מבוא למבנה גדול-Scale 3D הדפסה מבנים קונקרטיים

תעשיית הבנייה עוברת שינוי עמוק עם אימוץ של מבנים בטון מודפסים בקנה מידה גדול 3D, הידוע גם כייצור תוספת בבנייה. טכנולוגיה זו בונה שכבה על ידי שכבה ישירות ממודל דיגיטלי, המאפשרת גיאוגרפיה מורכבת, פסולת חומרית מופחתת, זמני בנייה מהירים יותר, ותואר של חופש עיצוב בלתי אפשרי עם שיטות עבודה מסורתיות.

עם זאת, עבור כל הבטחתו, הדפסה בטון בקנה מידה מבני מציגה קבוצה של מצבי כישלון נפרדים מאלה שרואים ב-Sted-in-place או precast הבנייה.הטבע ה-Aisotropic של בטון מודפס, ההשפעה של הדפסה על תכונות חומריות, האתגרים של חיזוק השכבות, ואת חוסר ביצועים לטווח ארוך לייצר סיכונים חדשים, הבנת סיכונים אלה אינה אופציונלית - חיוני עבור מהנדסים, אשר לבחון מודלים מאובטחים, אשר מתכננים להשתמש ב- 3D.

הבנת מצב הכישלונות הראשוני

ההתנהגות המבנית של בטון מודפס תלת מימדי שונה ביסודו מזו של בטון שהוצב באופן קונבנציונלי.הבנייה השכבתית, היעדר עבודת צורה, והדרישות הרהולוגיות הספציפיות של הבטון המתוק כל לתרום נקודות חלשות פוטנציאליות.ניתן לחלק את מצבי הכישלונות הנפוצים ביותר לבעיות של דבקות בין-שכבות, קרידק, חוסר יציבות מבנית, אי-יציבות חומרית, בעיות של חיזוק, וכישלונות עמידות, וכישלונות עמידות, וכישלונות עמידות.

שכבת דלמינציה ו- Interlayer Bond

אולי מצב הכישלון המוכר ביותר ב- 3D מודפס בטון הוא דלמינציה - ההפרדה של שכבות מופקדות ברציפות.ב חבר סט מונוליטי מסורתי, הבטון הוא הומוגני.בחבר מודפס, כל שכבה מייצגת מפרק בנייה, והקשר בין שכבות חייב להיות חזק מספיק כדי להעביר עשרות שנים להאר מדגיש. כאשר האג"ח זה חלש, המבנה יכול להפריד בין הממשק המוביל לכישלון מוקדם.

כמה גורמים תורמים לדבקות של שכבתיות עניות.הביקורתית ביותר היא "זמן פתוח" או חלון הזמן בין שכבות.אם השכבה הבסיסית החלה להגדיר או יבשה יותר מדי, הבטון הטרי עשוי לא להתחבר כראוי.FLT:0Print מהירות, גיאומטריה נוזלית, לחץ חדיר, תנאי מחקר סביבתית 1LT:1 כל השפעה זו, בדומה למשטח, או אבק גלוי לעתים קרובות יכול להיות נמוך יותר.

פצח את מכניזם בדפוס

קרקרים מתרחשים באמצעות מספר מנגנונים, כל אחד עם סיבות ייחודיות ותוצאות. סדקים פלסטיק בגיל מוקדם הוא נפוץ כי בטון מודפס יש יחס שטח גבוה-שטח-שטח-לכול, ולעתים קרובות מכיל יחס נמוך יותר למים לcement. evaporation מהירה יכול ליצור סדקים בריחתים בעבר לפני החוזק המכריע.

סדקים התכווצים יבשים מתרחשים ככל שהטון המודפס מאבד לחות לאורך זמן, במיוחד אם תערובת יש תוכן מלט גבוה או משתמש בחומרים מטבוליים משלימים הדורשים ריפוי זהיר, גם משום שאין קורקציה מתמשכת מצטברת באותו אופן כמו בטון קונבנציונלי, זה יכול להיות יותר נוטה microcracking בממשק הקודם-aggregate.

חוסר יכולת ואינטואיציה ו Buckling

מכיוון שלעתים קרובות הדפסה מתרחשת ללא תמיכה זמנית, שכבות מרופדות טריות חייבות לשאת את משקל השכבות הבאות, בעודן עדיין במצב פלסטיק או חצי-פלסטיק, זה מטיל מדינה מגבילה ייחודית: קריסה או התמוטטות במהלך הבנייה.כישלון יכול להתרחש אם השכבות הנמוכות הן רכות מדי, מהירות ההדפסה היא גבוהה מדי, או הגיאומטריה יוצרת יחס של מזחלות גבוהה.

