Rice Husk Ash as a Partial Cement Substitute in Stabilised Laterite Blocks for Sustainable Non-Load-Bearing Wall Construction

En la búsqueda de la construcción de viviendas que sean tanto asequibles como respetuosas con el planeta, los científicos suelen mirar hacia el suelo bajo nuestros pies y los desechos de nuestras cosechas. Uno de los materiales más comunes para las paredes en las regiones tropicales es la laterita, un suelo rojizo rico en hierro y aluminio que se endurece al exponerse al aire. Sin embargo, en su estado natural, este suelo es demasiado débil y demasiado sediento de agua para servir como un bloque de construcción fiable. Para solucionar esto, los constructores tradicionalmente mezclan cemento Portland ordinario, un agente aglutinante que convierte la tierra blanda en un material sólido y duradero. No obstante, la producción de este cemento es uno de los principales motores de las emisiones globales de carbono, lo que crea un dilema para la construcción sostenible. Al mismo tiempo, el cultivo del arroz genera vastas cantidades de cascarilla, que a menudo se quema en campos abiertos, liberando humo y desperdiciando un material que contiene altos niveles de sílice, una sustancia conocida por fortalecer las mezclas de tipo cemento. El desafío para los investigadores ha sido encontrar una manera de reemplazar parte del cemento pesado y con alta intensidad de carbono con este residuo agrícola sin comprometer la seguridad de las paredes.

Un equipo de investigadores de Nigeria y Francia se propuso resolver este rompecabezas probando cuánto se podía intercambiar la ceniza de cascarilla de arroz en bloques de laterita estabilizada. Tomaron suelo de un sitio local en el estado de Anambra, lo secaron y lo mezclaron con agua y cemento. En sus lotes experimentales, reemplazaron porciones del cemento con ceniza finamente molida de cascarilla de arroz quemada, probando desde ningún reemplazo en absoluto hasta el reemplazo del cuarenta por ciento del cemento. Crearon bloques utilizando una prensa manual, similar a las herramientas utilizadas en muchos proyectos de construcción rurales, y luego los dejaron curar, o endurecer, durante periodos de siete, veintiocho y noventa días. El objetivo era ver si estos bloques podían soportar suficiente peso para erigirse como paredes, comprobando también cuánto agua absorberían, ya que demasiada agua puede hacer que las paredes se desmoronen con el tiempo.

Los resultados revelaron un claro compromiso entre la resistencia y la sostenibilidad. A medida que los investigadores añadían más ceniza de cascarilla de arroz, los bloques se volvían ligeramente más ligeros y absorbían más agua. Esto sucedía porque la ceniza es menos densa que el cemento y crea diminutos sacos de aire dentro del bloque. Más importante aún, la resistencia de los bloques generalmente disminuyó a medida que aumentaba la cantidad de ceniza. Cuando el cemento fue reemplazado por más del quince o veinte por ciento de ceniza de cascarilla de arroz, los bloques se volvieron notablemente más débiles. Sin embargo, los bloques no perdieron toda su resistencia; simplemente requirieron más tiempo para alcanzar su pleno potencial. Los investigadores descubrieron que cuanto más tiempo se dejaban curar los bloques, más fuertes se volvían, un rasgo común en los materiales que dependen de reacciones químicas para endurecerse.

El estudio identificó un "punto ideal" para la construcción. Los bloques que contenían diez por ciento de cemento con un reemplazo del diez al veinte por ciento de ese cemento con ceniza de cascarilla de arroz funcionaron mejor. Estos bloques específicos alcanzaron una resistencia a la compresión de entre 0,59 y 1,58 Newtons por milímetro cuadrado. Si bien esto no es suficiente para soportar el pesado peso de un edificio de varios pisos o un techo, es suficiente para paredes no portantes, como las particiones dentro de una casa o las paredes exteriores de una estructura de un solo piso. Los investigadores señalaron que los bloques con seis por ciento de cemento fueron consistentemente más débiles que aquellos con diez por ciento, confirmando que es necesaria una mayor cantidad inicial de aglutinante para compensar la ceniza.

Crucialmente, el equipo utilizó análisis estadísticos para confirmar que la edad del bloque, la cantidad de cemento y el nivel de reemplazo de ceniza fueron los factores principales que determinaron la resistencia final. Su modelo predijo la resistencia de los bloques con alta precisión, mostrando que la relación entre estas variables es consistente y fiable. El estudio concluye que, si bien la ceniza de cascarilla de arroz no puede reemplazar totalmente al cemento en esta aplicación, ofrece un camino viable hacia la construcción sostenible. Al utilizar entre un diez y un veinte por ciento de ceniza, los constructores pueden reducir su dependencia del cemento con alta intensidad de carbono y dar valor a los desechos agrícolas, creando paredes que son lo suficientemente fuertes para las necesidades de vivienda cotidianas. El trabajo sugiere que, para la vivienda asequible en regiones en desarrollo, esta mezcla ofrece un equilibrio práctico entre el cuidado ambiental y la seguridad estructural, siempre que los bloques se utilicen donde no necesiten cargar con todo el peso de un edificio.