ELIZÂNGELA DUTRA MARQUES INFLUÊNCIA DE RESÍDUOS DE CASCA DE ARROZ E ÓLEO DE COZINHA NAS PROPRIEDADES FÍSICO-MECÂNICAS DE BLOCOS DE ADOBE COM SOLO SILTOSO Bauru 2023 ELIZÂNGELA DUTRA MARQUES INFLUÊNCIA DE RESÍDUOS DE CASCA DE ARROZ E ÓLEO DE COZINHA NAS PROPRIEDADES FÍSICO-MECÂNICAS DE BLOCOS DE ADOBE COM SOLO SILTOSO Dissertação apresentada como requisito para a obtenção do título de Mestre em Engenharia Civil e Ambiental da Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”, Área de Concentração Saneamento. Orientador: Prof. Dr. Ricardo Gabbay de Souza Bauru 2023 AGRADECIMENTOS Neste momento, desejo manifestar os meus mais sinceros agradecimentos a todos aqueles que desempenharam um papel fundamental ao longo da trajetória que culminou nesta pesquisa, reconhecendo plenamente os desafios que se apresentaram. Inicialmente, expresso a minha gratidão a Deus. Gostaria de estender a minha profunda apreciação à minha família pelo apoio oferecido. Agradeço igualmente ao Professor Ricardo Gabbay, meu orientador, pela orientação perspicaz e contribuições inestimáveis fornecidas ao longo deste percurso acadêmico. Não posso deixar de reconhecer a instituição UNESP e todos os colaboradores que, por meio de suas contribuições, viabilizaram a concretização deste trabalho. Seja pela viabilização de recursos, infraestrutura ou inspiração intelectual, suas participações foram de inestimável valor. A todos os mencionados e aqueles que, de alguma forma, influenciaram positivamente esta jornada, expresso o meu profundo reconhecimento. As suas contribuições foram peças fundamentais no quebra-cabeça desta pesquisa, e por isso, merecem a minha mais sincera gratidão. RESUMO Os tijolos de barro não queimados, conhecidos como blocos de adobe, são produzidos a partir de barro cru, secos ao ar livre e podem ser estabilizados com aditivos químicos. Geralmente, incorporam fibras naturais ou sintéticas e resíduos como agregados. A técnica de fabricação de adobe tem raízes históricas e pode ser uma alternativa mais sustentável em comparação com as técnicas contemporâneas. No entanto, trata-se de um tipo de construção vulnerável às intempéries, especialmente à água. A estabilização dessas estruturas é importante para o seu desempenho, uma vez que visa aprimorar determinadas propriedades mecânicas e físicas. O presente estudo tem como objetivo avaliar a influência da combinação de dois subprodutos (casca de arroz e óleo de cozinha usado) na estabilização dos blocos de adobe em relação às propriedades físicas e mecânicas. O estudo fundamentou-se em uma Revisão Sistemática da Literatura (RSL) e a fase experimental foi realizada no laboratório de mecânica dos solos da Faculdade de Engenharia e Ciências de Guaratinguetá (FEG), da Unesp, seguindo as Normas da ABNT correlatadas ao tema da pesquisa. Os testes de caracterização do solo indicaram que os parâmetros granulométricos estavam dentro dos limites mínimos necessários para a produção dos blocos de adobe, sem a necessidade de correção granulométrica. Para avaliar a utilização experimental dos resíduos na estabilização dos blocos de adobe, a casca de arroz foi empregada nas proporções (em relação ao peso do solo seco) de 0,3% e 0,6% combinadas com 1% de óleo de cozinha usado. Ainda foram testadas as mesmas proporções com 20% de areia. Os resultados obtidos não ficaram em conformidade com NBR 16814/2020 para blocos de adobe nos traços testados quanto à resistência à compressão. Observou-se que a composição contendo 0,3% de casca de arroz, combinada com 1% de óleo de cozinha usado, obteve o melhor valor de resistência à compressão após 120 dias de cura, registrando 0,83 MPa. Nos ensaios de absorção de água, a adição de óleo melhorou o desempenho em relação à absorção capilar, embora tenha reduzido a resistência mecânica. Os resultados mais favoráveis foram alcançados com uma taxa de absorção de 16% composta por 0,3% de casca de arroz, 1% de óleo de cozinha e 20% de areia na mistura. Além disso, a composição contendo 0,3% de casca de arroz, 1% de óleo de cozinha usado e sem adição areia apresentou uma taxa de absorção de 18,60% após 120 dias de cura, atendendo às diretrizes normativas. O estudo também demonstrou que a combinação de casca de arroz e óleo de cozinha usado melhorou simultaneamente as propriedades mecânicas e a absorção de água para esta composição. A proporção de 0,3% de casca de arroz resultou no aumento da aderência do material às partículas de argila presentes no solo, reduzindo a porosidade do bloco. PALAVRAS-CHAVE: Bloco de adobe, Reaproveitamento de resíduos agrícolas, Material de construção sustentável, Casca de arroz, Propriedades mecânicas. ABSTRACT The unfired clay bricks, commonly referred to as adobe blocks, are produced from raw clay, air-dried, and can be stabilized with chemical additives. Typically, they incorporate natural or synthetic fibers and waste materials as aggregates. The manufacturing technique of adobe historical origins and can serve as a potentially more sustainable alternative compared to contemporary methods. However, it represents a construction type vulnerable to environmental elements, particularly water. The stabilization of these structures holds significance for their performance, aiming to enhance specific mechanical and physical properties. The primary objective of this study is to evaluate the influence of the combination of two byproducts, namely rice husk and used cooking oil, on the stabilization of adobe blocks concerning their physical and mechanical properties. The study was based on a Systematic Literature Review (SLR), and the experimental phase was conduct in the soil mechanics laboratory of the Faculty of Engineering and Sciences of Guaratinguetá (FEG), Unesp, following the ABNT standards related to the research topic. Soil characterization tests indicated that the granulometric parameters were within the required minimum limits for adobe block production, eliminating the need for granulometric correction. To evaluate the experimental use of waste in stabilizing adobe blocks, rice husk was used in proportions (in relation to the weight of dry soil) of 0.3% and 0.6% combined with 1% used cooking oil. The same proportions were also tested with 20% sand. The results obtained did not comply with NBR 16814/2020 for adobe blocks in the traits tested for resistance to specificity. It should be noted that the composition containing 0.3% rice husk, combined with 1% used cooking oil, obtained the best selection resistance value after 120 days of curing, recording 0.83 MPa. In water absorption tests, the addition of oil improved performance in relation to capillary absorption, although it reduced mechanical resistance. The most developed results were achieved with an absorption rate of 16% consisting of 0.3% rice husk, 1% cooking oil and 20% sand in the mixture. Furthermore, the composition containing 0.3% rice husk, 1% used cooking oil and no added sand showed an absorption rate of 18.60% after 120 days of curing, meeting regulatory guidelines. The study also demonstrated that the combination of rice husk and cooking oil used simultaneously improved the mechanical properties and water absorption for this composition. The proportion of 0.3% rice husk obtained increases the adhesion of the material to the clay particles present in the soil, reducing the porosity of the block. KEYWORDS: adobe block, upcycling of agricultural waste, Sustainable building material, Rice husk, Mechanical properties. Índice de Figuras Figura 1- Diferenças entre os termos reciclagem e upcycling ................................... 