Регулирование вязкопластических свойств цементных смесей для строительной 3D-печати

Аннотация

Представлены результаты экспериментальных исследований реологического поведения многокомпонентных цементных смесей для 3D-печати, содержащих в своем составе наполнитель, модификатор вязкости и армирующий компонент – волокно. Для изучения реологического поведения использованы сдавливающие тесты. Для оценки показателя пластичности, характеризующего способность смесей сохранять агрегативную устойчивость в процессе экструзии, использован сдавливающий тест с постоянной скоростью деформирования. Для оценки формоустойчивости применялся сдавливающий тест с постоянной скоростью нагружения, по результатам которого найдены значения структурной и пластической прочности, пластических деформаций многокомпонентных цементных систем, характеризующие их способность сохранять форму при действии возрастающих сжимающих напряжений в процессе печати. Получены количественные данные о влиянии видов наполнителей и модификаторов вязкости различного химико-минералогического состава и дисперсности на пластичность и формоустойчивость цементных смесей. Установлено, что наиболее эффективные модификаторы вязкости – это метакаолин и комплексный модификатор тетракалий пирофосфат в сочетании с камедью. Регулирование вязкопластических свойств и агрегативной устойчивости цементных систем при их введении определяется изменением свойств дисперсной фазы и дисперсионной среды в гетерогенной системе «цемент – вода». Определены рациональные дозировки наполнителя, модификаторов вязкости, при которых обеспечиваются критериальные для процессов 3D-печати значения показателей пластичности, структурной прочности и деформативности при действии нагрузки.