Научная статья на тему 'ПЕНОБЕТОНЫ ДЛЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ СЛОЕВ НАРУЖНЫХ СТЕН, ВОЗВОДИМЫХ МЕТОДОМ 3D-ПЕЧАТИ'

ПЕНОБЕТОНЫ ДЛЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ СЛОЕВ НАРУЖНЫХ СТЕН, ВОЗВОДИМЫХ МЕТОДОМ 3D-ПЕЧАТИ Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
99
24
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Строительные материалы
ВАК
RSCI
Ключевые слова
СТРОИТЕЛЬНАЯ 3D-ПЕЧАТЬ / КОНСТРУКЦИИ НАРУЖНЫХ СТЕН / ТЕРМИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ / ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЙ ПЕНОБЕТОН / УЛЬТРАДИСПЕРСНЫЕ НАПОЛНИТЕЛИ / BUILDING 3D PRINTING / STRUCTURES OF EXTERNAL WALLS / THERMAL RESISTANCE / HEAT INSULATION FOAM CONCRETE / ULTRADISPERSE FILLERS

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Славчева Г.С., Макарова Т.В.

Применительно к технологии строительной 3D-печати обоснованы требования к условиям получения материала для теплоизоляционных слоев наружных стен. Обоснована рациональность применения неавтоклавных цементных пенобетонов, так как строительно-технологический процесс их получения может быть интегрирован с процессом 3D-печати зданий. На основании анализа конструктивных вариантов наружных стен и теплотехнических расчетов показано, что для возведения эффективных ограждающих конструкций с заданным термическим сопротивлением эффективным является применение ультралегковесных пенобетонов. Представлены результаты исследований по получению пенобетонов средней плотности 200-400 кг/м3. Установлено, что получение устойчивых к оседанию пенобетонов данной средней плотности обеспечивается при использовании ультрадисперсных наполнителей с удельной площадью поверхности более 200 м2/кг. Самые низкие значения плотности обеспечиваются при массовом соотношении цемента к наполнителю в диапазоне 1:1 - 1:1,5. При повышении массовой доли наполнителей происходит резкое увеличение плотности, характерное для всех рассмотренных видов пенобетонов. С учетом наличия конкурирующих требований к плотности и устойчивости к оседанию обоснованы рациональные составы пенобетонов на основе различных видов природных и техногенных сырьевых компонентов.Для полученных разновидностей пенобетона статистически достоверно определена марка по средней плотности и коэффициент теплопроводности в сухом состоянии и в состоянии естественной влажности.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Foam Concretes for Heat Insulation Layers of External Walls Constructed by the Method of 3D Printing

Requirements for conditions of obtaining the material for heat insulation layers of external walls are substantiated with regard to the technology of building 3D printing. The rationalityof the use of non-autoclaved cement foam concretes is justified, since the construction and technological process of their production can be integrated with the process of3D printing of buildings. On the basis of the analysis of structural variants of external walls and thermo-technical calculations, it is shown that the use of ultra-lightweight foamconcretes is effective for the construction of effective enclosing structures with a given thermal resistance. The results of studies to obtain foam concretes of average density of200-400 kg/m3 are presented. It is established that the production of resistant to settling foam concretes of this average density is provided by the use of ultra-disperse fillerswith a specific surface area of over 200 m2/kg. The lowest density values are provided at a mass ratio of cement to the filler in the range of 1:1 - 1: 1.5.With an increase in themass fraction of fillers there is a sharp increase in density characteristic for all the considered types of foam concrete. Taking into account the presence of competing requirementsfor density and resistance to subsidence, rational compositions of foam concrete based on various types of natural and anthropogenic raw materials are justified. To obtainvarious types of foam concrete, the grade of the average density and the coefficient of thermal conductivity in the dry state and in the state of natural humidity are statisticallyreliably determined.

