Прибор для определения растяжимости смеси
В Санкт-Петербургском государственном архитектурно-строительном университете разработана математическая модель, позволяющая прогнозировать пластичность цементного теста и точнее подбирать свойства строительных смесей для аддитивного конструирования.
Исследование выполнил доцент кафедры технологии строительных материалов и метрологии, кандидат технических наук Георгий Хренов под научным руководством доктора технических наук, профессора, члена-корреспондента РААСН Юрия Пухаренко.
Работа направлена на решение одной из ключевых задач строительной 3D-печати –получение смеси с заданными характеристиками пластичности.
При аддитивном конструировании материал должен одновременно сохранять способность деформироваться при нанесении и обеспечивать устойчивость сформированного слоя. При этом подбор состава таких смесей до настоящего времени во многом основывался на экспериментальном поиске. Разработанная в СПбГАСУ математическая модель позволяет перевести этот процесс на более точную научную основу.
Модель связывает предельную растяжимость цементного теста с его водоцементным отношением (В/Ц), а также с вязкостью и поверхностным натяжением жидкой среды. Это позволяет оценивать, как изменение состава смеси влияет на её способность к деформации, и прогнозировать поведение материала до проведения большого количества практических испытаний.
Для проверки теоретических зависимостей в СПбГАСУ разработали специальный прибор и методику определения растяжимости тонкодисперсных строительных смесей. В ходе эксперимента тонкий слой смеси наносится на силиконовое полотно, которое затем равномерно растягивается до появления первых трещин. Такой подход позволяет определить предельную растяжимость материала и сопоставить экспериментальные данные с расчётами по математической модели.
Проведенные испытания показали высокую сходимость теоретических зависимостей с результатами экспериментов. Это подтверждает возможность использования разработанной модели для прогнозирования поведения строительных смесей.
Полученные результаты создают основу для целенаправленного управления пластичностью материалов, применяемых в строительной 3D-печати. В дальнейшем такой подход может способствовать более точному подбору составов смесей и повышению стабильности процесса аддитивного конструирования.
Исследование выполнено в рамках конкурса грантов научно-педагогических работников СПбГАСУ 2026 года.