Стрoитeльнaя oтрaсль являeтся oдним из крупнeйшиx истoчникoв выбросов парниковых газов, и большая часть этих парниковых газов поглощена в бетоне, используемом для производства и строительства напольных покрытий. Можно ли уменьшить количество цемента для строительства зданий? Оказывается, можно, и ключом к использованию меньшего количества материала без потери прочности всей конструкции являются законы сопромата.
Арка – отличный пример: под вертикальной нагрузкой арка работает в большей степени на сжатие и в меньшей степени на изгиб, что еще больше увеличивает прочность конструкции. Команда ученых из Института технологии архитектуры и Швейцарской высшей технической школы Цюриха использовала 3D-печать, чтобы применить тот же принцип к бетонным полам.
Из-за многослойности, 3D-отпечатки имеют предел прочности при растяжении ниже, чем у большинства материалов в строительной отрасли, но их прочность на сжатие довольно высока. Создавая ребра и арки в системе настила пола, можно преобразовать силу тяги в силу сжатия. Использовав 3D-принтер ExOne S-Max 3D с объемом сборки 1,8 х 1,0 х 0,7 м, инженеры распечатали пять частей, которые соединяются вместе с помощью замковых элементов «мама-папа».
Первый 3D-печатный бетонный пол прошел строгие испытания, которые показали соответствие материала требованиям безопасности для использования людьми, однако, не соответствовал стандартам по нормативным нагрузкам. Изменив дизайн элементов напольного покрытия, ученые добились повышения предела нагрузки до необходимого, но при этом сами элементы имели больший прогиб. Эту проблему ученые решили с помощью дополнительной нагрузки на элементы покрытия.
Как показывают эксперименты, в напольном покрытии, изготовленном по последнему дизайну, используется на 70% меньше бетона, чем в традиционных бетонных плитах. Кроме того, в конструкции 3D-печатного пола есть полые пространства, которые можно использовать для проводки коммуникационных кабелей. Исследователи предполагают, что в такие напольные покрытия можно будет встраивать даже системы отопления и охлаждения.
фотоматериал: 3ders.org
