Undersökning av 3D-printad betong inombyggbranschen
2024 (Swedish)Independent thesis Basic level (professional degree), 10 credits / 15 HE credits
Student thesis
Abstract [sv]
3D-printad betong är en ny teknik som har introducerats inom byggindustrin världen över. Det första 3D-printade betonghuset tillverkades utomlands för ungefär tio år sedan. För fem år sedan tillverkades den första och idag den enda prototypen av ett 3D-printat betonghus i Sverige. Att tekniken ännu inte fått betydande användning inom den svenska byggindustrin, kan bero på att tekniken utomlands genomgått en allt mer omfattande forskning och därmed en bredare erfarenhet. Frågan är om 3D-printad betong har en framtid inom den svenska byggindustrin och vad är dess styrkor och svagheter. En annan fundering är varför den svenska byggindustrin inte funnit ett intresse för tekniken. Kan det bero på okunskap eller kan det kanske bero på att standarden inom den svenska betongindustrin, är så pass stabil och av hög klass, att en ny teknik inte är av intresse?
Detta examensarbete är en litteraturstudie, med syfte att undersöka om egenskaperna hos 3D-printad betong kan bli ekvivalenta med de egenskaper som konventionell betonggjutning erbjuder. Egenskaperna som granskats för 3D-printad betong i detta examensarbete är tryckhållfastheten, draghållfastheten, olika typer av armeringar, arbetbarheten och bindningstiden. Efter en omfattande granskning av vetenskapliga artiklar, fann detta examensarbete, att tekniken för den 3D-printade betongen ännu inte uppnått de mekaniska egenskaper som krävs för att vara ekvivalent med konventionell betong. Den maximala tryckhållfastheten för 3D-printad betong resulterade i 102 MPa. Idag kan konventionell betong uppnå en tryckhållfasthet på upp till 120 MPa. Draghållfastheten är vanligtvis 10 % av tryckhållfastheten, det vill säga 12 MPa för konventionell betong. Den högsta draghållfastheten för 3D-printad betong visade ett resultat på 3,77 MPa, vilket resulterar i att draghållfastheten är 69% lägre för 3D-printad betong. För att kompensera betongens hållfastheter, visade analysen, att olika typer av fibrer kan tillsättas för att förbättra hållfastheten. Polyetenfibrer visade goda egenskaper för en ökad böjhållfasthet, medan stålfibrer och kolfibrer ökade tryckhållfastheten.
Arbetbarheten hos 3D-printad betong, gav det optimala resultatet då betongblandningen innehöll specifika storlekar och blandningar av sanden. För att få en acceptabel bindning mellan lagren, krävs det att betongen är tillräckligt fuktig. Ett 3D-printat lager betong som skrivs ut under ett intervall på mer än 20 minuter, visade det bästa resultatet för bindningstiden. Bortsett från de vetenskapliga artiklar som granskats för att få fram resultat, har även intervjuer tillsammans med byggföretag tillämpats. Majoriteten av de intervjuade personerna kräver mer underlag, i form av forskning och bevis för att anse tekniken som lämplig inom den svenska byggbranschen.
Abstract [en]
The first ever 3D-concrete building was manufactured abroad approximately a decade ago. Subsequently, five years ago, Sweden introduced its first and only prototype of such a building. Notably, international efforts have propelled extensive research and practical applications of this technology. The fact that the technology abroad has undergone increasingly extensive research and thus a wider understanding. The question is whether the 3D-printed concrete has a future in the Swedish construction industry or not? Another consideration is why the Swedish construction industry hasn’t found an interest in this technology. Could the low interest in 3D be due the unfamiliarity of the technology, or could it be because of the standards within the Swedish concrete industry are so high. 3D-concrete buildings of stable and of a high class for a new/modern technology may not be ready.
This thesis is a literature study, with the aim of investigating whether the properties of 3D-printed concrete can be equivalent to the properties that conventional concrete offers. The properties examined for 3D-printed concrete in this thesis are: compressive strength, tensile strength, different types of reinforcement, workability and setting time. After an extensive review of scientific articles, this research found, that the technology for 3D-printed concrete, has not yet achieved the mechanical properties required to be equivalent to conventional concrete. The maximum compressive strength of 3D-printed concrete resulted in 102 MPa. Today, conventional concrete can achieve a compressive strength of 120 MPa. The highest tensile strength of 3Dprinted concrete showed a result of 3,77 MPa. Usually, the tensile strength is counted as 10% of the compressive strength, resulting in a tensile strength of 12 MPa for conventional concrete. Scientific articles showed that the tensile strength for 3D-printed concrete is 69% lower. The tensile strength of the 3D concrete may be increased by adding several types of fibers: Polyethylene fibers showed valuable properties for such as increased flexural strength, steel fibers and carbon fibers increased the compressive strength. Still more research needed to be done if 3D printed may achieve the same or higher tensile/compressive strength as traditional.
The workability of 3D-printed concrete gave the optimal results when the concrete mix contained specific sizes and mixture of the sand. To get an acceptable bond between the layers, it is required for the concrete to be sufficiently moist. As for setting time; a 3D-printed layer of concrete, needs intervals for more than 20 minutes for the best results. Apart from the scientific articles reviewed to obtain results, interviews with construction companies have also been conducted. Most of the interviewed participants, require more evidence to consider the technology as suitable within the Swedish construction industry. Therefore, this abstract study presents why the Swedish Construction Industry is not ready, due to a small number of studies and proof.
Place, publisher, year, edition, pages
2024. , p. 56
National Category
Other Civil Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:hig:diva-45681OAI: oai:DiVA.org:hig-45681DiVA, id: diva2:1901594
Subject / course
Building engineering
Educational program
Högskoleingenjör
Presentation
2024-09-27, 11:462, Kungsbäcksvägen 47, Gävle, 11:00 (Swedish)
Supervisors
Examiners
2024-10-012024-09-272024-10-01Bibliographically approved