RU2762841C1 - Смесь для получения декоративного композита заданной колористики в технологии строительной 3d-печати и способ её получения - Google Patents
Смесь для получения декоративного композита заданной колористики в технологии строительной 3d-печати и способ её получения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2762841C1 RU2762841C1 RU2020138015A RU2020138015A RU2762841C1 RU 2762841 C1 RU2762841 C1 RU 2762841C1 RU 2020138015 A RU2020138015 A RU 2020138015A RU 2020138015 A RU2020138015 A RU 2020138015A RU 2762841 C1 RU2762841 C1 RU 2762841C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mixture
- composite
- dry components
- components
- mixed
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y70/00—Materials specially adapted for additive manufacturing
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
- C04B14/04—Silica-rich materials; Silicates
- C04B14/06—Quartz; Sand
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
- C04B28/04—Portland cements
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области производства строительных материалов, адаптированных к технологии строительной 3D-печати и имеющих архитектурную выразительность. Технический результат заключается в получении 3D-печатной смеси для декоративного объемно-окрашенного композита заданной колористики с высокими эксплуатационными характеристиками, обладающую пластичностью и формоустойчивостью. Смесь для получения декоративного 3D-печатного композита состоит из сухих компонентов и жидкого затворителя при их соотношении 7,54 – 7,58 : 1, соотношение сухих компонентов смеси (мас.%): портландцемент ЦЕМ I 42,5 Н – 43,10 – 43,48, песок с модулем крупности Мк ≤ 1,25 – 53,35 – 53,89, метакаолин с содержанием SiO2 не менее 53 % и Al2O3 не менее 47 % – 0,855 – 0,866, порошковый пигмент красного цвета на основе Fe2O3 с его содержанием не менее 96,1 % или зеленого цвета на основе Cr2O3⋅2H2O + Fe2O3 с содержанием Fe2O3 не менее 26,1 % – 1,304 – 2,155. Жидкий затворитель содержит следующие компоненты при их массовом соотношении (%): воду – 95 – 95,2, суперпластификатор на основе поликарбоксилатных эфиров – 3,2 – 3,3, полипропиленовую фибру – 1,6 – 1,7. Способ получения декоративной смеси заключается в том, что компоненты раствора смешиваются между собой в определенных соотношениях и в определенной последовательности, вначале в скоростном роторном смесителе в течение 1 – 2 минут смешиваются сухие компоненты: портландцемент, фракционированный заполнитель (кварцевый песок), добавка модификатор вязкости – метакаолин; одновременно с этим готовится жидкий затворитель – в отдельной ёмкости смешивается вода с суперпластификатором на основе поликарбоксилатного эфира, куда непосредственно перед применением вводится армирующий компонент – полипропиленовая фибра; раствор добавляется к сухим компонентам, полученная смесь перемешивается скоростным роторным смесителем в течение 3 – 5 минут. С целью получения изделия заданной колористики возможны два способа введения пигмента: первый способ – порошковый пигмент определенного цвета вводится в смесь сухих компонентов для получения композита равномерно окрашенного по объему; второй способ – порошковый пигмент вводится непосредственно в смеситель за 10 – 15 секунд до окончания перемешивания для получения композита, дифференцированно окрашенного по объему. 2 н.п. ф-лы, 1 табл.
Description
Изобретение относится к строительным материалам, которые применяются для 3D-аддитивных строительных технологий трехмерной печати (3D-печать).
Применение классических бетонных смесей и строительных растворов в технологии 3D-печати затруднено, так как их реологические свойства не адаптированы к процессу печати. В частности, такие смеси не обладают пластичностью, необходимой для экструзии, формоустойчивостью, обеспечивающей восприятие нагрузки при послойной печати без опалубки, имеют поздние сроки схватывания, замедленное твердение. Кроме того, бетоны и растворы основе серого цемента не обладают архитектурной выразительностью и эстетической привлекательностью.
Известен способ изготовления декоративных бетонных изделий, который заключается в следующем. Основные компоненты смеси (портландцемент, щебень, краситель (сажу – углерод технический П-803), воду) тщательно перемешивают и затем добавляют в нее поливинилацетат, после чего также осуществляют перемешивание до получения однородной массы, из которой методом литья формуют изделие. После отверждения и распалубки изделие подвергается дополнительной обработке – его поверхность полируют и обрабатывают сначала раствором полиграфической краски в органическом растворителе, а затем раствором органического стекла в ацетоне. После чего поверхность изделия снова полируют до появления глубокого зеркального блеска / Патент, Способ изготовления декоративных бетонных изделий, RU 2 017 703 C1, опубл. 15.08.1994 /.