6 Figura 2 - Produtos agrícolas do Brasil e os resíduos gerados .................................. 9 Figura 3 - Edifício de tijolo de adobe ...................................................................... 12 Figura 4 - Processo de fabricação de adobe ............................................................. 12 Figura 5 - Tipos de estabilização de construção com terra ...................................... 13 Figura 6 - Metodologia da Pesquisa ........................................................................ 16 Figura 7. Detalhamento do programa experimental ................................................ 18 Figura 8 - Coleta de solo e preparo de amostras para ensaio de caracterização ...... 19 Figura 9 - Ensaio de granulometria por peneiramento grosso ................................. 22 Figura 10 - Ensaio de granulometria por sedimentação e peneiramento fino ......... 22 Figura 11 - Ensaio do limite de liquidez .................................................................. 24 Figura 12 - Sequência do ensaio de limite de plasticidade ...................................... 25 Figura 13 - Classificação da plasticidade do solo no sistema britânico .................. 27 Figura 14 - Molde para modelagem dos blocos de adobe ....................................... 30 Figura 15 - Preparo do solo para produção dos blocos de adobe ............................ 30 Figura 16 - Materiais utilizados para a produção dos blocos de adobe ................... 31 Figura 17 - Mistura e moldagem dos blocos de adobe ............................................ 31 Figura 18 - Betoneira utilizada na mistura dos traços ............................................. 32 Figura 19 - Processo de cura e armazenagem dos adobes ....................................... 32 Figura 20 – Ensaio para determinação das características dimensionais................. 34 Figura 21 - Recorte cúbico do corpo de prova ........................................................ 34 Figura 22 - Corte dos corpos de prova ..................................................................... 35 Figura 23 - Processo de capeamento dos corpos de prova ...................................... 35 Figura 24 - Dimensões da ruptura do corpo de prova ............................................. 36 Figura 25 - Ensaio de resistência mecânica ............................................................. 36 Figura 26 – Ensaio de absorção de água .................................................................. 37 Figura 27 - Limite de liquidez do solo (LL) ............................................................ 39 Figura 28 - Curva granulométrica do solo ............................................................... 42 Figura 29 - Resistência à compressão aos 28 dias ................................................... 49 Figura 30 - Resistência à compressão dos blocos aos 60 dias de cura .................... 50 Figura 31 - Resistência à compressão aos 120 dias de cura .................................... 52 Figura 32 - Resistência à compressão dos blocos aos 28, 60 e 120 dias de cura .... 52 Figura 33 - Resumo dos valores de absorção de água dos blocos ........................... 54 Figura 34 - Gráfico dos resultados de fcak e absorção de água dos blocos ............. 55 Figura 35 - Análise da microestrutura do bloco de adobe de traço 1 ...................... 55 Figura 36 - Análise de microestrutura do bloco de adobe de traço 2 ...................... 56 Figura 37 - Análise de microestrutura do bloco de adobe do traço 3 ...................... 56 Índice de Tabelas Tabela 1 - Composição química, em % M/M da casca de arroz ............................. 11 Tabela 2 - Classificação do limite de plasticidade do solo ...................................... 27 Tabela 3 - Classificação do solo de acordo com a plasticidade ............................... 27 Tabela 4 - Traços dos blocos de adobe estudados ................................................... 29 Tabela 5 - Dados obtidos nos ensaios de limite de liquidez do solo (LL) ............... 39 Tabela 6 - Dados para determinação do limite de plasticidade ............................... 40 Tabela 7 - Dados para determinação do teor de umidade do solo (continua) ......... 40 Tabela 8 - Resumo dos resultados obtidos para os Limites de Consistência ........... 41 Tabela 9 - Distribuição granulométrica do solo ...................................................... 42 Tabela 10 - Características dimensionais aos 28 dias (continua) ............................ 43 Tabela 11- Características dimensionais aos 60 dias (continua) ............................. 45 Tabela 12 - Características dimensionais aos 120 dias (continua) .......................... 46 Tabela 13 - Resistência à compressão dos blocos aos 28 dias de cura .................... 48 Tabela 14 - Resistência à compressão dos blocos aos 60 dias de cura .................... 50 Tabela 15 - Resistência à compressão dos blocos aos 120 dias de cura .................. 51 Índice de Quadros Quadro 1 - Normas utilizadas na fase experimental ................................................ 18 Quadro 2 - Modelo utilizado para cálculo do limite de liquidez ............................. 25 Quadro 3 - Modelo de quadro utilizado para cálculo de teor de umidade ............... 26 Sumário 1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................................ 1 1.2 OBJETIVOS ...............................................................................................................................................2 1.2.1 Objetivo geral ......................................................................................................................................... 