Текст научной работы на тему «ПЕНОБЕТОНЫ ДЛЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ СЛОЕВ НАРУЖНЫХ СТЕН, ВОЗВОДИМЫХ МЕТОДОМ 3D-ПЕЧАТИ»

УДК 666.9.03

DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2018-764-10-30-35

Г.С. СЛАВЧЕВА, д-р техн. наук (gslavcheva@yandex.ru), Т.В. МАКАРОВА, канд. техн. наук (today25@inbox.ru)

Воронежский государственный технический университет (394006, г. Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84)

Пенобетоны для теплоизоляционных слоев наружных стен, возводимых методом 3D-печати

Применительно к технологии строительной 3D-печати обоснованы требования к условиям получения материала для теплоизоляционных слоев наружных стен. Обоснована рациональность применения неавтоклавных цементных пенобетонов, так как строительно-технологический процесс их получения может быть интегрирован с процессом 3D-печати зданий. На основании анализа конструктивных вариантов наружных стен и теплотехнических расчетов показано, что для возведения эффективных ограждающих конструкций с заданным термическим сопротивлением эффективным является применение ультралегковесных пенобетонов. Представлены результаты исследований по получению пенобетонов средней плотности 200-400 кг/м3. Установлено, что получение устойчивых к оседанию пенобетонов данной средней плотности обеспечивается при использовании ультрадисперсных наполнителей с удельной площадью поверхности более 200 м2/кг. Самые низкие значения плотности обеспечиваются при массовом соотношении цемента к наполнителю в диапазоне 1:1 - 1:1,5. При повышении массовой доли наполнителей происходит резкое увеличение плотности, характерное для всех рассмотренных видов пенобетонов. С учетом наличия конкурирующих требований к плотности и устойчивости к оседанию обоснованы рациональные составы пенобетонов на основе различных видов природных и техногенных сырьевых компонентов. Для полученных разновидностей пенобетона статистически достоверно определена марка по средней плотности и коэффициент теплопроводности в сухом состоянии и в состоянии естественной влажности.

Ключевые слова: строительная 3D-печать, конструкции наружных стен, термическое сопротивление, теплоизоляционный пенобетон, ультрадисперсные наполнители.

Работа выполнена по проекту 7.10781.2018/11.12 по государственному заданию «Выполнение проектов для получения первичных научных результатов, обеспечивающих расширение участия подведомственных образовательных организаций в реализации Национальной технологической инициативы».

Для цитирования: 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-2018-764-10-30-35

G.S. SLAVCHEVA, Doctor of Sciences (Engineering) (gslavcheva@yandex.ru), T.V. MAKAROVA, Candidate of Sciences (Engineering) (today25@inbox.ru) Voronezh State University of Architecture and civil Engineering (84, 20-letiya Oktyabrya Street, 394006, Voronezh, Russian Federation)

Foam Concretes for Heat Insulation Layers of External Walls Constructed by the Method of 3D Printing

Requirements for conditions of obtaining the material for heat insulation layers of external walls are substantiated with regard to the technology of building 3D printing. The rationality of the use of non-autoclaved cement foam concretes is justified, since the construction and technological process of their production can be integrated with the process of 3D printing of buildings. On the basis of the analysis of structural variants of external walls and thermo-technical calculations, it is shown that the use of ultra-lightweight foam concretes is effective for the construction of effective enclosing structures with a given thermal resistance. The results of studies to obtain foam concretes of average density of 200-400 kg/m3 are presented. It is established that the production of resistant to settling foam concretes of this average density is provided by the use of ultra-disperse fillers with a specific surface area of over 200 m2/kg. The lowest density values are provided at a mass ratio of cement to the filler in the range of 1:1 - 1: 1.5. With an increase in the mass fraction of fillers there is a sharp increase in density characteristic for all the considered types of foam concrete. Taking into account the presence of competing requirements for density and resistance to subsidence, rational compositions of foam concrete based on various types of natural and anthropogenic raw materials are justified. To obtain various types of foam concrete, the grade of the average density and the coefficient of thermal conductivity in the dry state and in the state of natural humidity are statistically reliably determined.

