction, the development of effective building materials with specified performance properties for extrusion molding is becoming increasingly relevant. The article presents the results of the study of the influence of two prescription factors on the properties of light concretes on hollow microspheres by means of mathematical planning of the experiment. Experimental and statistical models describing the dependences of changes in the mobility of the concrete mixture, average density, bending strength, compression and shrinkage deformations of light concrete on the content of a solution of superabsorbing polymer (SAP), which provides hydration of Portland cement under unfavorable hardening conditions, and a dispersed reinforcing additive-polypropylene fiber, are obtained. The optimal ranges of fiber and SAP content were established, which are (in %): CFєI[1.19; 1.38] and CSAPєI[0.81; 1.25], respectively. The composition of light concrete on hollow microspheres, containing 1.25 % fiber and 1.25 % SAP, has the best physical and mechanical properties.

легкий бетонконструкционный легкий бетонполые микросферысуперабсорбирующий полимерполипропиленовая фибра3D-печатьlightweight concretestructural lightweight concretehollow microspheressuperabsorbing polymerpolypropylene fiber3D printingРабота выполнена при поддержке гранта Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых – кандидатов наук МК-1394.2020.8.The work was executed under support of the Grant of the President of the Russian Federation for state support of young Russian scientists – Candidates of Sciences MK-1394.2020.8.ReferencesДемиденко А.К., Кулибаба А.В., Иванов М.Ф. Перспективы применения 3D-печати в строительном комплексе Российской Федерации // <i>Строительство уникальных зданий и сооружений.</i> 2017. № 12 (63). С. 71–96.Demidenko A.K., Kulibaba A.V., Ivanov M.F. Prospects for the use of 3D printing in the construction complex of the Russian Federation. <i>Stroitel’stvo unikal’nyh zdanij i sooruzhenij.</i> 2017. No. 12 (63), pp. 71–96. (In Russian).Xiao J., Ji G., Zhang Y., Duan Z., Du S. Large-scale 3D printing concrete technology: Current status and future opportunities // <i>Cement and Concrete Composites.</i> 2021. Vol. 122. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2021.104115Xiao J., Ji G., Zhang Y., Duan Z., Du S. Large-scale 3D printing concrete technology: Current status and future opportunities. <i>Cement and Concrete Composites.</i> 2021. Vol. 122. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2021.104115Mohan M.K., Rahul A.V., Tittelboom K.V. Extrusionbased concrete 3D printing from a material perspective: A state-of-the-art review // <i>Cement and Concrete Composites.</i> 2020. Vol. 155. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2020.103855Mohan M.K., Rahul A.V., Tittelboom K.V. Extrusionbased concrete 3D printing from a material perspective: A state-of-the-art review. <i>Cement and Concrete Composites.</i> 2020. Vol. 155. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2020.103855Королев Е.В., Зыонг Т.К., Иноземцев А.С. Способ обеспечения внутреннего ухода за гидратацией цемента в составах для 3D-печати // <i>Вестник МГСУ.</i> 2020. Т. 15. № 6. С. 834–846.Korolev E. V., Zuong T. K., Inozemtsev A. S. A method for providing internal care for the hydration of cement in compositions for 3D printing. <i>Vestnik MGSU.</i> 2020. Vol. 15. No. 6, pp. 834–846. (In Russian).Ma S., Huang C., Baah P., Nantung T., Lu N. The influence of water-to-cement ratio and superabsorbent polymers (SAPs) on solid-like behaviors of fresh cement pastes // <i>Construction and Building Materials.</i> 2021. Vol. 275. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.122160Ma S., Huang C., Baah P., Nantung T., Lu N. The influence of water-to-cement ratio and superabsorbent polymers (SAPs) on solid-like behaviors of fresh cement pastes. <i>Construction and Building Materials.</i> 2021. Vol. 275. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.122160Попов Д.Ю. Повышение эффективности текстиль-бетона. Дисс. ... канд. техн. наук. Белгород. БГТУ. 2018. 179 с.Popov D. Yu. Improving the efficiency of textile concrete. Cand. Diss. (Engineering). Belgorod. 2018. 179 p. (In Russian).Смирнова О.М., Андреева Е.В. Свойства тяжелого бетона, дисперсно-армированного синтетическим микроволокном // <i>Строительные материалы.</i> 2016. № 11. С. 17–20.Smirnova O. M., Andreeva E. V. Properties of heavy concrete dispersed-reinforced with synthetic microfibre. <i>Stroitel’nye materialy</i> [Construction Materials]. 2016. No. 11, pp. 17–20. (In Russian).Патент PФ 2734485. <i>Сырьевая смесь для легкого фибробетона</i> / Пухаренко Ю.В., Пантелеев Д.А., Пухаренко О.Ю., Фролов Н.В. Заявл. 21.10.2019. Опубл. 19.10.2020.Patent RF 2734485. <i>Syr’evaja smes’ dlja legkogo fibrobetona</i> [Raw material mixture for light fiber concrete]. Pukharenko Yu.V., Panteleev D.A., Pukharenko O.Yu., Frolov N.V. Declared 21.10.2019. Published 19.10.2020.Fedorova N., Kolchunov V., Tuyen Vu N., Iliushchenko T. Determination of stiffness parameters of reinforced concrete structures using the decomposition method for calculating their survivability. <i>IOP Conference Series: Materials Science and Engineering.</i> 2021. Vol. 1030 (1). P. 012078.Fedorova N., Kolchunov V., Tuyen Vu N., Iliushchenko T. Determination of stiffness parameters of reinforced concrete structures using the decomposition method for calculating their survivability. <i>IOP Conference Series: Materials Science and Engineering.</i> 2021. Vol. 1030 (1). P. 012078.Клюев А.В., Клюев С.В., Нетребенко А.В., Дураченко А.В. Мелкозернистый фибробетон, армированный полипропиленовым волокном // <i>Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова.</i> 2014. № 4. С. 67–72.Klyuev A.V., Klyuev S. V., Netrebenko A.V., Durachenko A.V. Fine-grained fiber reinforced concrete with polypropylene fiber. <i>Vestnik BGTU im. V.G. Shuhova.</i> 2014. No. 4, pp. 67–72.Doung Q.T., Korolev E., Inozemtcev A. Selection of reinforcing fiber for high-strength lightweight concrete for 3D-printing. <i>IOP Conference Series: Materials Science and Engineering.</i> 2021. P. 012007.Doung Q.T., Korolev E., Inozemtcev A. Selection of reinforcing fiber for high-strength lightweight concrete for 3D-printing. <i>IOP Conference Series: Materials Science and Engineering.</i> 2021. P. 012007.Duong T.Q., Vu N.T., Inozemtcev A.S., Korolev E.V. Possibilities and limitations of high-strength lightweight fiber-reinforced concrete structures // <i>Journal of Physics: Conference Series. Collection of Materials of the International Scientific Conference MMSA-2019.</i> 2019. P. 012067.Duong T.Q., Vu N.T., Inozemtcev A.S., Korolev E.V. Possibilities and limitations of high-strength lightweight fiber-reinforced concrete structures. <i>Journal of Physics: Conference Series. Collection of Materials of the International Scientific Conference MMSA-2019.</i> 2019. P. 012067.Налимов В.В., Голикова Т.И. Логические основания планирования эксперимента. М.: Металлургия, 1981. 150 с.Nalimov V.V., Golikova T.I. Logicheskie osnovanija planirovanija jeksperimenta [Logical bases of experiment planning]. M.: Metallurgiya, 1981. 150 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.