Contribuição para a dosagem de argamassas sustentáveis para impressão 3D : uso de fíler calcário

dc.contributor.advisor1Carasek, Helena
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3023241186996790
dc.contributor.referee1Cascudo, Helena Carasek
dc.contributor.referee2Angelim, Renato Resende
dc.contributor.referee3Araújo, Renato Costa
dc.creatorMota, Douglas Antunes
dc.creator.Latteshttps://lattes.cnpq.br/9404784234682403
dc.date.accessioned2026-06-30T20:56:19Z
dc.date.available2026-06-30T20:56:19Z
dc.date.issued2026-04-30
dc.description.abstract3D printing with cementitious materials has emerged as a promising technology in the construction industry, particularly due to its potential to reduce waste, streamline processes, and expand geometric design freedom. However, it still faces challenges related to the development of mortars that simultaneously achieve extrudability, dimensional stability, mechanical performance, and sustainability—especially given the high cement consumption involved. In this context, this study aimed to contribute to the mix design of sustainable mortars for 3D printing through the incorporation of limestone filler as a fine plasticizing material, with the goal of reducing cement consumption without compromising technical performance. Specifically, the study sought to: experimentally validate a mix design method for extrudable mortars; evaluate the influence of limestone filler content and sand fraction on volumetric structure and properties in both fresh and hardened states; compare the performance and differences resulting from the use of calcitic and dolomitic fillers; investigate the effects of progressively increasing filler content in optimized compositions; and finally, refine technically viable mixtures for 3D printing applications. The methodology was structured into four sequential experimental programs. In Program 1, initial formulations were developed based on Selmo’s (1989) mix design method, adapted to the requirements of additive manufacturing. In Program 2, the compositions were validated through mechanical testing and dimensional stability analysis. In Program 3, the influence of limestone filler content on mixture properties was investigated. In Program 4, mixture optimization was carried out, with integrated evaluation in both fresh and hardened states. The results demonstrated that the mixtures exhibited suitable behavior for extrusion and geometric stability compatible with the successive deposition of layers. In terms of mechanical performance, a significant increase in strength over time was observed, reaching flexural tensile strengths of up to 11.74 MPa and compressive strengths of up to 39.2 MPa at 28 days in the optimized compositions. Increasing the limestone filler content improved the behavior and cohesion of the mixtures, contributing to layer stability and reducing defects such as segregation and bleeding. On the other hand, a reduction in mechanical strength was observed with increasing filler content, varying according to the type of limestone and aggregate fraction. Overall, the incorporation of fine materials enhanced particle packing and water retention, improving the overall performance of the mortars. It can be concluded that the proposed methodology is effective for developing mortars for 3D printing, allowing control over properties in both fresh and hardened states. The use of limestone filler proved to be technically viable, contributing to mixture performance and reducing cement consumption, thus representing a promising alternative for additive manufacturing applications in the construction industry.eng
dc.description.resumoA impressão 3D com materiais cimentícios tem se consolidado como uma tecnologia promissora na construção civil, destacando-se pelo potencial de redução de desperdícios, racionalização de processos e ampliação da liberdade geométrica. Entretanto, ainda enfrenta desafios relacionados ao desenvolvimento de argamassas que conciliem capacidade de extrusão, estabilidade dimensional, desempenho mecânico e sustentabilidade, especialmente em função do elevado consumo de cimento. Nesse contexto, este trabalho teve como objetivo contribuir para a dosagem de argamassas sustentáveis destinadas à impressão 3D, por meio da incorporação de fíler calcário como material fino plastificante, visando à redução do consumo de cimento sem comprometer o desempenho técnico. Especificamente, buscou-se: validar experimentalmente um método de dosagem para argamassas extrudáveis; avaliar a influência do teor de fíler calcário e da fração de areia na estrutura volumétrica e nas propriedades nos estados fresco e endurecido; comparar o desempenho e as diferenças decorrentes da incorporação de fíleres calcíticos e dolomíticos; investigar os efeitos do aumento progressivo do teor de fíler em composições otimizadas; e, por fim, refinar traços tecnicamente viáveis para aplicação em impressão 3D. A metodologia foi estruturada em quatro programas experimentais sequenciais. No Programa 1, foram desenvolvidas formulações iniciais com base no método de dosagem de Selmo (1989), adaptado às exigências da manufatura aditiva. No Programa 2, procedeu-se à validação das composições por meio de ensaios mecânicos e análise da estabilidade dimensional. No Programa 3, investigou-se a influência do teor de fíler calcário sobre as propriedades da mistura. No Programa 4, realizou-se a otimização das misturas, com avaliação integrada nos estados fresco e endurecido. Os resultados demonstraram que as misturas apresentaram comportamento adequado à extrusão e estabilidade geométrica compatível com a deposição sucessiva de camadas. Em termos mecânicos, observou-se evolução significativa das resistências ao longo do tempo, tendo atingido valores de resistência à tração na flexão de até 11,74 MPa e resistência à compressão de até 39,2 MPa aos 28 dias nas composições otimizadas. O aumento do teor de fíler calcário promoveu melhorias no comportamento e na coesão das misturas, contribuindo para a estabilidade das camadas e para a redução de defeitos, como segregação e exsudação. Por outro lado, verificou-se redução da resistência mecânica com o aumento do teor de fíler, variando conforme o tipo de calcário e a fração de agregados. De modo geral, a incorporação de finos favoreceu o empacotamento de partículas e a retenção de água, melhorando o desempenho global das argamassas. Conclui-se que a metodologia proposta é eficaz para o desenvolvimento de argamassas destinadas à impressão 3D, permitindo o controle das propriedades nos estados fresco e endurecido. A utilização de fíler calcário mostrou-se tecnicamente viável, contribuindo para o desempenho das misturas e para a redução do consumo de cimento, configurando-se como uma alternativa promissora para aplicações em manufatura aditiva na construção civil.
dc.identifier.citationMOTA, D. A.. Contribuição para a dosagem de argamassas sustentáveis para impressão 3D : uso de fíler calcário. 2026. 203 f. Dissertação (Mestrado em Geotecnia, Estruturas e Construção Civil) - Escola de Engenharia Civil e Ambienta, Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2026.
dc.identifier.urihttps://repositorio.bc.ufg.br/tede/handle/tede/15520
dc.languagePortuguêspor
dc.publisherUniversidade Federal de Goiáspor
dc.publisher.countryBrasilpor
dc.publisher.departmentEscola de Engenharia Civil e Ambiental - EECA (RMG)
dc.publisher.initialsUFGpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Geotecnia, Estruturas e Construção Civil (EEC)
dc.rightsAcesso Aberto
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectImpressão 3Dpor
dc.subject3DCPpor
dc.subjectFíler calcáriopor
dc.subjectSustentabilidadepor
dc.subjectDosagempor
dc.subject3D printingeng
dc.subjectLimestone fillereng
dc.subjectSustainabilityeng
dc.subjectMix designeng
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL
dc.titleContribuição para a dosagem de argamassas sustentáveis para impressão 3D : uso de fíler calcário
dc.title.alternativeContribution to the Mix Design of Sustainable Mortars for 3D Printing: Use of Limestone Fillereng
dc.typeDissertação

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