Keywords: building 3D printing, structures of external walls, thermal resistance, heat insulation foam concrete, ultradisperse fillers.

Work is performed under the project 7.10781.2018/11.12 of the State task "The implementation of projects to obtain primary research results ensuring the increased participation of subordinate educational institutions in the realization of the National technology initiative».

For citation: Slavchev 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).

В рамках актуальной в настоящее время тенденции цифровизации экономики перспективным направлением в строительстве являются 3D-аддитивные методы создания малых архитектурных форм, отдельных конструктивных элементов зданий и малоэтажных домов, готовых к отделке [1]. Процесс реализуется через создание цифровой 3D-модели объекта; «разрезание» ее на 2D-слои с использованием соответствующего программного обеспечения, программирование работы строительного принтера для последовательного нанесения слоев материала в соответствии с 3D-моделью объекта. В настоящее время в строительстве апробированы и развиваются 3D-аддитивные технологии, отли-

чающиеся принципами формирования структуры объекта [2—4], такие как 3D-nечаmь (объект создается при послойном экструдировании вязкопластичной смеси), D-Shape (объект создается при послойном нанесении наполнителя и жидкого связующего), Slipforming (объект создается при экструдировании смеси в момент ее схватывания).

Наиболее приемлемой для практики строительства оказалась 3D-печать, что определяется максимальной адаптацией метода к существующей строительной технике. Процессы приготовления и транспортировки смеси реализуются с использованием традиционного оборудования. Инновационной является только завер-

а

в

Рис. 1. Конструктивные решения стен, возводимых методом 3D-печати (вид в плане): а - однокамерная стена с двумя несущими слоями оболочки-опалубки; б - однокамерная стена с двумя несущими слоями оболочки-опалубки и зигзагообразным ребром жесткости; в - двухкамерная стена с тремя несущими слоями оболочки-опалубки и зигзагообразными ребрами жесткости; г - однокамерная стена с тремя несущими слоями оболочки-опалубки и зигзагообразным ребром жесткости

шающая стадия процесса — печать строительных объектов по заданной траектории в соответствии с цифровой моделью. Сегодня аппаратурное оформление данного способа доведено до промышленного выпуска комплектов оборудования рядом российских и зарубежных фирм.

Постановка задачи

Для реализации возможностей 3D-печати в различных сферах строительства одной из наиболее сложных и комплексных является проблема создания смесей, функциональные свойства которых должны соответствовать их назначению и области применения. Несмотря на активное развитие исследований и большой объем накопленной экспериментальной информации [5—16], следует отметить, что внимание ученых сконцентрировано на проблемах создания смесей конструкционного назначения. В результате в настоящее время для промышленного производства и применения апробирована и используется довольно ограниченная номенклатура смесей, позволяющая получить методом 3D-печати именно высокоплотные, прочные материалы. Однако в России контролируемыми являются требования к термическому сопротивлению ограждающих конструкций. Для обеспечения нормативных требований к его значениям необходимо сочетание материалов пониженной средней плотности для теплоизоляционных слоев и высокопрочных композитов для несущих слоев конструкций.

Таким образом, актуальной является проблема обоснования требований и исследование условий получения и оценки свойств эффективных теплоизоляционных материалов, строительно-технологический процесс получения которых может быть адаптирован к процессу 3D-печати зданий.

Обоснование требований к технологии получения и свойствам материалов для теплоизоляционных слоев наружных стен, возводимых методом 3D-печати

При обосновании выбора теплоизоляционных материалов целесообразно учитывать два фактора. Во-первых, должны быть близки по номенклатуре и иметь сходные характеристики сырьевые компоненты для получения и теплоизоляционных материалов, и ком-

позитов для несущих 3D-слоев. Поэтому при обосновании требований к теплоизоляционным материалам необходимо исходить из того, что в номенклатуре составов смесей конструкционного назначения, разработанных в настоящее время для 3D-печати [5—16], преимущественно используются цемент, щелочные и кислотные наполнители разной дисперсности (микрокремнезем, золы-уноса, молотые шлаки, известняковая мука, кварцевый песок и т. д.), различные виды волокон.

