Wissenschaftler recyceln Bauabfälle zu umweltfreundlichem 3D-druckbarem Beton

Wissenschaftlern der Swinburne University of Technology und der Hebei University of Technology ist es gelungen, Bauabfälle in ein nachhaltiges neues 3D-Druckmaterial zu verwandeln.

Unter Verwendung von recyceltem Betonzuschlag, Ceramsit-Partikeln und Wüstensand konnte das Team ein kostengünstiges, extrudierbares Baumaterial in drei verschiedenen Partikelabstufungen herstellen. Bei ersten Tests zeigte der neuartige Betonersatz einen selbsttragenden “Skelett-Effekt”, der ihm möglicherweise die für den Einsatz in schweren Bauanwendungen erforderliche Festigkeit und Haltbarkeit verleiht.

Der 3D-Betondruck ist eine aufkommende Bautechnologie und bietet die Möglichkeit, Materialien zu verwenden, die sonst als ungeeignet für den Bau mit Beton angesehen werden. Die Einbindung von nicht ausreichend genutzten Feststoffen und/oder Abfallfeststoffen als Zusatzstoff ist eine Möglichkeit, den maximalen ökologischen und wirtschaftlichen Nutzen aus der aufkommenden 3D-Betondrucktechnologie zu ziehen.

Die Wissenschaftler haben Wüstensand (kleine Größe), Fluss-Sediment-Keramsit-Sand (mittlere Größe) und Recycling-Beton (große Größe) experimentell für die Verwendung als Zuschlagstoffe im 3D-Druck von Beton untersucht. Basierend auf der Theorie der Partikelinterferenz wurden drei Mischungen mit kontinuierlicher, offener und unterbrochener Abstufung der Feststoffe entwickelt, um die Anforderungen des 3D-Drucks durch Extrusion zu erfüllen.

Die Einflüsse der Partikelabstufungen auf das drucktechnische Frühverhalten, die mechanischen Eigenschaften und die Schrumpfungsbeständigkeit wurden gemessen und analysiert. Die Testergebnisse zeigen, dass der selbsttragende “Skelett-Effekt”, der durch die gradierten Partikel gebildet wird, die Fließfähigkeit der Mischungen reduziert, aber die strukturelle Aufbauleistung (unter der Prämisse der gewünschten Druckbarkeit) verbessert wird.

Weitere Details erfährt man in dem Paper “3D printing eco-friendly concrete containing under-utilised and waste solids as aggregates“.