Недостатком данного технического решения является использование заполнителя крупной фракции (щебня), что затруднит прохождение смеси через печатную головку строительного принтера. Одновременно высокое водоцементное отношение смеси определяет ее высокую подвижность и текучесть, что исключает возможность использования такой смеси в технологии безопалубочной строительной 3D-печати. Кроме того, для получения декоративной текстуры изделия его распалубки необходима дополнительная трудо- и энергоемкая обработка его поверхности, что существенно увеличивает его стоимость и противоречит принципу роботизированной технологии строительной 3D-печати.
Аналогом предлагаемого технического решения является смесь для приготовления бетона «Кремнегранит», которая включает в себя портландцемент, щебень, песок, пластификатор МДФ, воду и пигмент (TiO2). При этом способ получения бетонной смеси заключается в следующем: в смесителе в течение 3-х минут перемешиваются сухие компоненты, после чего к ним постепенно добавляют воду с растворенным в ней пластификатором. При этом формируются окатыши, ядром которых является щебень, а оболочка состоит из увлажненной смеси портландцемента и песка. В бетонную смесь после формирования окатышей добавляется пигмент. Полученная смесь выгружается в форму и подвергается вибрационному воздействию /Патент, Способ изготовления бетона «Кремнегранит», RU 2 348 598 C2, опубл. 10.03.2009, бюл. № 7/.
Недостатком данного технического решения является использование щебня в качестве крупного заполнителя, который не позволит смеси проходить через печатную головку строительного принтера. Кроме того, получаемая смесь не обладает вязко-пластическими свойствами и является слишком жесткой, что не позволит использовать ее в технологии 3D-печати.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению, принятым за прототип, является способ изготовления декоративной бетонной смеси, который заключается в смешивании белого портландцемента, заполнителя, пластификатора и отбеливающей добавки, причем белый портландцемент предварительно подвергается механоактивации путем совместного помола с суперпластификатором С-3 в течение
30 – 40 минут. За 12 – 15 минут до окончания активации в данную смесь вводят отбеливающую добавку в виде оболочкового пигмента, который представляет собой диоксид титана на кальците или микрокальците. Смешивание механоактивированного цемента и заполнителя производят в течение 5 – 7 мин после приготовления теста с водоцементным отношением 0,30 – 0,33 /Патент, Способ изготовления декоративной бетонной смеси, RU 2 133 724 C1, опубл. 27.07.1999/.
30 – 40 минут. За 12 – 15 минут до окончания активации в данную смесь вводят отбеливающую добавку в виде оболочкового пигмента, который представляет собой диоксид титана на кальците или микрокальците. Смешивание механоактивированного цемента и заполнителя производят в течение 5 – 7 мин после приготовления теста с водоцементным отношением 0,30 – 0,33 /Патент, Способ изготовления декоративной бетонной смеси, RU 2 133 724 C1, опубл. 27.07.1999/.
Сходными признаками прототипа и заявляемого технического решения является низкое водоцементное отношение, использование в составе смеси суперпластификатора, пигментированной добавки, а также поэтапное приготовление смеси.
Недостатком данного технического решения является отсутствие данных о реологических свойствах смеси. Однако указано, что изделия изготавливаются по традиционной литьевой технологии, что позволяет предположить, что смесь обладает высокой подвижностью и текучестью, поэтому ее использование в технологии безопалубочной строительной 3D-печати не представляется возможным.
Технический результат заявляемого изобретения направлен на повышение универсальности и расширение области применения 3D-аддитивных строительных технологий за счет получения смеси для объемно-окрашенного композита с требуемыми технологическими параметрами для процесса печати и физико-механическими свойствами материала, и одновременно обладающего эстетической привлекательностью и архитектурной выразительностью, для достижения которых не требуется финишная отделка изделий. К технологическим параметрам смеси относятся её реологические характеристики: пластичность, обеспечивающая экструзию; формоустойчивость, обеспечивающая послойную укладку смеси без деформирования слоя при его последующем нагружении; сроки схватывания. К физико-механическим свойствам и характеристикам долговечности композита относятся: прочность на сжатие; прочность на сжатие при раскалывании слоев; плотность; водопоглощение, морозостойкость, усадка при высыхании.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемая смесь для декоративного объемно-окрашенного композита заданной колористики и способ ее получения отличается тем, что для её получения используются специально подобранные компоненты, которые смешиваются между собой в заданных соотношениях и в определенной последовательности, что обеспечивает пластичность и формоустойчивость смеси, необходимые в технологии безопалубочной 3D-печати и вариативную колористику полученного композита.