2 1.2.2 Objetivos específicos ............................................................................................................................. 2 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ......................................................................................................... 3 2.1 ECONOMIA CIRCULAR, RECICLAGEM E UPCYCLING ................................................................. 3 2.1.1 Economia Circular ................................................................................................................................... 3 2.1.2 Reciclagem e Upcycling .......................................................................................................................... 4 2.2 TECNOLOGIAS SUSTENTÁVEIS NA CONSTRUÇÃO CIVIL .......................................................... 7 2.2.1 Utilização de resíduos agrícolas na produção de materiais de construção ............................................... 7 2.3 RESÍDUOS AGRÍCOLAS NO BRASIL ................. ............................................................................... 9 2.3.1 Resíduos da casca de arroz ................................................................................................................... 10 2.4 ADOBE ................................................................... ................................................................................ 11 2.4.1 Técnica de fabricação do bloco de adobe ............................................................................................. 12 2.4.2 Estabilização de construções com terra bruta ....................................................................................... 13 3 MATERIAL E MÉTODOS..................... ........................................................................................ 15 3.1 OBJETO DE ESTUDO ...........................................................................................................................15 3.2 MÉTODO DE PESQUISA ..................................................................................................................... 15 3.2.1 Elaboração do Plano Experimental ...................................................................................................... 17 3.3 MATERIAIS EMPREGADOS ................................ ............................................................................... 19 3.3.1 Solo ...................................................................................................................................................... 19 3.3.2 Determinação do limite de plasticidade (LP) ....................................................................................... 25 3.3.3 Resíduo de casca de arroz e óleo de cozinha usado ............................................................................. 28 3.3.4 Preparação da água para produção do adobe ........................................................................................ 28 3.4 PROCEDIMENTO PARA PRODUÇÃO DO ADOBE ........................................................................ 28 3.4.1 Preparação de traços e dosagens .......................................................................................................... 28 3.4.2 Preparação dos moldes para produção do blocos de adobe .................................................................. 29 3.4.3 Produção do bloco de adobe ................................................................................................................. 30 3.5 PROCEDIMENTO PARA OS ENSAIOS COM OS BLOCOS DE ADOBE ....................................... 33 3.5.1 Caracterização dimensional dos blocos de adobe ................................................................................ 33 3.5.2 Procedimento para ensaio de resistência à compressão ........................................................................ 34 3.5.3 Ensaio de absorção de água .................................................................................................................. 37 3.5.4 Análise da Microestrutura .................................................................................................................... 38 4 RESULTADOS E DISCUSSÃO .................................................................................................... 39 4.1 CARACTERIZAÇÃO DO SOLO ..................................................................................................................39 4.1.1 Limite de Liquidez do solo (LL) .......................................................................................................... 39 4.1.2 Limite de Plasticidade do solo (LP) ..................................................................................................... 40 4.1.3 Teor de Umidade do Solo..................................................................................................................... 40 4.1.4 Análise granulométrica do solo ............................................................................................................ 42 4.2 ENSAIOS COM OS BLOCOS DE ADOBE ........................................................................................ 43 4.2.1 Ensaio de características dimensionais ................................................................................................. 43 4.2.2 Ensaio de resistência a compressão simples ......................................................................................... 48 4.2.3 Absorção de água dos blocos de adobe ................................................................................................ 53 4.2.4 Análise Microestrutural ........................................................................................................................ 55 5 CONCLUSÕES .............................................................................................................................. 57 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................................................... 