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 duradero. 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 aborda los desafíos ambientales en la construcción impresa en 3D y constituye una poderosa solución para afrontarlos.
“Nuestro objetivo era diseñar un hormigón imprimible que funcionara mejor y fuera más respetuoso con el medio ambiente”, dijo Osman Ozblot, profesor del Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental de la UVA. “La adición de grafeno al cemento LC2 brinda 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 examinó las propiedades de flujo del material, el rendimiento mecánico y el impacto ambiental, fue dirigido por el académico Tagba Betik y Tawfiq Ghadia de la UVA, candidato a doctorado en el 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 al cemento LC2 conocido por sus excelentes propiedades mecánicas, lo que aumentó su rendimiento para aplicaciones de impresión 3D.
“Este tipo de innovación es esencial para construir el futuro y estoy orgulloso de ser parte del equipo que lo impulsa”, afirmó Baytak.
Un aspecto clave de la investigación fue la evaluación del ciclo de vida (ACV), realizada por Zhang Fanjiang, investigador postdoctoral en el Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental, en colaboración con Lisa Colosi Peterson, profesora de ingeniería ambiental en la Universidad de Virginia. LCA reveló que este concreto LC2 mejorado con grafeno puede reducir las emisiones de gases de efecto invernadero en aproximadamente un 31 por ciento en comparación con las mezclas de concreto imprimibles convencionales.
“Fue importante poder ver el impacto ambiental total de este nuevo hormigón”, explicó Jiang. “No sólo presenta un mejor rendimiento mecánico, sino que también tiene un menor impacto medioambiental, lo que hace que la tecnología de construcción de hormigón en 3D sea más sostenible que los métodos tradicionales de impresión 3D con mayores emisiones de carbono”.
“Es gratificante ver que la ciencia nos empuja hacia prácticas de construcción ecológica”, afirmó Kolosi Patterson.
La asociación con VTRC permitió al equipo de UVA evaluar posibles aplicaciones del material en infraestructura de transporte, demostrando aún más su potencial en el mundo real. “La colaboración de VTRC fue esencial para desbloquear las propiedades fundamentales de este nuevo hormigón”, añadió Ozbolt.
“Es emocionante ser parte de un proyecto que cumple tanto con los requisitos técnicos de la construcción moderna como con la necesidad urgente de materiales respetuosos con el medio ambiente”, afirmó Gdeh.
El equipo de investigación incluyó al investigador de doctorado de la Universidad Técnica de Estambul y académico visitante de la Universidad de Virginia, Tagba Betik, Tawfiq Gadiya, Zhang Fanjiang, Lisa Kolosi y Osman E. Ozblot de la Universidad de Virginia, y el científico investigador Gabriel Ars. Del Consejo de Investigación del Transporte de Virginia.
El artículo titulado “Rendimiento reológico, mecánico y ambiental de compuestos cementosos mejorados con grafeno imprimibles con piedra caliza y arcilla calcinada” se publicó en el Journal of Building Engineering, 2024.
Esta investigación fue apoyada en parte por el Programa 3 Cavaliers de la Universidad de Virginia y el Consejo de Investigación Científica y Tecnológica de Turquía (TUBITAK).
