I RICERCATORI UTILIZZANO IL VETRO RICICLATO PER SVILUPPARE UN NUOVO CALCESTRUZZO STAMPABILE IN 3D ECOLOGICO
I ricercatori della RMIT University hanno sviluppato un nuovo materiale in calcestruzzo stampabile in 3D ecologico che utilizza il vetro riciclato come aggregato.
Le formulazioni concrete convenzionali tendono a fare affidamento sulla sabbia fluviale naturale come ingrediente primario, ma questa risorsa sta lentamente diventando un bene raro e il suo utilizzo tende ad avere effetti dannosi sull’ambiente. Optando invece per particelle di vetro riciclato, il team RMIT ritiene che il suo lavoro potrebbe diffondere i principi dell’economia circolare nel settore delle costruzioni, unendo i vantaggi della stampa 3D e della produzione sostenibile del calcestruzzo.
È interessante notare che il team ha anche studiato gli effetti delle particelle di vetro sulla resistenza alla flessione e sulle caratteristiche di propagazione delle crepe del calcestruzzo. Hanno determinato che la nuova formulazione potrebbe effettivamente fornire benefici anche in termini di proprietà meccaniche, a seconda della direzione in cui viene stampata in 3D.
Per realizzare il calcestruzzo, è necessaria una miscela di cemento Portland, acqua e diversi aggregati come sabbia e ghiaia. Gli aggregati sono fondamentali in quanto fungono da legante per la miscela di calcestruzzo. Senza di essi, le miscele cementizie a base acquosa non tengono molto bene e non sono adatte per applicazioni edili. Gli aggregati fungono anche da riempitivo per la miscela, riducendo la porosità del calcestruzzo per un prodotto più forte.
Uno degli aggregati più utilizzati in edilizia è la sabbia fluviale naturale, che viene estratta dai letti e dalle sponde dei fiumi. Sebbene sia prontamente disponibile sul mercato, l’uso eccessivo della sabbia fluviale può avere conseguenze estremamente dannose per gli ecosistemi locali che vivono dentro e intorno ai fiumi.
Il team RMIT ritiene che un approccio più sostenibile alla stampa 3D concreta risieda invece nell’uso di vetro riciclato, poiché il vetro ha una composizione chimica e proprietà fisiche non troppo dissimili dalla sabbia grezza. Secondo l’Agenzia per la protezione dell’ambiente degli Stati Uniti , noi esseri umani produciamo milioni di tonnellate di rifiuti di vetro ogni anno: riutilizzarne una parte nel settore delle costruzioni potrebbe portare a una riduzione significativa dei rifiuti in discarica.
Quindi, come si è confrontata la miscela a base di vetro di RMIT con il calcestruzzo convenzionale? Il team ha preparato cinque diverse miscele riempite di vetro con rapporti variabili tra vetro e sabbia e ha stampato in 3D una serie di campioni di cemento utilizzando ciascuna delle formulazioni.
La resistenza alla flessione delle strutture è stata caratterizzata tramite un test di flessione a tre punti, mentre la tomografia microcomputerizzata a raggi X e la microscopia elettronica a scansione (SEM) sono state utilizzate per valutare le microstrutture dei campioni. Ciò ha permesso al team di analizzare la distribuzione delle dimensioni dei pori e i percorsi di propagazione delle cricche nei campioni post-test.
I risultati hanno mostrato che, in primo luogo, l’integrazione di particelle di vetro riciclato ha aumentato la porosità dei campioni stampati in 3D. Ciò era più evidente con l’uso di particelle di vetro grossolane rispetto a particelle di vetro fini. Utilizzando l’imaging a raggi X, i ricercatori sono stati in grado di dimostrare che il componente principale della propagazione delle crepe era la presenza di particelle di vetro nei vuoti.
Nonostante ciò, la resistenza alla flessione dei campioni stampati in 3D è effettivamente aumentata dal 25% al 33% con l’aggiunta di particelle di vetro, ma solo quando l’ampiezza del raggio era perpendicolare alla direzione di stampa. Quando l’ampiezza del raggio e la direzione di stampa erano parallele, è stato riscontrato che le particelle di vetro riducono la resistenza alla flessione dall’8% al 20%.
Pertanto, il team di RMIT ha stabilito che il vetro riciclato potrebbe essere utilizzato come alternativa adeguata alla sabbia fluviale per la stampa 3D in calcestruzzo sostenibile, a condizione che la direzione di stampa fosse attentamente controllata.
Ulteriori dettagli dello studio possono essere trovati nel documento intitolato ” Cemento stampato in 3D con vetro riciclato: effetto della gradazione del vetro sulla resistenza alla flessione e sulla microstruttura “.
