Badania wstępne nadproży belkowych wykonanych w technologii druku 3D z szalunkiem traconym ze zbrojenia stalowego

• Autorzy: Skibicki Szymon , Górnostaj Dariusz , Żygadło Alicja , Głowacka Monika , Hoffmann Marcin

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0055.4605

Warianty tytułu

EN

Preliminary tests of beam lintels made using 3D printing technology with permanent formwork made of steel reinforcement

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań wstępnych dotyczących możliwości zastosowania zbrojenia stalowego jako szalunku traconego w technologii druku 3D kompozytów cementowych. W ramach przeprowadzonych prac badawczych wykorzystano dwukomponentowy system do druku 3D, umożliwiający wytwarzanie elementów z kompozytów cementowych o zróżnicowanych właściwościach reologicznych. Opracowano i zastosowano recepturę mieszanki do druku 3D, opartą na komercyjnej zaprawie modyfikowanej roztworem szkła wodnego w odpowiednio dobranych proporcjach. Przeprowadzono obliczenia analityczne nadproży z zastosowaniem szalunku traconego w postaci prętów stalowych o średnicy 6 mm ze stali klasy B500B, analizując dwa warianty rozwiązania konstrukcyjnego. Na podstawie wyników obliczeń wykonano prototypy nadproży metodą druku 3D, które następnie poddano badaniom niszczącym na prasie elektromechanicznej. Uzyskane rezultaty potwierdziły możliwość wytwarzania elementów konstrukcyjnych z zastosowaniem zbrojenia pełniącego funkcję szalunku traconego, przy zachowaniu odpowiednich parametrów technologicznych mieszanki oraz ograniczeniu rozstawu prętów zbrojeniowych.

EN

The paper presents the results of preliminary studies on the potential application of steel reinforcement as a permanent formwork in 3D printing technology for cement-based composites. As part of the conducted research, a two-component 3D printing system was employed, enabling the fabrication of elements made from cementitious composites with varied rheological properties. A printing mixture formulation was developed and applied, based on a commercial mortar modified with a sodium silicate solution in appropriately selected proportions. Analytical calculations were carried out for lintels utilizing permanent formwork composed of 6 mm diameter steel bars made of B500B-grade steel, considering two structural design variants. Based on the analytical results, 3D-printed prototypes of the lintels were manufactured and subsequently subjected to destructive testing using an electromechanical press. The obtained results confirmed the feasibility of producing structural elements incorporating reinforcement that simultaneously serves as permanent formwork, provided that appropriate technological parameters of the mixture are maintained and the spacing of reinforcing bars is properly limited.

Słowa kluczowe

PL

beton; zaprawa; druk 3D betonu; belka nadprożowa; badanie niszczące; analiza nośności

EN

concrete; mortar; 3D concrete printing; concrete lintel; destructive test; load capacity analysis

• Wydawca: BUILDER CORP Sp. z o.o.
• Czasopismo: Builder
• Rocznik: 2025
• Tom: R.29, nr 12
• Strony: 22--27
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Skibicki Szymon

• Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny, Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska, Szczecin

• https://orcid.org/0000-0002-2918-7759

autor

Górnostaj Dariusz

• Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny, Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska, Szczecin

• https://orcid.org/0009-0009-0673-3030

autor

Żygadło Alicja

• Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny, Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska, Szczecin

• https://orcid.org/0009-0001-9198-3094

autor

Głowacka Monika

• Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny, Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska, Szczecin

• https://orcid.org/0009-0009-9073-5724

autor

Hoffmann Marcin

• Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny, Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska, Szczecin

• https://orcid.org/0000-0003-2418-4759

Bibliografia

• [1] Rollakanti C.R., Prasad C., Venkata Siva Rama. Applications, performance, challenges and current progress of 3D concrete printing technologies as the future of sustainable construction – A state of the art review, „Materials Today: Proceedings” 2022;65(3):995-1000. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2022.03.619.
• [2] Breseghello L., Naboni R., Toolpath-based design for 3D concrete printing of carbon-efficient architectural structures, „Additive Manufacturing" 2022;56(September):102872. https://doi.org/10.1016/j.addma.2022.102872.
• [3] Kaszynska M., Skibicki S., Sustainable Development Approach for 3D Concrete Printing, [w:] Czarnecki L., Garbacz A., Wang R., Frigione M., Aguiar J.B. (red.), Concrete-Polymer Composites in Circular Economy. Cham: Springer Nature Switzerland; 2025.
• [4] Alami A.H., Olabi A.G., Ayoub M., Aljaghoub H., Alasad S., Abdelkareem M.A., 3D Concrete Printing: Recent Progress, Applications, Challenges, and Role in Achieving Sustainable Development Goals, „Buildings” 2023;13(4):924. https://doi.org/10.3390/buildings13040924.
• [5] Liu D., Zhang Z., Zhang X., Chen Z., 3D printing concrete structures: State of the art, challenges, and opportunities, „Construction and Building Materials” 2023;405(1):133364. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2023.133364.
• [6] Skibicki S., Żygadło A., Głowacka M., Górnostaj D., Badania wstępne możliwości zastosowania regranulatu polipropylenowego w mieszankach cementowych przeznaczonych do druku 3D, „Builder” 2024;329(12):36-40. https://doi.org/10.5604/01.3001.0054.8405.
• [7] EN 1015-11:2020. Methods of test for mortar for masonry – Part 11: Determination of flexural and compressive strength of hardened mortar.
• [8] EN 1015-3:2000. Methods of test for mortar for masonry – Part 3: determination of consistence of fresh mortar (by flow table).
• [9] Chougan M., Skibicki S., Al-Noaimat Y.A., Federowicz K., Hoffmann M., Sibera D. et al., Comparative analysis of ternary blended cement with clay and engineering brick aggregate for high-performance 3D printing, „Developments in the Built Environment” 2024;20(10):100529. https://doi.org/10.1016/j.dibe.2024.100529.
• [10] Casagrande L., Esposito L., Menna C., Asprone D., Auricchio F., Effect of testing procedures on buildability properties of 3D-printable concrete, „Construction and Building Materials” 2020;245:118286. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.118286.
• [11] PN-EN 1992-1-1:2008. Eurokod 2. Projektowanie konstrukcji z betonu. Część 1-1: Reguły ogólne i reguły dla budynków.
• [12] Al-Noaimat Y.A., Chougan M., Albar A., Skibicki S., Federowicz K., Hoffman M. et al., Recycled brick aggregates in one-part alkali-activated materials: Impact on 3D printing performance and material properties, „Developments in the Built Environment” 2023;16:100248. https://doi.org/10.1016/j.dibe.2023.100248.

Uwagi

Artykuł umieszczony w części "Builder Science"