Издаётся с сентября 1923 года
DOI: 10.33622/0869-7019
Russian Science Citation Index (RSCI) на платформе Web of Science


  • ТЕХНОЛОГИЯ И ОРГАНИЗАЦИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА
  • Аддитивное строительное производство: особенности применения технологии
  • УДК 69.001.5
    doi: 10.33622/0869-7019.2023.07.70-78
    Алексей Олегович АДАМЦЕВИЧ, кандидат технических наук, старший научный сотрудник, adamtsevichao@mgsu.ru
    Андрей Петрович ПУСТОВГАР, кандидат технических наук, доцент, научный руководитель НИИ Строительных материалов и технологий, pustovgarap@mgsu.ru
    Любовь Андреевна АДАМЦЕВИЧ, кандидат технических наук, доцент, adamtsevichla@mgsu.ru
    Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ), 129337 Москва, Ярославское ш., 26
    Аннотация. Аддитивное строительное производство или строительная 3D-печать - перспективная технология возведения зданий и сооружений, которая при правильном применении сокращает сроки производства строительно-монтажных работ, снижает себестоимость и материалоемкость строительства, а также потребность в рабочей силе на строительной площадке. Распространенным типом использования аддитивных технологий является печать несъемной опалубки на основе мелкозернистых строительных смесей и минеральных вяжущих. Такая опалубка впоследствии заполняется тяжелой бетонной смесью (при устройстве несущих конструкций), либо теплоизолирующими бетонами, а также сыпучими материалами с низкой плотностью (в случае ограждающих конструкций). В статье исследуется международный опыт и особенности практического применения несъемной опалубки, выполненной по технологии аддитивного строительного производства, а также вопросы нормативно-технического обеспечения данного подхода при строительстве на территории РФ.
    Ключевые слова: аддитивное строительное производство, 3D-печать, аддитивные технологии, автоматизация строительства, материалы для аддитивного строительного производства, несъемная опалубка, бетон
  • СПИСОК ИСТОЧНИКОВ
    1. Wangler T., Roussel N., Bos F. P. et al. Digital concrete: a review [Цифровой бетон: обзор]. Cement and Concrete Research, 2019, vol. 123, p. 105780.
    2. Lu B., Weng Y., Li M. et al. A systematical review of 3D printable cementitious materials [Систематический обзор цементосодержащих материалов для 3D- печати]. Construction and Building Materials, 2019, vol. 207, pp. 477-490.
    3. Hou S., Duan Z., Xiao J. et al. A review of 3D printed concrete: Performance requirements, testing measurements and mix design [Обзор напечатанного 3D бетона: требования к эксплуатации, тестовые измерения и состав смеси]. Construction and Building Materials, 2021, vol. 273, p. 121745.
    4. Пустовгар А. П., Адамцевич А. О., Волков А. А. Технология и организация аддитивного строительства // Промышленное и гражданское строительство. 2018. № 9. C. 12-20.
    5. Jipa A., Dillenburger B. 3D printed formwork for concrete: state-of-the-art, opportunities, challenges, and applications [3D-печатная опалубка для бетона: современное состояние вопроса, возможности, вызовы и применение]. 3D Printing and Additive Manufacturing, 2022, no. 9(2), pp. 84-107. doi: 10.1089/3dp.2021.0024
    6. Wangler T., Lloret E., Reiter L. et al. Digital concrete: opportunities and challenges [Цифровой бетон: возможности и вызовы]. RILEM Tech Lett, 2016, no. 1, p. 67.
    7. Buswell R., da Silva W., Bos F. et al. A process classification framework for defining and describing digital fabrication with concrete [Структура классификации процессов для определения и описания цифрового производства с использованием бетона]. Cement and Concrete Research, 2020, vol. 134, p. 106068.
    8. Delgado Camacho D., Clayton P., O'Brien W. et al. Applications of additive manufacturing in the construction industry - a forward-looking review [Применение аддитивного производства в строительной отрасли - перспективный обзор]. Automatisation in Constraction, 2018, vol. 89, pp. 110-119.
