Dissertação de Mestrado

A impressão 3D de concreto por extrusão tem ganhado destaque na construção civil devido a vantagens como redução de custos, tempo, resíduos e aumento da eficiência e produtividade. Contudo, um dos principais desafios dessa tecnologia é a existência de procedimentos sistematizado de desenvolvimento de materiais com características adequadas para impressão 3D. A revisão da literatura aponta que a abordagem predominante utiliza métodos de tentativa e erro, com avaliações reológicas frequentemente limitadas. Este estudo propõe uma metodologia sistematizada para o desenvolvimento de composições cimentícias destinadas à impressão 3D por extrusão. Inicialmente, foram determinados o perfil de extrusão e o comportamento em fluxo de argilas por meio das técnicas de Benbow e Bridgwater e squeeze flow. Em seguida, buscou-se reproduzir esse comportamento no desenvolvimento das pastas cimentícias. Os resultados mostraram semelhanças entre o perfil de extrusão das argilas e das pastas cimentícias até 100 mm de deformação e no squeeze flow em deformações superiores a 2 mm. Além disso, verificou-se que a qualidade de impressão pode ser relacionada ao teste de squeeze flow por meio do parâmetro geométrico /, que associa a altura da camada ao diâmetro do bocal. A partir dessa correlação, observou-se que, ao realizar a impressão 3D nas regiões de comportamento elástico ou fluxo viscoso, a qualidade da impressão é significativamente melhorada.

Concrete 3D printing by extrusion is gaining prominence in civil construction due to its advantages, such as cost, time, and waste reduction, as well as increased efficiency and productivity. However, one of the main challenges of this technology is the existence of systematic procedures for developing materials with characteristics suitable for 3D printing. A review of the literature indicates that the predominant approach relies on trial-and-error methods, often with limited rheological evaluations. This study proposes a systematic methodology for the development of cementitious compositions intended for 3D printing by extrusion. Initially, the extrusion profile and flow behavior of clays were determined using the Benbow and Bridgwater techniques and squeeze flow tests. Subsequently, efforts were made to replicate this behavior in the development of cementitious pastes. The results showed similarities between the extrusion profiles of clays and cementitious pastes up to 100 mm of deformation and in squeeze flow tests for deformations greater than 2 mm. Furthermore, it was found that print quality can be correlated to the squeeze flow test through the geometric parameter /, which associates the layer height with the nozzle diameter. Based on this correlation, it was observed that performing 3D printing within regions of elastic behavior or viscous flow significantly improves print quality.