|
|
3D Construction Printing of Coarse Aggregate Cementitious Composite
Vespalec, Arnošt ; Czarnecki, Sławomir (oponent) ; Lloret-Fritschi, Ena (oponent) ; Koutný, Daniel (vedoucí práce)
Stavební průmysl v současnosti prochází rychlým rozvojem. To vede k nadměrnému využívání omezených přírodních zdrojů a k vysoké produkci skleníkových plynů (až 39 % celosvětové produkce CO2). V tomto kontextu je jednou z hlavních environmentálních výzev výroba cementových pojiv. Přestože probíhá intenzivní výzkum alternativ k cementu, tradiční stavební materiály nabízejí mnoho nevyužitého potenciálu. Důsledkem situace je transformace tradičního stavebnictví v podobě využití inovativních metod výroby jako je automatizace. Jedná se především o aditivní výrobu, konkrétně 3D tisk ve stavebnictví, označovaný jako 3DCP (3D Construction/ Concrete Print). Dizertační práce zkoumá možnosti využití směsi s hrubým kamenivem pro 3DCP. Tato směs může přinést efektivnější výrobu, úsporu dalších komponent směsi, snížení množství používaného portlandského cementu a následné snížení emisí CO2. Práce zkoumá zpracovatelnost směsi s hrubým kamenivem o velikosti 8 mm a její vliv na parametry tisku. Nalezení optimální kombinaci procesních parametrů směsi pomocí simulačních nástrojů může zlepšit její vystavitelnost, eliminovat potřebu přístupu pokus-omyl a tím rapidně redukovat množství odpadu. Analýza výsledků ukázala, že směs s hrubým kamenivem vykazuje nižší vystavitelnost ve srovnání se směsí bez hrubého kameniva. I když směs s kamenivem nebyla tak rigidní jako směs bez kameniva, hodnoty Youngova modulu jsou srovnatelné s jinými studiemi zabývající se tisknutelným betonem v raném stáří směsi. Vhodné kombinace parametrů procesu 3D tisku byly nalezeny metodou plánovaného experimentu a následně ověřeny simulačním nástrojem Abaqus. Tyto parametry vedou k minimalizaci deformací, vyšší stabilitě a vystavitelnosti tiskové geometrie. Směs s kamenivem tak snižuje potřebu ostatních složek materiálu směsi přibližně o 16 %, redukuje spotřebu cementu a dochází k významnému snížení emisí CO2 – ekvivalent 52 kg na metr krychlový betonu. Tyto faktory v kombinaci s technologií 3D tisku společně podporují udržitelnější přístup k průmyslové výrobě ve stavebnictví. Tato práce přispívá k hlubšímu pochopení chování cementových kompozitů s hrubým kamenivem o velikosti až 8 mm a jeho závislosti na tiskových parametrech. Získané poznatky a výsledky jsou shrnuty ve třech vědeckých článcích publikovaných v impaktovaných časopisech.
|
host ::
RSS.