    9. Monsi C., Kim T., Prater T. et al. NASA Centennial Challenge: 3D-Printed Habitat [Столетний вызов НАСА: среда обитания, напечатанная на 3D-принтере]. AIAA SPACE and Astronautics Forum and Exposition, 2017. doi: 10.2514/6.2017-5279
    10. Steven S., Jagoda J., Hoisington A. et al. A systematic review and analysis of the viability of 3D-printed construction in remote environments [Систематический обзор и анализ жизнеспособности 3D-печатных конструкций в удаленных условиях]. Automation in Construction, 2021, vol. 125, p. 103642.
    11. Khoshnevis B., Dutton R. Innovative rapid prototyping process makes large sized, smooth surfaced complex shapes in a wide variety of materials [Инновационный процесс быстрого прототипирования, позволяющий создавать сложные формы больших размеров с гладкой поверхностью из разных материалов]. Material Technology, 1998, vol. 13, pp. 53-56.
    12. Patent HK1096345A1. Robotic systems for automated construction [Роботизированные комплексы для автоматизированного строительства]. Khoshnevis B. University of Southern California, 2005, 47 p.
    13. Burger J., Lloret-Fritschi E. et al. Eggshell: ultra-thin three-dimensional printed formwork for concrete structures [Яичная скорлупа: ультратонкая трехмерная печатная опалубка для бетонных конструкций]. 3D Printing and Additive Manufacturing, 2020, no. 7(2), pp. 48-59.
    14. Rehman A.U., Kim J.-H. 3D concrete printing: a systematic review of rheology, mix designs, mechanical, microstructural, and durability characteristics [3D строительная печать: систематический обзор реологии, составов смесей, механических, микроструктурных и прочностных характеристик]. Materials, 2021, vol. 14, p. 3800.
    15. Babafemi A., Kolawole J., Miah M. et al. A concise review on interlayer bond strength in 3D concrete printing [Краткий обзор прочности межслойной связи при 3D-печати бетона]. Sustainability, 2021, vol. 13, p. 7137.
    16. Yi W., Ming Y., Ming J. Effect of printing parameters in 3D concrete printing: printing region and support structures [Влияние параметров на 3D-печать бетоном: область применения и опорные конструкции]. Journal of Materials Processing Technology, 2019, vol. 271, pp. 261-270.
    17. Zhu B., Nematollahi B., Pan J. et al. 3D concrete printing of permanent formwork for concrete column construction [3D-печать бетона несъемной опалубки для строительства бетонных колонн]. Cement and Concrete Composites, 2021, vol. 121, p. 104039.
    18. De Schutter G., Lesage K. et al. Vision of 3D printing with concrete - technical, economic and environmental potentials [Видение 3D-печати бетоном - технические, экономические и экологические возможности]. Cement and Concrete Research, 2018, vol. 112, pp. 25-36.
    19. Garcнa de Soto B., Agustн-Jua I., Hunhevicz J. et al. Productivity of digital fabrication in construction: cost and time analysis of a robotically built wall [Производительность цифрового производства в строительстве: анализ стоимости и времени возведения стены роботами]. Automation in Construction, 2018, vol. 92, pp. 297-311.
    20. Weng Y., Li M. et al. Comparative economic, environmental and productivity assessment of a concrete bathroom unit fabricated through 3D printing and a precast approach [Сравнительная экономическая, экологическая и продуктивная оценка бетонного санузла, изготовленного с помощью 3D-печати и сборного железобетона]. Journal of Cleaner Production, 2020, vol. 261, p. 121245.
    21. Kanagasundaram S., Karihaloo B. L. Minimum-cost design of reinforced concrete structures [Минимально затратное проектирование железобетонных конструкций]. Computers and Structures, 1991, vol. 41, iss. 6, pp. 1357-1364.
    22. Nematollahi B., Xia M., Sanjayan J. Current progress of 3D concrete printing technologies [Развитие технологий 3D-печати на бетоне]. Proc. of the 34rd ISARC, Taipei, Taiwan, 2017, pp. 260-267.
    23. Wang L., Yang Y., Yao L. et al. Interfacial bonding properties of 3D printed permanent formwork with the post-casted concrete [Свойства межфазного сцепления несъемной опалубки, напечатанной на 3D-принтере, с бетоном после заливки]. Cement and Concrete Composites, 2022, vol. 128, p. 104457.
