I RICERCATORI DI MESSINA SVILUPPANO UNA MISCELA DI CEMENTO LEGGERO AD ALTA RESISTENZA PER LA STAMPA 3D DEL CALCESTRUZZO
I ricercatori dell’Università di Messina hanno formulato un calcestruzzo espanso leggero per stampare strutture 3D in modo più efficace senza la necessità di alcuna cassaforma. A differenza del tradizionale calcestruzzo espanso leggero, il nuovo materiale (3DPC) è in grado di mantenere la sua forma nel suo stato “fuso” o “fresco” a causa di una viscosità molto elevata. Dopo test approfonditi, il team ha anche scoperto che il calcestruzzo appositamente formulato ha una resistenza alla compressione superiore a quella del calcestruzzo convenzionale (CC), rendendolo potenzialmente praticabile per uso industriale.
Calcestruzzo espanso leggero
Il calcestruzzo espanso è il termine dato a materiali cementizi a bassa densità che sono stati infusi con un agente schiumogeno per aggiungere aria. La presenza di bolle d’aria nella miscela tende a conferire al calcestruzzo alcune proprietà peculiari (ma sorprendentemente utili) come il peso ridotto, l’isolamento termico, l’assorbimento acustico e la resistenza al fuoco, il tutto estremamente desiderabile nel settore delle costruzioni. Tuttavia, la natura leggera del calcestruzzo espanso ha i suoi lati negativi. I calcestruzzi espansi convenzionali presentano spesso bassa resistenza meccanica e instabilità, il che li rende inadatti a qualsiasi edificio pratico.
I ricercatori di Messina hanno potuto lavorare sulla formulazione della loro nuova miscela leggera 3DPC da tre diversi tipi di cemento disponibile in commercio, con ” Foamin C ” che agisce come agente schiumogeno.
Lo studio ha visto che 3DPC è stato confrontato con CC in due modi diversi. Il primo consisteva nel confrontare la stabilità dimensionale dei due calcestruzzi nei loro stati freschi (test di estrusione), e il secondo era una battaglia di resistenza alla compressione.
Sei esemplari cubici di altezza 4,5 cm sono stati formati dai due cementi allo stato fresco. I cubi sono stati lasciati a riposo per un massimo di 40 minuti e sono state misurate e documentate le “distanze di collasso” dei due materiali. I ricercatori hanno concluso che il loro 3DPC appositamente formulato era molto più viscoso del CC standard e ha mantenuto la sua forma indefinitamente mentre il CC ha finito per appiattirsi. Il nuovo calcestruzzo potrebbe quindi essere stampato in 3D senza cassaforma e sarebbe in grado di supportarsi sufficientemente fino al completamento del processo di polimerizzazione.
Campioni cubici di cemento fresco sottoposti al test di estrusione con tempo di riposo di cinque minuti. Immagine via Università degli Studi di Messina.
Campioni di cemento cubico fresco sottoposti al test di estrusione con un tempo di riposo di cinque minuti (CC in alto e 3DPC in basso). Immagine via Università degli Studi di Messina.
Successivamente, è stato lasciato un altro set di campioni simili da polimerizzare su una varietà di media e le loro resistenze a compressione sono state messe l’una contro l’altra. In media, il 3DPC del team ha mostrato una resistenza alla compressione significativamente superiore rispetto al CC a tutte le densità asciutte (400 – 800 kg / m³), rendendolo più che in grado di resistere alle sollecitazioni riscontrate nelle pareti degli edifici.
Ulteriori dettagli dello studio sono disponibili nel documento intitolato ” Calcestruzzo espanso leggero stampabile in 3D e confronto con il calcestruzzo espanso classico in termini di proprietà allo stato fresco e resistenza meccanica “. È co-autore di Devid Falliano, Dario De Domenico, Guiseppe Ricciardi ed Ernesto Gugliandolo.
La stampa 3D concreta ha iniziato a suscitare una seria attenzione da parte delle aziende e delle strutture di ricerca. Gli ingegneri della Purdue University hanno iniziato a lavorare su un metodo per stampare in 3D parti di turbine eoliche in cemento per l’uso offshore. In caso di successo, le parti a basso costo verranno spedite a 30 miglia dalla costa degli Stati Uniti e installate sul fondo del mare. Altrove, a Dubai, Twente AM ha presentato la sua ultima stampante 3D in calcestruzzo di grandi dimensioni con un ingombro di stampa di 391m³ .