59 1 1 INTRODUÇÃO O tijolo de terra crua, conhecido como bloco de adobe, é um dos materiais de construção civil mais antigos do mundo, cuja composição basicamente leva terra crua e água e em alguns casos palha ou fibras naturais (Torgal, 2009). A terra como material construtivo é empregada desde a pré-história e está em uso em todos os continentes por ser um material largamente disponível, acessível, reciclável e sustentável. Seu uso também oferece benefícios ambientais como a redução de energia nos processos construtivos e a diminuição das emissões de gases de efeito estufa. Além disso, traz vantagens para saúde e bem-estar dos ocupantes devido ao controle de temperatura dentro dos edifícios (Bayizitlioğlu, 2017). Com a evolução das técnicas de arquitetura, estes métodos de construção foram caindo em desuso e substituídos por outros materiais de construção ditos modernos ou convencionais, tais como tijolos de barro cozido e materiais cimentícios (Torgal, 2009). Atualmente, o que se observa é um resgate desse material aos processos construtivos, com a vantagem de ser ecológico, sustentável, de baixo custo e com facilidade de obtenção da matéria-prima (Velasco- Aquino et al., 2020). Esse tipo de construção torna-se uma alternativa viável e sustentável pela sua disponibilidade, uma vez que une a viabilidade técnica à econômica sem esquecer o respeito ao meio ambiente. Além disso, as construções com adobe apresentam-se como opção ao déficit habitacional que atinge diversas populações ao redor do mundo (Danso et al., 2015). No contexto das construções em terra, destaca-se, no âmbito brasileiro, a introdução das principais técnicas que abrangem a taipa de pilão, caracterizada por paredes sólidas de terra comprimida em camadas sucessivas, o bloco de adobe, compreendendo um tijolo de barro frequentemente incorporados com palha, bem como a taipa de mão, constituída por paredes de barro que são ancoradas por meio de vigas e pilares de madeira (ABNT, 2020). Uma desvantagem dos blocos de adobe é a sua durabilidade, que pode estar associada a diversos fatores que incluem o uso de solo inadequado e de materiais inapropriados na composição. Isso diminui a vida útil da construção, principalmente do bloco em contato com a água, que pode se deteriorar com o passar do tempo (Eires; Camões; Jalali, 2017). Diversas técnicas têm sido avaliadas para a estabilização do bloco de adobe e outros tipos de construção com terra bruta, visando mitigar as propriedades de resistência mecânica e corrosão, entre outras características do solo, tornando-o mais seguro para a construção (Ige; Danso, 2022). Os desafios ambientais como a redução do uso de novas matérias primas, da geração de resíduos e o gasto energético na produção de materiais de construção incitam a valorizar os 2 materiais locais e o uso de resíduos agrícolas. Alguns resíduos agrícolas como palhas, fibras, cascas conferem uma melhoria significativa nas propriedades mecânicas e térmicas dos adobes, e podem ser uma estratégia para agregar valor ao resíduo descartado (Oskouei; Mohammad; Madadipour, 2017). 1.2 OBJETIVOS Os objetivos desta pesquisa foram divididos em objetivo geral e específicos e encontram- se descritos a seguir. 1.2.1 Objetivo geral O objetivo geral desta pesquisa foi avaliar a influência da casca de arroz e do óleo de cozinha usado nas propriedades físico-mecânicas de blocos de adobe. 1.2.2 Objetivos específicos • Caracterizar o solo local para avaliar seu potencial na produção de blocos de adobe seguindo a metodologia descrita na NBR 16814/2020; • Avaliar o efeito das proporções de casca de arroz nas propriedades físico-mecânicas de blocos de adobe, combinadas com o uso de óleo vegetal como aditivo. • Avaliar o impacto da interação entre a fração de argila do solo, as cascas de arroz e o óleo vegetal no preenchimento dos poros ou vazios no bloco de adobe, e como essa interação influencia a capacidade de absorção de água e resistência mecânica do bloco. 3 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA O presente capítulo descreve os dados compilados pela revisão sistemática da literatura, conforme as etapas descritas detalhadamente na seção metodológica. A revisão traz um panorama atual dos conceitos sobre a economia circular, a reciclagem e o upcycling, relacionando os conceitos entre si. Ainda nesta seção, são abordadas tecnologias sustentáveis na construção civil, materiais feitos a partir de resíduos agrícolas, resíduos agrícolas no Brasil e a casca de arroz, resíduo o qual foi empregado neste trabalho. Na seção subsequente é realizada uma abordagem conceitual sobre o tijolo de adobe e a variedade de materiais apontados pela literatura para a estabilização, ressaltando o reaproveitamento de uma diversidade de resíduos agroindustriais, bem como suas principais vantagens em relação às melhorias nas propriedades físicas e mecânicas dos blocos de adobe. 2.1 ECONOMIA CIRCULAR, RECICLAGEM E UPCYCLING Projeções mostram que em 2030 a população mundial chegará a 9 bilhões de habitantes, o que significa que haverá um aumento significativo no uso de recursos e, consequentemente, uma ampliação da geração de resíduos (Weetman, 2019). As perspectivas relacionadas a essas questões ambientais, sobre o uso de recursos e seu reaproveitamento, são abordadas nas subseções e trazem os conceitos de economia circular, reciclagem e upcycling, com o objetivo de associá-los ao contexto da sustentabilidade e seguir um novo modelo de valorização de resíduos. 2.1.1 Economia Circular Nos últimos anos, a economia circular vem se popularizando cada vez mais e seus principais elementos estão baseados em fluxos contínuos de materiais e energia, ampliando o ciclo de vida do produto e prolongando seu uso, segundo Ellen MacArthur Foundation (EMF), 2015. Na economia atual (linear) há uma grande demanda por recursos naturais para fabricação de novos produtos, que após o seu uso são descartados sem utilização total do seu potencial. A fim de propor uma mudança de pensamento surge a economia circular, na qual os produtos são descartados somente em sua última fase de vida, quando se esgotam todas as possibilidades de uso (Anastasiades et al., 2020). 4 Na Economia Circular (EC), o objetivo é priorizar os recursos de forma regenerativa, preservando e ampliando o que já existe (EMF, 2015). Isso envolve manter os produtos em uso, atualizando e reparando sempre que possível, e aproveitando os resíduos como recurso (Anastasiades et al., 2020). O produto deve ser utilizado e reutilizado indefinidamente, e todo seu ciclo de vida deve ser pensado, projetado e otimizado, para que ao final possa ter um fluxo de desmontagem e reutilização (EMF, 2015). Além disso, deve-se considerar o uso de energia renovável e evitar substâncias tóxicas na fabricação, permitindo a reciclagem de produtos pós- consumo e evitando danos ambientais (Contreras-Lisperguer et al., 2021). A economia circular vai além da produção e consumo de bens; busca uma renovação capital, social e natural (EMF, 2015). O conceito tem suas bases em sistemas não lineares, sistemas vivos, baseados na inteligência da natureza, que vêm do termo “cradle to cradle” (do berço ao berço), onde o resíduo serve de insumo para novos produtos (Singh et al., 2019). Isso faz com que o