L’esercito americano inventa la composizione di calcestruzzo 3D ad alta resistenza per la costruzione rapida di edifici
L’US Army Corps of Engineers (USACE), un’agenzia federale sotto il Dipartimento della Difesa, ha sviluppato e brevettato una composizione in calcestruzzo stampabile 3D che fornisce un’elevata resistenza strutturale per la costruzione di componenti.
La stampa 3D è in circolazione da oltre 30 anni. Ma ora, con lo sviluppo di nuovi materiali stampabili, è possibile costruire parti e prodotti sempre più complessi. USACE è in prima linea nello sviluppo di tecnologie di stampa 3D per la rapida costruzione di edifici per operazioni militari e civili. Tuttavia, un fattore limitante significativo per i progetti di costruzione 3D è stato l’obbligo di costruire edifici in cemento anziché cemento.
Il calcestruzzo non è omogeneo in natura, tuttavia, il calcestruzzo deriva la sua forza dalla presenza di “aggregati” di rocce e pietre. A causa della sua composizione non omogenea, il calcestruzzo ha un’alta tendenza a intasare le macchine. Il cemento è una miscela omogenea che non intasa le macchine, ma non ha la resistenza strutturale necessaria per garantire che gli edifici non crollino sotto stress.
L’esercito americano ha inventato quindi una composizione di calcestruzzo stampabile fatta dalla combinazione di una miscela solida, acqua e vari additivi liquidi. La miscela solida comprende quantità di aggregato, sabbia grossa, legante e sabbia fine. una miscela di argilla, una miscela di cenere volante e una miscela di fumi di silice. L’Aggregato, la sabbia grossolana e la sabbia fine sono presenti in un rapporto aggregato critico approssimativo 1: 1: 1, mentre la miscela di argilla, miscela di cenere volatile e miscela di fumi di silice sono presenti rispettivamente in quantità circa 1,5%, 10% e 5%. Questa miscela solida può essere preconfezionata per una successiva combinazione con gli additivi liquidi e liquidi in loco per formare una composizione stampabile.
Gli additivi liquidi comprendono additivi per il controllo del flusso, plastificanti, acceleranti e anti-restringimento. La miscela di controllo del flusso controlla la reologia della composizione del calcestruzzo stampabile alterandone la viscosità. Ciò migliora il flusso e il pompaggio della composizione del calcestruzzo stampabile ad alte pressioni. L’additivo plastificante consente una riduzione della quantità di acqua utilizzata nella composizione del calcestruzzo stampabile, aumentando la dispersione dei componenti della composizione del calcestruzzo stampabile a livelli inferiori di acqua. L’additivo riducente il restringimento riduce la formazione di crepe e il restringimento della composizione durante l’essiccazione, mentre l’additivo acceleratore diminuisce il tempo impostato e aumenta la resistenza della composizione del calcestruzzo stampabile.
Questa nuova composizione in calcestruzzo stampabile consente la stampa 3D per la costruzione di componenti per edifici che richiedono un’elevata resistenza. Una volta preparata la composizione concreta stampabile, un utente può stampare una struttura senza ulteriori modifiche della composizione. Gli utenti possono incorporare la mesh tra gli strati della composizione in calcestruzzo stampabile per rinforzare o stabilizzare la struttura.
