Avaliação da influência da incorporação de metacaulim e das relações areia/ligantes e água/ligantes nas propriedades de concretos para impressão 3D

• Autor(a) principal: Diniz, Hugo Alessandro Almeida
• Data de Publicação: 2023
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRN
• Texto Completo: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/52423
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA; Engenharia dos materiais; Impressão 3D de concreto - 3DCP; Capacidade de extrusão; Construtibilidade; Metacaulim; Planejamento de mistura

A impressão 3D de concreto (3DCP) é uma técnica de construção baseada na deposição de camadas sucessivas de um compósito cimentício sem a necessidade de fôrmas convencionais. Para aplicação da técnica, o compósito deve possuir a capacidade de passar em um bico de impressão e suportar as sucessivas camadas impressas. Esse método promove uma execução mais rápida e com menos desperdício, porém, existem poucos estudos para entender as habilidades citadas. Nesta perspectiva, o objetivo deste estudo é entender a influência da areia, da água e da incorporação de metacaulim nas capacidades de extrusão e construtibilidade de compósitos cimentícios para impressão 3D. A análise foi baseada em um planejamento estatístico experimental de misturas para aferição do efeito e interação das variáveis: teor de substituição do cimento por metacaulim, relação areia/ligantes e relação água/ligantes. Foram avaliadas 10 misturas através das propriedades de extrusibilidade, construtibilidade, reologia e resistência no estado endurecido. Para auxiliar na análise foram desenvolvidos os ensaios de vazão experimental e de estabilidade dimensional. O fator água/ligantes teve influência preponderante na capacidade de extrusão, sendo o componente responsável pela fluidificação dos materiais. O metacaulim reduziu a capacidade de extrusão, podendo ser utilizado como mecanismo de controle. Porém, a substituição parcial do cimento elevou a deformação pela redução da tixotropia, sendo negativo para a construtibilidade. O metacaulim também promoveu otimização do tempo de aplicação, por retardar a pega. A areia elevou a capacidade construtiva pelo aumento da coesão entre as partículas, porém, reduziu o tempo de aplicação por elevar a evaporação da água de mistura. Houve uma interação significativa entre areia e metacaulim, provocada pela redução do empacotamento, que influenciou na elevação da extrusão e redução da capacidade construtiva. Observou-se também que o processo de impressão e as deformações ocorridas, influenciaram na resistência final do bloco impresso. Ao fim, foi possível compreender o efeito de cada componente, bem como, propor novos ensaios e parâmetros: a relação areia/ ligantes 1:1,5 mostrou-se viável em todas as propriedades analisadas; misturas com 30% de metacaulim apresentaram construtibilidade e extrusão adequadas em maiores teores de água; o fator água/ ligantes abaixo de 0,37 mostrou-se inviável, impedindo a impressão das misturas M3 e M10; a tensão de escoamento máxima para possibilitar a impressão foi de 250 N; o espalhamento mínimo de 161 mm; e a vazão ideal em 20 ml/s.