גם במצב הקשה, מבנים בטון מודפסים 3D עשויים להיות קירות דקים יותר מאשר אלמנטים קונבנציונליים, ואת היעדר חיזוק מתמשך יכול להפחית את הנקנטריות, מה שהופך את הפחתת שיקול משמעותי יותר תחת עומסים דחוסים או משולבים. בקירות מודפסים בקנה מידה גדול, חוסר יציבות מחוץ למטוס יכול להתרחש אם תמיכה גיאומטריה מאוחרת יותר היא מסוכנת במיוחד כי זה יכול לקרות פתאום ללא אזהרה.

סודיות חומרית ואזורים חלשים

איכות הבטון המודפס יכולה להשתנות בתוך מבנה יחיד בשל אי-consistities בתערובת, מערכת extrusion, או תנאים סביבתיים. חסונות ב nozzle יכול להוביל לעיכובים או להגדלת שערי התפוצה שונים, אשר יוצר אזורים חלשים או רִיק. inadequate ערבוב יכול לגרום וריאציות של תוכן מלט, מים או הפצה, ייצור אזורים מקומיים עם כוח נמוך יותר או ריקבון.

דאגה נוספת היא אפקט המכונה "מפרק קר" גם עם הדפסה מתמשכת, אם פער הזמן בין שכבות מוצלח עולה על זמן ההגדרה הראשוני, הממשק עשוי להתנהג כמו מפרק בנייה, צמצום הפעולה המונוליטית של הקיר.אזורים חלשים אלה עשויים שלא להיות מזוהה על ידי בדיקה חיצונית, אך יכול להפחית באופן משמעותי את יכולת העומס ועייפות.

בעיות אינטגרציה

בעוד כמה מבני בטון מודפסים 3D מסתמכים רק על הכוח הדחוס של החומר המודפס, רבים דורשים חיזוק פלדה כדי להתמודד עם כוחות Tenile. integrating חיזוק בתהליך שכבת-על-ידי-שכבות הוא מאתגר מבחינה טכנית. גישות נפוצות כוללות הצבת ברים חוזרים אופקיים בין שכבות (אשר יכול לשבש את האג"ח), הוספת פוסט-חמכיונות אנכיים נוטה, או שימוש בסיבים קצרים בתערובת, כיסוי לא מספיק, בין חוסר תפקוד, בין תקלות, לבין חוסר יכולת חיזוק או פגיעה מדויקת, כגון פגיעה או פגיעה בדבקות, או פגיעה קוגניטיבית או פגיעה במתחת או פגיעה במתחת או פגיעה קשה, או חוסר יכולת תגובה או פגיעה במתחת, כגון, כגון, או פגיעה במתחת, או ירידה או פגיעה במתחת, או ירידה של לחץ דם, או ירידה או פגיעה במתחת, או ירידה או ירידה או ירידה או ירידה קוגניטיבית, כגון, או פגיעה במתחת, כגון פגיעה במתחת, כגון פגיעה במתחת, או ירידה קוגניטיבית, או ירידה קוגניטיבית של לחץ דם קשה, או ירידה או לחץ דם קשה, או לחץ דם קשה, כגון פגיעה במתחת, כגון, או ירידה קוגניטיבית, או ירידה ישירה של קשר ישיר, או ירידה קוגניטיבית

כאשר חיזוק אינו משולב כראוי, המבנה המודפס עשוי להתנהג באופן מתפתל.במקרה סיסמי, למשל, קיר מודפס ללא פלדה רציפה יכול להיכשל בזאר ללא עיוות משמעותי.הממשקים סביב חיזוקים מעוגל יכול לשמש גם כמטוסים של חולשה אם הבטון שמסביב אינו קומפקטי כראוי.

כשל סביבתי ודלות

עמידות לטווח ארוך עדיין נחקרת עבור בטון מודפס בקנה מידה גדול, אבל מצבי כשלון פוטנציאליים כוללים נזק קפואה, תגובה אלקאלי-סיליקה, התקפה סולפטת, ואת קורוזיה המושרה פחמן של כל פלדה משובצת.המבנה השכבת יכול ליצור מסלולים עבור מים בתקיפות לאורך אזורי האינטרלה, הידרדרות מוגברת ונפיחות גבוהה יותר של כמה פלדה משובצת לא יכול לעתים קרובות כדי להפחית את פני השטח של התקפות מגנטיות, אבל לא יכול להפחתת יותר מאשר טמפרטורות מתוחכמות אגרסיביות אגרסיביות טמפרטורות מתוחכמות טמפרטורות נמוכות יותר מאשר טמפרטורות מתוחכמות טמפרטורות מתוחכמות יותר מאשר טמפרטורות מתוחכמות טמפרטורות נמוכות יותר.

