Un grupo de investigadores de la Nanyang Technological University de Singapur fabricó con éxito un elemento de hormigón impreso 3D, cuyo agregado se compuso en su totalidad de vidrio reciclado de distinto tamaño. Los ensayos en laboratorio del elemento arrojaron interesantes resultados y probaron la vialidad de la pieza fabricada con este nuevo tipo de hormigón impreso 3D.
Uno de los desafíos que tiene la producción de hormigón, a nivel global, se encuentra en el uso de materias primas para su producción, particularmente, en lo que respecta a los áridos. Para reemplazar el árido natural y no agotar al recurso, es que diversos materiales comenzaron a utilizarse para su reemplazo, sean estos residuos propios de la construcción, escorias de otras industrias e incluso, el uso de relaves mineros.
Estos tipos de áridos, que reemplazan de manera parcial -y en algunos casos, total- al agregado natural, incorporan un elemento de circularidad a la producción tradicional del hormigón. Sin embargo, ¿qué pasa con el agregado para hormigón impreso 3D? Como se publicó en un artículo anterior, en Australia se realizó un estudio en el que se utilizó cristal reciclado en la mezcla del material, con una tasa de reemplazo de hasta un 50%.
Siguiendo esa línea, un equipo de investigadores de la Nanyang Technological University (NTU) de Singapur, liderado por el académico Tan Ming Jen, realizó un ensayo con una banca fabricada con hormigón impreso 3D cuyo agregado fino estaba compuesto por residuos de vidrios reciclados. Los resultados del uso de este nuevo agregado resultaron prometedores.
Aprovechar el vidrio sin reciclar
En Singapur, de acuerdo a datos de la Agencia Nacional del Medioambiente de ese país, al año 2021 sólo un 13% de las 74.000 toneladas de residuos de vidrio se recicló. Este provoca que la mayor parte de este residuo vaya a incineradores antes de depositarse en rellenos sanitarios.
Por lo mismo, el equipo de la NTU vislumbró una posibilidad cierta para disponer de ese gran activo. “El principal desafío -dijo el profesor Tan Ming Jen- en formular diseños de mezcla para el hormigón impreso 3D es descubrir la cantidad justa a añadir de cada componente para obtener un elemento que estructuralmente, tenga defectos mínimos. En ese sentido, nuestro equipo logró una fórmula viable, demostrando por primera vez que el vidrio puede utilizarse para, en este caso, imprimir un elemento en 3D con una excelente integridad estructural”.
La pieza en cuestión se trata de una banca de hormigón impreso 3D de 40 con forma de una ele, de unos 40 centímetros de alto, probando así que este material con cristal reciclado como agregado fino en reemplazo del árido, posee resistencias elevadas que permiten la fabricación de elementos de uso cotidiano.
Además, se llevaron acabo ensayos de laboratorio de la banca, para medir tanto de compresión como de resistencia (se midió la calidad de los filamentos). Según el equipo, los resultados mostraron una excelente constructabilidad -el hormigón impreso no se deformó ni colapsó una vez estuvo curado- y capacidad de extrusión, “lo que significa que la mezcla de este hormigón es lo suficientemente fluida para tener un flujo constante a través de la boquilla de la impresora 3D”.
El diseño de mezcla de este nuevo hormigón impreso 3D
El diseño de mezcla del hormigón utilizado para la fabricación de la banca incluyó vidrio reciclado chancado de diferentes tipos de tamaño (medio, fino y súper fino), cemento tradicional, agua y otros aditivos. Para permitir la impresión, el equipo ajustó los sistemas de control de la impresora 3D para hacer coincidir el nivel de flujo de la boquilla con las propiedades de endurecimiento del hormigón.
Gracias a los resultados con la banca impresa en hormigón 3D, el equipo de la NTU llegó a la conclusión que “el vidrio reciclado puede utilizarse para reemplazar hasta en 100% el árido en el hormigón impreso 3D. El resultado de esto es una banca de hormigón con una resistencia mecánica que cumple con los estándares aceptados por la industria”, dijo Andrew Ting, uno de los integrantes del equipo de investigación.
Asimismo, agregó que “dado que el árido natural se explota a una velocidad mayor de la que pueda reemplazarse de forma natural, el prospecto de utilizar vidrio reciclado en el sector de la construcción con hormigón es cada vez más atractivo. Creemos que nuestro desarrollo tiene un gran potencial para aliviar la demanda de árido en el futuro”.
“Esta investigación -dijo el profesor Tan- además ejemplifica el concepto de ‘Economía Circular’. El 70% del vidrio se compone de óxido de silicio o sílice. Lo que hizo nuestra investigación es, esencialmente, regresar el sílice hallado en el vidrio para reutilizarlo como árido en nuestra mezcla para el hormigón impreso 3D.
