Construction MaterialsConstruction MaterialsСтроительные материалы0585-430X2658-6991Stroymaterialy63503610.31659/0585-430X-2024-826-7-26-32To Holding the XXIV International Conference of Manufacturers of Dry Building Mixes BALTIMIX-2024 (Perm, 20-23 August)К проведению XXIV Международной конференции производителей сухих строительных смесей BALTIMIX-2024 (20–23 августа, г. Пермь)Conference Report, Theses of ReportEvaluation of the Durability of Dry Mix Compositions Based on Gypsum and Gypsum Cement for 3D PrintingОценка долговечности композиций из сухих смесей на гипсовой и гипсоцементной основе для 3D-печатиShigapovR. I.ШигаповР. И.
Russian Federation

Associate Professor

доцент

ufagips@mail.ruShagigalinG. Yu.ШагигалинГ. Ю.
Russian Federation

Assistant

ассистент

ufa-gazinur@mail.ruKlyuevA. V.КлюевА. В.
Russian Federation

Candidate of Sciences (Engineering), Associate Professor

канд. техн. наук, доцент

ufagips@mail.ruBulatovB. G.БулатовБ. Г.
Russian Federation

Senior Lecturer

старший преподаватель

bfd82@mail.ruMetlitskayaD. V.МетлицкаяД. В.
Russian Federation

Student of Group MPG05-23-01

студентка группы МПГ05-23-01

darya.metlickaya333@mail.ruNedosekoI. V.НедосекоИ. В.
Russian Federation

Doctor of Sciences (Engineering), Professor

д-р техн. наук, профессор

nedoseko1964@mail.ruUfa State Petroleum Technical UniversityУфимский государственный нефтяной технический университетBelgorod State Technological University named after. V.G. ShukhovБелгородский государственный технологический университет им. В.Г. ШуховаBashkir State Agrarian UniversityБашкирский государственный аграрный университет11072024726320908202409082024Copyright ©; 2024,Copyright ©; 2024, ООО РИФ "СТРОЙМАТЕРИАЛЫ"2024ООО РИФ "СТРОЙМАТЕРИАЛЫ"https://journals.eco-vector.com/0585-430X/article/view/635036

The effectiveness of using 3D printing technology for the construction of exterior and interior walls, especially for low-rise residential and civil buildings of social purpose, is substantiated. The domestic experience in the construction of single-storey frameless buildings with load-bearing external walls printed on a 3D printer (with filling their internal space with inorganic insulation materials on a monolithic (foam concrete, foam gypsum) or backfill (expanded perlite, especially light expanded clay gravel) basis) is analyzed. The use of dry mixes on a gypsum and mixed basis for printing walls of low-rise buildings is justified for technological and economic reasons. On the basis of laboratory and field experiments to assess the durability of gypsum cement-pozzolan compositions (from dry mixtures) for 3D printing to change the temperature and humidity regime, it was established that the reason for the destruction and demolition of prototypes according to quantitative X-ray phase analysis was an increased content of ettringite during their hydration and hardening at a reduced temperature.

Обосновывается эффективность использования технологии 3D-печати для возведения наружных и внутренних стен, в особенности для малоэтажных жилых и гражданских зданий социального назначения. Анализируется отечественный опыт строительства одноэтажных бескаркасных зданий с несущими наружными стенами, напечатанных на 3D-принтере (с заполнением их внутреннего пространства неорганическими утеплителями на монолитной (пенобетон, пеногипс) или засыпной (вспученный перлит, особо легкий керамзитовый гравий) основе). Обосновывается по технологическим и экономическим соображениям использование сухих смесей на гипсовой и смешанной основе для печати стен малоэтажных зданий. На основе лабораторных и натурных экспериментов по оценке стойкости гипсоцементно-пуццолановых композиций (из сухих смесей) для 3D-печати к изменению температурно-влажностного режима установлено, что причиной деструкции и разрушения опытных образцов, по данным количественного рентгенофазового анализа, являлось повышенное содержание эттрингита при их гидратации и твердении при пониженной температуре.

