Eco3DConcrete: Diseño de hormigón más sostenible para impresión 3D basado en la reología y control de propiedades a muy cortas edades

La técnica emergente de la impresión digital del hormigón ofrece múltiples ventajas para el sector de la construcción, como la reducción de costes, mano de obra y tiempos de ejecución. También amplía las posibilidades de diseño y promueve el uso eficiente de los recursos. Sin embargo, esta nueva tecnología, aún está en desarrollo y presenta varios desafíos. Por ello, es importante profundizar en el conocimiento de esta nueva técnica para fomentar su uso y conseguir hormigones digitales sostenibles y durables.

Por otro lado, en las últimas décadas, han ido apareciendo materiales que se incorporan a las mezclas de hormigón, sustituyendo al árido o al clínker, que permiten mejorar propiedades y avanzar hacia la sostenibilidad de los hormigones convencionales. En esta misma línea de sostenibilidad, también se han desarrollado trabajos que centran su atención en la mejora de su durabilidad y, por tanto, vida útil de los hormigones empleando estrategias de auto-reparación, entre ellas, la reparación autógena, que se produce naturalmente a partir de materiales cementantes o agentes de curado. Así, el principal objetivo del proyecto ha sido el diseño de un hormigón sostenible que cumpla los requerimientos para impresión y presente un comportamiento mecánico y de durabilidad adecuados para aplicaciones reales.

El proyecto ha permitido diseñar dos mezclas sostenibles de hormigón para impresión digital, una con cemento de bajo contenido en clínker que se reemplaza por fíller calizo, ceniza de biomasa forestal y metacaolín y otra que, además, incorpora áridos porosos procedentes, también, de la biomasa forestal. Éstos actúan como reservorios de agua para curado interno, promoviendo fenómenos de reparación autógena que se suman a los aportados por los materiales suplementarios. Estas mezclas sostenibles se caracterizaron en estado fresco, definiéndose novedosos protocolos de ensayo apoyados en la reología, que permiten medir su capacidad de extrusión, capacidad de autosostenimiento y tiempo abierto de impresión. Las nuevas mezclas también se caracterizaron estado endurecido para evaluar el carácter anisotrópico de este tipo de hormigón y la posible influencia de los nuevos materiales utilizados en las mezclas sostenibles. Finalmente, se determinó la durabilidad de todas las mezclas, con objeto de evaluar el impacto de las técnicas de reparación autógena empleadas en la mejora de la unión entre capas (principal debilidad del hormigón impreso respecto a la durabilidad). Todos estos aspectos se midieron en las nuevas mezclas y se compararon con los ofrecidos por mezclas convencionales.

Finalmente, en el marco del proyecto llevó a cabo un análisis de la sostenibilidad de todos los hormigones diseñados. En conclusión, la mezcla con el cemento que incorpora materiales suplementarios y árido poroso para favorecer la unión entre capas y curado interno fue la que arrojó mejor índice de sostenibilidad presentando, además, características adecuadas para su uso en impresión digital.