material possa permanecer o maior tempo possível na economia, e ao chegar ao fim de seu ciclo de vida ainda ser compartilhado ou virar material de upcycling (reaproveitado, reformado, remanufaturado); só então deve seguir para reciclagem (Singh et al., 2019). Porém, o que se observa nas alternativas de reciclagem é que os bens de consumo não têm sido projetados com este propósito. A economia circular vem com o propósito de desconstruir o conceito de resíduo, com a melhoria de projetos e sistemas que valorizem materiais naturais que podem ser totalmente recuperados (EMF, 2015). Dessa forma, o resíduo pode ser um recurso de maior valor, com potencial de entrar na cadeia ou ciclo novamente como novo material (Horodytska; Kiritsis; Fullana, 2020). Aproveitar o resíduo de forma eficiente torna o processo produtivo menos dependente de novos recursos, possibilitando que tenha um fluxo cíclico e seja reaproveitado até o fim da vida útil (EMF, 2015). Uma vez que o material não é reutilizado ou reciclado, as perdas não são apenas ambientais; o seu ciclo de vida útil fica comprometido, trazendo prejuízos à economia e o resíduo perde seu valor (Blank et al., 2020). Por isso, para que os processos de reciclagem e reutilização sejam viáveis economicamente, é necessário que o resíduo tenha valor agregado e traga benefícios para indústria (Aliakbari et al., 2021). 2.1.2 Reciclagem e Upcycling Segundo a Política Nacional dos Resíduos Sólidos (PNRS), a reciclagem é “ato ou ação de transformar resíduos sólidos em novos produtos, ou novas matérias-primas, a partir de mudanças em suas propriedades físicas, físico-químicas ou biológicas”. Trata-se de 5 reaproveitar os resíduos ou materiais já sem utilidade, recuperá-los e transformá-los novamente em matéria-prima ou insumos para novos produtos (Brasil, 2010). Nesse processo, os materiais ou resíduos podem ser utilizados na produção de itens semelhantes, ou idênticos, como garrafas de vidro e latas de alumínio (ciclo fechado). Em outras ocasiões os materiais reciclados são utilizados para produtos novos (ciclo aberto). Um exemplo são as garrafas plásticas, que podem ser transformadas tanto em garrafas novamente como em outros produtos como mangueiras e roupas. Em outras ocasiões há recuperação de compostos químicos (Davis; Masten, 2016). O artigo 9º da Política Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS) estabelece uma ordem de prioridade a ser observada na gestão e gerenciamento de resíduos sólidos. Essa orientação visa orientar as práticas sustentáveis e eficientes para lidar com os resíduos, promovendo a sustentabilidade ambiental. Se não for possível evitar, reduzir ou reutilizar, a reciclagem é a próxima opção, envolvendo o processo de transformação de resíduos em novos ou materiais. Quando as opções anteriores não são aplicáveis, o tratamento dos resíduos sólidos é considerado, incluindo processos que visam reduzir a nocividade dos resíduos. Por fim a disposição final é adequada apenas para rejeito, ou seja, resíduos que não podem ser recuperados ou tratados de maneira ambientalmente adequada (Brasil, 2010). Além disso, no âmbito da Economia Circular (EC) e em conformidade com os 4R's (Reduzir, Reutilizar, Recuperar e Reciclar) propostos pela União Europeia (UE), a reciclagem é identificada como a etapa final para a eliminação (Anastasiades et al., 2020). Além disso, no contexto da EC e segundo os 4R’s (Reduzir, Reutilizar, Recuperar e Reciclar) propostos pela União Europeia (UE), a reciclagem é a etapa final para o resíduo (Anastasiades et al., 2020). Em ambos os contextos a reutilização é o primeiro processo pelo qual o resíduo deve passar, antes de seguir para reciclagem. Uma forma de reutilização de resíduos é o upcycling, onde os produtos são reaproveitados na mesma forma que seriam descartados, sem alterações ou com modificações mínimas, transformando-os em produtos novos, de boa qualidade, com novos usos e aplicações (Bridgens et al., 2018). O termo upcycling é uma tendência que surge com a urgência de preocupação ambiental aliada ao uso eficiente dos recursos (Singh et al., 2019). O upcycling é considerado uma prática dentro da economia circular, favorecendo que os materiais tenham fluxos circulares (Singh et al., 2019) e vem com desafio de reaproveitar materiais provenientes da reciclagem e reintroduzi-los no mercado com valores agregados, possibilitando que o resíduo possa ter uma segunda vida útil (Baiani; Altamura, 2018). 6 O termo upcycling pode ter surgido a partir de uma necessidade premente; por exemplo, em um cenário em que uma família possuia recursos limitados, eles recorriam à reutilização de materiais retirados do lixo para construir sua moradia, além disso, o upcycling pode ser impulsionado pelo aspecto criativo, na confecção de artesanato ou objetos decorativos (Bridgens et al., 2018). No século passado, as famílias tinham poucos recursos; os bens ou produtos eram utilizados até seu limite de vida útil, reparados e reutilizados diversas vezes, e só então descartados (Bridgens et al., 2018). É possível observar que o conceito de upcycling tem várias abordagens na literatura, sendo discutido tanto por acadêmicos quanto por empreededores criativos e indústrias. Em todas essas pespectivas, destaca-se a conexão do upcycling com práticas sustentáveis (Singh et al., 2019). No upcycling, é possível revitalizar produtos usados por meio de desmontagem, limpeza, reparo ou substituição de peças danificadas, resultando em um produto de qualidade semelhante a um novo. As práticas de upcycling visam dar uma nova utilidade a materiais descartados ou considerados sem utilidade, criando novos itens de maior valor agregado (Singh et al., 2019; Horodytska; Kiritsis; Fullana, 2020). Apesar de terem semelhanças, a reciclagem e o upcycling diferem na maneira como convertem resíduos em materiais reutilizáveis. Enquanto o upcycling faz alterações mínimas no material, a reciclagem promove transformações de propriedades físicas, químicas ou biológicas. Ambos os processos, no entanto, contribuem para prolongar o ciclo de vida do produto (Contreras-Lisperguer et al., 2021). A Figura 1 demonstra as diferenças entre os termos reciclagem e upcycling. Figura 1- Diferenças entre os termos reciclagem e upcycling Fonte: Autora 7 2.2 TECNOLOGIAS SUSTENTÁVEIS NA CONSTRUÇÃO CIVIL A quantidade de Resíduos da Construção Civil (RCC) gerados nos canteiros de obras e demolições varia conforme a tecnologia construtiva, e depende do aquecimento da economia do país. A reutilização de resíduos como materiais construtivos pode ser uma opção tanto na redução dos impactos ambientais, quanto na diminuição da exploração de