Во-вторых, экономически и технически целесообразно, чтобы условия реализации строительно-технологического процесса обеспечивали возможность интеграции технологического оборудования получения теплоизоляционных материалов в комплекс строительной 3D-печати. В настоящее время на промыш-ленно производимых комплексах реализуются такие стадии строительно-технологического процесса возведения строительного объекта, как приготовление смеси, транспортирование ее из смесителя в экструдер, экструдирование, послойная печать по заданной траектории в соответствии с 3D-моделью объекта, твердение смеси в конструкциях напечатанного строительного объекта.

Таким способом применительно к жилищному строительству обеспечивается возможность печати конструкционных слоев несущих и самонесущих стен и перегородок, опалубочных слоев фундаментов. При этом для обеспечения несущих функций применяются стеновые конструкции различной конфигурации (рис. 1). Очевидно, что для обеспечения термического сопротивления наружных стен необходимо заполнение напечатанной несущей оболочки-опалубки теплоизолирующим материалом.

Эффективным в этих условиях представляется использование неавтоклавных цементных пенобетонов, так как технология их изготовления наиболее близка к рассмотренным условиям реализации строительно-технологического процесса 3D-печати. Возможность интеграции ее в процесс 3D-печати зданий обусловлена использованием в производстве сырьевых компонентов, аналогичных перечисленным компонентам конструкционных смесей, наличием промышленно производимых мобильных комплексов, обеспечивающих получение пенобетонной смеси в построечных условиях и заливку ее в напечатанную несущую опалубку.

¡TPfJ>ITE/]brlblE научно-технический и производственный журнал J ® октябрь 2018

Таблица 1

Основные параметры теплотехнических расчетов

Город Температура воздуха наиболее холодной пятидневки, оС, обеспеченностью 0,92 Продолжительность, сут, периода со среднесуточной температурой воздуха <8оС Средняя температура воздуха, оС, периода со среднесуточной температурой воздуха <8оС Условия эксплуатации ограждающей конструкции

Краснодар -14 145 2,5 А

Москва -25 205 -2,2 Б

Новосибирск -37 221 -8,1 А

Таблица 2

Расчетные значения толщины теплоизоляционного слоя

Город Расчетные условия эксплуатации Требуемая величина толщины теплоизоляционного слоя пеннобетона различной средней плотности, см

Для р=200 кг/м3, Х=0,06* (0,08**) Вт/(м°С) Для р=300 кг/м3, Х=0,11* (0,13**) Вт/(м°С) Для р=400 кг/м3, Х=0,14* (0,15**) Вт/(м°С)

Краснодар А 14,0 25,7 32,8

Москва Б 25,3 41,1 47,4

Новосибирск А 22,0 42,1 53,6

Примечание. * Значение коэффициента теплопроводности для условий эксплуатации А; ** значение коэффициента теплопроводности для условий эксплуатации Б.

Помимо вышеуказанного эффективность применения пенобетона определяется его теплозащитными свойствами, влияющими на суммарную толщину стеновой конструкции. Расчет требуемой толщины теплоизоляционного слоя пенобетона различной средней плотности произведен для южных, центральных и северных климатических регионов России с учетом их климатических параметров согласно СП 131.13330.2012 «Актуализированная версия СНиП 23-01—99* Строительная климатология»; параметры микроклимата принимались как для жилых помещений при нормальной влажности воздуха (табл. 1). В табл. 2 представлены результаты теплотехнических расчетов, проведенных в соответствии с СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23-02—2003»; СП 23-101—2004 «Проектирование тепловой защиты зданий», произведенные для варианта однокамерного стенового ограждения в виде трехслойной печатной опалубки с зигзагообразным ребром жесткости (рис. 1, б) с учетом коэффициента теплотехнической неоднородности 0,85.

