Исследователи из Нидерландов разрабатывают новый цемент для 3D-печати на основе кальцинированной глины

Самым важным фактором, влиящим на качество строительной 3D-печати, является цемент. Смеси для 3D печати должны обладать стабильной текучестью и низкой вязкостью, то есть их экструдирование должно производиться с постоянной скоростью и материал должен оставаться на месте после укладки.

С целью создать рецепт цементной смеси с улучшенными механическими и печатными свойствами исследователи решили использовать кальцинированную глину, известную своей хорошей прочностью на сжатие и экономичностью с точки зрения затрат - это вещество получается путем обжига в печи при 850°С.

В ходе исследования были проведены эксперименты с двумя различными марками глины - высокосортной (содержание метакаолина 95%) и низкосортной (содержание метакаолина 50%). Эти два сорта смешивались с портландцементом в различных пропорциях и печатались с помощью специальной экструзионной установки, установленной в университетской лаборатории.

Изображение слева представляет собой образец из нискосортной глины, справа из высокосортной.

Команда обнаружила, что увеличение содержания высококачественного вещества с 0 до 50 % позволило максимизировать текучесть консистенции при одновременном увеличении стабильности смеси. Это улучшение объясняется уменьшением среднего расстояния между частицами в результате более высокого содержания кальцинированной глины. Но, как оказалось, напечатанный образец после семидневного периода имел более низкую прочность на сжатие. Тем не менее, исследователи считают, что все же смогут точно настроить формулу смеси и с ее помощью улучшить возможности для экструзии смеси без ущерба прочности.

Свои наблюдения группа ученых опубликовала в работе под названием "Effect of different grade levels of calcined clays on fresh and hardened properties of ternary-blended cementitious materials for 3D printing".