АДДИТИВНОЕ СТРОИТЕЛЬНОЕ ПРОИЗВОДСТВО: ИССЛЕДОВАНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ НАПЕЧАТАННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Основное содержимое статьи

Алексей Адамцевич
Андрей Пустовгар
Любовь Адамцевич
Юрий Марков

Аннотация

В статье представлены результаты экспериментального исследования влияния технологических параметров строительной 3D-печати бетоном (3DCP) на долговечность напечатанных элементов строительных конструкций при ускоренном модельном старении в климатической камере. Целью работы являлось изучение закономерностей деградации многослойных бетонных образцов, напечатанных на строительном 3D-принтере различными способами (с перевязкой и без перевязки слоев, а также с моделированием холодного шва), в условиях циклических климатических воздействий. Для экспериментов использовался промышленно производимый состав материала для аддитивного строительного производства 3D4Art, наносимый цеховым строительным 3D-принтером портальной конструкции. Контрольную группу составили монолитные образцы схожей геометрии.


В ходе исследования проведен сравнительный анализ кинетики деградации и механизмов разрушения образцов в течение 100 циклов комбинированного воздействия замораживания-оттаивания с увлажнением. Результаты демонстрируют, что при сохранении общей структурной целостности всех образцов, 3D-печатные элементы проявляют повышенную склонность к трещинообразованию в зонах межслоевых контактов, особенно выраженную в случае наличия технологических дефектов (холодный шов).


Полученные данные подчеркивают необходимость дальнейших исследований влияния технологически обусловленных дефектов на изменение механических свойств конструкционных элементов в процессе старения. Результаты работы имеют практическое значение для оптимизации технологических режимов строительной 3D-печати с целью повышения долговечности возводимых конструкций.

##plugins.themes.bootstrap3.displayStats.downloads##

##plugins.themes.bootstrap3.displayStats.noStats##

Информация о статье

Раздел

Материалы выпуска

Как цитировать

Адамцевич, А., Пустовгар, А., Адамцевич, Л., & Марков, Ю. (2025). АДДИТИВНОЕ СТРОИТЕЛЬНОЕ ПРОИЗВОДСТВО: ИССЛЕДОВАНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ НАПЕЧАТАННЫХ КОНСТРУКЦИЙ. International Journal for Computational Civil and Structural Engineering, 21(2), 200-219. https://doi.org/10.22337/2587-9618-2025-21-2-200-219

Библиографические ссылки

de Brito, J., Kurda, R. (2021) The past and future of sustainable concrete: A critical review and new strategies on cement-based materials, Journal of Cleaner Production, no. 281, doi: 10.1016/j.jclepro.2020.123558

Flatt, R.J., Wangler, T. (2022) On sustainability and digital fabrication with concrete, Cement and Concrete Research, vol. 158, 2022, doi: 10.1016/j.cemconres.2022.106837

Rollakanti, C.R., Prasad, C.V.S.R. (2022) Ap-plications, performance, challenges and current progress of 3D concrete printing technologies as the future of sustainable construction – A state of the art review, Materials Today: Proceedings, vol. 65, 995-1000, doi: 10.1016/j.matpr.2022.03.619

Su, J., Ng, W.L., An, J., Yeong, W.Y., Chua, C.K., Sing, S.L. (2024) Achieving sustainability by additive manufacturing: a state-of-the-art review and perspectives, Virtual and Physical Proto-typing, vol. 19 doi: 10.1080/17452759.2024.2438899

Capêto, A.P., Jesus, M., Uribe, B.E.B., Guimarães, A.S., Oliveira, A.L.S. (2024) Building a Greener Future: Advancing Concrete Production Sustainability and the Thermal Properties of 3D-Printed Mortars, Buildings, vol. 14, doi: 10.3390/buildings14051323