На основании расчетов для рассмотренных вариантов наружных стен определено, что однокамерная стена с тремя несущими слоями оболочки-опалубки и зигзагообразным ребром жесткости (рис. 1, г) является наиболее эффективной конфигурацией несуще-ограждающей конструкции. Для данного варианта обеспечивается необходимая несущая способность и одновременно возможность эксплуатации основной толщи стены в зимний период при положительной температуре без риска образования конденсата. Пример графика распределения температуры по сечению стены при использовании в теплоизолирующем слое пенобетона р = 300 кг/м3 для климатических условий Центрального федерального округа представлен на рис. 2.

Таким образом, для теплоизоляционных слоев наружных стен, возводимых методом 3D-печати, эффективным и целесообразным может оказаться применение ультралегковесных неавтоклавных пенобетонов р<400 кг/м3. Однако в настоящее время не производятся пенобетоны средней плотности ниже 600 кг/м3, что обусловлено их низкой прочностью и высокой усадоч-

ностью. В конструкции напечатанной оболочки стен для пенобетона исключены несущие функции, необходимо обеспечение только сохранности формы и предотвращения оседания пенобетонной смеси в процессе схватывания и твердения. Поэтому целесообразным является решение задачи оптимизации составов смесей для получения цементных пенобетонов средней плотности 200—400 кг/м3 и оценки свойств полученных разновидностей пенобетонов.

Методика экспериментальных исследований

На первом этапе осуществления программы исследований выполнена оптимизация составов пенобето-нов. При проведении испытаний получены цементные пенобетоны на основе вяжущего и наполнителей, ана-

^вн.ст = + 19,1 °С V Теплоизоли-

^возд = +20 С рующий слой пенобетона ^возд 7,8 С 0оС

Печатные ^т/и слоя ' -7,1°С ^н.ст--7,6 С

опалубочные слои

,50 .50 400^ 50

Рис. 2. График распределения температуры по сечению наружной стены для климатических условий Центрального федерального округа (разрез по вертикали)

а 40

35

* 30

25

20

15

10

5

1:1,25 1:1,5 1:1,75 Соотношение цемент : наполнитель

б 700

600

500

400

ть 300

200

о 100

1:1,25 1:1,5 1:1,75 Соотношение цемент : наполнитель

Рис. 3. Зависимость свойств пенобетонной смеси от массового соотношения цемента и заполнителя в ее составе: 1 - наполнитель молотый песок, £уц = 100 м2/кг; 2 - наполнитель молотый песок, = 150 м2/кг; 3 - наполнитель молотый песок, £уц = 200 м2/кг; 4 - наполнитель зола-уноса, SуД = 300 м2/кг; 5 - наполнитель пыль-уноса, SуД = 180 м2/кг

Таблица 3

Характеристики составов пенобетонных смесей

0

0

Характеристика наполнителя Соотношение компонентов

Наполнитель Удельная площадь поверхности, м2/кг Интегральная оценка по Косн Диапазон соотношений цемент: наполнитель В/Т Диапазон дозировок воздухововлекающей добавки, % от массы сухих компонентов

Молотый кварцевый песок 100 0,01 - кислое сырье 1:1-1:2 0,5 0,2-0,3

150 0,5 0,2-0,3

200 0,55 0,2-0,3

Карбонаткальциевая пыль-уноса цементного производства 180 3,32 -ультраосновное сырье 1:1-1:2 1 0,2-0,3

Зола-уноса ТЭЦ 300 -0,17 -ультракислое сырье 1:1-1:2 0,8 0,2-0,3

Таблица 4

Характеристики свойств теплоизоляционных пенобетонов

Вид пенобетона Марка по средней плотности Коэффициент теплопроводности, Вт/(м°С)

В сухом состоянии В состоянии естественной влажности (~5%)

На молотом песке Р300 0,072 0,078

Р400 0,102 0,121

На карбонаткальциевой пыли-уноса цементного производства Р250 0,059 0,064

Р300 0,075 0,086

На золе-уноса ТЭЦ Р200 0,046 0,055

Р300 0,074 0,13

логичные по химическому и дисперсному составу компонентам смесей для 3D-печати (табл. 3).

