vestniktgasuВестник Томского государственного архитектурно-строительного университетаVestnik Tomskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitel'nogo universiteta. JOURNAL of Construction and Architecture1607-18592310-0044Tomsk State University of Architecture and Building10.31675/1607-1859-2018-20-4-122-134vestniktgasu-459Research ArticleСТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯCONSTRUCTION MATERIALS AND PRODUCTSВЛИЯНИЕ ДОБАВКИ ТЕРМОМОДИФИЦИРОВАННОГО ТОРФА НА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ СМЕСЕЙ ДЛЯ 3D-ПЕЧАТИPERFORMANCE CHARACTERISTICS OF 3D PRINTING CONSTRUCTION MIXES DEPENDING ON THERMALLYMODIFIED PEAT ADDITIVEДемьяненкоО. В.Dem'yanenkoO. V.

аспирант

Research Assistant

demyanenko.olga.v@gmail.comКопаницаН. О.KopanitsaN. O.

докт. техн. наук, профессор

DSc, Professor

kopanitsa@mail.ruСорокинаЕ. А.SorokinaE. A.

аспирант

Research Assistant

Rtak.5@mail.ruТомский государственный архитектурно-строительный университетРоссияTomsk State University of Architecture and BuildingRussian Federation20182908201804122134Copyright © Демьяненко О.В., Копаница Н.О., Сорокина Е.А., 20182018Демьяненко О.В., Копаница Н.О., Сорокина Е.А.Dem'yanenko O.V., Kopanitsa N.O., Sorokina E.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.tsuab.ru/jour/article/view/459

Представлены результаты исследований по разработке научно обоснованных составов строительных смесей с улучшенными эксплуатационными характеристиками для 3D-печати. Для регулирования физико-механических и технологических свойств смесей на основе цемента применена ранее разработанная авторами добавка на основе термомодифицированного торфа – МТ-600. В работе проведен обзор мирового опыта в области применения аддитивных технологий в строительстве. Представлены результаты экспериментальных исследований цементного камня и строительной смеси с использованием модифицирующей добавки МТ-600 (термомодифицированный торф) для технологии 3D-печати. Установлено, что при использовании предложенных тонкодисперсных добавок увеличивается прочность цементного камня на ранних сроках твердения, что является определяющим фактором при формировании строительно-технических характеристик для технологии 3D-печати. С помощью рентгенофазового анализа определен состав новообразований модифицированного цементного камня с добавкой МТ-600, что позволило объяснить особенности формирования структуры и свойств строительных смесей в процессе твердения.

The paper presents the research results on the development of scientifically valid compositions of 3D printing construction mixes with improved performance characteristics. To regulate the physical, mechanical and technological properties of cement-based mixes, thermallymodified peat additive MT-600 is developed. The paper studies the world experience in the construction additive technology field. The experimental results are presented for cement paste and construction mixes with MT-600 additive for 3D printing. It is established that using the proposed fine additive increases the strength of the cement paste at early stages of hardening, which is the determining factor in the formation of building and technical characteristics for 3D printing. The X-ray phase analysis is carried out for the new composition of cement paste modified with MT-600 additive, which allows studying characteristics of the structure and properties of construction mixes during the hardening process.