מחקרים ושיעורים מפרקטיקה

חוויות בעולם האמיתי מספקות תובנות חשובות.במקרה אחד, גוף של 3D מודפס ב-Central Footbridge בהולנד מנוסה סדקים בשל התכווצויות שונות בין השכבות המודפסות לבין חיבורים של ה-Sle-in-place.במקרה אחר, פרויקט דיור מודפס בסין המציג את דלמנטון לאורך שכבה לאחר אירוע גשם כבד, המיוחס לחוזק אג"ח לא מספיק ולא שלם.ה המכון לאדריכלות מתקדמת של קטלוניה (AC) פרסם את החשיבות של ניסויים טכניים אלה על ידי התמקדות במיוחד על ידי המכון (I) הוא רק בפרוטוקולים טכניים, אשר כבר לא פחות משקף את ה-64 שיטות בקרה טכנית, אשר כבר משפיעות על ידי התמקדות בפרוטוקולים על ידי בדיקות בקרה.

אסטרטגיות מייגציה ופרקטיקה הטובה ביותר

מניעת מצבי כישלונות דורש גישה רב-פנים המשתרעת על פני עיצוב חומרי, פרמטרים הדפסה, הנדסה מבנית ואבטחת איכות.אסטרטגיות הבאות נגזרות ממחקר נוכחי וניסיון מעשי.

הדפסה Parameter Optimization

תהליך ההדפסה עצמו חייב להיות נשלט היטב. פרדוקסים כגון גובה שכבתי, מהירות נושל, קצב חדירה, ומרחק עמידה ישירות משפיע על חוזק האג"ח בין שכבות, ובכך להפחית את פער הזמן בין שכבות - באופן אידיאלי לשמור אותו תחת זמן הגדרת החומר - יש לשפר את הקשר בין-משטח.

עיצוב ושילוב

תערובת הבטון חייבת להיות מותאמת לשכפול (extrudability, בנייה, זמן פתוח) כמו גם תכונות מכניות ועמידות.FLT:0Supplementary מלטitious MaterialsFLT:1 כמו זבוב, אחיקה מפונקת, או slag יכול לשפר את החלקיק ולהקטין את השימוש בסיבים - , פוליפרופורולוגיה, או זכוכית - כדי למנוע עצירות אופטית, כולל , לא להיות מכווץ, אבל לא יכול לשפר את הפחתת לחץ על מנת להפחית את הפחתת חומציות.

אסטרטגיות אינטגרציה

עבור מבנים הדורשים חיזוק, קיימות כמה גישות.לחיזוק מראש - הצבת ברים פלדה או מרש בדרך ההדפסה מראש - היא שיטה אחת, אבל זה מגביל את החופש העיצוב וניתן להיות מחלחל זמן. שיטה אחרת היא לעצור הדפסה כדי להוסיף חיזוק אופקי בין שכבות, הבטחת כיסוי נאות של הגנה משולבת (מצטבר) באמצעות חיפוי פנימי או נוטה חיצוני יעיל עבור עמודות ועמודות, אם כי הוא דורש כי זה יהיה כיסוי רוחבי תיבות של מתכתב (או רוחביות) באופן מלא) באופן מלא (או רוחביות) באופן קבוע (או רוחבי) או חסומים).

פוסט-Processing and Curing

ריפוי נכון הוא קריטי עבור בטון מודפס 3D בשל שטח משטח גדול שלה חשף מים ריסוס, יישום של ריפוי תרכובות, או כיסוי עם בורקה רטוב צריך להתחיל מיד לאחר פיזור.במקרים מסוימים, מתחים מחוממים או מערכות ערפל משמשים כדי לשלוט טמפרטורה ולחות.קל משפר את הקשר בין-שכבת על ידי מניעת ייבוש מוקדם של אזורי ממשק.

