Investigadores de la Universidad de Virginia han logrado avances significativos en el campo del hormigón impreso en 3D, que avanza rápidamente, al desarrollar un compuesto cementoso imprimible más sostenible. Este nuevo material, que combina grafeno con piedra caliza y cemento de arcilla calcinada (LC2), ofrece mayor resistencia y durabilidad al tiempo que reduce significativamente las emisiones de carbono, lo que lo convierte en una poderosa solución para abordar los desafíos ambientales en la construcción impresa en 3D.
«Nuestro objetivo era diseñar un hormigón imprimible que tuviera un mejor rendimiento y fuera más ecológico», dijo Osman Ozbulut, profesor del Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental de la UVA. «La adición de grafeno al cemento LC2 ofrece una oportunidad única para reducir las emisiones de carbono y al mismo tiempo mantener la resistencia y flexibilidad necesarias para la construcción impresa en 3D».
El estudio, que exploró las propiedades de flujo, el rendimiento mecánico y los impactos ambientales de este material, fue dirigido por el académico visitante Tugba Baytak y Tawfeeq Gdeh de la UVA, investigadores doctorales del Laboratorio de Infraestructura Avanzada y Resiliente de la Universidad de Virginia. En colaboración con investigadores del Consejo de Investigación del Transporte de Virginia (VTRC), Baytak y Gdeh aplicaron grafeno, conocido por sus excelentes propiedades mecánicas, al cemento LC2, mejorando significativamente su rendimiento para aplicaciones de impresión 3D.
«Este tipo de innovación es esencial para el futuro de la construcción y estoy orgulloso de ser parte del equipo que impulsa esto», dijo Baytak.
Un aspecto clave de la investigación fue una Evaluación del Ciclo de Vida (LCA), realizada por Zhangfan Jiang, investigador postdoctoral del Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental, en colaboración con Lisa Colosi Peterson, profesora de ingeniería ambiental de la Universidad de Virginia. La ACV reveló que este hormigón LC2 mejorado con grafeno podría reducir las emisiones de gases de efecto invernadero en aproximadamente un 31 % en comparación con las mezclas de hormigón imprimibles tradicionales.
«Era importante poder ver la huella medioambiental completa de este nuevo hormigón», explicó Jiang. «No sólo presenta un mejor rendimiento mecánico sino que también tiene un menor impacto ambiental, lo que hace que la tecnología de construcción de hormigón en 3D sea más sostenible en comparación con los métodos tradicionales de impresión 3D con mayores emisiones de carbono».
«Es gratificante ver que la ciencia nos empuja hacia prácticas de construcción más ecológicas», dijo Colosi Peterson.
La asociación con VTRC permitió al equipo de UVA evaluar las posibles aplicaciones del material en la infraestructura de transporte, mostrando aún más su potencial en el mundo real. «La colaboración de VTRC fue esencial para descubrir las propiedades fundamentales de este nuevo hormigón», añadió Ozbulut.
«Es emocionante ser parte de un proyecto que aborda tanto las demandas técnicas de la construcción moderna como la necesidad urgente de materiales más ecológicos», afirmó Gdeh.
El equipo de investigación incluyó a Tugba Baytak, investigador doctoral de la Universidad Técnica de Estambul y académico visitante de la Universidad de Virginia, Tawfeeq Gdeh, Zhangfan Jiang, Lisa Colosi y Osman E. Ozbulut de la Universidad de Virginia, y Gabriel Arce, científico investigador. del Consejo de Investigación del Transporte de Virginia.
El artículo se tituló «Rendimiento reológico, mecánico y ambiental de compuestos cementosos mejorados con grafeno imprimibles con piedra caliza y arcilla calcinada» publicado en el Journal of Building Engineering, 2024.
Esta investigación fue financiada en parte por el Programa 3 Cavaliers de la Universidad de Virginia y el Consejo de Investigación Científica y Tecnológica de Turquía (TUBITAK).
