Mechanicko-fyzikální vlastnosti cementového kompozitu pro 3D zpracování

Abstract

3D zpracování cementových kompozitů je progresivní, moderní, částečně zautomatizovaná a nepříliš probádaná technologie využívaná ve stavebnictví. Tyto zejména robotické technologie se využívají pro nosné konstrukce ale také pro nenosné prvky, které tvoří zajímavá designová díla. V návaznosti na ne příliš velkém využití těchto způsobů výstavby a výroby, přichází na řadu otázka, jaké vlastnosti od materiálu požadujeme, a to jak v čerstvém stavu, tak ve stavu zatvrdlém. První část této práce se zabývá rešerší týkající se kompozitních materiálů obecně, principu synergického efektu, historií a současností používání kompozitů. Dále v této práci naleznete popis cementových kompozitů a jejich složek s důrazem na ovlivnění výsledných vlastností. Následující kapitoly popisují vybrané mechanické a fyzikální vlastnosti těchto kompozitů, jak se tyto vlastnosti zjišťují a jaká je jejich důležitost pro jednotlivé technologie 3D zpracování cementových kompozitů, které jsou popsány hned následovně. V experimentální části je popsán průběh a vyhodnocení vybraných zkoušek mechanických a fyzikálních vlastností dvou nově navržených cementových kompozitních směsí, včetně porovnání výsledků s již komerčně užívanou a dostupnou směsí. 3D technologie zpracování cementů je disciplína, kde od použitého materiálu požadujeme neobvyklé kombinace reologických, ale i jiných, např. pevnostních charakteristik. Hlavním cílem této práce je zjištění souboru vlastností týkajících se pevnostních charakteristik, termofyzikálních vlastností, a objemových změn čerstvé směsi ve fázi tuhnutí.

3D processing of cement composites is a progressive, modern, partially automated and not very researched technology used in civil engineering. These especially robotic technologies are used for load-bearing structures but also for non-load-bearing elements, which form interesting design works. Following the not very extensive use of these methods of construction and production, the question arises as to what properties we require from the material, both in the fresh state and in the hardened state. The first part of this work deals with research on composite materials in general, the principle of synergy effect, the history and present use of composites. Furthermore, in this work you will find a description of cement composites and their components with emphasis on influencing the resulting properties. The following chapters describe selected mechanical and physical properties of these composites, how these properties are determined and what is their importance for individual technologies of 3D processing of cement composites, which are described as follows. The experimental part describes the course and evaluation of selected tests of mechanical and physical properties of two newly designed cement composite mixtures, including a comparison of results with already commercially used and available mixture. 3D concrete printing is a discipline where we require from the used material unusual combinations of rheological as well as other eg strength characteristics. The main goal of this work is to determine a set of properties related to strength characteristics, thermophysical properties, and volume changes of fresh mixture in the solidification phase.