Avaliação experimental do desempenho de elementos construtivos inovadores em concreto celular espumoso com casca de arroz

Abstract

Frente ao elevado déficit habitacional brasileiro e uma construção civil ainda caracterizada pela reduzida produtividade, grandes desperdícios e acentuada extração de recursos naturais escassos, há uma crescente busca por tecnologias construtivas inovadoras que vão de encontro com premissas como sustentabilidade, racionalização, agilidade de fabricação/montagem e que simultaneamente tenham coerência com o clima e as condições sociais do país. No Brasil, para que uma inovação no setor construtivo seja efetivamente introduzida no mercado ela precisa previamente ter sua qualidade atestada por meio de ensaios de desempenho especificados pela ABNT NBR 15.575/2021. Dessa forma, com o intuito de disseminar e incentivar o desenvolvimento de produtos inovadores, ambientalmente mais amigáveis, bem como auxiliar na validação dos critérios normativos e consolidação da cultura de desempenho, o presente trabalho avaliou a hipótese de que elementos (paredes) para vedação vertical interna formados por componentes de concreto celular espumoso e casca de arroz in natura atendem ao desempenho mínimo perante a requisitos de segurança, habitabilidade e sustentabilidade. Para tanto, foram desenvolvidas análises a nível de material (dosagem, massa específica, consistência, resistência mecânica), de componente (análise das placas e dos blocos) e de elementos/sistema através da realização de ensaios de tipo em laboratório avaliando a resistência às solicitações de peças suspensas, a resistência a impactos de corpo mole e de corpo duro, a permeabilidade à água, a estanqueidade à água da chuva e pôr fim a ação de calor e choque térmico. Os resultados obtidos demonstram que os elementos desenvolvidos possuem potencial para uso como vedação vertical interna sem função estrutural, todavia ainda carecem da implementação de certos aprimoramentos de modo a obter-se o desempenho mínimo frente à totalidade dos critérios. O elemento formado por blocos apresentou desempenho superior em relação àquele formado por placas, provavelmente em razão da maior espessura dos componentes construtivos utilizados, bem como pelo travamento empregue e a presença de revestimento argamassado. O ensaio de resistência às solicitações de peças suspensas evidenciou a atuação da casca na atenuação da propagação de fissuras e no aprimoramento da ancoragem do sistema de fixação da mão-francesa. O ensaio de resistência a impactos de corpo mole contribuiu para a identificação de uma divergência quanto as condições de contorno do ensaio, resultando na sugestão da unificação da forma de apoio dos corpos de prova de modo a aproximar-se ainda mais do cenário real. No ensaio de permeabilidade evidenciou-se que os parâmetros normativos são bem rigorosos e seu atendimento demanda a utilização de revestimentos de baixa absorção ou impermeabilizantes. O ensaio de estanqueidade destacou a importância da impermeabilização da base do corpo de prova de modo a impedir a entrada de água por capilaridade. Os ensaios de ação do calor e choque térmico apontaram a possibilidade de utilização dos elementos avaliados também como vedações externas (sem função estrutural), assim como corroboram para o princípio de que compósitos cimentícios com casca de arroz são duráveis. Por fim, a principal contribuição do trabalho foi a comprovação de que blocos de concreto celular com casca de arroz podem ser utilizados como componente em elementos de vedação que atendem ao nível de desempenho mínimo frente a requisitos de segurança, habitabilidade e sustentabilidade.

In the face of the high housing deficit in Brazil and a construction industry characterized by low productivity, significant waste, and excessive extraction of scarce natural resources, there is a growing search for innovative construction technologies that align with principles such as sustainability, rationalization, manufacturing/assembly agility, and that are coherent with the climate and social conditions of the country. In Brazil, for an innovation in the construction sector to be effectively introduced to the market, it needs to undergo quality testing through performance tests specified by ABNT NBR 15.575/2021. Therefore, in order to disseminate and encourage the development of environmentally-friendly and innovative products, as well as to assist in the validation of regulatory criteria and the consolidation of a performance culture, this study evaluated the hypothesis that elements (walls) for internal vertical enclosure formed by foamed cellular concrete components and unprocessed rice husk meet the minimum performance requirements for safety, habitability, and sustainability. To achieve this, analyses were conducted at the material level (mixture, specific mass, consistency, mechanical strength), component level (analysis of plates and blocks), and element/system level through laboratory-type tests evaluating resistance to suspended loads, impact resistance to soft and hard bodies, water permeability, water tightness against rainwater, as well as thermal heat and shock resistance. The results obtained demonstrate that the developed elements have the potential for use as internal vertical enclosures without structural function, but still require certain improvements to achieve minimum performance across all criteria. The element formed by blocks showed superior performance compared to the one formed by plates, likely due to the greater thickness of the construction components used, as well as the employed interlocking and the presence of mortar coating. The test for resistance to suspended loads demonstrated the role of the husk in attenuating crack propagation and improving the anchoring of the bracket fixing system. The test for impact resistance to soft bodies contributed to identifying a discrepancy in the test boundary conditions, resulting in the suggestion to unify the support form of test specimens in order to better approximate the real scenario. The permeability test revealed that the normative parameters are quite rigorous, and their compliance requires the use of low-absorption coatings or waterproofing. The water tightness test highlighted the importance of waterproofing the base of the test specimen to prevent water entry through capillarity. The thermal heat and shock resistance tests indicated the possibility of using the evaluated elements as external enclosures (without structural function) as well, and they support the principle that cementitious composites with rice husk are durable. Finally, the main contribution of this work was to demonstrate that cellular concrete blocks with rice husk can be used as components in enclosure elements that meet the minimum performance level for safety, habitability, and sustainability requirements.