Для получения 3D-печатной смеси используется следующие сухие компоненты при их массовом соотношении (%): портландцемент ЦЕМ I 42,5 Н – 43,10 – 43,48, песок с модулем крупности Мк ≤ 1,25 – 53,35 – 53,89, метакаолин с содержанием SiO2 не менее 53 % и Al2O3 не менее 47 % – 0,855 – 0,866, порошковый пигмент красного цвета на основе Fe2O3 с его содержанием не менее 96,1 % или зеленого цвета на основе Cr2O3⋅2H2O + Fe2O3 с содержанием Fe2O3 не менее 26,1 % – 1,304 – 2,155. Жидкий затворитель представляет собой раствор, который содержит следующие компоненты при их массовом соотношении (%): воду – 95 – 95,2, суперпластификатор на основе поликарбоксилатных эфиров – 3,2 – 3,3, полипропиленовую фибру – 1,6 – 1,7.
Способ получения смеси для 3D-печатного объемно-окрашенного композита заключается в следующем. В скоростном роторном смесителе в течение 1 – 2 минут смешиваются сухие компоненты: портландцемент, кварцевый песок, метакаолин. Одновременно с этим готовится жидкий затворитель – смешивается вода с суперпластификатором. В полученный раствор непосредственно перед применением вводится армирующий компонент – полипропиленовая фибра. Затворитель добавляется к сухим компонентам, полученная смесь перемешивается в скоростном роторном смесителе в течение 3 – 5 минут. С целью получения изделия заданной колористики возможны два способа введения пигмента. В первом способе пигмент вводится в смесь сухих компонентов, что способствует получению композита равномерно окрашенного по объему. Во втором способе пигмент вводится непосредственно в смеситель за 10 – 15 секунд до окончания перемешивания. При этом получается композит, имеющий дифференцированную окраску по объему. Таким образом, заявляемое решение соответствует критерию изобретения «новизна».
Технический результат предлагаемого изобретения – получение декоративного объемно-окрашенного композита для строительной 3D-печати заданной колористики.
Смесь для получения декоративного объемно-окрашенного композита может быть использована при печати строительных объектов, архитектурных форм, элементов декора фасадов с помощью 3D-аддитивных технологий.
Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и другими известными техническими решениями в данной области техники не выявило наличие в них признаков, совпадающих с предлагаемым техническим решением, или признаков, влияющих на достижение требуемого технического результата. Это дает возможность сделать вывод о соответствии изобретения критерию «изобретательский уровень».
Характеристика исходных компонентов:
1. Портландцемент ЦЕМ I 42,5 Н (марка М500 Д0) по ГОСТ 31108-2016 «Цементы общестроительные. Технические условия» (минералогический состав C3S – 60,85 %, C2S – 13,38 %, C3А– 7,42 %, C4AF – 11,23 %).
2. Фракционированный заполнитель – кварцевый песок с Мк ≤ 1,25 по ГОСТ 8736-2014 «Песок для строительных работ. Технические условия».
3. Метакаолин марки «ВМК-45» с содержанием SiO2 не менее 53 % и Al2O3 не менее 47 % по ТУ 23.99.19-004-34556001-2017.
5. Порошковый пигмент красного цвета на основе Fe2O3 с его содержанием не менее 96,1 % или зеленого цвета на основе Cr2O3⋅2H2O + Fe2O3 с содержанием Fe2O3 не менее 26,1 %.
6. Вода – соответствует ГОСТ 23732-79 «Вода для бетонов и растворов. Технические условия».
7. Суперпластификатор на основе поликарбоксилатных эфиров. Плотность
1,055 – 1,065 кг/дм3, pH = 4,0 – 5,5.
1,055 – 1,065 кг/дм3, pH = 4,0 – 5,5.
