Stampa 3D in edilizia: leganti a base di aerogel e fosfato a presa rapida offrono bassa conducibilità
In questo studio, il ricercatore Mohammad Hajmohammadian Baghban esplora il campo in continua espansione della stampa con cemento e materiali compositi. Delineando le sue scoperte nel recente composito ” Isolante termico cementizio composito contenente aerogel e legante a base di fosfato “, Baghban sottolinea la natura critica della conducibilità nei materiali per il “processo di progettazione energetica” delle costruzioni. E mentre non sorprende sapere che il cemento è uno dei materiali più utilizzati per i costruttori, molti potrebbero non essere consapevoli dell’importanza delle proprietà termiche.
La stampa 3D di cemento e altri materiali da costruzione continua a diventare più popolare anche nei progetti di costruzione in tutto il mondo, dall’innovazione come pannelli in calcestruzzo espanso ai sistemi modulari con strutture spaziali in calcestruzzo leggero ad altri compositi , e molto altro ancora. In questo studio, l’autore si concentra sui granuli di aerogel aggiunti al cemento, creando un composito che non è solo una presa rapida ma migliora le proprietà del materiale e offre un’adeguata, bassa conducibilità termica.
I granuli di aerogel possiedono un sistema di pori idrofobo, costituito da pori di dimensioni comprese tra 20 e 60 nanometri. E sebbene questo materiale sia estremamente leggero, le particelle offrono un ottimo isolamento; la chiave in questo studio, tuttavia, era di continuare a ridurre la conduttività termica per incoraggiare migliori prestazioni dei materiali nelle applicazioni di costruzione.
“Sebbene la composizione di cemento considerata reagisca rapidamente in presenza di acqua, i materiali sono stati miscelati per circa 20 minuti utilizzando [a] miscelatore Hobart per garantire una corretta dispersione. La quantità di acqua è stata regolata al limite che la sospensione non sarà asciutta e la miscela diventerà una pasta solida “, spiega l’autore.
Composizioni dei mix
I campioni sono stati creati e realizzati in stampi 4x4x16 cm:
“… Polimerizzato in una stanza con il 50% di umidità relativa per quattro mesi quando la conduttività termica dei campioni è stata misurata in condizioni di essiccazione all’aria. I campioni sono stati quindi segati a secco ed essiccati a 105 ° C per sette giorni per misurare la conduttività termica a secco e l’ultima misurazione è stata effettuata dopo immersione in acqua per tre giorni. Inoltre, la resistenza a compressione dei campioni cubici con dimensioni di circa 4x4x4 cm è stata misurata dopo 140 giorni di indurimento nella stanza con il 50% di umidità relativa ”, ha spiegato l’autore.
Risultati sperimentali
Con più acqua e l’aggiunta continua di granuli di aerogel, la conducibilità può essere ulteriormente ridotta. In tal caso, tuttavia, le proprietà isolanti possono essere discutibilmente abbassate, richiedendo l’uso di agenti idrofobici.
“Questo tipo di composito può essere utilizzato anche per la stampa 3D in loco di involucri edilizi come elementi di pareti sandwich grazie alla proprietà di impostazione rapida”, afferma l’autore.
A causa delle capacità a presa rapida dei compositi di aerogel, sono autoportanti e possono essere impiegati nella costruzione di elementi di involucro dell’edificio come pareti sandwich. L’aggiunta di MgO calcinato offre una resistenza a compressione intensificata, con il materiale composito per questo studio che risulta in:
Proprietà leggere
Versatilità
Produzione veloce
Installazione veloce
Bassa conduttività termica
Raccoglitore ecologico
“Poiché negli ultimi anni si è registrato un notevole miglioramento della tecnologia di produzione di aerogel, si prevede che i costi e gli impatti ambientali dei compositi di aerogel saranno ridotti in modo significativo e ci saranno più opportunità di introdurre tali compositi sul mercato”, concluse Baghban.
