T. Baytak et al., Journal of Building Engineering, 97, 110673, 2024.
I ricercatori dell’Università della Virginia hanno compiuto significativi progressi nel campo del calcestruzzo stampato in 3D, sviluppando un cemento composito stampabile più sostenibile. Questo nuovo materiale combina grafene con cemento a base di calcare e argilla calcica. Offre così una maggiore resistenza e durabilità, riducendo significativamente le emissioni di carbonio e rappresentando una valida soluzione per affrontare le nuove sfide ambientali.
di Sara Bagherifard
L’obiettivo di questo studio era progettare un calcestruzzo stampabile che fosse più performante e più ecologico. Le nanopiastrine di grafene (GNP) sono note per le loro straordinarie proprietà meccaniche. La loro aggiunta al cemento offre un’opportunità unica per ridurre le emissioni di carbonio mantenendo resistenza e flessibilità necessarie per la costruzione stampata in 3D.
Le proprietà meccaniche del calcestruzzo stampato
Le GNP sono state disperse utilizzando una tecnica di sonificazione assistita, controllando i loro parametri di dispersione. Per quanto riguarda le proprietà meccaniche, la resistenza a compressione è incrementata del 23% con l’aggiunta dello 0,05% di GNP in entrambe le direzioni di carico: nella direzione di stampa e perpendicolare alla direzione di stampa. Superata la percentuale del 0,05% di aggiunta di GNP, la resistenza alla compressione ha continuato ad aumentare rispetto alla miscela di controllo, sebbene in misura minore. Allo stesso modo, la resistenza a flessione è notevolmente migliorata per i campioni caricati nella direzione di stampa con aggiunta di 0,05% di GNP, mentre nell’altra direzione di carico, la resistenza alla flessione è rimasta quasi invariata. Per i valori più elevati della percentuale di GNP, l’effetto sulla resistenza alla flessione è diminuito in modo significativo.
Le conclusioni sull’impatto ambientale
Un aspetto chiave della ricerca è stata la valutazione del ciclo di vita (LCA) per analizzare l’intera impronta ambientale di questo nuovo materiale. La LCA ha rivelato che questo calcestruzzo potenziato con le nanopiastrine di grafene potrebbe ridurre le emissioni di gas serra di circa il 31% rispetto alle tradizionali miscele di calcestruzzo stampabili.
I risultati dello studio indicano che incorporare GNP nel calcestruzzo può portare vantaggi tangibili sia in termini di prestazioni sia nel ridurre l’impatto ambientale. Questo renderebbe la tecnologia di costruzione in calcestruzzo stampato in 3D più sostenibile rispetto ai classici metodi di stampa.
Il duplice obiettivo di migliorare le proprietà meccaniche e di valutare l’impatto ambientale offre un nuovo approccio allo sviluppo di materiali da costruzione avanzati ed ecologici, adatti alle moderne tecnologie di stampa.
