Calcestruzzo avanzato stampabile in 3D promette resistenza, durata e minori emissioni di carbonio
I ricercatori hanno sviluppato un calcestruzzo arricchito con grafene che riduce le emissioni di carbonio.
I ricercatori dell’Università della Virginia hanno compiuto importanti progressi nel campo del calcestruzzo stampato in 3D, sviluppando un composito cementizio più sostenibile e adatto alla stampa. Questo nuovo materiale, che combina grafene con calcare e cemento di argilla calcinata (LC2), offre maggiore resistenza e durata, riducendo significativamente le emissioni di carbonio, fornendo così una soluzione potente per affrontare le sfide ambientali nella costruzione stampata in 3D.
“Il nostro obiettivo era progettare un calcestruzzo stampabile che funzionasse meglio e fosse più eco-compatibile”, ha affermato Osman Ozbulut, professore presso il Dipartimento di Ingegneria civile e ambientale dell’UVA. “L’aggiunta di grafene al cemento LC2 offre un’opportunità unica per ridurre le emissioni di carbonio mantenendo la resistenza e la flessibilità richieste per la costruzione stampata in 3D”.
Lo studio, che ha esplorato le proprietà di flusso, le prestazioni meccaniche e gli impatti ambientali di questo materiale, è stato condotto dal visiting scholar Tuğba Baytak e da Tawfeeq Gdeh dell’UVA, ricercatori di dottorato presso il Resilient and Advanced Infrastructure Laboratory dell’Università della Virginia. Collaborando con i ricercatori del Virginia Transportation Research Council (VTRC), Baytak e Gdeh hanno applicato il grafene, noto per le sue eccezionali proprietà meccaniche, al cemento LC2, migliorandone significativamente le prestazioni per le applicazioni di stampa 3D.
Una soluzione per l’edilizia sostenibile
Un aspetto chiave della ricerca è stata una valutazione del ciclo di vita (LCA), condotta da Zhangfan Jiang, ricercatore post-dottorato del Dipartimento di Ingegneria civile e ambientale, in collaborazione con Lisa Colosi Peterson, professoressa di ingegneria ambientale presso l’Università della Virginia. La LCA ha rivelato che questo calcestruzzo LC2 arricchito di grafene potrebbe ridurre le emissioni di gas serra di circa il 31% rispetto alle tradizionali miscele di calcestruzzo stampabili.
“Essere in grado di vedere l’impatto ambientale completo di questo nuovo calcestruzzo è stato importante”, ha spiegato Jiang. “Non solo mostra migliori prestazioni meccaniche, ma ha anche un impatto ambientale inferiore, rendendo la tecnologia di costruzione del calcestruzzo 3D più sostenibile rispetto ai tradizionali metodi di stampa 3D con maggiori emissioni di carbonio”.
“È gratificante vedere che la scienza ci spinge verso pratiche edilizie più ecologiche”, ha affermato Colosi Peterson.
Collaborazione e applicazioni pratiche
La partnership con VTRC ha permesso al team dell’UVA di valutare le potenziali applicazioni del materiale nelle infrastrutture di trasporto, evidenziandone ulteriormente il potenziale nel mondo reale. “La collaborazione con VTRC è stata essenziale per scoprire le proprietà fondamentali di questo nuovo calcestruzzo”, ha aggiunto Ozbulut.
“È entusiasmante far parte di un progetto che affronta sia le esigenze tecniche dell’edilizia moderna sia l’urgente necessità di materiali più ecocompatibili”, ha affermato Gdeh.
Riferimento: Baytak T, Gdeh T, Jiang Z, Arce G, Colosi LM, Ozbulut OE. Prestazioni reologiche, meccaniche e ambientali di compositi cementizi stampabili arricchiti di grafene con calcare e argilla calcinata. Journal of Building Engineering. 2024;97:110673. doi: 10.1016/j.jobe.2024.110673.