аддитивные технологииМТ-600торфстроительные смесиadditive technologiesMT-600 peat additiveconstruction mixesReferencesWarszawski A., Navon R. Implementation of robotics in building: Current status and future prospects // Journal of сonstruction Engineering and Management. 1998. № 124 (1). P. 31–41.Warszawski A., Navon R. Implementation of robotics in building: Current status and future prospects. Journal of Construction Engineering and Management. 1998. No. 124 (1). Pp. 31–41.Ibrahim M.I. Estimating the sustainability returns of recycling construction waste from building projects // Sustainable Cities and Society. 2016. № 23. P. 78–93.Ibrahim M.I. Estimating the sustainability returns of recycling construction waste from building projects. Sustainable Cities and Society. 2016. No. 23. Pp. 78–93.Chen L. et al. The research status and development trend of additive manufacturing technology // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2016. P. 1–10.Chen L., et al. The research status and development trend of additive manufacturing technology. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2016. Pp. 1–10.Вальтер А.В. Послойный синтез армированных объемных изделий // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2011. Т. 2. № 12. С. 222–229.Val'ter A.V. Posloinyi sintez armirovannykh ob"emnykh izdelii [Layer-by-layer synthesis of reinforced 3D products]. Gornyi informatsionno-analiticheskii byulleten' (nauchnotekhnicheskii zhurnal). 2011. V. 2. No. 12. Pp. 222–229. (rus)Каблов Е.Н. Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года // Авиационные материалы и технологии. 2012. № 5. С. 7–17.Kablov E.N. Strategicheskie napravleniya razvitiya materialov i tekhnologii ikh pererabotki na period do 2030 goda [Strategic development and processing technologies of materials till 2030]. Aviatsionnye materialy i tekhnologii. 2012. No. 5. Pp. 7–17. (rus)Gálvez J.A. Not Just a Pretty Face: Three-Dimensional Printed Custom Airway Management Devices // 3D Printing and Additive Manufacturing. 2016. Т. 3. № 3. P. 160–165.Gálvez J.A. Not just a pretty face: Three-dimensional printed custom airway management devices. 3D Printing and Additive Manufacturing. 2016. V. 3. No. 3. Pp. 160–165. (rus)Barazanchi A. Additive Technology: Update on Current Materials and Applications in Dentistry // Journal of Prosthodontics. 2016.Barazanchi A. Additive Technology: update on current materials and applications in dentistry. Journal of Prosthodontics. 2016.Kumar L.J. Nair Current Trends of Additive Manufacturing in the Aerospace Industry // Advances in 3D Printing & Additive Manufacturing Technologies. Springer Singapore. 2016. P. 39–54.Kumar L.J. Nair current trends of additive manufacturing in the aerospace industry. Advances in 3D Printing & Additive Manufacturing Technologies. 2016. Pp. 39–54.Kreiger M.A., MacAllister B.A., Wilhoit J.M. Case The current state of 3D printing for use in construction // The Proceedings of the 2015 Conference on Autonomous and Robotic Construction of Infrastructure. Ames. Iowa. 2015. P. 149–158.Kreiger M.A., MacAllister B.A., Wilhoit J.M. Case The current state of 3D printing for use in construction. Proc. Conference on Autonomous and Robotic Construction of Infrastructure. Ames, Iowa, 2015. Pp. 149–158.Huang S.H., Liu P., Mokasdar A., Hou L. Additive manufacturing and its societal impact: a literature review // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2013. Т. 67. № 5–8. P. 1191–1203.Huang S.H., Liu P., Mokasdar A., Hou L. Additive manufacturing and its societal impact: a literature review. International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2013. V. 67. No. 5–8. Pp. 1191–1203.Удодов С.А., Белов Ф.А., Золотухина А.