Пермские ученые сравнили эффективность строительной 3D-печати против традиционных методов возведения монолитных зданий

На сегодняшний день аддитивные технологии пока не получили широкого распространения в строительстве, так как не решены некоторые проблемы в области материаловедения, автоматизации и строительной техники, но техническая реализация 3D-печати возможна при возведении несъемной опалубки вертикальных монолитных конструкций.

Схема перестановки принтера при печати вертикальных конструкций

Согласно статистике, в 2023 году только шестьдесят два процента жилой недвижимости введены в эксплуатацию своевременно или досрочно. Застройщики в среднем отстают от графика сдачи жилья на пять месяцев. Применение аддитивных технологий может помочь решить эту проблему и оптимизировать методику возведения конструкций в монолитном строительстве. Сейчас каркасы таких объектов формируют с помощью опалубок — временных конструкций, в которые заливают раствор бетона, чтобы он застыл в нужной форме.

Монолитное строительство получило большую популярность благодаря возможности более быстрого возведения зданий в сравнении с кирпичными конструкциями. Прочный монолитный каркас также обеспечивает высокую надежность и долговечность.

Традиционно, опалубка — это вспомогательная конструкция из древесины, металла или других материалов, необходимая для придания монолитным бетонным конструкциям определенных параметров — формы, размеров, положения в пространстве. С помощью опалубки создают стены, перекрытия и плиты. Опалубочные работы проводят на каждом этапе возведения зданий, начиная с фундамента и заканчивая кровлей. Традиционная технология предполагает использование съемной многоразовой опалубки, которая разбирается после достаточного набора прочности.

Ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета подобрали материалы и оборудование для 3D-печати, сконструировали вертикальные несущие конструкции и разработали схему производства работ на примере двадцатипятиэтажного здания. Результаты сравнили с традиционными методами по продолжительности и стоимости работ, сообщает пресс-служба вуза.

Основной материал — тяжелый мелкозернистый бетон на цементной основе, в состав которого входят мелкий заполнитель, минеральные добавки, стальная микрофибра, противоусадочные химические добавки и регуляторы сроков схватывания. Важно также правильно подбирать оборудование для 3D-печати, так как от него зависит схема выполнения работ, стоимость, сроки и качество. Исследователи выбрали легкий мобильный строительный 3D-принтер, устанавливаемый на самоходную гусеничную платформу с дистанционным управлением.

«Мы сравнили продолжительность и стоимость возведения каркаса здания по традиционной и предлагаемой технологиям. Для расчета составили графики производства работ и учли рыночную стоимость аренды и покупки комплекта опалубки и принтера, оплату труда работникам, общие расходы на материалы. Стоимость строительства с применением 3D-принтера практически не отличается от традиционной технологии даже с учетом его покупки, однако его использование позволяет на десять процентов ускорять сроки выполнения работ», — рассказал доцент кафедры строительного инжиниринга и материаловедения ПНИПУ Степан Леонтьев.

Результаты исследования опубликованы в журнале «Современные технологии в строительстве. Теория и практика». 

А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.