| Tesis Doctorales de la Universidad de Alcalá |
| DISEÑO DE MORTEROS DE IMPRESIÓN 3D FUNCIONALIZADOS PARA APLICACIONES ARQUITECTÓNICAS | | Autor/a | Márquez Martín, Álvaro | | Departamento | Arquitectura | | Director/a | Barluenga Badiola, Gonzalo | | Fecha de depósito | 13-03-2026 | | Periodo de exposición pública | 13 a 27 de marzo de 2026 | | Fecha de defensa | Sin especificar | | Programa | Arquitectura (RD 99/2011) | | Mención internacional | Solicitada | | Resumen | La digitalización es uno de los mayores desafíos del sector de la construcción y la arquitectura debido al enorme potencial que alberga, ya que supondría un cambio de paradigma a todos los niveles. Las técnicas de fabricación digital en arquitectura encuentran su mayor reto en el desarrollo de materiales adaptados a los nuevos procesos tecnológicos, siendo el más versátil el más utilizado a nivel mundial: el hormigón. Este contexto abre una nueva ventana de oportunidad para el desarrollo de materiales en base cemento con funciones integradas para su aplicación en sistemas arquitectónicos multifuncionales. Este estudio aborda el tema de la sostenibilidad en el sector de la construcción desde el diseño de materiales, atendiendo a tres factores de impacto medioambiental: el material, la técnica durante el proceso constructivo, y la eficiencia energética de edificios durante su vida útil.
Se estudia el diseño de morteros de cemento para impresión 3D con funcionalidades integradas para aplicaciones en arquitectura. Para ello, se desarrolla un programa experimental en tres fases. En primer lugar, se investiga la imprimibilidad de morteros de cemento, identificando los principales parámetros que determinan esta condición, y se estudian distintos tipos de aditivos modificadores de la reología para el control de las propiedades del material en fresco. Se estudian los efectos de una nanoarcilla (NC) y un agente modificador de la viscosidad (VMA) sobre las cualidades de trabajabilidad, extruibilidad y constructibilidad de pastas y morteros, sobre las cuales se sustenta el éxito del proceso constructivo. Una vez dominado el control reológico del material en fresco y desarrollada una metodología de evaluación de la imprimibilidad, se aborda una segunda fase en torno a la funcionalización del material para aplicaciones en edificios desde el punto de vista de la eficiencia energética, mediante la mejora de sus propiedades térmicas y la dotación de capacidad de almacenamiento de energía con materiales de cambio de fase (PCM). Se analiza la influencia de distintos tipos de PCM microencapsulado sobre la imprimibilidad de morteros y se mide su capacidad de almacenamiento de energía. Se sigue estudiando la reducción de la huella de carbono de estos materiales mediante el uso de conglomerantes alternativos, reemplazando contenido de Clinker por cal aérea. Por último, se estudia la capacidad autorreparadora de morteros de cemento-cal mediante mecanismos de autosellado de fisuras, controlando la retracción a través de polímeros superabsorbentes (SAP) y microfibras de celulosa.
El objetivo de este estudio es desarrollar materiales dinámicos que se adapten de forma autónoma a las condiciones, aptos para su aplicación mediante técnicas de fabricación digital. Esto abriría la puerta al diseño de elementos arquitectónicos adaptativos, generando edificios inteligentes y resilientes.
Los resultados de la investigación desarrollada en el marco de esta tesis han sido publicados en dos artículos de revistas indexadas (JCR Q1), dos artículos en revisión también para revistas indexadas (JCR Q1), tres presentaciones orales en congresos internacionales, con un artículo publicado como capítulo de libro, un artículo publicado en revista indexada, y dos artículos aceptados para publicación como capítulo de libro. Además, como resultado de este trabajo, se ha solicitado una patente nacional con examen previo. |
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