8. Полипропиленовая фибра для бетона и строительного раствора, произведенная в соответствии со стандартом ISO 9001:2008 и удовлетворяет европейскому стандарту EN 14889-2:2008. Длина волокна 12 мм, диаметр
22 – 34 микрона, плотность 0,91 кг/дм3, предел прочности 300 – 400 Н/мм2.
22 – 34 микрона, плотность 0,91 кг/дм3, предел прочности 300 – 400 Н/мм2.
Для получения 3D-печатной смеси используется следующие сухие компоненты при их массовом соотношении (%): портландцемент ЦЕМ I 42,5 Н – 43,10 – 43,48, песок с модулем крупности Мк ≤ 1,25 – 53,35 – 53,89, метакаолин с содержанием SiO2 не менее 53 % и Al2O3 не менее 47 % – 0,855 – 0,866, порошковый пигмент красного цвета на основе Fe2O3 с его содержанием не менее 96,1 % или зеленого цвета на основе Cr2O3⋅2H2O + Fe2O3 с содержанием Fe2O3 не менее 26,1 % – 1,304 – 2,155. Жидкий затворитель представляет собой раствор, который содержит следующие компоненты при их массовом соотношении (%): воду – 95 – 95,2, суперпластификатор на основе поликарбоксилатных эфиров – 3,2 – 3,3, полипропиленовую фибру – 1,6 – 1,7.
Способ получения смеси для 3D-печатного объемно-окрашенного композита заключается в следующем. В скоростном роторном смесителе в течение 1 – 2 минут смешиваются сухие компоненты: портландцемент, кварцевый песок, метакаолин. Одновременно с этим готовится жидкий затворитель – в отдельной ёмкости смешивается вода с суперпластификатором. В полученный раствор непосредственно перед применением вводится армирующий компонент – полипропиленовая фибра. Затворитель добавляется к сухим компонентам, полученная смесь перемешивается в скоростном роторном смесителе в течение 3 – 5 минут. С целью получения изделия заданной колористики возможны два способа введения пигмента. В первом способе пигмент вводится в смесь сухих компонентов, что способствует получению композита равномерно окрашенного по объему. Во втором способе пигмент вводится непосредственно в сырьевую смесь за 10 – 15 секунд до окончания перемешивания. При этом получается композит, дифференцированно окрашенный по объему.
Для оценки пластичности и способности к экструзии вязко-пластичной смеси определялся предел текучести при сдавливании непосредственно после ее изготовления. Для этого производился сдавливающий тест с постоянной скоростью деформирования 5 мм/с, так как при данной скорости проведения испытаний наиболее адекватно моделируется поведение системы в процессе экструзии /Toutou Z., Roussel N., Lanos, C. The squeezing test: A tool to identify firm cement-based material’s rheological behaviour and evaluate their extrusion ability // Cement and Concrete Research. - 2005. - No 35(10). – P.1891–1899/.
Для оценки формоустойчивости непосредственно после изготовления смеси определялись следующие характеристики:
- структурная прочность, характеризующая способность вязко-пластичной смеси воспринимать нагрузку без деформирования напечатанного слоя,
- пластическая прочность, характеризующая способность вязкопластичной смеси воспринимать нагрузку без трещинообразования;
- относительная деформация слоя вязко-пластичной смеси до начала образования трещин.
Для оценки характеристик формоустойчивости производился сдавливающий тест при постоянной скорости нагружения 0,5 Н/с (соответствует скорости при печати строительных объектов промышленно производимыми принтерами), что моделирует воздействие нагрузки от вышележащих слоев на первоначально уложенные слои
/Славчева Г.С., Шведова М.А., Бабенко Д.С, Анализ и критериальная оценка реологического поведения смесей для строительной 3D-печати // Строительные материалы. – 2018. - № 12. – С. 30-35/.
/Славчева Г.С., Шведова М.А., Бабенко Д.С, Анализ и критериальная оценка реологического поведения смесей для строительной 3D-печати // Строительные материалы. – 2018. - № 12. – С. 30-35/.
Для определения физико-механических свойств композиционного материала для строительной 3D-печати готовят образцы в форме куба с длиной ребер 50×50×50 мм и проводят испытания на сжатие согласно ГОСТ 10180-2012, определение плотности и водопоглощения согласно ГОСТ 12730.3-78.