Е. 3D-печать в строительстве: новое направление в технологии бетона и сухих строительных смесей // Сб. статей победителей VI Между-народной научно-практической конференции / под общ. ред. Г.Ю. Гуляева. М.: Наука и Просвещение (ИП Гуляев Г.Ю.), 2017.Udodov S.A., Belov F.A., Zolotukhina A.E. 3D-pechat' v stroitel'stve: novoe napravlenie v tekhnologii betona i sukhikh stroitel'nykh smesei. Sbornik statei pobeditelei VI Mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii (Proc. 6th Int. Sci. Conf. ‘3D Printing in Construction: New Trend in Concrete Technology and Dry Mixes’). G.Yu. Gulyaev, Ed. Nauka i Prosveshchenie, 2017. (rus)Литовкин С.В., Петькова Ю.Р. Использование 3D-печати в машиностроении и строительстве // Актуальные проблемы современного машиностроения: Международная научно-практическая конференция. Югра: ФГА ОУ «НИ ТПУ», 2015. С. 433–435.Litovkin S.V., Pet'kova Yu.R. Ispol'zovanie 3D pechati v mashinostroenii i stroitel'stve. Mezhdunarodnaya nauchno-prakticheskaya konferentsiya ‘Aktual'nye problemy sovremennogo mashinostroeniya’ (Proc. Int. Sci. Conf. ‘Relevant Problems of Modern Engineering’). 2015. Pp. 433–435. (rus)Грахов В.П., Мохначев С.А., Бороздов О.В. Влияние развития 3D-технологий на экономику строительства // Фундаментальные исследования. 2014. № 11–12. С. 2673–2676.Grakhov V.P., Mokhnachev S.A., Borozdov O.V. Vliyanie razvitiya 3D-tekhnologii na ekonomiku stroitel'stva. Fundamental'nye issledovaniya [3D technology effect on construction economy]. 2014. No. 11–12. Pp. 2673–2676. (rus)Hager I., Golonka A., Putanowicz R. 3D printing of buildings and building components as the future of sustainable construction? // Procedia Engineering. 2016. № 151. P. 292–299.Hager I., Golonka A., Putanowicz R. 3D printing of buildings and building components as the future of sustainable construction? Procedia Engineering. 2016. No. 151. Pp. 292–299.Lloret E., et al. Complex concrete structures: Merging existing casting techniques with digital fabrication // Computer-Aided Design. 2015. № 60. P. 40–49.Lloret E., et al. Complex concrete structures: Merging existing casting techniques with digital fabrication. Computer-Aided Design. 2015. No. 60. Pp. 40–49.Le T.T., et al. Hardened properties of high-performance printing concrete // Cement and Concrete Research. 2012. Т. 42. P. 558–566.Le T.T., et al. Hardened properties of high-performance printing concrete. Cement and Concrete Research. 2012. V. 42. Pp. 558–566.Баженов Ю.М. Технология бетона. М.: Изд-во АСВ, 2002. 500 с.Bazhenov Yu.M. Tekhnologiya betona [Concrete technology]. Moscow: ASV, 2002. 500 p. (rus)Саркисов Ю.С., Копаница Н.О. О некоторых аспектах применения наноматериалов и нанотехнологий в строительстве // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2012. № 4. С. 226–234.Sarkisov Yu.S., Kopanitsa N.O. O nekotorykh aspektakh primeneniya nanomaterialov i nanotekhnologii v stroitel'stve [Nanomaterials and nanotechnologies in construction]. Vestnik of Tomsk State University of Architecture and Building. 2012. No. 4. Pp. 226–234. (rus)Королев Е.В., Баженов Ю.М., Береговой В.А. Модифицирование строительных материалов наноуглеродными трубками и фуллеренами // Строительные материалы: наука. 2006. № 8. С. 2–4.Korolev E.V., Bazhenov Yu.M., Beregovoi V.A. Modifitsirovanie stroitel'nykh materialov nanouglerodnymi trubkami i fullerenami [Construction materials modified by nanotubes and fullerenes]. Stroitel'nye materialy. 2006. No. 8. Pp. 2–4. (rus)Гувалов А.А. Влияние органоминеральной добавки на раннюю гидратацию цемента // Строительные материалы. 2013.№ 9. С. 94–95.Guvalov A.A. Vliyanie organomineral'noi dobavki na rannyuyu gidratatsiyu tsementa [Or-ganomineral additive and cement hydration]. Stroitel'nye materialy. 2013. No. 9. Pp. 94–95. (rus)Бердов Г.