Mohan, M.K., Rahul, A.V., De Schutter, G., Van Tittelboom, K. (2022) Salt Scaling Resistance of 3D Printed Concrete, RILEM Bookseries, vol. 37, pp. 188-193 doi: 10.1007/978-3-031-06116-5_28

Habibi, A., Buswell, R., Osmani, M., Aziminezhad, M. (2024) Sustainability principles in 3D concrete printing: Analysing trends, classify-ing strategies, and future directions, Journal of Building Engineering, vol. 98, 2024, doi: 10.1016/j.jobe.2024.111354

Spurina, E., Sinka, M., Ziemelis, K., Bajare, D. (2023) The effects of 3D printing on frost re-sistance of concrete, Journal of Physics: Confer-ence Series, vol. 2423, doi: 10.1088/1742-6596/2423/1/012037

Sheng, W., Wang, Y. (2022) Fatigue behavior and abrasion resistance of prefabricated pavement textures assisted with 3D printing technology, Green and Intelligent Technologies for Sustainable and Smart Asphalt Pavements - Proceedings of the 5th International Symposium on Frontiers of Road and Airport Engineering, IFRAE 2021, pp. 266-271, doi: 10.1201/9781003251125-43

Rollakanti, C.R., Venkata Siva Rama Prasad, C., Joe, A. (2022) Digital Concrete for Sustainable Construction Industry: A State-of-the-Art Review, Lecture Notes in Civil Engineering, vol. 233, pp. 183-195, doi: 10.1007/978-981-19-0189-8_16

Kallayil, A., Patadiya, J., Kandasubramanian, B., Adamtsevich, A., Kchaou, M., Aldawood, F.K. (2025) Adaptive Smart Materials in Architecture: Enhancing Durability and Sustainability in Modern Construction , ACS Omega, doi: 10.1021/acsomega.4c04943

Mohamed, O., Mishra, A., Isam, F. (2025) An overview of 3D printed concrete for building struc-tures: Material properties, sustainability, future opportunities, and challenges, Structures, vol. 78, doi: 10.1016/j.istruc.2025.109284

Loporcaro, G., Scott, A., Palermo, A. (2024) Sustainable Resilience for 3D concrete printed homes in New Zealand: a three-year research gov-ernment funding overview, fib Symposium, pp. 757-768, 2024

Jain, A., Varma, R.K., Prahsant, G.K., Gupta, R., Betteka, A., (2024) Innovative Sustainable Construction For Mars Colonization Through In-Situ Resource Utilization (ISRU), Proceedings of the International Astronautical Congress, IAC, vol. 2, pp. 703-709, doi: 10.52202/078364-0081

Patil, M.G.M., Nayaka, R., Scholar, F.S.R. (2024) Digital Transformation for Sustainable and Resilient Infrastructure: Current Progress and Fu-ture Potentia, 2024 IEEE Conference on Engineer-ing Informatics, ICEI 2024, doi: 10.1109/ICEI64305.2024.10912434

Ma, G., Salman, N.M., Wang, L., Wang, F. (2020) A novel additive mortar leveraging internal curing for enhancing interlayer bonding of cementitious composite for 3D printing, Construction and Building Materials, vol. 244, doi: 10.1016/j.conbuildmat.2020.118305

Moelich, G.M., Kruger, P.J., Combrinck, R. (2021) The effect of restrained early age shrinkage on the interlayer bond and durability of 3D printed concrete, Journal of Building Engineering, vol. 43 doi: 10.1016/j.jobe.2021.102857

Yao, H., Xie, Z., Li, Z., Huang, C., Yuan, Q., Zheng, X. (2022) The relationship between the rheological behavior and interlayer bonding prop-erties of 3D printing cementitious materials with the addition of attapulgite, Construction and Building Materials, vol. 316, doi: 10.1016/j.conbuildmat.2021.125809

Babafemi, A.J., Kolawole, J.T., Miah, M.J., Paul, S.C., Panda, B. (2021) A concise review on interlayer bond strength in 3D concrete printing, Sustainability (Switzerland), vol. 13, doi: 10.3390/su13137137