Для определения прочности сцепления слоев свежеуложенной смеси из вязко-пластичной смеси изготавливалась серия слоистых образцов-кубов с длиной ребер 50×50×50 мм, изготовление которых производилось в два этапа. Вначале изготавливались образцы размером 50×50×25 мм, которые через 5 минут соединялись в единый образец с размерами 50×50×50 мм. Образцы после 28 суток твердения испытывались на растяжение при раскалывании, нагрузка прикладывалась по шву сцепления образцов согласно ГОСТ 10180-2012. Формирование шва между двумя свежими поверхностями, наиболее достоверно позволяет оценить связь слоев при печати, в отличие от стандартных методик, определяющих прочность адгезионного шва, в которых вязко-пластичную смесь укладывают на затвердевший образец, что не соответствует условиям 3D-печати.
Марку по морозостойкости полученного композиционного материала определяли согласно ГОСТ 10060-2012.
Определение усадочных деформаций при высыхании декоративного объемно-окрашенного композита проводили в условиях обезвоживания, моделирующих развитие усадки в тонкослойных печатных конструкциях. Для этого изготавливали образцы-пластины размером 10×40×160 мм, обезвоживание которых производили при заданных температуре (t) и влажности среды (W) до достижения постоянной массы и размеров. Для создания температурно-влажностного режима образцы-пластины помещали в эксикатор над раствором CaCl2⋅6H2O (моделирование эксплуатационных условий высыхания, t = 21 º С, W = 30 %), а затем обезвоживали над сухим веществом CaCl2 (моделирование условий полного обезвоживания, t = 21 º С, W = 5 %). Измерения образцов и обработку результатов производили согласно ГОСТ 25485 – 2019.
Свойства вязко-пластичной смеси и физико-механические свойства композита для строительной 3D-печати представлены в табл. 1.
Таблица 1
Реологические свойства вязко-пластичной смеси и физико-механические свойства объемно-окрашенного декоративного композита для строительной 3D-печати
| Наименование параметра | Значение | |
| Предел текучести при сдавливании, кПа | 3,90 – 5,09 | |
| Структурная прочность вязко-пластичной смеси, кПа | 1,91 – 5,22 | |
| Пластическая прочность вязко-пластичной смеси, кПа | 32,13 – 44,90 | |
| Относительная деформация слоя вязко-пластичной смеси до начала разрушения, мм/мм | 0,03 – 0,04 | |
| Начало схватывания, мин | 120 – 135 | |
| Прочность на сжатие композиционного материала в возрасте 24 час, МПа | 30,7 – 40,6 | |
| Прочность на сжатие композиционного материала в возрасте 28 суток, МПа | 69,5 – 83,0 | |
| Плотность композиционного материала, кг/м3 | 2,08 – 2,27 | |
| Водопоглощение композиционного материала, % | 7 | |
| Прочность сцепления слоев композита (предел прочности на растяжение при раскалывании), МПа | 2,6 – 3,2 | |
| Марка по морозостойкости | F200 | |
| Усадка при высыхании, мм/м | влажность среды 30 % | 1,1 – 1,2 |
| влажность среды 5 % | 0,7 – 0,8 | |
Основным параметром, влияющим на критериальные для процесса строительной 3D-печати реологические характеристики вязко-пластичной смеси, является отношение твердой и жидкой фаз в смеси. Технологически необходимая пластичность, агрегативная устойчивость и структурная прочность смесей достигается путем оптимизации соотношения фаз.
Применение пигмента заданного цвета, в определенной дозировке и при определенном способе его введения в смесь способствует получению декоративного, объемно-окрашенного композита заданной колористики. Возможны два способа введения пигмента. В первом случае, при введении порошкового пигмента непосредственно в смесь сухих компонентов с последующим введением жидкого затворителя достигается эффект однородного объемного окрашивания композита. Во втором случае, при введении пигмента в вязко-пластичную смесь за 10 – 15 секунд до окончания перемешивания возможно получение композита, имеющего дифференцированную окраску по объему. Таким образом, достигается эстетический эффект и архитектурная выразительность получаемых изделий.
Кроме того, пигменты на основе Fe2O3 могут выполнять роль затравки при кристаллизации (ускорять процессы твердения), сокращать сроки схватывания вяжущего (улучшать формоустойчивость системы), а также взаимодействовать, в силу своей амфотерности, с различными компонентами цементной системы, обеспечивая систему дополнительными новообразованиями.
