Rheological and harden properties of the high-thixotropy 3D printing concrete

Zhang, Yu; Zhang, Yunsheng; She, Wei; Yang, Lin; Liu, Guojian; Yang, Yonggan

doi:10.1016/j.conbuildmat.2018.12.061

Cited by 307 publications

(75 citation statements)

References 33 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…In addition, the interval time, the delay between the deposition of subsequent layers, has been varied in some of these tests. For an interval time of around zero to one minute, Le et al [22] and Rahul et al [27] found about a 40% decrease, whereas Wolfs et al [15] found only a 15% decrease and Zhang et al [23] found nearly equal values of casted and printed specimens. [28]; determination of fracture energy with (e) uniaxial tensile test setup of dog-bone shaped specimen [24] and cylindrical specimen [22]; (f) 3-point bending tes.t setup [29].…”

Section: Review Of Current Characterization Methods For Constitutive mentioning

confidence: 97%

Mechanical Properties of Hardened 3D Printed Concretes and Mortars—Development of a Consistent Experimental Characterization Strategy

Meurer

Claßen

2021

Materials

View full text Add to dashboard Cite

Today, it is already foreseeable that additive manufacturing of mortar and concrete has groundbreaking potential and will revolutionize or at least fundamentally change the way we build. In recent years, 3D concrete printing (3DCP) with extrusion-based deposition methods has been pushed forward by a growing research community. Albeit being regarded one of the most promising innovations in construction industry, a consistent characterization methodology for assessing the constitutive behavior of 3D printed, hardened cementitious materials is missing, so far, which hinders its widespread use in engineering practice. The major objective of this paper is to fill this gap by developing a new experimental framework that can thoroughly describe the mechanical properties of 3D printed cementitious materials. Based on both a review of state-of-the-art test setups and a comprehensive experimental campaign, the present paper proposes a set of easy-to-use experimental methods that allow us to assess flexural, tensile, shear and compressive strength as well as fracture energy of 3D printed concretes and mortars in a reliable and reproducible manner. The experimental results revealed anisotropic material behavior for flexural, tensile, shear and compressive loading. Furthermore, they confirm that interval time (time gap between deposition of subsequent layers) has a crucial effect on investigated material properties leading to a severe reduction in strength and fracture energy for longer interval times.

show abstract

Section: Review Of Current Characterization Methods For Constitutive mentioning

confidence: 97%

Mechanical Properties of Hardened 3D Printed Concretes and Mortars—Development of a Consistent Experimental Characterization Strategy

Meurer

Claßen

2021

Materials

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Cementiniai mišiniai pagal savo reologinę elgseną dažnai priskiriami binghamiškiems struktūriniams skysčiams, kuriems, kitaip nei niutoniniams skysčiams, būdingos dvi fundamentalios reologinės charakteristikos -(dinaminiai) ribiniai šlyties įtempiai (τ0) ir plastinė klampa (μpl.) (Daukšys ir Skripkiūnas, 2015;Yahia et al, 2016;Galicia-Aldama et al, 2019;Zhang et al, 2019a).…”

Section: Struktūrinių Cementinių Mišinių Reologinė Elgsena Ir Jos Chaunclassified

“…The structure of the concrete mixture consists of three levels of two-component dispersion systems: cement paste, mortar and the concrete mixture itself . Based on its rheological behaviour, cement mixture (paste, mortar or concrete mixture) is often classified as a Bingham structural fluid with two fundamental rheological characteristics -yield stresses and plastic viscosity (Zhang et al, 2019a). Typically, the mixture also has other rheological properties: pseudoplasticity (Erzengin et al, 2018), dilatancy (Feys and Asghari, 2019), thixotropy, and structure build-up parameters (Jiao et al, 2017).…”

Section: The Analysis Of the Effect Of Chemical Admixtures And Mineramentioning

confidence: 99%

Cheminių įmaišų ir mineralinių priedų poveikis cementinių mišinių reologinėms savybėms ir traukumui