В опытах применялся цемент ЦЕМ I 42,5Н; диапазон варьирования соотношения в смеси вяжущего и наполнителя принимался на основании результатов многолетних комплексных исследований по вопросам материаловедения и технологии пенобетонов, осуществленных авторским коллективом под руководством академика Е.М. Чернышова [17, 18]. Обеспече-

ние требуемой средней плотности бетонной смеси достигалось изменением дозировки воздухововлекающей добавки «Пеностром» в пределах 0,2—0,3% от массы твердой фазы при 10% концентрации ее раствора. В/Т отношение подбиралось исходя из обеспечения консистенции, необходимой для поризации смеси. Получение пенобетонной смеси велось одностадийным способом в смесителе турбинного типа со скоростью перемешивания 15 с-1 при продолжительности

процесса 4 мин. Непосредственно после приготовления контролировалась средняя плотность, устойчивость к оседанию пенобетонной смеси. Для ее оценки формовались серии образцов-кубов размером 100x100x100 мм по четыре образца в серии, на протяжении 28 сут твердения в формах контролировалось изменение высоты образцов.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

На втором этапе исследований для пенобетонов оптимизированных составов определялись марка по средней плотности и коэффициент теплопроводности согласно стандартным методикам. При определении марки по средней плотности согласно ГОСТ 27005—2014 «Бетоны легкие и ячеистые. Правила контроля средней плотности» для обеспечения статистической достоверности результатов изготавливались серии образцов-кубов размером 100x100x100 мм, 24 образца для каждой средней плотности. До проведения испытаний образцы твердели в нормальных условиях в течение 28 сут. Определение коэффициента теплопроводности производилось для образцов пенобетона в состоянии естественной влажности и в высушенном до постоянной массы состоянии на приборе ИТП-МГ4«100» согласно ГОСТ 7076—99 «Материалы и изделия строительные. Метод определения теплопроводности и термического сопротивления при стационарном тепловом режиме». Для проведения испытаний образцы-пластины размером 100x100x100 мм отбирались от каждой серии образцов-кубов, изготовленных для контроля плотности.

Результаты экспериментальных исследований

При изучении условий получения ультралегковесных пенобетонов в рассмотренном диапазоне рецептур-но-технологических факторов установлено, что влияние массовой доли наполнителей на плотность пенобе-тонной смеси оценивается сходными зависимостями (рис. 3). Самые низкие значения плотности обеспечиваются при соотношении Ц:Н в диапазоне 1:1 — 1:1,5. При повышении массовой доли наполнителей происходит резкое увеличение плотности, характерное для всех рассмотренных видов пенобетонов.

Пенобетон, получаемый на основе молотого песка с удельной площадью поверхности Syд = 100; 150 м2/кг, не обладает удовлетворительной способностью сохранять форму и не оседать в период схватывания и твердения (рис. 3). Это, вероятно, обусловлено тем, что в рассмотренном диапазоне компонентных составов при достигаемой высокой степени поризации диаметр зернистых включений оказывается слишком большим для формирования устойчивой структуры межпоровой перегородки. Применение наполнителей такой степени дисперсности не позволяет получить пенобетон устойчивой к оседанию структуры в диапазоне средней плотности 200-400 кг/м3.

Получение пенобетонов средней плотности 200400 кг/м3 обеспечивается при применении молотого песка с удельной площадью поверхности Syд = 200 м2/кг, а также карбонатно-кальциевой пыли-уноса и золы-уноса. При этом для сохранения устойчивости пенобетона на молотом песке и золе-уноса диапазон соотношений Ц:Н составляет 1:1 — 1:1,5, а для пенобетона на пыли-уноса — 1:1 — 1:1,75. В диапазоне средней плотности 200—300 кг/м3 повышенной устойчивостью к оседанию характеризуется пенобетон на карбонатно-кальциевой пыли-уноса и золе-уноса. Это может быть связано со структурообразующей ролью их частиц как подложки для ориентированной кристаллизации новообразований на их поверхности, способствующей уплотнению и упрочнению структуры межпоровой перегородки.