Введение метакаолина позволяет регулировать структурно-механические свойства цементной системы за счет сходного кристаллохимического строения. В силу развитой и активной поверхности метакаолин проявляет способность к формированию полимолекулярных слоев адсорбированной воды на поверхности, что способствует повышению агрегативной устойчивости и структурной прочности цементной системы. Одновременно снижение взаимодействия частиц цемента за счет наличия в межзерновом объеме частиц, покрытых полимолекулярными слоями адсорбированной воды, способствует повышению пластичности системы при оптимизированном содержании метакаолина.
Полипропиленовая фибра длиной 12 мм повышает устойчивость к трещинообразованию, увеличивает прочность на растяжение при изгибе.
Использование суперпластификатора на основе поликарбоксилатных эфиров в оптимальной концентрации является фактором изменения свойств жидкой фазы и позволяет эффективно регулировать пластичность смеси.
Достижение требуемого технического результата при осуществлении изобретения состоит в том, что использование пигмента заданной цветовой гаммы и введение его в цементную смесь различными способами обеспечивает различные варианты объемного окрашивания, что придает получаемым изделиям эстетический эффект и архитектруную выразительность. Кроме того, компоненты, входящие в состав смеси для декоративного объемно-окрашенного композита для 3D-печати заданы в определенном отношении, при заданных процентных соотношениях компонентов в этих фазах, при взаимодействии обеспечивающих пластичность, влияющую на экструзию; формоустойчивость, необходимую для послойной укладки смеси без деформирования слоя при его последующем нагружении; установленные сроки схватывания, определенные на основании технологии послойной трехмерной печати; прочность на сжатие, плотность, водопоглощение, морозостойкость и усадку, обеспечивающие высокие эксплуатационные характеристики композита.
Claims (6)
1. Смесь для получения декоративного объемно-окрашенного композита для строительной 3D-печати, отличающийся тем, что для её получения используются сухие компоненты и жидкий затворитель с распределенными в нем полипропиленовыми волокнами, соотношение между сухими компонентами и жидким затворителем составляет 7,54 – 7,58 : 1;
сухие компоненты: портландцемент ЦЕМ I 42,5 Н, кварцевый песок с Мк ≤ 1,25, метакаолин с содержанием SiO2 не менее 53 % и Al2O3 не менее 47 %, порошковый пигмент красного цвета на основе Fe2O3 с его содержанием не менее 96,1 % или зеленого цвета на основе Cr2O3⋅2H2O + Fe2O3 с содержанием Fe2O3 не менее 26,1 %, массовое соотношение компонентов твердой фазы (%):
жидкий затворитель: вода, суперпластификатор на основе поликарбоксилатных эфиров, полипропиленовое волокно, массовое соотношение компонентов в жидкой фазе (%):
2. Способ получения 3D-печатной смеси по п.1 для декоративного объемно-окрашенного композита, состоящий в следующем: на первом этапе в скоростном роторном смесителе в течение 1 – 2 минут смешивают портландцемент, песок, метакаолин, одновременно с этим получают жидкий затворитель – в отдельной емкости смешивают воду с суперпластификатором на основе поликарбоксилатных эфиров, непосредственно перед применением в полученный раствор при интенсивном перемешивании вводится полипропиленовая фибра, полученный затворитель вводится в смесь из сухих компонентов, полученная смесь перемешивается скоростным роторным смесителем в течение 3 – 5 минут, с целью получения изделия заданной колористики возможны два способа введения пигмента: в первом способе для получения композита, равномерно окрашенного по объему, порошковый пигмент определенного цвета вводится в смесь сухих компонентов; во втором способе для получения композита, дифференцированно окрашенного по объему, пигмент вводится непосредственно в смеситель за 10 – 15 секунд до окончания перемешивания смеси.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020138015A RU2762841C1 (ru) | 2020-11-19 | 2020-11-19 | Смесь для получения декоративного композита заданной колористики в технологии строительной 3d-печати и способ её получения |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020138015A RU2762841C1 (ru) | 2020-11-19 | 2020-11-19 | Смесь для получения декоративного композита заданной колористики в технологии строительной 3d-печати и способ её получения |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2762841C1 true RU2762841C1 (ru) | 2021-12-23 |