И. Влияние вида и количества минеральных добавок на прочность цементного камня // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2010. № 9. С. 87–91.Berdov G.I. Vliyanie vida i kolichestva mineral'nykh dobavok na prochnost' tsementnogo kamnya [Mineral additive amount and strength of cement paste]. Mezhdunarodnyi zhurnal prikladnykh i fundamental'nykh issledovanii. 2010. No. 9. Pp. 87–91. (rus)Kopanitsa N., Demyanenko O., Sarkisov Y., Gorshkova A. Additives for Cement Compositions Based on Modified Peat // AIP Conference Proceedings. 2016. 1698. P. 070015.Kopanitsa N., Demyanenko O., Sarkisov Y., Gorshkova A. Additives for cement compositions based on modified peat. AIP Conference Proceedings. 2016. 1698. P. 070015.Копаница Н.О., Саркисов Ю.С, Абзаев Ю.А. Quantitative phase analysis of modified hardened cement paste // IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. 2017. 87. P. 092008.Kopanitsa N.O., Sarkisov Yu.S, Abzaev Yu.A. Quantitative phase analysis of modified hardened cement paste. IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. 2017. V. 87. P. 092008.Kopanitsa N., Sarkisov Y., Sorokina E., Demyanenko O. Mortars for 3D printing // MATEC Web of Conferences. 2018. 143. 02013.Kopanitsa N., Sarkisov Y., Sorokina E., Demyanenko O. Mortars for 3D printing. MATEC Web of Conferences. 2018. V. 143. P. 02013.Klopotov V.D., Kopanitsa N.O. New organo-mineral peat-based admixtures for cement compositions // International Conference on Mechanical Engineering, Automation and Control Systems (MEACS). 2015. Р. 1–3.Klopotov V.D., Kopanitsa N.O. New organo-mineral peat-based admixtures for cement compositions. International Conference on Mechanical Engineering, Automation and Control Systems (MEACS). 2015. Pp. 1–3.Kopanitsa N., Kudyakov A., Kovaleva M., Kopanitsa G. System approach to peat raw materials for production of building materials // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering Advanced Materials in Construction and Engineering. Сер. «International Scientific Conference of Young Scientists: Advanced Materials in Construction and Engineering, TSUAB 2014». 2015. P. 012011.Kopanitsa N., Kudyakov A., Kovaleva M., Kopanitsa G. System approach to peat raw materials for production of building materials. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering Advanced Materials in Construction and Engineering. Ser. „International Scientific Conference of Young Scientists: Advanced Materials in Construction and Engineering‟. 2015. P. 012011.Копаница Н.О., Касаткина А.В., Саркисов Ю.С. Новые органоминеральные добавки на основе торфа для цементных cистем // Строительные материалы. 2015. № 4. С. 93–96.Kopanitsa N.O., Kasatkina A.V., Sarkisov Yu.S. Novye organomineral'nye dobavki na osnove torfa dlya tsementnykh sistem [New organomineral peat additives for cement systems]. Stroitel'nye materialy. 2015. No. 4. Pp. 93–96. (rus)Копаница Н.О., Саркисов Ю.С., Касаткина А.В. Эффективные органоминеральные добавки на основе местного сырья // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2013. № 4 (41). С. 184–190.Kopanitsa N.O., Sarkisov Yu.S., Kasatkina A.V. Effektivnye organomineral'nye dobavki na osnove mestnogo syr'ya [Efficient organomineral agents based on local raw materials]. Vestnik of Tomsk State University of Architecture and Building. 2013. No. 4 (41). Pp. 184–190. (rus)Копаница Н.О., Кудяков А.И., Саркисов Ю.С., Касаткина А.В. Влияние термомодифицированного торфа на свойства цементных систем // Сухие строительные смеси. 2012. № 1. С. 30–31.Kopanitsa N.O., Kudyakov A.I., Sarkisov Yu.S., Kasatkina A.V. Vliyanie termomodifitsirovannogo torfa na svoistva tsementnykh sistem [Cement paste properties modified by thermally-modified peat additive]. Sukhie stroitel'nye smesi. 2012. No. 1. Pp. 30–31(rus)

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