Calcestruzzo stampato in 3D più resistente e “smart”, grazie all’ossido di grafene

Con l’aggiunta di ossido di grafene, un team della RMIT University ha aumentato del 10% la resistenza del calcestruzzo stampato in 3D aprendo la strada a muri “intelligenti” capaci di monitorare le crepe

Calcestruzzo stampato in 3D
Struttura in cls stampato in 3D dalla RMIT Engineering – credit foto: Jonathan Tran

La stampa 3d del calcestruzzo minimizza gli sprechi, elimina il problema delle casseformi e velocizza il processo

(Rinnovabili.it) – Il calcestruzzo stampato in 3D ha ottime possibilità di diventare il materiale costruttivo del prossimo futuro. Tuttavia pur essendo una soluzione solitamente più economica e veloce da realizzare, non sempre offre le stesse proprietà fisiche e di resistenza del tradizionale calcestruzzo. Ma i ricercatori del RMIT University e dall’Università di Melbourne potrebbero aver trovato la soluzione al problema inserendo nella miscela un nanomateriale piuttosto comune: l’ossido di grafene.

Solitamente utilizzato per le batterie o i gadget elettronici, l’ossido di grafene non solo aumenta la resistenza del calcestruzzo stampato in 3D del 10%, ma gli conferisce anche una conduttività elettrica.

Gettare le basi per edifici “intelligenti”

Secondo Jonathan Tran, supervisore della ricerca e professore associato del RMIT, questo cls ha il potenziale per creare edifici “intelligenti” in cui i muri possono fungere da sensori per rilevare e monitorare piccole crepe. Il problema delle fessurazioni interne alle strutture di calcestruzzo impiegate nel settore edile, viene solitamente risolto grazie al monitoraggio con sensori a ultrasuoni o acustici. Ma questa tecnologia si limita ad individuare le crepe di grandi dimensioni, trascurando invece quelle più piccole.

“Questo genere di attrezzatura è spesso ingombrante, il che rende difficile il loro utilizzo regolare per il monitoraggio di strutture molto grandi come ponti o edifici alti”, ha sottolineato Tran. “Ma l’aggiunta di ossido di grafene crea la possibilità di un circuito elettrico nelle strutture in calcestruzzo, che potrebbe aiutare a rilevare problemi strutturali, cambiamenti di temperatura e altri fattori ambientali”.

Pro e contro della stampa 3D del Cls

I vantaggi offerti dalla stampa 3D del calcestruzzo sono numerosi. Innanzitutto riduce notevolmente i rifiuti edili, eliminando l’utilizzo delle normali casseforme solitamente impiegate per il getto che, una volta completato il loro lavoro, finiscono in discarica. Inoltre velocizza notevolmente il processo di costruzione facendo risparmiare tempo e manodopera.

L’aspetto negativo del calcestruzzo stampato in 3D è però la minor resistenza rispetto al più tradizionale cls. La stampa avviene per estrusione, strato per strato, ma questo procedimento rischia di creare legami deboli con scarsa resistenza. E’ inserendo l’ossido di grafene che le cose cambiano. Questo nanomateriale facilita l’estrusione e di conseguenza crea una maggiore uniformità e legami più forti tra gli strati.

Alla ricerca della miscela perfetta

I ricercatori della RMIT stanno ora studiando la miscela perfetta, con il giusto dosaggio tra cemento e ossido di grafene. Per il momento il quantitativo che ha dimostrato le migliori proprietà fisiche di resistenza ha previsto l’utilizzo dello 0,015% di ossido di grafene rispetto al peso del cemento, battendo in qualità il prototipo in cui il nanomateriale era presente per lo 0,03%.

Il calcestruzzo è una miscela attentamente bilanciata. L’aggiunta di una quantità eccessiva di ossido di grafene può interrompere questo equilibrio, in particolare il processo di idratazione, che è cruciale per la resistenza del calcestruzzo”, ha affermato Tran. “Troppo ossido di grafene può influire sul flusso del calcestruzzo, rendendone più difficile l’estrusione e creando quindi una struttura con più spazi tra gli strati di calcestruzzo”.

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La fase successiva della ricerca studierà la conduttività elettrica dell’ossido di grafene nel calcestruzzo e ne testerà la fattibilità come potenziale materiale intelligente. La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Additive Manufacturing Letters .

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