Caracterización del hormigón para impresión 3D con áridos reciclados

Abstract

La impressió 3D de formigó es presenta com una alternativa innovadora en el sector de la construcció, ja que permet la fabricació capa a capa d’elements sense encofrat i amb un ús més eficient dels materials. Paral·lelament, la valorització dels residus de construcció i demolició mitjançant la seva transformació en àrids reciclats i la utilització de ciments amb addicions representen estratègies alineades amb l’economia circular i la sostenibilitat ambiental. L’objectiu d’aquest treball és avaluar de manera general la viabilitat d’incorporar àrids reciclats en formigons per a impressió 3D formulats amb ciments sostenibles, analitzant-ne la influència en el comportament en estat fresc i en les propietats mecàniques en estat endurit. La fase experimental es va desenvolupar en laboratori mitjançant la producció de mescles convencionals i d’altes prestacions, amb diferents nivells de substitució de l’àrid natural per àrid reciclat. Es van dur a terme assaigs reològics i mecànics en provetes emmotllades i impreses, amb la finalitat de caracteritzar-ne la treballabilitat, la resistència i l’adaptabilitat al procés d’impressió. Els resultats obtinguts permeten concloure que la incorporació d’àrids reciclats en formigons per a impressió 3D és tècnicament viable, especialment en escenaris de substitució parcial, on s’assoleix un equilibri favorable entre sostenibilitat i prestacions mecàniques. D’aquesta manera, la recerca aporta una base per al desenvolupament de solucions constructives més eficients i alineades amb els principis de l’economia circular.

La impresión 3D de hormigón se presenta como una alternativa innovadora en el sector de la construcción, al permitir la fabricación capa a capa de elementos sin encofrado y con un uso más eficiente de materiales. Paralelamente, la valorización de los residuos de construcción y demolición mediante su transformación en áridos reciclados y la utilización de cementos con adiciones representan estrategias alineadas con la economía circular y la sostenibilidad ambiental. El objetivo de este trabajo es evaluar de forma general la viabilidad de incorporar áridos reciclados en hormigones para impresión 3D formulados con cementos sostenibles, analizando su influencia en el comportamiento en estado fresco y en las propiedades mecánicas en estado endurecido. La fase experimental se desarrolló en laboratorio mediante la producción de mezclas convencionales y de altas prestaciones, con distintos niveles de sustitución del árido natural por árido reciclado. Se llevaron a cabo ensayos reológicos y mecánicos en probetas moldeadas e impresas, con el fin de caracterizar su trabajabilidad, resistencia y adaptabilidad al proceso de impresión. Los resultados obtenidos permiten concluir que la incorporación de áridos reciclados en hormigones para impresión 3D es técnicamente viable, especialmente en escenarios de sustitución parcial, donde se alcanza un equilibrio favorable entre sostenibilidad y prestaciones mecánicas. De este modo, la investigación aporta una base para el desarrollo de soluciones constructivas más eficientes y alineadas con los principios de la economía circular.

3D concrete printing emerges as an innovative alternative in the construction sector, enabling the layer-by-layer fabrication of elements without formwork and with a more efficient use of materials. At the same time, the valorisation of construction and demolition waste through its transformation into recycled aggregates, together with the use of blended cements, represents strategies aligned with the principles of the circular economy and environmental sustainability. The objective of this work is to provide a general assessment of the feasibility of incorporating recycled aggregates into 3D printable concretes formulated with sustainable cements, analysing their influence on fresh-state behaviour and on mechanical properties in the hardened state. The experimental phase was carried out in the laboratory through the production of conventional and high-performance mixtures with different replacement levels of natural aggregate by recycled aggregate. Rheological and mechanical tests were performed on molded and printed specimens in order to characterize their workability, strength, and adaptability to the printing process. The results obtained indicate that the incorporation of recycled aggregates into 3D printable concretes is technically feasible, particularly in partial replacement scenarios, where a favourable balance between sustainability and mechanical performance is achieved. In this way, the research provides a basis for the development of more resource-efficient construction solutions aligned with the principles of the circular economy.