Управление реологическим поведением смесей для строительной 3D-печати: экспериментальная оценка возможностей арсенала «нано»
Автор: Славчева Г.С., Артамонова О.В.
Журнал: Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал @nanobuild
Статья в выпуске: 3 т. 11, 2019 года.
Бесплатный доступ
Пластичность и формоустойчивость являются критериальными характеристиками смесей для строительной 3D-печати. В статье представлены результаты экспериментальных исследований реологического поведения модельных цементных систем как матриц смесей для 3D-печати. Для оценки пластичности использован сдавливающий тест с постоянной скоростью деформирования, по результатам которого выделены типичные модели реологического поведения и найдены значения пределов пластичности, критериальных для процесса экструзиицементных систем. Для оценки формоустойчивости использован сдавливающий тест с постоянной скоростью нагружения, по результатам которого найдены значения структурной и пластической прочности, пластических деформаций цементных систем, характеризующие их способность сохранять форму при действии возрастающих сжимающих напряжений в процессе печати. Получены количественные анные о влиянии вида добавок – модификаторов вязкости на комплекс реологических характеристик цементных систем. Установлено, что применение электролитов, адсорбционно-активных неорганических модификаторов является фактором повышения пластичности цементных систем. Введение нанодисперсных неорганических модификаторов способствует одновременно повышению структурной прочности и, соответственно, формоустойчивости цементных систем при действии нагрузки. Введение инертных по отношению к цементу неорганических полимеров позволяет повысить структурную прочность смесей, но существенно снижает их пластичность. Показано, что прикладные инженерные решения по управлению реологией смесей для 3D-печати могут быть основаны только на совместном использовании добавок электролитов, пластификаторов и нанодисперсных неорганических модификаторов вязкости как средств из арсенала «нано».
Строительная 3D-печать, смеси, дисперсные системы, реологическое поведение, добавки
Короткий адрес: https://sciup.org/142218169
IDR: 142218169 | DOI: 10.15828/2075-8545-2019-11-3-325-334
Список литературы Управление реологическим поведением смесей для строительной 3D-печати: экспериментальная оценка возможностей арсенала «нано»
- Engmann J., Servais C., Burbidge A.S. Squeeze flow theory and applications to rheometry: A review // Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics. – 2005. – 132(1–3). – Pp. 1–27.
- Russel N., Lanos C. Plastic Fluid Flow Parameters Identification Using a Simple Squeezing Test // Applied Rheology. – 2003. – 13(3). – Pp. 3 – 5.
- Toutou Z., Roussel N., Lanos C. The squeezing test: A tool to identify firm cement-based material’s rheological behaviour and evaluate their extrusion ability // Cement and Concrete Re-search. – 2005. – 35(10). – Pp. 1891–1899.
- Perrot A., Mélinge Y., Rangeard D., et al.Use of ram extruder as a combined rheo-tribometer to study the behaviour of high yield stress fluids at low strain rate // Rheologica Acta. Springer Verlag. – 2012. – 51(8). – Pp. 743–754.
- Perrot A., Rangeard D., Pierre A. Structural built-up of cement-based materials used for 3D-printing extrusion techniques // Materials and Structures. – 2016. – 49. – Pp. 1213–1220.
- Shakor P., Sanjayan J., Nazari A., et al.Modified 3D printed powder to cement-based mate-rial and mechanical properties of cement scaffold used in 3D printing // Construction and Building Materials. – 2017. – V. 138. – Pp. 398–409.
- Tay Y.W., Panda B, Chandra S., et al. Processing and Properties of Construction Materials for 3D Printing // Materials Science Forum. – 2016. – V. 861. – Pp. 177–181.
- Paul S.C., Tay Y.W.D., Panda B., et al. Fresh and hardened properties of 3D printable cementitious materials for building and construction // Archives of Civil and Mechanical Engineering. – 2018. – 18(1). – Pp. 311–319.
- Ngo T.D., Kashani A., Imbalzano G., et al. Additive manufacturing (3D printing): A review of materials, methods, applications and challenges // Composites Part B: Engineering. – 2018. – V. 143. – Рр. 103–110.
- Weng Y., Li M., Qian S., et al. Design 3D printing cementitious materials via Fuller Thompson theory and Marson-Percy model // Construction and Building Materials. – 2018. – V. 163. – Pр. 600–610.
- Malaeb Z., Hachem H., Tourbah A., et al. 3D Concrete Printing: Machine and Mix Design // International Journal of Civil Engineering and Technology. – 2015. – 6(4). – Pp. 14–22.
- Kazemian A., Yuan X., Cochran E., et al. Cementitious materials for construction-scale 3D printing: Laboratory testing of fresh printing mixture // Construction and Building Materials. – 2017. – V. 145. – Pp. 639–647.
- Le T.T., Austin S.A., Lim S., et al. Mix design and fresh properties for high-performance printing concrete // Materials and Structures. – 2012. – 45(8). – Pp. 1221–1232.
- Ребиндер П.А. Избранные труды. Поверхностные явления в дисперсных системах. Физико-химическая механика. – М.: Наука, 1979. – 381 с.
- Урьев Н.Б. Физико-химическая динамика структурированных нанодисперсных систем и нанодисперсных композиционных материалов. Часть 1 // Физикохимия поверхности и защита материалов. – 2010. – Т. 46, № 1. – С. 3–23.
- Урьев Н.Б. Высококонцентрированные дисперсные системы. – М.: Химия, 1980. – 319 с.
- Славчева Г.С., Артамонова О.В. Реологическое поведение дисперсных систем для строительной 3d-печати: проблема управления и возможности арсенала «нано» // Нанотехнологии в строительстве. – 2018. – Том 10, № 3. – С. 107–122. – DOI: 10.15828/2075-8545-2018-10-3-107-122.
- Slavcheva G.S., Artamonova O.V. Rheological behavior of 3D printable cement paste: criterial evaluation // Magazine of Civil Engineering. – 2018. – 08(84). – Pp. 97–108.
- Славчева Г.С., Шведова М.А., Бабенко Д.С. Анализ и критериальная оценка реологического поведения смесей для строительной 3D-печати // Строительные материалы. – 2018. – 12. – С. 34–40.
