La stampa 3D del calcestruzzo (3DCP) sta rivoluzionando l’edilizia, permettendo di costruire strutture esterne, anche di più piani, in modo rapido e sostenibile. Tuttavia, questa tecnologia si scontra con un problema noto: l’adesione tra gli strati di calcestruzzo, che può compromettere la resistenza complessiva della costruzione.

Una nuova ricerca ha però individuato una soluzione semplice e molto promettente per migliorare questo aspetto cruciale. Scopriamo insieme di cosa si tratta e perché potrebbe cambiare il modo di stampare in 3D il calcestruzzo.

Indice

Problemi di adesione negli strati del calcestruzzo stampato

La tecnica di stampa 3D del calcestruzzo funziona in modo simile alla stampa FFF utilizzata nelle stampanti 3D più comuni, ma con volumi di costruzione enormi e materiali diversi. Nel 3DCP, il calcestruzzo viene depositato a strati, uno sopra l’altro, con ogni livello che inizia a indurirsi prima dell’applicazione del successivo.

Questo naturale processo di indurimento crea un problema di adesione tra gli strati, che non si saldano in modo ottimale tra loro come accade nel concreto tradizionale gettato in una sola soluzione. Il risultato è una diminuzione della resistenza, un fattore critico nell’edilizia, dove la solidità strutturale è fondamentale per sicurezza e durabilità.

La svolta del silicato di litio

Il nuovo studio ha trovato una soluzione semplice: applicare una soluzione a base di silicato di litio sulla superficie del calcestruzzo stampato prima di sovrapporre lo strato successivo. Questa sostanza è in grado di penetrare fino a 6 millimetri negli strati già depositati.

Il silicato di litio, non solo è facile da reperire, ma è anche ecologico: privo di sostanze nocive e conforme ai regolamenti sulle emissioni di composti organici volatili (VOC). Questo lo rende una scelta ideale per il settore delle costruzioni, spesso sotto stretta regolamentazione ambientale.

Come funziona il trattamento con silicato di litio

Il silicato reagisce chimicamente con l’idrossido di calcio presente nel calcestruzzo, formando un composto chiamato silicato di calcio idrato (C-S-H). Questo processo rende la zona di contatto tra gli strati più densa e meno porosa, migliorandone la compattezza.

Nel dettaglio, grazie a questo trattamento i ricercatori hanno osservato:

  • Un significativo aumento della resistenza alla compressione e alla trazione tra gli strati;
  • Una diminuzione della porosità complessiva del calcestruzzo;
  • Una forte riduzione dei pori di grandi dimensioni, da un 2% a solo lo 0,3%;
  • Una distribuzione più uniforme e omogenea dei materiali sulla superficie degli strati.

Vantaggi pratici e prospettive future

L’aspetto più interessante di questo metodo è il costo contenuto: il silicato di litio costa meno di un dollaro per metro quadrato di applicazione, una spesa minima rispetto al costo totale di un edificio. Il problema attuale è che nessuna macchina 3D per il calcestruzzo ha ancora integrato un sistema per applicare automaticamente questa soluzione durante la stampa, ma i ricercatori ritengono che sia un’aggiunta semplice e che vedremo presto impiegata.

Questo miglioramento permette non solo di ottenere strutture più solide e affidabili, ma apre la strada a costruzioni con geometrie più complesse e potenzialmente più veloci. La riduzione del tempo di attesa tra un layer e l’altro può infatti accelerare i processi di stampa.

Un’ulteriore possibile applicazione riguarda il problema delle “giunture a freddo” (cold joint), che si manifestano spesso quando si stampa in 3D il calcestruzzo in condizioni climatiche fredde, peggiorando l’adesione tra gli strati. Migliorare la forza del legame potrebbe permettere di affrontare con successo anche questa sfida, rendendo la tecnologia utilizzabile in ambienti più vari e complessi.

Infine, l’idea di “verniciare” gli strati con additivi liquidi apre nuove piste anche per la stampa 3D a filamento (FFF): potrebbe forse esistere un materiale altrettanto semplice che aumenti l’adesione tra layer in stampa plastica?

La ricerca porterà inevitabilmente a nuove innovazioni, anche oltre il settore edile, consolidando la stampa 3D del calcestruzzo come una tecnologia fondamentale per il futuro delle costruzioni sostenibili e ad alte prestazioni.

In copertina: foto d’archivio