Entrained air as a rheology modifying agent for 3D printed concrete
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Date
2020
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Abstract
La impresión 3D con hormigón (3DCP) es una oportunidad para hacer más sustentable
la construcción de hormigón, presentando beneficios en los ámbitos social,
medioambiental e industrial. Entre los obstáculos existentes para su industrialización está
la reología, ya que debe ser lo suficientemente firme para soportar su propio peso y el de
las capas superiores sin la ayuda de moldajes, pero también debe ser bombeable dentro de
la impresora. Las soluciones actuales para un hormigón "imprimible" requieren una alta
dosis de cemento, que puede reducirse promoviendo el uso de aditivos y materiales
cementicios suplementarios (SCM). Entre los aditivos menos explorados se encuentra el
aire incorporado (EA). La revisión de la literatura sugiere que el efecto reológico del EA
tiene un doble comportamiento; Se hipotetiza que la adición de EA aumenta el esfuerzo
de corte límite estático (Ƭs0) y disminuye la viscosidad plástica (μρ), lo cual es ideal para
la 3DCP ya que se requiere un Ƭs0
alto una vez que se extruye la mezcla y un μρ bajo para
garantizar fluidez dentro de la impresora. Esta hipótesis se valida mediante ensayos
experimentales en pasta de cemento y mortero con agente incorporador de aire (AEA) con
reómetro y pruebas empíricas, además de la comparación de datos experimentales con
modelos reológicos teóricos. Los resultados experimentales muestran un aumento
constante en Ƭs0
en pasta de cemento y mortero con AEA, y una disminución en μρ en
pasta de cemento. El análisis de estos datos experimentales y los datos encontrados en la
literatura muestra que el AEA aniónico genera un aumento de Ƭs0, mientras que el AEA
aniónico y el neutro genera una disminución de μρ. Este efecto se atribuye a burbujas
“armadas”, generadas por la carga eléctrica de los surfactantes aniónicos, que en reposo
contribuyen a la acumulación estructural, pero en un régimen de movimiento se rompen
y promueven la lubricación. Se deben realizar más ensayos experimentales para validar
completamente el AEA como un aditivo modificador de reología para 3DCP.
Description
Tesis (Master of Science in Engineering)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2020