Технологія пермських науковців зменшить кількість довгобудів.

Стаття з результатами опублікована в журналі «Сучасні технології у будівництві. Теорія та практика». Дослідження виконано в рамках програми стратегічного академічного лідерства «Пріоритет 2030».

Монолітне будівництво здобуло велику популярність завдяки своїм перевагам. Технологія дозволяє зводити висотні будівлі в середньому за один рік, що значно швидше в порівнянні з цегляними будинками. Міцний монолітний каркас забезпечує високу надійність і довговічність будівель.

На сьогодні адитивні технології поки що не отримали широкого розповсюдження у будівництві, оскільки не вирішені деякі проблеми в галузі матеріалознавства (підбір складів бетонних сумішей для друку), автоматизації та будівельної робототехніки. Але технічна реалізація 3D-друку можлива при зведенні неснімної опалубки вертикальних монолітних конструкцій.

Опалубка – це допоміжна конструкція з дерева, металу або інших матеріалів, яка потрібна для надання монолітним конструкціям з бетону певних параметрів — форми, геометричних розмірів, положення в просторі. З її допомогою, наприклад, створюють стіни, перекриття та плити. Опалубочні роботи проводять на кожному етапі зведення будівлі, починаючи від фундаменту і закінчуючи дахом. Традиційна технологія передбачає використання знімної багаторазової опалубки, яка в подальшому, після достатнього набору міцності бетону залізобетонної конструкції, розбирається.

Вчені Пермського Політеху пропонують використовувати нову технологію будівництва в неснімній опалубці, виготовленій за допомогою адитивних технологій. Підхід представлений на прикладі 25-поверхового житлового будинку. Політехніки підібрали матеріали та обладнання для 3D-друку, сконструювали вертикальні несучі конструкції і розробили схему виробництва робіт. Результати використання нової технології порівняли з традиційною за тривалістю та вартістю робіт.

Основою друку є важкий дрібнозернистий бетон на цементній основі, до складу якого входить дрібний заповнювач, мінеральні добавки, мікроволокно з сталі, протиусадкові хімічні добавки та регулятори термінів схоплювання.

Важливо правильно підібрати обладнання для 3D-друку, адже саме від нього залежить схема виконання робіт, їх вартість, терміни та якість. Вчені Пермського Політеху обрали легкий мобільний будівельний 3D-принтер, який встановлюється на рухливу платформу з дистанційним управлінням і пересувається на власному гусеничному ходу. Починаючи з конкретної точки, проводиться послойний друк декількох елементів опалубки, які після затвердіння заповнюються бетонною сумішшю за допомогою баштового крана.

«Ми порівняли тривалість і вартість зведення каркасу будівлі за традиційною та запропонованою технологіями. Для розрахунку склали графіки виробництва робіт і врахували ринкову вартість оренди та покупки комплекту опалубки та принтера, оплату праці працівникам, загальні витрати на матеріали. Вартість будівництва із застосуванням 3D-принтера практично не відрізняється від традиційної технології навіть з урахуванням його покупки. Однак його використання дозволяє на 10 відсотків прискорити терміни виконання робіт», – розповідає Степан Леонтьєв, доцент кафедри «Будівельний інжиніринг і матеріалознавство» ПНІПУ, кандидат технічних наук.

Представлена вченими ПНІПУ технологія зведення монолітного каркасу будівлі та спроектовані схеми робіт з 3D-принтером мають значний потенціал для практичного застосування в будівельній галузі.