recursos naturais pelo setor construtivo (Alnahhal et al., 2021). Um aspecto importante do uso desses resíduos é a grande variedade de materiais, os quais podem ter bom desempenho e permitir diminuição dos custos (Bamigboye et al., 2021). Diversas alternativas de reciclagem de RCC vêm sendo utilizadas na construção civil, como o uso de agregados graúdos e finos reciclados na formulação do concreto, resultando em um concreto mais sustentável, que ainda pode receber uma quantidade menor de outros resíduos, como fibras naturais e pó de vidro (Gebremariam et al., 2021). Outros materiais, como concretos reciclados, resíduos de cerâmicas e azulejos, podem ainda ser reaproveitados para produção de blocos (Tang et al., 2020). Uma opção viável e sustentável para alguns resíduos descartados durante as construções, como resíduo de lã mineral, vidro, madeiras, papelão, é o uso na fabricação de alguns compósitos (Sormunen; Kärki, 2019). Por exemplo, a lã mineral, que é frequentemente utilizada em isolamento térmico em edifícios, é considerada um material não reciclável e acaba sendo enviada para os aterros, causando danos ambientais. Uma possível solução para esse resíduo seria sua reutilização em cerâmicas, cimentos, compósitos e telhas, pois possui boas propriedades pozolânicas, além de propriedades térmicas (Sormunen; Kärki, 2019). Diversos estudos vêm sendo realizados para reduzir a dependência do Cimento Portland e as emissões de CO₂. Dentre as alternativas estão o uso de cinzas da indústria do óleo de palma e da casca do arroz, que estão sendo amplamente pesquisadas. Além de apresentarem propriedades pozolânicas, estas cinzas também apresentam alto teor de sílica, com grandes possibilidades de substituir parcial ou totalmente o cimento em concretos geopoliméricos (Alnahhal et al., 2021). Essas cinzas formam um concreto menos denso, devido às propriedades pozolânicas, deixando-os mais leve e com boa durabilidade (Alnahhal et al., 2021). 2.2.1 Utilização de resíduos agrícolas na produção de materiais de construção A procura por materiais que sejam viáveis do ponto de vista econômico e que atendam às necessidades ambientais é uma tendência mundial (Moayedi et al., 2019). Materiais de 8 origem biológica obtidos a partir de resíduos agrícolas oferecem uma ampla gama de opções para a produção de itens sustentáveis, eficientes e competitivos em relação aos derivados do petróleo (Battegazzore et al., 2018). Evidências apontam que as fibras vegetais são um reforço importante em alguns compósitos, principalmente por apresentarem celulose na composição e serem um polímero natural (Moayedi et al., 2019). Tanto as fibras naturais como os subprodutos agrícolas apresentam características sustentáveis e vantagens ambientais, pois elas podem ser uma oportunidade para o reaproveitamento do resíduo e ainda agregar valor a eles (Marques et al., 2019; Moayedi et al., 2019). Estudos conduzidos na Índia mostraram uma variedade de materiais que podem ser utilizados a partir de resíduos agroindustriais, tais como: talos de algodão, cacho de banana, casca de milho, sementes de azeitonas, casca de coco, entre outros. Estes resíduos foram empregados na produção de placas térmicas e apresentaram boas propriedades (Madurwar; Ralegaonkar; Mandavgane, 2013). Os resíduos derivados do milho, como sabugo e a casca, ainda são subutilizados como matéria prima, apesar de possuírem potencial para serem empregados na produção de painéis térmicos. Ao aproveitar esses resíduos nessa aplicação, não só se proporciona uma segunda vida a eles, mas também se promove um aproveitamento mais eficiente, aumentando o seu valor agregado (Ramos et al., 2021). A espiga de milho, por exemplo, pode ser comparada com Poliestireno Extrudado (XPS) na microestrutura e composição química (Moayedi et al., 2019). A adição de materiais como palhas, casca de arroz, madeira e cânhamo em argamassas como elementos de compósito em cimentos proporciona boas condições acústicas e térmicas. Além disso, resíduos como cavaco de madeira e as bio-resinas também apresentam desempenho térmico semelhante ao das cascas de arroz (Marques et al., 2019). Embora parte das opções sustentáveis de materiais de construção se concentrar na produção de placas ou painéis, a utilização de resíduos agroindustriais na fabricação de tijolos pode oferecer benefícios significativos, tais como a redução da carga permanente devido ao aumento de densidade, além de ser uma opção de construção de baixo custo (Rautray al., 2019). A produção de bio-tijolos a partir de agro-resíduos segue geralmente um processo que envolve a seleção cuidadosa do material, sua trituração e mistura com argila ou pó de pedra, juntamente com um aglutinante à base de cal. Após aproximadamente 30 dias de secagem natural, os tijolos adquirem uma resistência mecânica satisfatória, alcançando valores superiores a 2,0 MPa, que variam de acordo com o tipo de resíduo utilizado (Rautray et al., 2019). Esses valores estão acima da resistência mínima exigida pela ABNT NBR 15270- 1/2017, para blocos não estruturais que é de 1,5 MPa (para tijolos de argila queimados ao forno) 9 (ABNT, 2017). Os tijolos produzidos com agro-resíduos ainda possuem características de serem mais leves que os tijolos convencionais (barro cozido) e apresentam um bom desempenho térmico e acústico (Rautray et al., 2019). 2.3 RESÍDUOS AGRÍCOLAS NO BRASIL Os resíduos provenientes das atividades agropecuárias, silviculturais e resíduos agroindustriais, chamados de RASP (resíduos agrossilvopastoris), abrangem diversos materiais, como palhas, cascas, serragens, resíduos agroindustriais de usinas de álcool, fábricas de suco, indústria de celulose, entre outros. De acordo com o Sistema Nacional de Informações sobre a Gestão dos Resíduos Sólidos – SINIR, estima-se que, em 2015 o Brasil tenha gerado 775 milhões de toneladas de RASP, com base nos índices de produção agropecuária e silvicultura (SINIR, 2023). Uma parte dos resíduos, como as palhas, permanece no campo e ajuda na recuperação do solo, enquanto a outra parte é destinada à geração de energia por meio da queima de biomassa (SINIR, 2023). Para quantificar a quantidade de resíduos agrícolas é possível utilizar índices que estabelecem a relação entre a produção de cada tipo de cultura e a quantidade de resíduos resultante (Bellote et al., 2017). Para casca de arroz, por exemplo, estima-se que 30% do peso corresponda à casca, considerando a produção de arroz de acordo com o Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística -IBGE (IBGE, 2015). A Figura 2 ilustra alguns produtos agrícolas do Brasil e os resíduos gerados a partir deles, na safra de 2017. Figura 