Таким образом, получение пенобетонов средней плотности 200—400 кг/м3 возможно при использовании наполнителей различного химико-минералогического состава с дисперсностью Sw > 200 м2/кг. С учетом наличия конкурирующих требований к плотности и устойчивости к оседанию обоснованы рациональные составы пенобетона, отличающиеся по соотношению Ц:Н и дозировке воздухововлекающей добавки в зависимости от вида наполнителя.

Для полученных разновидностей пенобетона статистически достоверно определена марка по средней плотности и коэффициент теплопроводности в сухом состоянии и в состоянии естественной влажности (табл. 4).

Полученные разновидности теплоизоляционных пе-нобетонов по величине коэффициента теплопроводности полностью удовлетворяют требованиям СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003»; СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий».

Заключение

Проблема обеспечения нормируемого термического сопротивления наружных стен зданий, возводимых методом 3D-печати, может быть эффективно решена при использовании для создания теплоизолирующего слоя монолитного неавтоклавного пенобетона. Эффективность и рациональность его использования обусловлена сходной номенклатурой и характеристиками сырьевых компонентов для получения пенобетонов и композитов для несущих 3D-слоев. Одновременно условия реализации строительно-технологического процесса обеспечивают возможность интеграции технологического оборудования получения монолитных пенобетонов в комплекс строительной 3D-печати.

Анализ конструктивных вариантов наружных стен и теплотехнические расчеты показывают, что для возведения эффективных ограждающих конструкций с заданным термическим сопротивлением эффективным является применение ультралегковесных пенобетонов средней плотности 200-400 кг/м3.

При использовании ультрадисперсных наполнителей (Sm > 200 м2/кг) различного химико-минералогического состава возможно получение цементных пенобе-тонов марок по средней плотности D250, D300, D400, устойчивых к оседанию при твердении в замкнутом объеме напечатанной оболочки-опалубки.

Список литературы / References

1. Panda B., Paul S. C., Hui L. J. et al. Additive manufacturing of geopolymer for sustainable built environment. Journal of Cleaner Production. 2017. Vol. 167, pp. 281-288.

2. Lim S., Buswell R.A., Le T.T., et al. Developments in construction-scale additive manufacturing processes. Automation in Construction. 2012. No. 21 (1), pр. 262-268.

3. Gebler M., Schoot Uiterkamp A.J.M., Visser C. A global sustainability perspective on 3D printing technologies. Energy Policy. 2014. No. 74, pp. 158-167.

4. Tay Y.W., Panda B., Paul S.C., et al. Processing and Properties of Construction Materials for 3D Printing. Materials Science Forum. 2016. Vol. 61, pp. 177-181.

5. Duballeta R., Baverela O., Dirrenbergerb J. Classification of building systems for concrete 3D printing. Automation in Construction. 2017. No. 83, pp. 247-258.

6. Kazemian A., Yuan X., Cochran E., Khoshnevis B. Cementitious materials for construction-scale 3D printing: Laboratory testing of fresh printing mixture. Construction and Building Materials. 2017. No. 145, pp. 639-647.

7. Hambach M., Volkmer D. Properties of3D-printed fiber-reinforced Portland cement paste. Cement and Concrete Composites. 2017. No. 79, pp. 62-70.

8. Feng P., Meng X., Ye L., et al. Mechanical properties of structures 3D printed with cementitious powders. Construction and Building Materials. 2015. No. 93, pp. 486-497.

9. Ma G., Li Z., Wanga L. Printable properties of cementitious material containing copper tailings for extrusion based 3D printing. Construction and Building Materials. 2018. No. 162, pp. 613-627.

