De acordo com a Universidade da Virgíniaos pesquisadores desenvolveram um compósito cimentício mais sustentável e imprimível em 3D. Este novo materials, que combina grafeno com calcário e cimento argiloso calcinado (LC2), oferece maior resistência e durabilidade, ao mesmo tempo que reduz significativamente as emissões de carbono – tornando-o uma solução poderosa para enfrentar os desafios ambientais no 3DCP.
“Nosso objetivo period projetar um concreto imprimível que tivesse melhor desempenho e fosse mais ecológico”, disse Osman Ozbulut, professor do Departamento de Engenharia Civil e Ambiental da UVA. “A adição de grafeno ao cimento LC2 oferece uma oportunidade única para reduzir as emissões de carbono, mantendo ao mesmo tempo a resistência e a flexibilidade necessárias para a construção impressa em 3D.”
O estudo, que explorou as propriedades de fluxo, desempenho mecânico e impactos ambientais deste materials, foi liderado pelo estudioso visitante Tuğba Baytak e Tawfeeq Gdeh da UVA, pesquisadores de doutorado no Laboratório de Infraestrutura Resiliente e Avançada da Universidade da Virgínia. Colaborando com pesquisadores do Virginia Transportation Analysis Council (VTRC), Baytak e Gdeh aplicaram grafeno – conhecido por suas excelentes propriedades mecânicas – ao cimento LC2, melhorando significativamente seu desempenho para aplicações de impressão 3D.
“Esse tipo de inovação é essencial para o futuro da construçãoe estou orgulhoso de fazer parte da equipe que impulsiona isso”, disse Baytak.
Um aspecto elementary da pesquisa foi uma Avaliação do Ciclo de Vida (ACV), conduzida por Zhangfan Jiang, pesquisador de pós-doutorado no Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, em colaboração com Lisa Colosi Peterson, professora de engenharia ambiental na Universidade da Virgínia. A ACV revelou que este concreto LC2 enriquecido com grafeno poderia reduzir as emissões de gases de efeito estufa em aproximadamente 31% em comparação com as tradicionais misturas de concreto imprimíveis.
“Ser capaz de ver toda a pegada ambiental deste novo concreto foi importante”, disse Jiang. “Ele não apenas apresenta melhor desempenho mecânico, mas também tem menor impacto ambiental, tornando a tecnologia de construção em concreto 3D mais sustentável em comparação aos métodos tradicionais de impressão 3D com maiores emissões de carbono.”
“É gratificante ver a ciência nos levar a práticas de construção mais ecológicas”, disse Colosi Peterson.
A parceria com a VTRC permitiu à equipe da UVA avaliar as aplicações potenciais do materials em infraestrutura de transporte – demonstrando ainda mais seu potencial no mundo actual. “A colaboração do VTRC foi essencial para descobrir as propriedades fundamentais deste novo concreto”, disse Ozbulut.
“É emocionante fazer parte de um projeto que atende tanto às demandas técnicas da construção moderna quanto à necessidade urgente de materiais mais ecológicos”, disse Gdeh.
A equipe de pesquisa incluiu Tugba Baytak, pesquisador de doutorado da Universidade Técnica de Istambul e pesquisador visitante da Universidade da Virgínia, Tawfeeq Gdeh, Zhangfan Jiang, Lisa Colosi e Osman E. Ozbulut da Universidade da Virgínia, e Gabriel Arce, pesquisador cientista do Conselho de Pesquisa de Transporte da Virgínia.
O artigo, intitulado ‘Desempenho reológico, mecânico e ambiental de compósitos cimentícios aprimorados com grafeno para impressão com calcário e argila calcinada’, foi publicado no Journal of Constructing Engineering2024.
Esta pesquisa foi parcialmente financiada pelo Programa 3 Cavaliers da Universidade da Virgínia e pelo Conselho de Pesquisa Científica e Tecnológica da Turquia (TUBITAK).