Macijauskas¹

2019

View full text Add to dashboard Cite

Projektuojant betonines ir gelžbetonines konstrukcijas su dideliu atviru paviršiumi dėl pasireiškiančių kietėjančio betono mišinio traukumo deformacijų, kurios dažniausiai sukelia konstrukcijų supleišėjimą, konstrukcijose ribojamas atstumas tarp išdėstomų deformacinių siūlių. Taip pat dėl šioms konstrukcijoms naudojamų specialių betonavimo technologijų betono mišiniams keliami papildomi reologinių charakteristikų reikalavimai (ribinių šlyties įtempių, plastinės klampos ir tiksotropiškumo). Viena iš galimybių projektuojant betono mišinius, tinkančius tokioms technologijoms, ir siekiant konstrukcijose išvengti plyšių bei padidinti atstumus tarp deformacinių siūlių-įvertinti plačiai naudojamų skirtingų cheminių įmaišų ir mineralinių priedų poveikius cementinių mišinių technologinėms savybėms ir džiūstamojo traukumo deformacijoms skirtingomis technologinėmis sąlygomis. Disertaciją sudaro įvadas, trys skyriai, bendrosios išvados, naudotos literatūros sąrašas ir autoriaus mokslinių publikacijų disertacijos tema sąrašas. Įvadiniame skyriuje formuluojama problema, darbo aktualumas, darbo tikslas ir uždaviniai, aprašomas tyrimų objektas, tyrimų metodika, darbo mokslinis naujumas, darbo rezultatų praktinė reikšmė, ginamieji teiginiai. Įvado pabaigoje pateikiamos disertacijos tema autoriaus paskelbtos publikacijos ir pranešimai konferencijose bei disertacijos struktūra. Pirmajame skyriuje pateikta literatūros analizė. Analizuojamos cementinių mišinių reologinės savybės, aptarti ir aprašyti taikomi metodai mišinių tiksotropiškumui įvertinti. Išanalizuotas skirtingų veiksnių poveikis tiek mišinių reologinėms savybėms, tiek kietėjančių mišinių džiūstamajam traukumui. Skyriaus pabaigoje formuluojamos išvados ir tikslinami disertacijos uždaviniai. Antrajame skyriuje aprašytos tyrimams naudotos medžiagos ir jų pagrindinės savybės bei charakteristikos, pateikta mišinių sudėtis, aprašytas bandinių formavimas, išanalizuoti tyrimų metodai ir laboratorinė įranga. Trečiajame skyriuje pateikiami cementinių tešlų reologinių savybių ir tiksotropiškumo bei kietėjančių cementinių mišinių džiūstamojo traukumo tyrimai ir jų analizės. Analizuojamas ir aprašomas cheminių įmaišų ir mineralinių priedų poveikis projektinių technologinių savybių mišinių traukumui. Disertacijos tema paskelbti 6 moksliniai straipsniai ir perskaityti 5 pranešimai Lietuvos bei kitų šalių konferencijose.

show abstract

“…To make amendments, 3D concrete printing (3DCP) technologies gain rapid development in recent years due to the distinct advantages in structural optimization and sparing the formworks in the conventional construction [2][3][4][5]. Compared to conventional fabrication methods, this advanced technique possesses a series of advantages, such as increased efficiency, automation of construction, minimized pollution of the environment and reduced labors and injuries, which is a promising enabler for the revolution of the construction industry in near future [6][7][8]. 3DP technology adeptly offers almost unlimited potential for arbitrary geometric complexity.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Mechanical behaviors of 3D printed lightweight concrete structure with hollow section

Jiang

et al. 2020

Archiv.Civ.Mech.Eng

View full text Add to dashboard Cite

A practical revolution in construction could be realized by combining the potential of 3D concrete printing with lightweight cementitious materials to fabricate adeptly hollow structures. In this study, five concrete mixtures with different replacement rates of lightweight ceramsite sand to silica sand are prepared for extrusion-based 3D printability evaluation. To reduce the water absorption induced shrinkage and micro-cracks, the ceramsite sands were coated with polyvinyl alcohol. An optimized cementitious material was identified by harmonizing the fresh properties to the continuous printing process. Cubic and beam elements with four different types of interior hollow structures were designed and 3D printed based on the optimized lightweight mixture. The interior structures include cellular-shaped structure, truss-like structure, lattice-shaped structure with a square topology, as well as gridding shaped structure with triangle topology. The mechanical capacities of the printed samples were measured and evaluated by compressive tests for the cubic samples and four-points flexural bending tests for the beam specimens. Basing on the results, the rectangular lattice hollow structure demonstrates the best mechanical resistance to compression and the truss-shaped prism structure ensues the highest flexural properties. The stress distribution and failure process were also explored through discrete element method.

show abstract

Rheological and harden properties of the high-thixotropy 3D printing concrete

Cited by 307 publications

References 33 publications

Mechanical Properties of Hardened 3D Printed Concretes and Mortars—Development of a Consistent Experimental Characterization Strategy

Mechanical Properties of Hardened 3D Printed Concretes and Mortars—Development of a Consistent Experimental Characterization Strategy

Cheminių įmaišų ir mineralinių priedų poveikis cementinių mišinių reologinėms savybėms ir traukumui

Mechanical behaviors of 3D printed lightweight concrete structure with hollow section

Contact Info

Product

Resources

About