Ученые Научно-исследовательского института строительных материалов и технологий (НИИ СМиТ) Национального исследовательского Московского государственного строительного университета значительно усовершенствовали традиционные материалы, применяемые в строительной 3D-печати. Они разработали новую технологию, которая позволяет строить дома без риска трещин. Итогом стала оригинальная разработка с высоким уровнем технологической готовности, предназначенная для промышленного применения.
Созданный в НИУ МГСУ специальный модификатор для цементных смесей обеспечивает контролируемую усадку бетонных конструкций и снижает риск растрескивания. Разработчики отмечают, что дома и конструкции, напечатанные при помощи этой технологии на строительном 3D-принтере, приобретают повышенную надежность и устойчивую монолитность.
Лицензия на использование разработки уже передана индустриальному партнеру в рамках созданного при участии НИУ МГСУ «Консорциума аддитивных технологий в строительстве». На основе этого был организован промышленный выпуск линейки смесей для строительной 3D-печати.
По словам специалистов, на сегодня одна из ключевых проблем аддитивного строительства — опасность появления трещин в конструкции. Причиной является усадочная деформация. Так как цементный раствор твердеет не в защищенной опалубке, а фактически на открытом воздухе, то процессы теплообмена протекают достаточно активно и неконтролируемо. Такие условия значительно сложнее традиционных, и составы, разработанные для обычных методов строительства, не могут гарантировать усадку без образования трещин.
Особенно остро эта проблема проявляется при увеличении размеров конструкций — она мешает перейти от печати малых архитектурных форм к возведению жилых зданий и сооружений.
Способ модификации цементной смеси, разработанный учеными НИУ МГСУ, воздействует именно на процессы твердения и объемные изменения при застывании бетона. Этот модификатор обеспечивает целостность материала на всех этапах печати и набора прочности.
Что еще важно: технологию добавления модификатора в цементную смесь адаптировали под существующие роботизированные комплексы, поэтому она не требует перенастройки уже применяемого оборудования. Скорость строительства при этом сохраняется на прежнем уровне, а в некоторых случаях даже увеличивается.
Как рассказал директор НИИ СМиТ НИУ МГСУ Алексей Адамцевич, перед разработчиками стояла задача не просто улучшить существующие рецептуры, а создать технологическое решение, которое можно свободно применять в целом направлении строительных работ.
«Модификатор и способ его применения — это результат долгосрочной работы полного цикла — от тщательного подбора составов до отработки технологии применения и передачи документации индустриальному партнеру. Благодаря этому появилась возможность производства материалов для строительной 3D-печати с заданными характеристиками на полностью отечественной сырьевой базе, — подчеркнул ученый. — Сегодня продуктовая линейка, созданная с использованием результатов научной деятельности НИУ МГСУ, уже доступна всем участникам рынка аддитивного строительного производства».
По словам Алексея Адамцевича, эти материалы пригодны как для печати малых архитектурных форм, так и для несущих и ограждающих конструкций зданий и сооружений, что создает основу для широкого применения и масштабирования аддитивных технологий в строительстве.
Научно-исследовательские работы по повышению эффективности отечественной строительной 3D-печати проводились в целях реализации нацпроекта «Жилье и городская среда».
Проект реализуется в рамках программы Минобрнауки России «Приоритет-2030» (национальный проект «Молодежь и дети»).