10. Shakor P., Sanjayan J., Nazari A., et al. Modified 3D printed powder to cement-based material and mechanical properties of cement scaffold used in 3D printing. Construction and Building Materials. 2017. No. 138, pp. 398-409.

11. 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. No. 18, pp. 311-319.

12. Le T.T., Austin S.A., Lim S., et al. Mix design and fresh properties for high-performance printing concrete. Materials and Structures. 2012. No. 45, pp. 1221-1232.

13. Le T.T., Austin S.A., Lim S., et al. Hardened properties of high-performance printing concrete. Cement and Concrete Research. 2012. No. 42, pp. 558-566.

14. Malaeb Z., Hachem H., Tourbah A., et al. 3D concrete printing: machine and mix design. International Journal of Civil

Engineering and Technology. 2015. No. 6 (6), pp. 14—22.

15. Panda B., Paul S.C., Tan M.J. Anisotropic mechanical performance of 3D printed fiber reinforced sustainable construction material. Materials Letters. 2017. No. 209, pp. 146-149.

16. Perrot A., Rangeard D., Pierre A. Structural built-up of cement-based materials used for 3Dprinting extrusion techniques. Materials and Structures. 2016. No. 49, pp. 1213-1220.

17. Славчева Г.С., Чернышов Е.М. Алгоритм конструирования структуры цементных пенобетонов по комплексу задаваемых свойств // Строительные материалы. 2016. № 9. С. 58-64.

17. Slavcheva G.S., Chernyshov E.M. An algorithm of designing of cement foam concretes structure according to the complex of preset properties. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2016. No. 9, pp. 58-64. (In Russian).

18. Славчева Г.С., Чернышов Е.М., Новиков М.В. Теплоэффективные пенобетоны нового поколения для малоэтажного строительства // Строительные материалы. 2017. № 7. С. 20-24. DOI: https://doi. org/10.31659/0585-430X-2017-750-7-20-24.

18. Slavcheva G.S., Chernyshov E.M., Novikov M.V. Heat-effective foam concrete of new generation for low-rise construction. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2017. No. 7, pp. 20-24. DOI: https://doi. org/10.31659/0585-430X-2017-750-7-20-24. (In Russian).

14-й Международный конгресс по прикладной минералогии 1САМ-2019

23-27 сентября 2019 г., Белгород, Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова

Девиз конгресса - «Прикладная минералогия: будущее рождается сегодня»

> Геометаллургия, технологическая минералогия и процессы переработки минерального сырья.

> Индустриальные минералы, драгоценные камни, руды и добыча полезных ископаемых.

> Нефтяные и газовые коллекторы, в том числе газовые гидраты.

> Аналитические методы, приборы и автоматизация.

НАУЧНАЯ ПРОГРАММА ICAM-2019

• Перспективные материалы с улучшенными характери^ тиками, в том числе техническая керамика и стекло.

• Биомиметические материалы на минеральной основе, биоминералогия.

• Окружающая среда и энергетические ресурсы.

• Культурное наследие, артефакты и их сохранность.

NEW

Впервые в программу конгресса включено направление СТРОИТЕЛЬНОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

Для молодых ученых оргкомитет предусматривает проведение дискуссионного клуба.

ПОЛЕВЫЕ ЭКСКУРСИИ

Лебединский ГОК Стойленский ГОК (г. Старый Оскол) КОНТРОЛЬНЫЕ СРОКИ

Начало приема докладов 1 июня 2018 г. Окончание приема докладов 1 ноября 2018 г. Рецензирование докладов до 1 декабря 2018 г.

ОРГАНИЗАТОРЫ 1САМ-2019

Национальный оргкомитет, председатель Евгений Савченко Национальный программный комитет, председатель Леонид Вайсберг Совет ICAM, президент Саверио Фиоре При поддержке IMA-CAM, председатель Маартен А.Т.М. Брёкманс Сайт конгресса www.geo.komisc.ru/icam2019 Оргкомитет: icam2019@gmail.com секретарь Национального программного комитета О.Б. Котова kotova@geo.komisc.ru

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.