doctoralThesis
Avaliação de misturas cimentícias para impressão 3D com desempenho térmico otimizado
Evaluation of cement mixes for 3D printing with optimized thermal performance
Registro en:
ARAÚJO, Rísia Amaral. Avaliação de misturas cimentícias para impressão 3D com desempenho térmico otimizado. Orientador: Antônio Eduardo Martinelli. 2022. 125f. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2022.
Autor
Araújo, Rísia Amaral
Resumen
The development of 3D printed concrete mixes has been significantly studied during the last
few years. However, the optimization of the thermal comfort of printed structures still requires
further improvement. Therefore, the objective of the present study is to evaluate the effect of
replacing natural sand by light expanded clay aggregate (LECA) on the properties of
Portland-based 3DCP mixes. The mixtures were defined by a 2² factorial design with
independent factors as the substitution content (% sub) of sand by LECA and the aggregate
relation to binders ratio (a/b). The substitution of natural sand by LECA was carried out in
volume% due to the difference in density, to maintain the granulometric distribution of the
mixes. The compression flow technique together with the well-known consistency table were
used to evaluate the rheological behavior of 3DCP mixes containing aggregates with up to
1.2 mm in maximum diameter. The experimental results show that the substitution of sand
by LECA increased the yield stress of the mixes and improved their constructability,
maintaining the same workability, compressive strength and porosity as the reference LECAfree mixture. The thermal insulation behavior of the mixes was improved by the use of LECA
in the composition. The thermal behavior of the mixes was modeled and an equation
dependent only on the (%sub) factor was found. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq A impressão 3D de concretos (3DCP) tem ganhado forte impulso ao longo dos últimos anos.
Porém, misturas capazes de otimizar o conforto térmico de estruturas impressas ainda
precisam ser estudadas. Dessa forma, o objetivo do presente trabalho é avaliar a influência
do teor de substituição de areia natural por agregado leve de argila expandida (LECA) nas
propriedades mecânicas e físicas de misturas à base de cimento Portland para 3DCP. As
misturas foram formuladas a partir de um planejamento fatorial 2² tendo como fatores
independentes o teor de substituição (%sub) de areia por LECA e a relação agregado sobre
ligantes (a/b). A substituição da areia natural por LECA foi realizada em volume, em função
da diferença de densidade entre eles. A técnica de Squeeze-flow, em conjunto com o ensaio
de flow-table, foi utilizada para avaliar o comportamento reológico das misturas para 3DCP
contendo agregados de até 1,2 mm de diâmetro máximo. Os resultados experimentais
obtidos através do ensaio de squeeze-flow mostraram que a substituição de areia por LECA
aumentou a tensão de escoamento e a viscosidade da mistura, o que resulta em aumento
da construtibilidade sem deixar de apresentar trabalhabilidade equivalente a mistura de
referência. Além disso, constatou-se que a substituição da areia pela LECA aumentou o
isolamento térmico sem comprometer importantes propriedades estruturais, como
resistência mecânica e porosidade. Por fim, o comportamento térmico dos compósitos foi
modelado e foi encontrada uma equação dependente apenas do fator teor de substituição
(%sub).