Family
ID=80039094
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020138015A RU2762841C1 (ru) | 2020-11-19 | 2020-11-19 | Смесь для получения декоративного композита заданной колористики в технологии строительной 3d-печати и способ её получения |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2762841C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2773914C1 (ru) * | 2021-12-30 | 2022-06-14 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" (КазГАСУ) | Строительная сырьевая смесь для 3d-печати |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140252672A1 (en) * | 2011-09-20 | 2014-09-11 | The Regents Of The University Of California | 3d printing powder compositions and methods of use |
| CN105384416A (zh) * | 2015-11-26 | 2016-03-09 | 中国建筑股份有限公司 | 3d打印用双组分水泥基复合材料及其制备方法和用途 |
| CN105753404A (zh) * | 2016-02-03 | 2016-07-13 | 临沂大学 | 一种用于建筑3d打印的水泥基材料 |
| RU2729085C1 (ru) * | 2019-10-21 | 2020-08-04 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет" | Двухфазная смесь на основе цемента для композитов в технологии строительной 3D-печати |
| RU2729283C1 (ru) * | 2019-10-21 | 2020-08-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет" | Двухфазная смесь на основе цемента для композитов в технологии строительной 3D-печати |
-
2020
- 2020-11-19 RU RU2020138015A patent/RU2762841C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140252672A1 (en) * | 2011-09-20 | 2014-09-11 | The Regents Of The University Of California | 3d printing powder compositions and methods of use |
| CN105384416A (zh) * | 2015-11-26 | 2016-03-09 | 中国建筑股份有限公司 | 3d打印用双组分水泥基复合材料及其制备方法和用途 |
| CN105753404A (zh) * | 2016-02-03 | 2016-07-13 | 临沂大学 | 一种用于建筑3d打印的水泥基材料 |
| RU2729085C1 (ru) * | 2019-10-21 | 2020-08-04 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет" | Двухфазная смесь на основе цемента для композитов в технологии строительной 3D-печати |
| RU2729283C1 (ru) * | 2019-10-21 | 2020-08-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет" | Двухфазная смесь на основе цемента для композитов в технологии строительной 3D-печати |
Cited By (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2781201C1 (ru) * | 2021-12-30 | 2022-10-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" (КазГАСУ) | Сырьевая смесь для строительной 3d-печати в технологии аддитивного производства |
| RU2781160C1 (ru) * | 2021-12-30 | 2022-10-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" (КазГАСУ) | Сырьевая смесь для послойного экструдирования (3d-печати) |
| RU2777007C1 (ru) * | 2021-12-30 | 2022-08-02 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" (КазГАСУ) | Модифицированная сырьевая смесь для строительной 3d-печати в технологии аддитивного производства |
| RU2777888C1 (ru) * | 2021-12-30 | 2022-08-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" (КазГАСУ) | Модифицированная строительная смесь для 3d-принтера, реализующего метод послойной экструзии |
| RU2777886C1 (ru) * | 2021-12-30 | 2022-08-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" (КазГАСУ) | Модифицированная строительная смесь для 3d-печати |
| RU2777887C1 (ru) * | 2021-12-30 | 2022-08-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" (КазГАСУ) | Строительная смесь на основе цемента для 3d-печати |
| RU2778119C1 (ru) * | 2021-12-30 | 2022-08-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" КазГАСУ) | Модифицированная сырьевая смесь для 3d-печати |
| RU2781203C1 (ru) * | 2021-12-30 | 2022-10-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" (КазГАСУ) | Сырьевая смесь для аддитивного строительного производства |
| RU2781200C1 (ru) * | 2021-12-30 | 2022-10-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" (КазГАСУ) | Строительная смесь для аддитивного производства |
| RU2781163C1 (ru) * | 2021-12-30 | 2022-10-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" (КазГАСУ) | Сырьевая смесь для аддитивного строительного производства способом экструзии материала |
| RU2775133C1 (ru) * | 2021-12-30 | 2022-06-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" (КазГАСУ) | Модифицированная бетонная смесь для 3d-печати |