2 - Produtos agrícolas do Brasil e os resíduos gerados Fonte: Adaptado de Bellote et al. (2017) 10 O Brasil, além de ser um importante produtor agrícola, possui uma ampla diversidade vegetal em seu território, o que o torna um país com um grande potencial para aproveitar tanto as fibras vegetais quanto uma variedade de resíduos agrícolas na criação de compósitos e materiais de construção (Lopes et al., 2023). De acordo com o IBGE, em 2015, foram produzidas quarenta mil toneladas de castanha do Brasil, das quais cerca de 1,4 mil toneladas correspondem a cascas, além de 6,7 milhões de toneladas cascas de coco (IBGE, 2023; Rambo et al., 2015). Isso demonstra o potencial de utilização desses resíduos, que podem ser reaproveitados em bioprodutos com alto valor agregado devido as suas características químicas lignocelulósicas (Rambo et al., 2015). As biomassas lignocelulósicas são as mais abundantes no setor agroindustrial e podem ser encontradas em diversas culturas, como palha de cevada, sabugo de milho, gramas, bagaço de cana-de-açúcar, casca de arroz, palha de trigo, madeira de eucalipto e outros resíduos vegetais (Vaz Júnior, 2020). Os resíduos agrícolas geralmente são utilizados como combustível, mas também apresentam um potencial de serem reaproveitados em diversas outras fontes de matéria-prima, como produtos farmacêuticos, produtos químicos e materiais para várias aplicações, incluindo polímeros renováveis, plástico verde e outros (Bellote et al., 2017; Vaz Júnior, 2020). Embora a geração de energia por meio da queima de biomassa vegetal seja considerada uma prática positiva, o gerenciamento ambiental das cinzas, um subproduto resultante desse processo, representa um desafio ambiental significativo (Lopes et al., 2023). 2.3.1 Resíduos da casca de arroz As cascas de arroz são subprodutos do processo de beneficiamento do arroz e são comumente consideradas resíduos agrícolas. No Brasil, elas estão entre os resíduos agrícolas mais estudado pelos cientistas, ocupando o segundo lugar em termos de quantidade de resíduos, ficando atrás apenas do bagaço-de-açúcar (Rambo et al., 2015). O Brasil ocupa a 9º posição como o maior produtor de arroz do mundo, com uma produção anual de aproximadamente 10,7 milhões toneladas de arroz (IBGE, 2023). Após o beneficiamento, são geradas cerca de 3,21 milhões de toneladas de casca de arroz (cerca de 30% do peso) e as cinzas de arroz representam cerca de 25% de resíduo para cada 100 kg de casca queimada (Lopes et al., 2023). As cascas têm um grande potencial econômico, pois possuem diversas aplicações além da queima, podendo ser utilizadas na fabricação de materiais de construção e várias indústrias (Vaz Júnior, 2020). 11 2.3.1.1 Propriedades químicas da casca de arroz A casca de arroz é composta principalmente por celulose, lignina, sílica e outros compostos orgânicos e inorgânicos. A composição pode variar dependendo da variedade e forma de cultivo. A celulose é o composto principal da casca de arroz, com 43,80%, a lignina, um polímero complexo, está presente em cerca de 24,60% e hemicelulose de 31,60%. A casca ainda tem um componente inorgânico importante que é a sílica, representando cerca de 15% a 20% (Vaz Júnior, 2020). A Tabela 1 apresenta a composição química em % M/M da casca de arroz. Tabela 1 - Composição química, em % M/M da casca de arroz CELULOSE HEMICELULOSE LIGNINA 43,80 31,60 24,60 Fonte: Adaptado de Vaz Júnior (2020) 2.4 ADOBE A palavra adobe é de origem árabe e significa tijolo seco ao sol. Os adobes são feitos de terra crua, secos ao sol e podem ser estabilizados com aditivos químicos ou não. Geralmente, utilizam fibras naturais ou sintéticas e resíduos ou subprodutos (Jamil et al., 2021). É uma técnica simples e pode ser realizada por qualquer pessoa, pois não requer habilidade complexa e ainda utiliza materiais disponíveis localmente, além de ser uma construção de baixo impacto ambiental e de o solo possuir características que o tornam um bom isolante térmico e acústico (Oskouei; Mohammad; Madadipour, 2017; Serrano; Barreneche; Cabeza, 2016). Há milhares de anos, os adobes vêm sendo empregados em construções notáveis e sítios arqueológicos que ostentam imponentes edifícios em diversas partes do mundo (Aldawoodi; Sabri; Wis, 2022; Caporale et al., 2014). Eles podem ser confeccionados pela combinação de solo e água até alcançar uma textura plástica, possibilitando sua modelagem de acordo com as formas desejadas. Além disso, esse material também pode servir como reboco. Em muitas situações, acrescenta-se palha ao adobe com o intuito de minimizar a probabilidade de fissuras (Aldawoodi; Sabri; Wis, 2022). A percepção da cultura de construção e a adoção de técnicas construtivas locais podem parecer um conceito ultrapassado, diante do papel da industrialização na construção civil. No entanto, ao optar por materiais locais e valorizar mão de obra local, é possível reduzir despesas com transportes, extração de matérias primas e emissões de gases do efeito estufa (Torgal, 2019). A Figura 3 ilustra uma construção em tijolo de adobe. 12 Figura 3 - Edifício de tijolo de adobe Fonte: Torgal (2019) Apesar do adobe ser um material construtivo milenar, ele pode ser utilizado nos dias de hoje, adaptando-se ao contexto em que é inserido e as condições culturais e econômicas. Com melhorias, o adobe apresenta-se uma opção econômica e eficiente (Figueiredo et al., 2020). As necessidades atuais requerem o uso consciente de materiais, reutilização de resíduos e combinação de diferentes materiais que possam melhorar o desempenho da construção, viabilizando a técnica sob uma perspectiva da economia circular (Torgal, 2019). 2.4.1 Técnica de fabricação do bloco de adobe Dos métodos construtivos utilizando terra crua, é o adobe a técnica mais simples e rápida para uma construção em alvenaria modular. O solo é seu principal componente e deve ter uma consistência plástica e argilosa (Figueiredo et al., 2020). A terra é misturada com água e colocada em um molde de madeira, geralmente retangular. Ainda frescos, os blocos de adobe são desmoldados e levados para secagem em temperatura ambiente (ABNT, 2020). A Figura 4 representa o processo simplificado da fabricação do adobe. Figura 4 - Processo de fabricação de adobe Fonte: Adaptado da ABNT (2020) A argamassa de assentamento deve ser do mesmo material dos blocos de adobe, para que tenha mesmo nível de retração, e dessa forma evitar o aparecimento de fissuras na construção (Torgal, 2009; ABNT, 2020). A produção do adobe também pode ser otimizada 13 com o uso de máquinas garantindo maior precisão e padronização dos blocos ( Figueiredo et al. 2021). 