La stampa 3D di calcestruzzo (3DCP/3DPC) sta passando dai prototipi a impieghi operativi, ma la riduzione dell’impronta climatica dipende soprattutto dal legante: il cemento Portland e, in particolare, il clinker sono la voce più impattante del mix. Per questo molte linee di ricerca e sviluppo puntano a sostituzioni parziali del cemento con materiali cementizi supplementari (SCM) e a rimpiazzi di frazioni fini/aggregati con materiali riciclati o di recupero, senza perdere pompabilità, estrudibilità e stabilità in quota.
Il brevetto: utility model taiwanese TWM676956U e l’idea del “reservoir silt”
Il punto di partenza del caso raccontato da Fabbaloo (10 febbraio 2026) è un utility model di Taiwan identificato come TWM676956U, che propone una miscela per 3DCP in cui una quota di materiali “vergini” viene sostituita con limo/sedimento di bacino (reservoir silt) opportunamente trattato, mantenendo le prestazioni richieste dalla deposizione a strati e cercando l’allineamento con criteri locali di “green concrete”.
Perché proprio i sedimenti di bacino: il caso Zengwen/Tsengwen
Nel brevetto il sedimento è descritto come proveniente dal bacino di Zengwen (Tsengwen) a Taiwan, un contesto in cui la sedimentazione è un tema gestionale concreto: eventi meteorologici intensi e piena possono aumentare l’apporto solido e ridurre la capacità utile, rendendo necessarie strategie come dragaggi e gestione dei sedimenti. In quest’ottica, trasformare parte del materiale dragato in feedstock per materiali da costruzione prova a connettere manutenzione idraulica e filiera dei materiali.
Ricetta di base: componenti e intervalli in “parti in peso”
Secondo la descrizione riportata, il “filamento” estrudibile (inteso come miscela pronta per estrusione) combina acqua, sabbia fine naturale, cemento Portland, loppa granulata d’altoforno macinata (GGBFS), limo di bacino e additivi chimici. Le proporzioni indicate (in parti in peso) sono: 8–12 acqua; 29–44 sabbia fine; 8–12 cemento; 7–15 GGBFS; 7–11 silt; 0,2–0,4 additivo. È anche indicato un rapporto acqua/legante (w/b) 0,33–0,35 e un aggiustamento del rapporto legante/sabbia per bilanciare pompabilità e “shape retention” (tenuta di forma).
Perché la loppa (GGBFS) entra nel mix e cosa si vuole controllare
La loppa d’altoforno macinata è un SCM usato in molte formulazioni per ridurre clinker e modulare proprietà meccaniche/durabilità; nel brevetto entra anche come leva per compensare alcuni effetti del sedimento (ad esempio su ritiro e assorbimento). In letteratura, l’uso di SCM viene spesso collegato a riduzione di CO₂ associata al cemento e a variazioni (positive o da gestire) su resistenze e durabilità, a seconda del dosaggio e della maturazione.
Prove di stampa: estrudibilità e “buildability” (angolo di inclinazione e deformazione in altezza)
Nelle prove descritte, cinque formulazioni vengono valutate con metriche tipiche dell’estrusione: angolo di inclinazione < 2° e deformazione in altezza < 5%, valori interpretati come compatibili con una deposizione stabile strato su strato. È un punto centrale perché l’aggiunta di fini (come silt) può abbassare lo sforzo di snervamento e favorire l’estrusione, ma se spinta troppo può peggiorare la capacità del manufatto fresco di sostenere gli strati successivi.
Resistenze e anisotropia: obiettivi dichiarati a 28 giorni
Il documento, come riportato, imposta obiettivi di resistenza a compressione differenziati per direzione (X, Y, Z), riconoscendo l’anisotropia tipica dei manufatti stampati a strati. I minimi indicati a 28 giorni sono 210/280/350 kgf/cm² in X/Y/Z (circa 21/28/35 MPa). Vengono anche citati risultati a 7 giorni con quasi tutti i dati già sopra la soglia minima più bassa, suggerendo un incremento con la maturazione.