    24. Wang Z. L., Li G. D. Shrinkage of new concrete restrained by old concrete based on interface roughness [Усадка нового бетона, сдерживаемая старым бетоном, в зависимости от шероховатости поверхности раздела]. Applied Mechanical Materials, 2013, vol. 291-294, pp. 1168-1171.
    25. Orta L., Bartlett F. M. Free shrinkage strains in concrete overlays [Свободные усадочные деформации в бетонных перекрытиях]. ACI Material Journal, 2014, vol. 111(3), pp. 263-271.
    26. Orta L., Bartlett F. M. Stresses due to restrained shrinkage in concrete deck overlays [Напряжения из-за ограниченной усадки в бетонных перекрытий]. ACI Material Journal, 2014, vol. 111(6), pp. 701-710.
    27. Fan J. C., Wu L. L., Zhang B. Influence of old concrete age, interface roughness and freeze-thawing attack on new-to-old concrete structure [Влияние возраста старого бетона, шероховатости поверхности раздела и воздействия замораживания-оттаивания на структуру нового бетона по отношению к старому]. Materials, 2021, vol. 14(5), pp. 1057-1057.
    28. Qian Y., Zhang D., Ueda T. Tensile bond between substrate concrete and normal repairing mortar under freeze-thaw cycles [Связь при растяжении между бетонным основанием и обычным ремонтным раствором при циклах замораживания-оттаивания]. Damage monitoring and repair, 2014. doi: 10.5703/1288284315427
    29. Zhu H., Fan J., Yi C. et al. Characterization of freeze-thaw resistance of new-to-old concrete based on the ultrasonic pulse velocity method [Характеристика морозостойкости нового и старого бетона на основе метода скорости ультразвукового импульса]. Journal of Testing and Evaluation, 2021, vol. 49, pp. 270-283.
    30. Muсoz M., Harris D., Ahlborn T. et al. Froster Bond performance between ultrahigh-performance concrete and normal-strength concrete [Укрепление сцепления между бетоном со сверхвысокими характеристиками и бетоном с нормальной прочностью]. Journal of Material Civil Engineering, 2013, vol. 26(8), p. 01522860.
    31. Bentz D., De la Varga I. et. al. Influence of substrate moisture state and roughness on interface microstructure and bond strength: slant shear vs. pull-off testing [Влияние влажности и шероховатости на микроструктуру и прочность границы сцепления: испытание на срез и на отрыв]. Cement and Concrete Composites, 2018, vol. 87, pp. 63-72.
    32. Gadri K., Guettala A. Evaluation of bond strength between sand concrete as new repair material and ordinary concrete substrate (The surface roughness effect) [Оценка прочности сцепления между песчаным бетоном в качестве нового ремонтного материала и обычным бетонным основанием (эффект шероховатости поверхности)]. Construction Building Materials, 2017, vol. 157, pp. 1133-1144.
    33. Valikhnai A., Jahromi A., Mantawy I. et al. Experimental evaluation of concrete-to-UHPC bond strength with correlation to surface roughness for repair application [Экспериментальная оценка прочности сцепления бетона в зависимости от шероховатости поверхности для ремонта]. Construction Building Materials, 2019, vol. 238, p. 117753.
    34. Sabah S., Hassan M., Bunnori N. et al. Bond strength of the interface between normal concrete substrate and GUSMRC repair material overlay [Прочность сцепления на границе между обычным бетонным основанием и верхним слоем ремонтного материала]. Construction Building Materials, 2019, vol. 216, pp. 261-271.
    35. Chen Y., Zhang W. et. al. 3D Printed concrete with coarse aggregates: built'in'stirrup permanent concrete formwork for reinforced columns [3D бетонная печать с крупными заполнителями: встроенная несъемная бетонная опалубка для армированных колонн]. Journal of Building Engineering, 2023, vol. 70, p. 106362.
  • Для цитирования: Адамцевич А. О., Пустовгар А. П., Адамцевич Л. А. Аддитивное строительное производство: особенности применения технологии // Промышленное и гражданское строительство. 2023. № 7. С. 70-78. doi: 10.33622/0869-7019.2023.07.70-78

НАЗАД