https://mos-today.ru

В Южном федеральном университете создали новую программу, которая помогает формировать "рецепты" экологичного бетона для 3D-печати зданий. Разработанный алгоритм подбирает состав строительного материала, позволяя использовать максимальное количество промышленных отходов при сохранении высокой прочности бетона. Результаты исследования были опубликованы в международном научном журнале.

Как отметили в ЮФУ, ключевой целью работы стало создание алгоритма, который находит баланс между экологичностью и прочностью строительных смесей. К бетону с добавлением отходов предъявлялись особые требования, поскольку он предназначен не для традиционного строительства, а именно для 3D-печати зданий.

Для строительной 3D-печати важно, чтобы смесь легко подавалась через сопло и равномерно распределялась, но после нанесения быстро сохраняла форму и выдерживала вес последующих слоев. Поэтому при выборе состава учитывались не только конечная прочность бетона, но и его пригодность для непрерывной, стабильной печати. Об этом рассказала Екатерина Кравченко, ведущий научный сотрудник ЮФУ и одна из авторов программы.

Она подчеркнула, что при оценке прочности 3D-печатного бетона важно учитывать его многослойную структуру, качество сцепления между слоями и то, как изменяются механические свойства при различных направлениях нагрузки.

При помощи нового алгоритма ученые смогли снизить использование первичных природных ресурсов в строительстве, частично заменив компоненты, требующие отдельной добычи, на строительные отходы.

По мнению разработчиков, программа позволит значительно ускорить создание новых бетонов для 3D-печати, уменьшить расход сырья, число лабораторных испытаний и время, необходимое для подбора смеси. Такая технология может использоваться для печати внутренних перегородок, фасадных элементов, малых архитектурных форм (например, клумб или лавочек) и отдельных неструктурных частей малоэтажных зданий.

"С одной стороны, состав должен включать как можно больше вторичного сырья из строительных отходов, что позволяет уменьшить потребление природного песка и вернуть отходы в производственный цикл. С другой стороны, рост доли переработанных компонентов не должен существенно снижать прочность бетона. С помощью машинного обучения можно подобрать оптимальный компромиссный состав", — отметила заведующая кафедрой почвоведения и оценки земельных ресурсов ЮФУ Татьяна Минкина.

Исследователи планируют продолжить работу над созданием экологичных строительных материалов для 3D-печати, которые будут использоваться в городской инфраструктуре, в том числе для вертикального озеленения.

"Мы хотим сделать города "зелеными" в двух отношениях: увеличить количество вертикального озеленения и использовать экологичные низкоуглеродные материалы и технологии для создания городских конструкций", — добавила Минкина.

Работа выполнена при поддержке программы "Приоритет-2030" Южного федерального университета.