Fresh Properties and Mix Design for 3D-Printable Decorative Concrete

Abstract

Постановка задачи. Рассмотрение закономерностей влияния вида цемента и модификаторов вязкости на технологические свойства смесей для 3D-печати определяется необходимостью одновременного обеспечения показателей пластичности и формоустойчивости смесей и декоративности композитов на их основе. Результаты. Представлены результтаты экспериментальных исследований основных реологических характеристик декоративного бетона для строительной 3D-печати. Выявлено влияние состава бетона на подвижность и формоустойчивость смеси. Установлено, что вид используемого цемента изменяет пластичность смеси и формоустойчивость под весом вышележащих слоев. Смеси с оптимальным компонентным составом декоративного бетона для строительной 3D-печати имеют следующие реологические характеристики: предел текучести K @ 1,0-2,2 кПа, структурная прочность s = 1,5-4,5 кПа, относительные пластические деформации Δ = 0,03-0,07 мм/мм. Данные характеристики определяют способность смеси к пластическому деформированию без разрушения структуры при течении, а также способность сохранять форму при печати слоя и нагружении вышележащими слоями. Выводы. Оптимальные диапазоны свойств смесей для 3D-печати могут быть изменены в 2-3 раза за счет использования цементов с различным гранулометрическим составом. Регулирование подвижности и формоустойчивости смесей с различными видами цемента главным образом обеспечивается применяемым модификатором вязкости. Statement of the problem. This paper present the rheological properties of 3D-printable decorative concrete. The effects of the mix proportion on its plasticity and shape stability are presented together. It has been established that a kind of cement changes the plasticity of fresh mixtures and its resistance to load during printing. Results. The fresh mixtures of 3D-printable decorative concrete with effective mix design had plastic yield value K @ 1.0-2.2 kPa, structural strength s = 1.5-4.5 kPa, value of plastic deformations Δ = 0.03-0.07 mm/mm. That has defined the ability of these mixes to plastically deform without any structure destruction and hold its shape, resist the deformation under compressions load during multi-layer casting. Conclusions. Shape stability of 3D-printable mix can be changed by 2-3 times by using cement with an efficient ranging of a particle size. The plasticity and shape stability of fresh mixes can be regulated using viscosity modifiers whose type depends on the type of cement.