Forscher entwickeln hochfeste Leicht-Zement-Mischung für den 3D-Druck von Beton

Forscher der Universität Messina haben einen leichten Schaumbeton entwickelt, mit dem sich Gebäudestrukturen effektiver und ohne Schalung in 3D drucken lassen. Im Gegensatz zu herkömmlichem Leichtschaumbeton ist das neuartige Material (3DP-LWFC) aufgrund einer sehr hohen Viskosität in der Lage, seine Form im “geschmolzenen” oder “frischen” Zustand beizubehalten. Nach ausgiebigen Tests stellte das Team außerdem fest, dass der speziell entwickelte Beton eine höhere Druckfestigkeit als herkömmlicher Leichtschaumbeton (C-LWFC) aufweist, so dass er potenziell für den industriellen Einsatz geeignet ist.

Schaumbeton ist die Bezeichnung für zementartige Materialien mit niedriger Dichte, die mit einem Schäumungsmittel unter Zugabe von Luft aufgeschäumt wurden. Das Vorhandensein von Luftblasen in der Mischung verleiht dem Beton einige besondere Eigenschaften wie geringes Gewicht, Wärmeisolierung, Schallabsorption und Feuerbeständigkeit – alles äußerst wünschenswert in der Bauindustrie. Die Leichtigkeit von Schaumbeton hat jedoch auch seine Nachteile. Herkömmliche Schaumbetone weisen oft geringe mechanische Festigkeiten und Instabilität auf. Damit ist dieser Art von was sie für jedes praktische Gebäude ungeeignet macht.

Die Forscher aus Messina machten sich an die Arbeit, um ihre eigene neuartige leichte 3DPC-Mischung aus drei verschiedenen handelsüblichen Zementarten zu entwickeln, wobei “Foamin C” als Schaummittel fungiert.

Die Tests in der Studie haben ergeben, dass die mechanische Festigkeit von 3DP-LWFC sogar etwas höher als die von C-LWFC ist. Dies wird durch eine breit angelegte experimentelle Versuche demonstriert, die sich auf die Druck- und Biegefestigkeit von 3DP-LWFC konzentriert und verschiedene Trockendichten, Aushärtungsbedingungen, Zementtypen und Wasser/Zement-Verhältnisse umfasst. Zusätzlich wird auch der Einfluss der Mischbedingungen auf die mechanische Festigkeit von 3DP-LWFC, insbesondere die Rotationsgeschwindigkeit des Mischers während der Herstellung des Klebers, analysiert. Die Wissenschaftler haben festgestellt, dass die Erhöhung der Mischintensität von 1200 U/min auf 3000 U/min zu einer beträchtlichen Erhöhung der mechanischen Festigkeitswerte von 3DP-LWFC führte, bis zu mehr als 70% für die Druckfestigkeit und bis zu etwa 100% für die Biegefestigkeit.

Die komplette Arbeit der Forscher wurde in der Arbeit “3D-printable lightweight foamed concrete and comparison with classical foamed concrete in terms of fresh state properties and mechanical strength” beschrieben. Diese kann kostenlos hier abgerufen werden.

Schon im letzten Jahr haben wir über eine wissenschaftliche Arbeit zu Schaumbeton und 3D-Druck berichtet.