I rifiuti edili diventano un nuovo materiale di stampa 3D sostenibile.

GLI SCIENZIATI RICICLANO I RIFIUTI DELLA DEMOLIZIONE IN CALCESTRUZZO STAMPABILE 3D ECOLOGICO

Scienziati della Swinburne University of Technology e dell’Hebei University of Technology sono riusciti a trasformare i rifiuti edili in un nuovo materiale di stampa 3D sostenibile.

Utilizzando aggregati di calcestruzzo riciclato, particelle di ceramsite e sabbia del deserto, il team è stato in grado di formulare un materiale da costruzione estrudibile a basso costo, in tre diverse classi di particelle. Durante i test iniziali, il nuovo sostituto del calcestruzzo ha dimostrato un effetto “scheletrico” autoportante, conferendogli potenzialmente la forza e la durata necessarie per la distribuzione all’interno di applicazioni di costruzione pesanti.

Sebbene la stampa 3D sia stata utilizzata per costruire di tutto, dai ponti pedonali lunghi 97 piedi agli eleganti mobili in cemento nelle ultime settimane, i materiali convenzionali continuano a limitare il potenziale di costruzione della tecnologia. Una volta stampati, i cementi esistenti presentano un legame debole e strutture di snervamento con rinforzo inadeguato, il che significa che la stampa 3D viene spesso implementata all’interno di progetti architettonici a basso rischio una tantum.

Tuttavia, la flessibilità della produzione additiva ha anche i suoi vantaggi e offre l’opportunità di sviluppare nuovi sostituti ecologici del calcestruzzo, un materiale che produce oltre 70 kg di CO2 per tonnellata. All’interno dei materiali da costruzione convenzionali, l’aggregato forma più della metà della miscela, quindi molti hanno sperimentato il passaggio agli aggregati vergini, ma ora questo sta diventando un peso per le risorse naturali.

In alternativa, gli scienziati hanno ora combinato la sabbia del deserto con il ceramsite utilizzato per gestire i sedimenti del lago e i rifiuti di demolizione, per formulare una nuova sostituzione del calcestruzzo leggero. Dato che meno del 5% del calcestruzzo viene riciclato ed è spesso utilizzato nella produzione di piastrelle per pavimenti e pavimentazioni, il materiale del team potrebbe alla fine aiutare a ridurre il più ampio impatto ambientale del settore edile.

“I rifiuti da costruzione e demolizione generati ogni anno rappresentano la metà di tutti i rifiuti solidi urbani; questo minaccia l’ambiente urbano “, hanno spiegato gli scienziati nel loro articolo. “L’esplorazione di soluzioni ecocompatibili è importante per affrontare la carenza di risorse naturali e il grave deterioramento dell’ambiente ecologico”.

Durante il processo di formulazione, il team ha miscelato cemento Portland quotidiano, fumi di silice e un superfluidificante policarbossilato per creare tre miscele di cemento con particelle di dimensioni variabili. Inizialmente gli scienziati hanno scoperto che gli aggregati non dovrebbero essere superiori a un terzo del diametro dell’ugello per evitare blocchi e che le particelle di 0,3-2,36 mm erano insufficienti.

Una volta che il team ha identificato la miscela ottimale, ha implementato una stampante 3D a portale da 1,8 mx 1,8 mx 1,5 m per costruire tre strutture di prova a dieci strati lunghe 300 mm. Uno dei modelli, che è stato costruito con un materiale di classificazione denso continuo, ha dimostrato una scorrevolezza particolarmente bassa, che gli ha fatto mostrare un effetto “scheletrico” e un alto livello di stress di snervamento.

Inoltre, la formulazione più forte dei ricercatori è stata in grado di sopportare un carico di 91N e il suo contenuto di calcestruzzo riciclato è servito ad aumentare la superficie tra ogni strato, migliorando l’adesione. Tuttavia, tutte e tre le miscele hanno anche mostrato livelli elevati di ritiro entro le prime 24 ore, con i materiali con il minore contenuto di ceramite che sono stati colpiti in modo peggiore.

I ricercatori hanno concluso suggerendo che l’aggiunta di ulteriori aggregati potrebbe aiutare a mitigare il ritiro visto nella loro matrice cementizia, ma hanno anche ammesso che sono necessarie ulteriori attività di ricerca e sviluppo per prevenire potenziali fessurazioni. Di conseguenza, il materiale ecologico del team rimane in fase di sviluppo, nonostante l’incoraggiante fluidità, proprietà meccaniche e adesione mostrate durante i primi test.

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