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

Na busca por construir casas que sejam ao mesmo tempo acessíveis e gentis com o planeta, os cientistas frequentemente olham para o solo sob nossos pés e para os resíduos de nossas colheitas. Um dos materiais mais comuns para paredes em regiões tropicais é a laterita, um solo avermelhado rico em ferro e alumínio que endurece quando exposto ao ar. No entanto, em seu estado natural, este solo é fraco demais e absorve água excessivamente para servir como um bloco de construção confiável. Para corrigir isso, os construtores tradicionalmente misturam cimento Portland comum, um agente aglutinante que transforma a terra macia em um material sólido e durável. Contudo, a produção deste cimento é um dos principais impulsionadores das emissões globais de carbono, criando um dilema para a construção sustentável. Ao mesmo tempo, o cultivo de arroz gera vastas quantidades de cascas, que são frequentemente queimadas em campos abertos, liberando fumaça e desperdiçando um material que contém altos níveis de sílica, uma substância conhecida por fortalecer misturas semelhantes ao cimento. O desafio para os pesquisadores tem sido encontrar uma maneira de substituir parte do cimento pesado e intensivo em carbono com este resíduo agrícola sem comprometer a segurança das paredes.

Uma equipe de pesquisadores da Nigéria e da França partiu para resolver este enigma, testando quanto da cinza de casca de arroz poderia ser substituído em blocos de laterita estabilizada. Eles pegaram solo de um local local no Estado de Anambra, secaram-no e misturaram-no com água e cimento. Em seus lotes experimentais, eles substituíram porções do cimento por cinza finamente moída de cascas de arroz queimadas, testando desde nenhuma substituição até a substituição de quarenta por cento do cimento. Eles criaram blocos usando uma prensa manual, semelhante às ferramentas usadas em muitos projetos de construção rural, e depois os deixaram curar, ou endurecer, por períodos de sete, vinte e oito e noventa dias. O objetivo era ver se esses blocos poderiam suportar peso suficiente para se erguerem como paredes, enquanto também verificavam quanta água absorveriam, pois o excesso de água pode fazer com que as paredes se desintegrem ao longo do tempo.

Os resultados revelaram uma clara troca entre resistência e sustentabilidade. À medida que os pesquisadores adicionavam mais cinza de casca de arroz, os blocos tornavam-se ligeiramente mais leves e absorviam mais água. Isso acontecia porque a cinza é menos densa que o cimento e cria minúsculos bolsões de ar dentro do bloco. Mais importante ainda, a resistência dos blocos geralmente caía à medida que a quantidade de cinza aumentava. Quando o cimento era substituído por mais de quinze a vinte por cento de cinza de casca de arroz, os blocos tornavam-se visivelmente mais fracos. No entanto, os blocos não perdiam toda a sua resistência; eles simplesmente exigiam mais tempo para atingir seu pleno potencial. Os pesquisadores descobriram que, quanto mais tempo os blocos eram deixados para curar, mais fortes eles se tornavam, um traço comum para materiais que dependem de reações químicas para endurecer.

O estudo identificou um "ponto ideal" para a construção. Blocos que continham dez por cento de cimento com uma substituição de dez a vinte por cento desse cimento por cinza de casca de arroz tiveram o melhor desempenho. Esses blocos específicos atingiram uma resistência à compressão entre 0,59 e 1,58 newtons por milímetro quadrado. Embora isso não seja forte o suficiente para suportar o peso pesado de um edifício de vários andares ou de um telhado, é suficiente para paredes não estruturais, como as divisórias dentro de uma casa ou as paredes externas de uma estrutura de um único andar. Os pesquisadores observaram que blocos com seis por cento de cimento eram consistentemente mais fracos do que aqueles com dez por cento, confirmando que uma quantidade inicial maior de aglutinante é necessária para compensar a cinza.

Crucialmente, a equipe utilizou análise estatística para confirmar que a idade do bloco, a quantidade de cimento e o nível de substituição de cinza foram os principais fatores determinantes da resistência final. Seu modelo previu a resistência dos blocos com alta precisão, mostrando que a relação entre essas variáveis é consistente e confiável. O estudo conclui que, embora a cinza de casca de arroz não possa substituir totalmente o cimento nesta aplicação, ela oferece um caminho viável para o futuro da construção sustentável. Ao utilizar dez a vinte por cento de cinza, os construtores podem reduzir sua dependência do cimento rico em carbono e dar valor aos resíduos agrícolas, criando paredes que são fortes o suficiente para as necessidades habitacionais cotidianas. O trabalho sugere que, para habitação acessível em regiões em desenvolvimento, esta mistura oferece um equilíbrio prático entre o cuidado ambiental e a segurança estrutural, desde que os blocos sejam usados onde não precisam carregar todo o peso de um edifício.