dry mixadditive constructiongypsum cement-pozzolan binderettringitegypsum lime-clay bindergypsum limestone-slag binderсухая смесьаддитивное строительствогипсоцементно-пуццолановое вяжущееэттрингитгипсоизвестково-глинитовое вяжущеегипсоизвестково-шлаковое вяжущееAkulova I.I., Slavcheva G.S., Makarova T.V. Technical and economic estimate of efficiency of using 3D printing in housing construction. Zhilishchnoe Stroitel’stvo [Housing Construction]. 2019. No. 12, pp. 52–56. (In Russian). DOI: https://doi.org/10.31659/0044-4472-2019-12-52-56Акулова И.И., Славчева Г.С., Макарова Т.В. Технико-экономическая оценка эффективности применения 3D-печати в жилищном строительстве // Жилищное строительство. 2019. № 12. С. 52–56. DOI: https://doi.org/10.31659/0044-4472-2019-12-52-56Slavcheva G.S. 3D-build printing today: potential, challenges and prospects for implementation. Stroitel’nye Materialy [Construction Materials]. 2021. No. 5, pp. 28–36. (In Russian). DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2021-791-5-28-36Славчева Г.С. Строительная 3D-печать сегодня: потенциал, проблемы и перспективы практической реализации // Строительные материалы. 2021. № 5. С. 28–36. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2021-791-5-28-36Kumar L.J., Krishnadas Nair C.G. Current Trends of Additive Manufacturing in the Aerospace Industry. In: Advances in 3D Printing & Additive Manufacturing Technologies. Springer, Singapore. 2017 https://doi.org/10.1007/978-981-10-0812-2_4Slavcheva G.S., Akulova I.I., Vernigora I.V. Concept and effectiveness of 3D printing for urban environment design. Zhilishchnoe Stroitel’stvo [Housing Construction]. 2020. No. 3, pp. 49–55. (In Russian). DOI: https://doi.org/10.31659/0044-4472-2020-3-49-55Славчева Г.С., Акулова И.И., Вернигора И.В. Концепция и эффективность применения 3D-печати для дизайна городской среды // Жилищное строительство. 2020. № 3. С. 49–55. DOI: https://doi.org/10.31659/0044-4472-2020-3-49-55Klyuev S.V., Klyuev A.V., Vatin N.I., Shorstova E.S. Technology of 3-D printing of fiber reinforced mixtures. In: Sustainable Energy Systems: Innovative Perspectives. SES 2020. Lecture Notes in Civil Engineering. 2021. Vol. 141. https://doi.org/10.1007/978-3-030-67654-4_25Ryazanov A.N., Shigapov R.I., Sinitsin D.A., Kinzyabulatova D.F., Nedoseko I.V. The use of gypsum compositions in the technologies of construction 3D printing of low-rise residential buildings. Problems and prospects. Stroitel’nye Materialy [Construction Materials]. 2021. No. 8, pp. 39–44. (In Russian). DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2021-794-8-39-44Рязанов А.Н., Шигапов Р.И., Синицин Д.А., Кинзябулатова Д.Ф., Недосеко И.В. Использование гипсовых композиций в технологиях строительной 3D-печати малоэтажных жилых зданий. Проблемы и перспективы // Строительные материалы. 2021. № 8. С. 39–44. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2021-794-8-39-44Slavchev G.S., Makarova T.V. Foam concretes for heat insulation layers of external walls constructed by the method of 3D printing. Stroitel’nye Materialy [Construction Materials]. 2018. No. 10, pp. 30–35. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2018-764-10-30-35 (In Russian).Славчева Г.С., Макарова Т.В. Пенобетоны для теплоизоляционных слоев наружных стен, возводимых методом 3D-печати // Строительные материалы. 2018. № 10. С. 30–35. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2018-764-10-30-35Le T.T., Austin S.A., Lim S., Buswell R.A., Gibb A.G.F., Thorpe T. Mix design and fresh properties for high-performance printing concrete. Materials & Structures. 