Durabilità: solfati, acidi, assorbimento e densità
Il quadro prestazionale riportato non è uniforme: con più silt si osservano segnali di maggiore vulnerabilità in alcune prove (perdita di massa in immersione in solfato di sodio e acido solforico), mentre una formulazione con alto contenuto di GGBFS risulta la migliore contro acido solforico al 3%. Inoltre, l’aumento di silt tende a ridurre la massa volumica e ad aumentare l’assorbimento d’acqua se non compensato da legante/SCM adeguati (microstruttura più densa, più C-S-H).
RCPT sotto 2000 coulomb: cosa significa in pratica
Tutte le miscele riportano RCPT < 2000 coulomb. Nella classificazione comunemente richiamata per ASTM C1202/AASHTO T277, 1000–2000 coulomb corrisponde a permeabilità ai cloruri “bassa”, mentre 2000–4000 è “moderata”. Il bollettino tecnico (che richiama la tabella storica FHWA) sottolinea anche che il test misura principalmente una risposta elettrica/resistività e va usato per confronti, non come replica delle condizioni reali di esposizione.
Impronta carbonica dichiarata: 256–364 kg CO₂e per m³ e cosa implica
Il brevetto, sempre nella sintesi riportata, associa alle formulazioni un coefficiente di emissione di 256–364 kg CO₂e/m³, presentandolo come più basso rispetto a malte “cemento-forward”. A livello di sistema, il senso della riduzione sta nel tagliare clinker/cemento (via GGBFS) e nel rimpiazzare quote di materiali con un flusso di recupero (sedimenti), in una filiera dove il cemento pesa in modo rilevante sulle emissioni del settore.
Cosa aggiunge la letteratura: sedimenti come SCM e trattamenti necessari
Il tema “sedimenti → materiale cementizio/aggregato” è presente anche nella ricerca: una review su sedimenti dragati come SCM discute caratterizzazione, trattamenti (ad esempio termici) e test necessari per assicurare prestazioni e impatti ambientali controllati. In parallelo, lavori specifici su malte stampabili mostrano approcci in cui sedimenti dragati flash-calcinati sostituiscono parte del cemento per ottenere impasti stampabili riducendo consumo di OPC, con verifiche su stato fresco e indurito. Questi studi rafforzano un punto pratico: la variabilità del sedimento (granulometria, argille, sali, contaminanti, umidità) va gestita con protocolli di qualifica e, spesso, pre-trattamenti.
Limiti da chiarire per l’adozione: variabilità del silt, parametri di processo, scala reale
Nel caso del brevetto, il silt è descritto con caratteristiche che potrebbero non trasferirsi “uno a uno” ad altri bacini (stagionalità, metodo di dragaggio, distribuzione granulometrica). Mancano inoltre, nella sintesi disponibile, dettagli operativi che in 3DCP incidono molto: portate, diametri ugello, altezze layer, tempi di apertura, stabilità su stampa multi-ora e prove su scala edilizia. Il percorso più lineare verso cantieri e prefabbricazione passa quindi da: qualifica su più lotti di silt; controlli di durabilità con protocolli coerenti con l’esposizione d’uso; e dimostrazioni di stampa ripetibili su geometrie e volumi significativi.
Applicazioni citate e dove l’approccio può avere senso
Le applicazioni elencate includono elementi e strutture dove l’estrusione di malte/cementizi ha già casi d’uso (pareti, elementi prefabbricati, opere idrauliche leggere), e in cui la disponibilità locale di fini/aggregati può incidere su costi e logistica. In scenari legati a manutenzioni idrauliche o opere pubbliche, l’idea di collegare la gestione dei sedimenti a una catena del valore dei materiali richiede però tracciabilità del materiale, controlli ambientali e standardizzazione della qualità.
