Technology of 3D concrete printing and ways of adaptation of obtained structures to climate conditions in Serbia

Abstract

3D concrete printing emerged as a product of the industrial revolutions 3.0 and 4.0. This is an innovative phase of the process of building concrete structures, where the prepared substance is extruded through a nozzle for printing the planned object in situ. This operation promises less material waste, reduced construction costs, increased workers safety and gives the opportunity to imagine and build free-form architecture. The chosen printing technique (of the seven standard types and numerous blends), the possible materials and reinforcements used, as well as the size of the layers/contact surface - affect the specifications of the future product. These are all more or less the same limitations we face with standard concrete elements (either precast or site cast). However, what makes the structure more durable than standard concrete structures is the ability to form a printing mixture with up to 40% less cement and adding other materials to the mix to achieve better thermal insulation properties of later solid elements. This study presents an overview of the current situation of 3D printed concrete technology in Serbia, with an overlook at the climatic conditions in the Balkans and ways the technology and materials could be improved, so that the elements obtained this way can be used in everyday construction.

3Д штампа бетона се појавила као производ индустријских револуција 3.0 и 4.0. То је иновативна фаза процеса изградње бетонских објеката, где се припремљена супстанца екструдира кроз млазницу за штампање планиране структуре ин ситу. Ова операција обећава мање материјалног отпада, смањене трошкове изградње, повећану сигурност на раду и даје могућност замишљања и изградње архитектуре слободног облика. Одабрана техника штампе (од седам стандардних типова и бројних мешавина), коришћени материјали и могућа ојачања, као и величина слојева/контактне површине – утиче на спецификације будућег производа. Све су то мање-више иста ограничења са којима се суочавају стандардни бетонски елементи (било префабриковани или ливени на градилишту). Међутим, оно што добијену структуру чини одрживијом од стандардних бетонских грађевина јесте могућност формирања смеше за штампу са до 40% мање цемента и додавањем других материјала у мешавину како би се постигле боље термоизолационе карактеристике касније очврслих елемената. Ова студија представља преглед тренутног стања технологије 3Д штампаног бетона у Србији, са освртом на климатске услове на Балкану и начине на које би се могло деловати ка унапређењу, како би овако добијени елементи били употребљени у свакодневној градњи.