2012. Vol. 45, pp. 1221–1232. https://doi.org/10.1617/s11527-012-9828-zBulatov B.G., Nedoseko I.V. Prospects for using the results of the automation system for the production of wall products from phosphogypsum. Izvestiya of the Kazan State University of Architecture and Civil Engineering. 2017. No. 1 (39), pp. 302–308. (In Russian).Булатов Б.Г., Недосеко И.В. Перспективы использования результатов функционирования системы автоматизации производства стеновых изделий из фосфогипса // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2017. № 1 (39). С. 302–308.Bulatov B.G., Nedoseko I.V. Control system for the processing of multi-tonnage gypsum-containing waste from the production of mineral fertilizers – phosphogypsum – into finished products. Vestnik of the Bashkir State Agrarian University. 2015. No. 2 (34), pp. 69–73. (In Russian).Булатов Б.Г., Недосеко И.В. Система управления процессом переработки многотонажного гипсосодержащего отхода производства минеральных удобрений – фосфогипса – в готовые изделия // Вестник Башкирского государственного аграрного университета. 2015. № 2 (34). С. 69–73.Glagolev E.S., Lesovik V.S., Bychkova A.A. 3D printing of buildings and building components as the future of sustainable construction. In the collection: Nature-like technologies of building composites for protecting the human environment. II International online congress dedicated to the 30th anniversary of the Department of Building Materials Science, Products and Structures. Belgorod. 2019, pp. 303–309. (In Russian).Глаголев Е.С., Лесовик В.С., Бычкова А.А. 3D-печать зданий и строительных компонентов как будущее устойчивого развития строительства. В сборнике: Природоподобные технологии строительных композитов для защиты среды обитания человека. II Международный онлайн-конгресс, посвященный 30-летию кафедры строительного материаловедения, изделий и конструкций. Белгород, 2019. С. 303–309.Alekseeva N.S. Prospects for the use of 3D printing in construction. In the collection: Economics and management: trends and prospects: Materials of the I Interuniversity scientific and practical conference of the Faculty of Economics and Management. Saint Petersburg. 2020, pp. 211–216. (In Russian).Алексеева Н.С. Перспективы использования 3D-печати в строительстве. В сборнике: Экономика и управление: тенденции и перспективы: Материалы I Межвузовской научно-практической конференции факультета экономики и управления. СПб., 2020. С. 211–216.Klyuev S.V., Klyuev A.V., Kuzik E.S. Additive technologies in the construction industry. Intelligent building composites for green construction: International scientific and practical conference dedicated to the 70th anniversary of the Honored Scientist of the Russian Federation, corresponding member of the RAASN, Doctor of Technical Sciences, Professor Valery Stanislavovich Lesovik. Belgorod, March 15–16, 2016, pp. 54–58. (In Russian). EDN WIJFAF.Клюев С.В., Клюев А.В., Кузик Е.С. Аддитивные технологии в строительной индустрии. Интеллектуальные строительные композиты для зеленого строительства: Международная научно-практическая конференция, посвященная 70-летию заслуженного деятеля науки РФ, члена-корреспондента РААСН, доктора технических наук, профессора Валерия Станиславовича Лесовика. Белгород, 15–16 марта 2016. С. 54–58. EDN WIJFAF.Slavcheva G.S., Shvedova M.A., Babenko D.S. Analysis and criteria assessment of rheological behavior of mixes for construction 3-D printing. Stroitel’nye Materialy [Construction Materials]. 