| RU2773914C1 (ru) * | 2021-12-30 | 2022-06-14 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" (КазГАСУ) | Строительная сырьевая смесь для 3d-печати |
| RU2780315C1 (ru) * | 2021-12-30 | 2022-09-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" (КазГАСУ) | Строительная смесь для 3d-принтера |
| RU2781303C1 (ru) * | 2021-12-30 | 2022-10-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет2 КазГАСУ) | Модифицированная строительная смесь для 3d-принтера |
| RU2784275C1 (ru) * | 2021-12-30 | 2022-11-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" (КазГАСУ) | Бетонная смесь для аддитивного строительного производства |
| RU2786198C1 (ru) * | 2021-12-30 | 2022-12-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" (КазГАСУ) | Сырьевая смесь для экструзии на 3d-принтере |
| RU2786192C1 (ru) * | 2022-03-14 | 2022-12-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" (КазГАСУ) | Способ строительной 3d-печати |
| RU2821492C1 (ru) * | 2023-11-09 | 2024-06-25 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" (КазГАСУ) | Способ строительной 3D-печати с регулируемой продолжительностью технологического перерыва |
| RU2820801C1 (ru) * | 2023-12-29 | 2024-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" (КазГАСУ) | Модифицированная гипсоцементно-пуццолановая сырьевая смесь для экструзии на 3D-принтере |
| RU2821491C1 (ru) * | 2023-12-29 | 2024-06-25 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" (КазГАСУ) | Модифицированная гипсоцементно-пуццолановая сырьевая смесь для 3D-печати |
| RU2821879C1 (ru) * | 2023-12-29 | 2024-06-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" (КазГАСУ) | Модифицированная гипсоцементно-пуццолановая бетонная смесь для 3D-печати |
| RU2823956C1 (ru) * | 2023-12-29 | 2024-07-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" (КазГАСУ) | Гипсоцементно-пуццолановая строительная смесь для аддитивного производства |
| RU2826408C1 (ru) * | 2023-12-29 | 2024-09-09 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" (КазГАСУ) | Гипсоцементно-пуццолановая бетонная смесь для строительной 3D-печати |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Papachristoforou et al. | Evaluation of workability parameters in 3D printing concrete | |
| US20030056696A1 (en) | Polymer-cement composites including efflorescence-control agent and method of making same | |
| RU2351562C1 (ru) | Бетонная смесь для изготовления тонкостенных изделий | |
| KR101829391B1 (ko) | 칼라 콘크리트 성형체의 제조방법 | |
| RU2729283C1 (ru) | Двухфазная смесь на основе цемента для композитов в технологии строительной 3D-печати | |
| JP2020523231A (ja) | コンクリート製品及び構造物の製造方法 | |
| RU2762841C1 (ru) | Смесь для получения декоративного композита заданной колористики в технологии строительной 3d-печати и способ её получения | |
| RU2767641C1 (ru) | Декоративный бетон повышенной физико-климатической стойкости для строительной 3D-печати | |
| KR101122353B1 (ko) | 건축외장용 주조석재의 제조방법 | |
| RU2767805C1 (ru) | Двухфазная смесь на основе белого цемента для получения декоративного композита в технологии строительной 3D-печати | |
| CA3172378A1 (en) | Dry cementitious material mixture for 3d-printing | |
| DE10331758B4 (de) | Verfahren zu deren Herstellung einer nicht abgebundenen Betonmischung und Verwendung eines Gemisches als Betonverdicker | |
| KR100473783B1 (ko) | 인조대리석 제조방법 | |
| DE69502278T2 (de) | Mörtelzusammensetzung | |
| RU2729220C1 (ru) | Двухфазная смесь на основе цемента для композитов в технологии строительной 3D-печати | |
| RU2729085C1 (ru) | Двухфазная смесь на основе цемента для композитов в технологии строительной 3D-печати | |
| RU2729086C1 (ru) | Двухфазная смесь на основе цемента для композитов в технологии строительной 3D-печати | |
| KR100645293B1 (ko) | 인조석용 모르타르 조성물 및 이를 이용한 인조석의 제조방법 | |
| WO2009136807A1 (ru) | Способ приготовления бетона | |
| RU2771801C1 (ru) | Двухфазная смесь на основе белого цемента для получения декоративного композита в технологии строительной 3D-печати | |
| RU2291846C1 (ru) | Фиброцементный состав для получения композиционного материала | |
| CN109250982B (zh) | 一种仿木纹建材的制备方法 | |
| JP2002316855A (ja) | ガラス繊維補強セメント硬化体の製造方法 | |
| KR20030064343A (ko) | 고강도 시멘트 그라우트재를 이용한 박막형 시멘트 테라죠조성물 | |
| RU2820797C1 (ru) | Гипсоцементно-пуццолановая строительная смесь для 3D-печати |