스마트건설기술: 3D 프린팅 콘크리트 배합설계

본 내용은 " 스마트건설기술 발표 " 의 원문 자료에서 일부 인용된 것입니다. 2023.12.12

문서 내 토픽

• 1. 3D 프린팅 건설기술

  3D 프린팅 기술은 건설현장의 첨단화를 통해 거푸집 시공의 경제성을 향상시키고 건설폐기물을 감소시킨다. 이 기술은 시공속도 증가와 곡면시공을 가능하게 하며, 새로운 수요 증가에 대응한다. 3D 프린팅 건설은 노동력 감소, 비용 감소, 시간 단축을 통해 건설 접근성을 향상시킨다.

• 2. 3D 프린팅 콘크리트 재료 특성

  3D 프린팅 콘크리트는 적층성, 유동성, 경화속도, 압출성 등의 한계를 가진다. 콘크리트 배합은 골재, 함수량, 결합재, 혼화재의 비율로 구성되며, 압출성과 적층성이 확보되어야 한다. 물결합재비, 시멘트, 골재, 혼화재, 혼화제 등의 기준배합비가 설정된다.

• 3. 3D 프린팅 콘크리트 배합설계 프로세스

  배합설계 프로세스는 계획설계, 기본설계, 실험 및 개선 설계의 3단계로 구성된다. 환경조건(온도, 습도), 프린터조건(노즐 크기, 이동속도, 타설 높이), 요구성능(설계 강도, 시공성, 사용성, 내구성)을 고려하여 배합비율을 산출한다.

• 4. 프린터 기술 사양

  RC 타입과 PC 타입 노즐이 있으며, 노즐 지름은 35mm 또는 50mm의 원형이다. 노즐 이동속도는 10cm/s, 노즐과 레이어간 높이는 20mm이다. RC 타입 스크류 높이는 800mm, PC 타입은 1200mm이며, 3D 프린팅 콘크리트 토출 제한시간은 30분이다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

• 1. 3D 프린팅 건설기술

  3D 프린팅 건설기술은 건설산업의 미래를 혁신할 수 있는 매우 유망한 기술입니다. 이 기술은 건설 시간을 단축하고 인건비를 절감하며 건설 폐기물을 감소시킬 수 있는 장점이 있습니다. 특히 복잡한 형태의 구조물을 정밀하게 제작할 수 있어 건축 설계의 자유도를 크게 높입니다. 다만 현재는 기술 표준화, 안전성 검증, 규제 체계 정립이 필요하며, 대규모 상용화를 위해서는 프린팅 속도 향상과 비용 절감이 중요합니다. 앞으로 이 기술이 주택, 교량, 인프라 등 다양한 건설 분야에 적용될 것으로 기대됩니다.

• 2. 3D 프린팅 콘크리트 재료 특성

  3D 프린팅용 콘크리트는 기존 콘크리트와 다른 특성을 가져야 하며, 이는 매우 중요한 연구 분야입니다. 프린팅 과정에서 노즐을 통과하기 위해 유동성이 우수해야 하면서도 층 적층 후 빠르게 강도를 발현해야 합니다. 이러한 상충되는 요구사항을 만족시키기 위해 특수한 첨가제와 배합 설계가 필수적입니다. 또한 프린팅된 콘크리트의 내구성, 수축, 균열 저항성 등 장기 성능에 대한 연구가 지속되어야 합니다. 재료 특성의 최적화는 3D 프린팅 건설기술의 실용화를 위한 핵심 요소입니다.

• 3. 3D 프린팅 콘크리트 배합설계 프로세스

  3D 프린팅 콘크리트의 배합설계는 기존 콘크리트 배합설계와는 근본적으로 다른 접근이 필요합니다. 프린팅 가능성, 층간 접착력, 조기 강도 발현, 장기 내구성 등 다양한 요소를 동시에 고려해야 합니다. 과학적이고 체계적인 배합설계 프로세스 개발은 3D 프린팅 콘크리트의 품질 확보와 신뢰성 향상에 필수적입니다. 현재 많은 연구기관에서 배합설계 가이드라인을 개발 중이며, 이러한 표준화된 프로세스가 정립되면 산업 적용이 더욱 가속화될 것으로 예상됩니다.

• 4. 프린터 기술 사양

  3D 콘크리트 프린터의 기술 사양은 건설 적용의 실현 가능성을 결정하는 중요한 요소입니다. 프린팅 속도, 정확도, 노즐 크기, 이동 범위, 재료 공급 안정성 등이 모두 중요한 사양입니다. 현재 상용화된 프린터들은 시간당 수 입방미터의 콘크리트를 출력할 수 있으나, 더욱 빠른 속도와 더 큰 규모의 구조물 제작이 필요합니다. 또한 프린터의 신뢰성, 유지보수성, 비용 효율성도 개선되어야 합니다. 기술 사양의 지속적인 향상은 3D 프린팅 건설기술의 상용화와 대중화를 위한 필수 조건입니다.