2018. No. 12, pp. 34–40. (In Russian). DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2018-766-12-34-40.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. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2018-766-12-34-40Mukhametrakhimov R.Kh., Ziganshina L.V. Technology and quality control of construction 3D printing. Izvestiya of the Kazan State University of Architecture and Civil Engineering. 2022. No. 1 (59), pp. 64–79. https://doi.org/10.52409/20731523_2022_1_64 EDN BZJGUO.Мухаметрахимов Р.Х., Зиганшина Л.В. Технология и контроль качества строительной 3D-печати // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2022. № 1 (59). С. 64–79. https://doi.org/10.52409/20731523_2022_1_64. EDN BZJGUO.Mukhametrakhimov R., Ziganshina L., Kadyrov R., Statsenko E. Structure of 3D-printed concrete by x-ray computed tomography. In: Proceedings of STCCE 2022. STCCE 2022. Lecture Notes in Civil Engineering. 2023. Vol. 291. https://doi.org/10.1007/978-3-031-14623-7_37Pustovgar A.P., Adamtsevich L.A., Adamtsevich A.O. International research experience in the field of additive construction manufacturing. Zhilishchnoe Stroitel’stvo [Housing Construction]. 2023. No. 11, pp. 4–10. (In Russian). DOI: https://doi.org/10.31659/0044-4472-2023-11-4-10Пустовгар А.П., Адамцевич Л.А., Адамцевич А.О. Международный опыт исследований в области аддитивного строительного производства // Жилищное строительство. 2023. № 11. С. 4–10. DOI: https://doi.org/10.31659/0044-4472-2023-11-4-10Bessonov I.V., Shigapov R.I., Babkov V.V. Thermal insulating foam gypsum in low-rise construction. Stroitel’nye Materialy [Construction Materials]. 2014. No. 7, pp. 9–13. (In Russian).Бессонов И.В., Шигапов Р.И., Бабков В.В. Теплоизоляционный пеногипс в малоэтажном строительстве // Строительные материалы. 2014. № 7. С. 9–13.Mirsaev R.N., Babkov V.V., Nedoseko I.V., Yunusova S.S. at al. Experience in the production and operation of gypsum wall products. Stroitel’nye Materialy [Construction Materials]. 2008. No. 3, pp. 78–80. (In Russian).Мирсаев Р.Н., Бабков В.В., Недосеко И.В., Юнусова С.С. и др. Опыт производства и эксплуатации гипсовых стеновых изделий // Строительные материалы. 2008. № 3. С. 78–80.Larionova Z.M., Nikitina L.V., Garashin V.R. Fazovyy sostav, mikrostuktura i prochnost’ tsementnogo kamnya i betona [Phase composition, microstructure and strength of cement stone and concrete]. Moscow: Stroyizdat. 1977. 254 p.Ларионова З.М., Никитина Л.В., Гарашин В.Р. Фазовый состав, микростуктура и прочность цементного камня и бетона. М.: Стройиздат, 1977. 254 с.Alksnis F.F. Tverdeniye i destruktsiya gipsotsementnykh kompozitsionnykh materialov [Hardening and destruction of gypsum-cement composite materials]. Leningrad: Stroyizdat. 1988. 103 p.Алкснис Ф.Ф. Твердение и деструкция гипсоцементных композиционных материалов. Л.: Стройиздат, 1988. 103 с.Mukhametrakhimov R.Kh. Study of plasticizing additives based on polycarboxylate esters on the properties of concrete molded by 3D printing. Stroitel’nyye materialy i izdeliya. 2022. Vol. 5. No. 5, pp. 42–58. https://doi.org/10.58224/2618-7183-2022-5-5-42-58 EDN CLDKGL.Мухаметрахимов Р.Х. Исследование пластифицирующих добавок на основе эфиров поликарбоксилатов на свойства бетонов, формуемых методом 3D-печати // Строительные материалы и изделия. 2022. Т. 5. № 5. С. 42–58. https://doi.org/10.58224/2618-7183-2022-5-5-42-58 EDN CLDKGL.