Дослідження тришарових стін виготовлених за технологією 3Д друку з внутрішнім пінобетонним заповнювачем
Автор: Васьків Іванна Володимирівна
Кваліфікаційний рівень: магістр (ОНП)
Спеціальність: Будівництво та цивільна інженерія (освітньо-наукова програма)
Інститут: Інститут будівництва та інженерних систем
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2024-2025 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: У даній роботі розглянуто просторові стінові конструкції, виготовлені методом пошарового 3D-друку з інтегрованим теплоізоляційним прошарком із пінобетону, що мав різні показники щільності. Актуальність дослідження зумовлена зростаючою потребою у сучасних будівельних рішеннях, які поєднують низьку вагу, швидке зведення, достатню міцність і здатність протистояти зовнішнім впливам, зокрема ударного чи вибухового характеру. У ході дослідження було проведено серію експериментальних випробувань, що дали змогу оцінити поведінку таких конструкцій під навантаженням, проаналізувати механізми виникнення тріщин і деформацій у бетонних оболонках, а також визначити ефективність використання пінобетону різної щільності як внутрішнього заповнювача. Навантаження прикладалися до повного руйнування зразків, що дозволило встановити реальні межі їх несучої здатності. У межах дослідження було здійснено аналіз впливу зміни щільності пінобетону (в діапазоні від D150 до D300) на загальні технічні характеристики стінової конструкції. Окремо досліджувався вплив армування на взаємодію між шарами, що дозволило оцінити ступінь покращення спільної роботи матеріалів у межах багатошарової системи. Особливу увагу приділено оцінці стійкості до дії вибухових навантажень — зразки проходили випробування на проникнення уламків та куль, що імітує умови використання конструкцій у сфері захисного будівництва. Також розроблено концепцію захисного громадського простору — «Острівець безпеки», адаптованого до функціонування як у повсякденних умовах, так і в режимах надзвичайних ситуацій. Для підтвердження доцільності впровадження обраної технології здійснено техніко-економічне порівняння з традиційними будівельними методами. Об’єкт дослідження – фізико-механічна поведінка, опір руйнуванню та теплоізоляційні властивості багатошарових друкованих конструкцій Предмет дослідження – тришарові стіни з наповнювачем із пінобетону, надруковані на 3Д принтері. Мета дослідження – оцінити ефективність конструктивної схеми тришарових стін, визначити доцільність їх використання для захисту та енергоефективного будівництва. У результаті дослідження встановлено, що тришарові стіни, виготовлені за технологією 3D-друку з пінобетонним заповненням, демонструють достатню несучу здатність (до 450 кН) і високу теплоізоляцію. Густина пінобетону не мала вирішального впливу на міцність, однак впливала на теплоізоляційні властивості. Армування склопластиковими сітками покращило спільну роботу шарів. Конструкції успішно протидіяли вибуховим та кульовим навантаженням, що підтверджує їхню придатність для використання у захисному та енергоефективному будівництві. Ключові слова: 3D-друк у будівництві, пінобетон, багатошарова стінова конструкція, енергоефективне будівництво, міцність конструкцій, теплоізоляційні властивості, ударостійкість, захист від вибуху, дослідні зразки, експериментальне випробування,технологічна ефективність, фізико-механічні характеристики. Перелік використаних літературних джерел: 1) Demchyna B., Vozniuk L., Surmai M. Testing of the Ribbed Dome Manufactured by 3D Printing // Lecture Notes in Civil Engineering. – Cham : Springer, 2024. – Vol. 438. 2) Paul S.C., van Zijl G.P.A.G., Gibson I. 3D printing with cementitious materials — Technologies, challenges, and future directions // Construction and Building Materials. – 2022. 3) ISO/ASTM 52900:2021. Standard Terminology for Additive Manufacturing – General Principles – Terminology. – ISO/ASTM International, 2021. 4) Симоненко В.В. Технології будівельного 3D-друку в Україні // Вісник будівництва. – 2023. 5) First 3D-printed house in Ukraine built in city of Irpin”, Interfax-Ukraine, 22 липня 2024 6) Сучасні теплоізоляційні матеріали: ЮНІЗОЛ / Матеріали Всеукраїнської науково-практичної конференції "Інновації в будівництві", 2023. 7) Пінобетони в сучасному будівництві: властивості, технології та перспективи використання / Вісник будівництва. – 2020. 8) Ruan S., Zhang Z., Wang X. Application of lightweight foamed concrete in 3D printed multilayer walls // Construction and Building Materials. – 2023. 9) Демчина Б.Г.,Литвиняк О.Я.,Верба В.Б.,Демчина Х.Б.,Половко А.П. Конструкції з безавтоклавного пінобетону:Простір-М,2019.348 с.