Impact of corroison inhibitors on the rheological properties of 3D printable cementitious mortars

Over the past few decades, significant advancements have been made in 3D concrete printing (3DCP) and the development of suitable cementitious materials. As a novel construction method, 3D concrete printing is emerging as a promising technology for building and infrastructure applications. But this technology poses potential durability challenges, mainly stemming from the reduced concrete cover and less favorable diffusion coefficients compared to conventional concrete. To mitigate these issues, corrosion inhibitors have been explored as a solution. However, the addition of these admixtures can profoundly alter the rheological properties of the concrete mix which is a critical factor in ensuring the successful extrusion and buildability of 3D printed structures. This paper aims to deliver a comprehensive and in-depth investigation into the rheology of printable concrete mixes, emphasizing the critical stages of the 3D printing process and the specific rheological properties required at each stage to ensure the material's performance and suitability for such applications. Central to this study is a detailed examination of corrosion inhibitors, exploring the fundamental mechanisms driving the corrosion process and categorizing various types of inhibitors. This analysis serves to identify and select corrosion inhibitor that not only enhances the durability of concrete but also optimizes its rheological behavior to meet the stringent demands of 3D printing technology. This paper further evaluates a range of test methods used to measure the rheological properties of concrete mixes, both before and after the incorporation of the selected corrosion inhibitor. By critically analyzing the advantages and limitations of each testing method, the study identifies those most applicable for printable concrete mixes. These methods are subsequently applied through a series of laboratory experiments to assess the rheological performance of various concrete formulations. The results are interpreted using established governing laws to provide deeper insights into the material's behavior and its adaptability to 3D printing requirements.

Negli ultimi decenni sono stati compiuti progressi significativi nella stampa 3D del calcestruzzo (3DCP) e nello sviluppo di materiali cementizi adatti. Come nuovo metodo di costruzione, la stampa 3D del calcestruzzo sta emergendo come una tecnologia promettente per le applicazioni edilizie e infrastrutturali. Tuttavia, questa tecnologia pone potenziali problemi di durabilità, derivanti principalmente dalla ridotta copertura del calcestruzzo e dai coefficienti di diffusione meno favorevoli rispetto al calcestruzzo convenzionale. Per mitigare questi problemi, sono stati studiati come soluzione gli inibitori di corrosione. Tuttavia, l'aggiunta di questi additivi può alterare profondamente le proprietà reologiche del conglomerato cementizio, un fattore critico per garantire il successo dell'estrusione e della costruibilità delle strutture stampate in 3D. Il presente lavoro si propone di fornire un'indagine completa e approfondita sulla reologia delle miscele di calcestruzzo stampabile, evidenziando le fasi critiche del processo di stampa 3D e le specifiche proprietà reologiche richieste in ciascuna fase per garantire le prestazioni e l'idoneità del materiale per tali applicazioni. Al centro di questo studio c'è una revisione dettagliata degli inibitori di corrosione, che esplora i meccanismi fondamentali che guidano il processo di corrosione e classifica i vari tipi di inibitori. Questa analisi viene utilizzata per identificare e selezionare l'inibitore di corrosione che non solo migliora la durata del calcestruzzo, ma ottimizza anche il suo comportamento reologico per soddisfare i severi requisiti della tecnologia di stampa 3D. Il presente documento valuta anche una serie di metodi di prova utilizzati per misurare le proprietà reologiche dei conglomerati cementizi, sia prima che dopo l'incorporazione dell'inibitore di corrosione selezionato. Analizzando criticamente i vantaggi e i limiti di ciascun metodo di prova, lo studio identifica quelli più applicabili per la stampa di miscele cementizie. Questi metodi vengono poi applicati attraverso una serie di esperimenti di laboratorio per valutare le prestazioni reologiche di varie formulazioni di calcestruzzo. I risultati sono interpretati sulla base delle normative vigenti per fornire una visione più approfondita del comportamento del materiale e della sua idoneità ai requisiti della stampa 3D. Translated by DeepL Translator.