Şahin, H.G., Mardani, A. (2023) Mechanical properties, durability performance and interlayer adhesion of 3DPC mixtures: A state-of-the-art re-view, Structural Concrete, vol. 24, pp. 5481-5505 , doi: 10.1002/suco.202200473

Skibicki, S., Szewczyk, P., Majewska, J., Sibera, D., Ekiert, E., Chung, S.-Y., Sikora, P. (2024) The effect of interlayer adhesion on stress distribution in 3D printed beam elements, Journal of Building Engineering, vol. 87, doi: 10.1016/j.jobe.2024.109093

Tian, Z., Wang, L., Zhang, X., Zhou, X., Hu, Y. (2020) Formation Mechanism and Improvement Solutions for Weak Interlayer Surfaces of 3D Printing Concrete, Bulletin of the Chinese Ceramic Society, vol. 39, pp. 2052-2058

Rui, A., Wang, L., Ma, G. (2023) Effect of Inter-layer Water Film on Interfacial Characteristics of 3D Printed Concrete, Bulletin of the Chinese Ce-ramic Society, vol. 42, pp. 2281-2289

Salman, N.M., Ma, G., Ijaz, N., Wang, L. (2021) Weak inter-layer bonding in extrusion 3D concrete printing: A comparative analysis of mitigation techniques, IOP Conference Series: Materials Sci-ence and Engineering, vol. 1028, doi: 10.1088/1757-899X/1028/1/012003

Lin, Y., Yan, J., Sun, M., Han, X., Tang, B. (2024) Interlayer cohesion in 3D printed concrete: The role of width-to-height ratio in modulating transport properties and pore structure, Journal of Building Engineering, vol. 98, doi: 10.1016/j.jobe.2024.111009

Surehali, S., Tripathi, A., Nimbalkar, A.S., Neithalath, N. (2023) Anisotropic chloride transport in 3D printed concrete and its depend-ence on layer height and interface types , Additive Manufacturing, vol. 62, doi: 10.1016/j.addma.2023.103405

Rui, A., Wang, L., Lin, W., Ma, G. (2023) Ex-perimental study on damage anisotropy of 3D-printed concrete exposed to sulfate attack, Con-struction and Building Materials, vol. 407, doi: 10.1016/j.conbuildmat.2023.133590

Li, Y.-F., Yao, L., Wang, L., Ma, G.-W. (2021) Study on Mechanical Anisotropy and Meso Dam-age Mechanism of 3D Printing Concrete, Gonglu Jiaotong Keji, Journal of Highway and Transpor-tation Research and Development, vol. 38, pp. 81-89, doi: 10.3969/j.issn.1002-0268.2021.05.010

Li, C., Ren, Q., Zhang, Y., Yang, Z., Jiang, Z. (2024) Anisotropy of Hardened Properties of 3D Printing Concrete and Its Dependence on Resting Time, Jianzhu Cailiao Xuebao, Journal of Building Materials, vol. 27, pp. 675-684, doi: 10.3969/j.issn.1007-9629.2024.08.002

Zhong, H., Zhang, M. (2023) Engineered geopolymer composites: A state-of-the-art review, Cement and Concrete Composites, vol. 135, doi: 10.1016/j.cemconcomp.2022.104850

Qin, L., Yan, J., Zhou, M., Liu, H., Wang, A., Zhang, W., Duan, P., Zhang, Z. (2023) Mechan-ical properties and durability of fiber reinforced geopolymer composites: A review on recent pro-gress// Engineering Reports, vol. 5, doi: 10.1002/eng2.12708

Li, Z., Li, J., Lu, W., Zhang, Y. (2025) Research Progress and Application Prospects of Plant Fibers in Geopolymer Concrete: A Review//Materials, vol. 18, doi: 10.3390/ma18102342

Похожие статьи

Вы также можете начать расширеннвй поиск похожих статей для этой статьи.