Использование гипсовых композиций в технологиях строительной 3D-печати малоэтажных жилых зданий. Проблемы и перспективы

石膏混合物在低层住宅建筑3D打印施工技术中的应用：问题与前景

Применение технологии 3D-печати для возведения строительных объектов с каждым годом получает все большее распространение. Стремительно развивается оборудование для строительной 3D-печати, разрабатываются рецептуры смесей, совершенствуется технология печати. Первые экспериментальные малоэтажные здания по данной технологии возводятся не только зарубежными, но и отечественными строителями. В качестве материала для строительной 3D-печати в настоящее время применяются преимущественно сухие смеси на цементной основе, также разработаны рецептуры смесей на гипсовой основе. Основной причиной стремительного развития технологии 3D-печати в строительстве являются ее значительные преимущества, такие как высокая архитектурно-художественная выразительность зданий, увеличение скорости строительства, значительное снижение трудозатрат, сокращение количества отходов строительного производства. Однако, помимо преимуществ, технология строительной 3D-печати имеет ряд не решенных в настоящее время вопросов, основным из которых является возведение элементов перекрытий и покрытий. В статье представлены результаты испытаний крупноразмерных фрагментов стен, выполненных по технологии 3D-печати с использованием сухой смеси на основе гипсового вяжущего, а также описан опыт экспериментального проектирования двухэтажного жилого здания, предназначенного для возведения по технологии 3D-печати. Отмечено, что наиболее рациональным техническим решением для таких зданий являются балочные междуэтажные и чердачные перекрытия из тонкостенных облегченных стальных конструкций (оцинкованных ЛСТК-профилей) и монолитного пеногипса, а в качестве теплоизоляции может быть рекомендовано заполнение внутреннего пространства наружных стен монолитным пеногипсом. Предложенная конструкция перекрытий позволяет возвести малоэтажный жилой дом по технологии 3D-печати почти полностью из негорючих экологически чистых материалов на гипсовой основе с минимальным весом конструкций и минимальной нагрузкой на фундамент.

3D打印技术在建筑工程施工中的应用正逐年增加。建筑3D打印设备发展迅速，混合物配方不断发展，打印技术持续优化。第一批采用这种技术的试验性低层建筑在国外和国内都得到建造和实践。目前建筑3D打印材料主要为水泥基干混料，此外也研制了石膏基混料配方。3D打印技术在建筑领域快速发展主要是出于其显著优势，如建筑物艺术表现力高、施工速度提高、人工成本显著降低、施工过程中产生建筑废料减少等。然而，除了优点之外，当前建筑3D打印技术还面临许多亟待解决问题，其中主要是楼板和屋顶构件的建造。文章介绍了基于石膏粘合剂的干混料应用3D打印技术制造的大尺寸墙体片段的测试结果，阐述了对于拟采用3D打印技术进行建造的两层住宅楼的实验性设计经验。文章指出，此类建筑最合理的技术方案是采用薄壁轻型钢结构（采用镀锌薄壁轻型钢结构型材）和整体发泡石膏制成的桁架式层间楼板和阁楼楼板，关于保温建议采用整体发泡石膏填充外墙内部空间的方案。所提出的楼板结构允许采用3D打印技术建造以用于低层住宅建筑，该结构几乎完全由不燃环保的石膏基材料制成，结构重量与地基负载实现了最小化。

Рязанов А.Н., Шигапов Р.И., Синицин Д.А., Кинзябулатова Д.Ф., Недосеко И.В. Использование гипсовых композиций в технологиях строительной 3D-печати малоэтажных жилых зданий. Проблемы и перспективы // Строительные материалы. 2021. № 8. С. 39–44. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2021-794-8-39-44