Материали за 3D печат с бетон
Материалознанието зад 3D принтирането на бетон: реология, носимоспособност, добавки, влакна, нисковъглеродни свързващи вещества и изпитване.
3D принтируем бетон
3D принтируемият бетон е фин циментов разтвор, съставен така, че да остава помпаем и екструдируем в маркуча и дюзата, но да се втвърдява достатъчно бързо след полагане, за да носи слоевете над себе си без кофраж.
Армиране с влакна в печатния бетон
Влакната са къса дисперсна армировка, вмесена в печатаемия разтвор, за да ограничи пукнатинообразуването и да осигури жилавост след напукване в материал, който е крехък на опън и трудно се армира с конвенционална армировка.
Време на отворения слой при 3D печат с бетон
Времето на отворения слой е периодът, през който циментовата смес остава достатъчно обработваема, за да бъде разбърквана, изпомпвана и екструдирана, и — като отделен, обикновено по-кратък прозорец — периодът, през който положеният слой още може да се слепи пълноценно със следващия.
Време на свързване и ранна хидратация
Времето на свързване е условно дефинираният период, в който циментовата смес преминава от обработваема суспензия към твърдо тяло вследствие на хидратацията, и се определя чрез стандартни пенетрационни методи като Вика (EN 196-3) и ASTM C403.
Глинени и почвени материали за печат
Глинените материали за 3D печат са смеси от местна почва или преработена глина с пясък, прах и естествени фибри, понякога леко стабилизирани, които държат отпечатаната си форма благодарение на кохезията на глината и се втвърдяват чрез изсъхване, а не чрез химично свързване.
Допълнителни циментови материали
Допълнителните циментови материали са минерални добавки като летяща пепел, доменна шлака, силикатен прах, варовиково брашно и калцинирана глина, които заместват част от портландциментовия клинкер и реагират хидравлично или пуцоланово, допринасяйки за якостта и дълготрайността.
Екструдируемост при 3D печат с бетон
Екструдируемостта е способността на прясната циментова смес да бъде изтласквана непрекъснато през маркуч и дюза и да се полага като свързана нишка с правилни размери, без задръствания, разслояване и разкъсване.
Изпитване на материали за 3D печат
Изпитването на печатаема смес е протокол в три етапа — реология и обработваемост в прясно състояние, нарастване на коравината в зелено състояние през първите часове и механични и трайностни изпитвания върху образци, изрязани от отпечатан елемент, а не отлети във форма.
Междуслойно сцепление при 3D печат с бетон
Междуслойното сцепление е механичната якост на контакта между два последователно положени слоя и обикновено е най-слабата равнина в печатания елемент, защото слоевете се съединяват без вибриране, с ограничено взаимно проникване и с намалена действителна контактна площ.
Нисковъглероден бетон за 3D печат
Нисковъглеродният бетон е бетон с намалени вложени емисии на парникови газове спрямо посочена референтна смес, постигнато почти винаги чрез по-ниско съдържание на клинкер или на общо свързващо вещество, тъй като производството на клинкер определя отпечатъка.
Носимоспособност при изграждане (buildability)
Носимоспособността при изграждане е способността на прясно екструдирания циментов материал да поеме тежестта на положените върху него слоеве без недопустима деформация или срутване, като решаващо е дали якостта в прясно състояние нараства по-бързо от натоварването.
Реология на печатаемия бетон
Реологията описва как прясната циментова смес тече и се съпротивлява на течение, като при печатаемите разтвори това се свежда до граница на течение, която трябва да бъде преодоляна, за да започне движение, пластичен вискозитет, който определя съпротивлението при вече започнало течение, и структурно изграждане в покой, което втвърдява материала с времето.
Свиване и напукване при печатан бетон
Свиването е намаляването на обема на циментовия материал при хидратация и загуба на влага, а когато това движение е възпрепятствано, то поражда напукването, което определя дълготрайността на 3D печатаните елементи.
Състав на сместа за 3D принтиране
Проектирането на състав за 3D принтиране е изборът на свързващо вещество, водно съдържание, зърнометрия, брашно и пакет добавки така, че финият разтвор да остане помпаем и екструдируем, но да набира достатъчна коравина след полагане, за да се изгражда на слоеве.
Химични добавки за печатаем бетон
Химичните добавки са вещества, дозирани в порядъка на части от процента от масата на свързващото вещество, които позволяват на печатаемия разтвор едновременно да се изпомпва лесно и да носи горните слоеве, като управляват поотделно диспергирането, вискозитета и скоростта на свързване.
Якост на натиск на печатан бетон
Якостта на натиск е максималното напрежение на натиск, което втвърденият циментов материал понася до разрушаване, определя се по EN 12390-3 върху стандартни проби, а при печатан материал зависи от посоката на натоварване спрямо слоевете.