עיצוב ואנליזה

עיצוב סטרקטידור חייב לקחת בחשבון את האופי האנסוטרופי של בטון מודפס.זה אומר שימוש בערכי כוח מופחתים לאזורים בין-שכבתיים במתח ובאשר משתקף בהנחיות עיצוב מתפתחות כמו אלה מ- ACI 564 ו-SIA 2050 הסטנדרטי השוויצרית, ניתוח אלמנט פיניט צריך מודל הגיאומטריה השכבה בפועל, כולל האפשרות של ממשקים חלשים.

פיקוח ואיכות

בקרת איכות חייבת להתבצע הן בתהליכים והן על המבנה המוקשה. ניטור In-מעבד כולל גובה שכבת בדיקה ורוחב, מהירות הדפסה, עקביות חדירה, וגילוי הפרעות עם חיישנים.מערכות אוטומטיות יכולות להטמיע את כל הפרמטרים ההדפסה וסטיות הדגל.לאחר הדפסה, בדיקות לא הרסניות כגון בדיקות קוליות, תרמוגרפיה, או משיכת בדיקות חד-משמעיות גדולות צריך להתבצע על גבי סעיפים מייצגים: קריטריונים של קיבולת דיגיטלית (Duprephertive) אך ורק לאחר הדפסה (Deducive testtation) אך ורק לאחר בדיקה ידנית של קיבולת הדפסה (Deducive Standards) של קיבולת הדפסה (Deducive Reduction) של קיבולת הדפסה (Deducive Reduction) של קיבולת הדפסה (Deducive testdective Access) של קיבולת הדפסה (Deducive Reduction) של קיבולת הדפסה (Deducive Reduction) של תקנים למניעת בדיקות ביצועים) של תקנים למניעת בדיקות ביצועים) של קיבולת הדפסה בנפרד, אך ורק על בסיס קיבולת הדפסה (Deducive Access Based) של בדיקות ביצועים סטנדרטית (Deducation Standards) של בדיקות ביצועים של בדיקות ביצועים) של בדיקות ביצועים סטנדרטיים של בדיקות ביצועים) של בדיקות ביצועים של בדיקות ביצועים סטנדרטיים (De

כיוונים עתידיים בכישלון

המחקר מתקדם במהירות כדי לטפל בצורות הכישלונות הללו.התפתחויות ב-FLT:0 â € ¢ איכות איכות sensing יישומים senstureFLT:1 (למשל, באמצעות פליטה אקוסטית או בדיקות rheological) מאפשרות זיהוי בזמן אמת של מהנדסים חלשים.מכונה למידה אלגוריתמים הדפסה על נתונים מודפסים יכול לחזות סיכון של בנית והתאמה של פרמטרים על פני זבוב חדש, כגון קידודים מבניים, כולל תכונות מתקדמות, כגון מטושטשות, כולל מטושטשות, כולל מטושטשות, כולל מוטציות מוטציות מטושטשות, כולל מטושטשות, כולל מוטציות מטושטשות גבוהה יותר, כולל מטושטשות מוטציות מוטציות מטושטשות מטושטשות מטושטשות מוטציות מטושטשות, כולל מוטציות מטושטשות קומפקטיות , כולל סודיות , כולל , כולל מוטציות קומפקטיות , כולל , כולל קומפקטיות קומפקטיות , כולל , כולל מוטציות מטושטשות מטושטשות מטושטשות קומפקטיות יותר מוטציות â â â â â â â â â â â â â â â â â â â

מסקנה

מבנים בטון מודפסים בקנה מידה גדול 3D מחזיקים פוטנציאל עצום לבניית בנייה מחדש, אבל מצבי הכישלון הייחודי שלהם דורשים תשומת לב קפדנית מהרעיון באמצעות גיוס.שכבת דלמנטום, סדק, מבזבז, חוסר עקביות חומרית, בעיות חיזוק, ובעיות עמידות שלהם אינם ניתנים למדידה - הם אתגרים הנדסיים שניתן לנהל עם מדע, תהליך, עיצוב, על ידי יישום אסטרטגיות מיטיבה, להישאר כאן, ולפתח התפתחויות מתקדמות יותר, אך הם יכולים להיות מסוגלים לפתח את המתקדמים של שיטות מחקר חדשניות, אך ורק היום.

(בקריאה נוספת, ראה את ה-Creete Institute'sFLT:0) ,Committee 564 על הדפסה תלת-ממדית עם חומרים CementitiousFLT:1, המחקר מ-FLT:2Eindhoven University of TechnologyFLT:3 ו-ISO/ASTM על תוספת של סדרת ייצור (ISO/AS/52TM900).