Materiais cimentícios suplementares desenvolvidos com Metacaulim e HPMC para impressão 3D: influência nos aspectos de extrudabilidade e construtibilidade

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dc.contributor.advisorToralles, Berenice Martins
dc.contributor.authorSilva, Lívia Fernanda
dc.contributor.bancaPetrucci, Aron Lopes
dc.contributor.bancaLibrelotto, Lisiane Ilha
dc.contributor.bancaVicente Júnior, Nério
dc.contributor.bancaGettu, Ravindra
dc.contributor.coadvisorRezende, Luciana Cristina Soto Herek
dc.coverage.extent243 p.
dc.coverage.spatialLondrina
dc.date.accessioned2024-10-04T14:28:17Z
dc.date.available2024-10-04T14:28:17Z
dc.date.issued2023-04-06
dc.description.abstractA construção civil vem sofrendo transformações por meio do emprego de ferramentas e processos capazes de impulsionar o setor, tais como o da manufatura aditiva (MA). A impressão 3D é um modelo de (MA) que apresentou crescimento considerável nos últimos anos, sendo que para a difusão desta tecnologia alguns desafios devem ser sanados, dentre eles o desenvolvimento de materiais cimentícios considerados extrudáveis, construtivos e sustentáveis. Dentre as adições utilizadas, o metacaulim (MC) é considerado promissor por promover a construtibilidade e potencializar as propriedades mecânicas. Assim, esta tese teve como objetivo analisar os efeitos de materiais cimentícios desenvolvidos para impressão 3D com adição de (MC) nas porcentagens de 0%, 5%, 10% e 30% em substituição a massa de cimento e adição de 0,3% de aditivo químico hidroxipropilmetilcelulose (HPMC) quanto aos aspectos de extrudabilidade, construtibilidade e propriedades mecânicas. Para isso, a Campanha Experimental desta pesquisa foi dividida em quatro Estudos, sendo o estudo A relacionado aos ensaios de consistência normal, início e fim de pega e retenção de água e os Estudos B, C e D relacionados aos ensaios de extrudabilidade, construtibilidade e propriedades mecânicas por meio da extrusão de materiais cimentícios em impressora 3D de bancada, com vazão constante de 2,46 L/min, velocidade de 50 mm/s e volume do misturador de 90 Litros. Os resultados obtidos demonstraram que todos os materiais cimentícios foram considerados extrudáveis, com camadas contínuas, bordas visíveis e com coeficientes de variação (CV) referentes as larguras das camadas menores que 10%, em que se constatou uma baixa variabilidade e potencial construtivo. Em relação a construtibilidade foi possível a sobreposição de até quatro camadas continuas com comprimentos de 1600 mm e de 2400 mm em aproximadamente 1 hora, em que foram observados maior predominância de vincos nos materiais cimentícios conforme o aumento de (MC). O aumento da porcentagem de (MC) nos materiais cimentícios ocasionou menores resultados de deformações nas camadas. Com os resultados de propriedades mecânicas foi possível concluir que a maior porcentagem de (MC) aumentou a resistência à tração na flexão, de compressão e aderência entre camadas. E que menores resultados de resistência a tração na flexão e de aderência entre camadas foram obtidos para o material cimentício com maior predominância de umidade superficial. Conclui-se que a adição de (MC) e de HPMC promoveu misturas cimentícias extrudáveis, construtivas e sustentáveis, sendo consideradas promissoras para serem aplicados a impressão 3D
dc.description.abstractother1The construction industry has been undergoing transformations through the use of tools and processes capable of boosting the sector, such as additive manufacturing (AM). 3D printing is a model of AM that has shown considerable growth in recent years, and for the diffusion of this technology, some challenges must be overcome, among them the development of cementitious materials considered extrudable, constructive, and sustainable. Among the additives used, metakaolin (MK) is considered promising for promoting constructability and enhancing mechanical properties. Thus, this thesis aimed to analyze the effects of cementitious materials developed for 3D printing with the addition of MK in percentages of 0%, 5%, 10%, and 30% by replacing the mass of cement and adding 0.3% of the chemical additive hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) regarding extrudability, constructability, and mechanical properties. To do so, the Experimental Campaign of this research was divided into four Studies, with Study A related to normal consistency tests, setting time, and water retention, and Studies B, C, and D related to extrudability, constructability, and mechanical properties through the extrusion of cementitious materials in a desktop 3D printer, with a constant flow rate of 2.46 L/min, a speed of 50 mm/s, and a mixer volume of 90 liters. The results showed that all cementitious materials were considered extrudable, with continuous layers, visible edges, and coefficient of variation (CV) of layer widths less than 10%, indicating low variability and constructive potential. Regarding constructability, it was possible to overlap up to four continuous layers with lengths of 1600 mm and 2400 mm in approximately 1 hour, where greater predominance of grooves was observed in cementitious materials as the amount of MK increased. The increase in the percentage of MK in cementitious materials resulted in lower deformation results in the layers. With the results of mechanical properties, it was possible to conclude that the higher percentagem of MK increased flexural strength, compression, and interlayer adhesion. And that lower results of flexural strength and interlayer adhesion were obtained for the cementitious material with a greater predominance of surface moisture. It is concluded that the addition of MK and HPMC promoted extrudable, constructive, and sustainable cementitious mixtures, considered promising for 3D printing applications
dc.identifier.urihttps://repositorio.uel.br/handle/123456789/17901
dc.language.isopor
dc.relation.departamentCTU - Departamento de Construção Civil
dc.relation.institutionnameUniversidade Estadual de Londrina - UEL
dc.relation.ppgnamePrograma de Pós-Graduação em Engenharia Civil
dc.subjectManufatura aditiva
dc.subjectAdições
dc.subjectMateriais cimentícios impressos
dc.subjectMateriais cimentícios sustentáveis
dc.subjectMateriais cimentícios
dc.subject.capesEngenharias - Engenharia Civil
dc.subject.cnpqEngenharias - Engenharia Civil
dc.subject.keywordsAdditive manufacturing
dc.subject.keywordsAdditions
dc.subject.keywordsPrinted cementitious materials
dc.subject.keywordsSustainable cementitious materials
dc.subject.keywordsCementitious materials
dc.titleMateriais cimentícios suplementares desenvolvidos com Metacaulim e HPMC para impressão 3D: influência nos aspectos de extrudabilidade e construtibilidade
dc.typeTese
dcterms.educationLevelDoutorado
dcterms.provenanceCentro de Tecnologia e Urbanismo

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