2.4.2 Estabilização de construções com terra bruta Métodos construtivos como adobe, blocos de terra compactada (BTC) e a taipa seguem diversas técnicas e geralmente utilizam apenas solo e água. Essas construções de terra são conhecidas pela sua relativa vulnerabilidade em relação ao intemperismo e, mais especificamente, em relação à água (Calatan et al., 2017; Giroudon et al., 2019). A estabilização dessas construções é um fator importante para o seu desempenho, uma vez que a função dos estabilizadores é melhorar algumas propriedades, tais como resistência mecânica e durabilidade (Losini et al., 2021). Os estabilizadores podem ser utilizados na forma de reforço ou apenas como ligantes e têm funcionalidades diferentes, conferindo melhoria a algumas propriedades dos blocos feitos com solos ou argilas (Danso et al., 2015; Losini et al., 2021). A combinação entre o reforço e os ligantes confere uma maior durabilidade aos blocos em relação à água, um dos principais problemas das construções de terra (Danso et al., 2015). Na Figura 5, apresenta-se um diagrama sobre a estabilização de construções com terra como o adobe, taipa e BTC. Figura 5 - Tipos de estabilização de construção com terra Fonte: Adaptado de Losini et al. (2021) No caso do bloco de adobe, as fibras desempenham um papel fundamental como aditivo, atuando como reforço para aumentar a resistência à compressão do bloco. Por outro lado, os ligantes como a cal ou o cimento têm a função de melhorar as propriedades de resistência à 14 água e durabilidade do material (Danso et al., 2015; Losini et al., 2021). Embora a combinação de estabilizantes sintéticos (cal e cimento) favoreça uma melhoria nas propriedades dos blocos de adobe, há questões ambientais, pois o uso de alguns componentes, como o cimento, reduz a reciclabilidade do solo, uma vez que este uso transforma o solo em pedras artificiais (RCC classe A). Há ainda o aumento com despesas para fabricação do tijolo (Losini et al., 2021). Além disso, algumas fibras também apresentam baixa resistência a fungos, visto que possuem características específicas que podem deteriorar a construção com o tempo (Laborel- Préneron et al., 2019). Atualmente, o uso de estabilizantes naturais ou biopolímeros de diversas fontes, tais como óleos, ceras e resinas, melhora as construções com terra em relação à resistência à água, pois estes possuem características capazes de alterar as cargas eletrostáticas da argila (forças de repulsão e atração entre as cargas) (Losini et al., 2021). Os óleos, ao reagirem com argila, causam um duplo efeito devido à sua insolubilidade em água; parte do óleo é absorvida por partículas da argila e outra parte fica na superfície da argila. Essa simultaneidade faz com que o material realize a troca de vapor d’água com o meio externo (Eires; Camões; Jalali, 2017). Embora o uso de óleos ou gorduras em adobe seja um assunto pouco estudado, o óleo de linhaça e outros tipos de gorduras podem melhorar a resistência com relação a água quando misturados à cal, pois reagem e passam a ter propriedades tanto hidrofóbicas quanto hidrofílicas (repelente e absorção, respectivamente). Essas características são importantes para a durabilidade do bloco em relação à água (Eires et al.; Losini et al., 2021). O desempenho dos blocos de adobe está diretamente relacionada com a matéria prima utilizada na estabilização. No caso da fibra de palma, é possível atingir uma resistência mecânica de até 16,93 MPa (Oskouei; Afzali; Madadipour, 2017). Já para os blocos com adição de fibras Neem, a resistência à compressão pode chegar até 6,35 MPa (Babé et al., 2021). Esses valores ficaram consideravelmente acima dos requisitos mínimos para resistência à compressão da Norma Americana ASTM que é de 2,68 MPa (Oskouei et al., 2017) e da Norma brasileira NBR 16814/2020 que é de 1,5 MPa (ABNT, 2020). Por outro lado, blocos com fibras de coco (0,5% em peso de solo) apresentaram uma resistência à compressão mais baixa, de 1,0 MPa (Oskouei et al., 2017). 15 3 MATERIAL E MÉTODOS Para alcançar os objetivos propostos foram desenvolvidas as seguintes etapas: objeto de estudo, metodologia da pesquisa, que envolveu a revisão sistemática da literatura e elaboração do plano experimental, juntamente com os materiais empregados. Todas essas etapas encontram-se detalhadas nesta seção. 3.1 OBJETO DE ESTUDO A região do Vale do Paranapanema, onde está localizado o município de Santa Cruz do Rio Pardo/SP, está a 343 km da Capital Paulista. Sua economia está voltada para o processo de beneficiamento de arroz, indústria calçadista, atividades agropecuárias e diversas atividades comerciais, além de usinas de álcool no entorno do município (Prefeitura Municipal de Santa Cruz do Rio Pardo/SP, 2021). De acordo com dados coletados em empresas locais, a quantidade diária de arroz beneficiado no município é de aproximadamente 780 ton.dia-1, das quais 23% são cascas (resíduos). No município, geralmente a casca de arroz é moída e vendida como mistura para fábricas de ração animal. Também é utilizada como biomassa para queima em caldeiras (Prefeitura Municipal de Santa Cruz do Rio Pardo/SP, 2021). Segundo a empresa Solito alimentos o valor pago pelas cascas de arroz moídas é baixo e varia de acordo com sazonalidade e demanda do produto. O uso desse resíduo apresenta-se como alternativa para produção de um material sustentável como forma de agregar valor ao resíduo. 3.2 MÉTODO DE PESQUISA A metodologia empregada neste estudo foi dividida em duas etapas principais. Inicialmente foram realizadas sete atividades para seleção do tema, com ênfase na identificação de evidências relevantes ao tema da pesquisa, por meio de uma revisão sistemática da literatura (RSL). Na etapa subsequente foi elaborado o plano experimental, que foi subdivido em 3 atividades. Essas atividades abrangeram a coleta e caracterização do solo, produção do bloco de adobe, além dos ensaios mecânicos, físicos e absorção de água. Todas as etapas do trabalho seguiram as normas técnicas brasileiras e todos os procedimentos são descritos nesta seção. A 16 Figura 6 apresenta um resumo visual das etapas da metodologia, e a seguir serão detalhados os procedimentos utilizados para realização deste trabalho. Figura 6 - Metodologia da Pesquisa Fonte: Autora Este projeto fundamentou-se em uma revisão sistemática da literatura (RSL), que consistiu nas seguintes atividades: delimitação do tema (atividade I); definição dos termos de busca (atividade II); escolha da base científica (atividade III), análise de títulos e abstracts dos artigos (atividade IV); escolha de artigos aderentes ao tema da pesquisa (V); armazenagem dos artigos no Software Mendeley e eliminação de duplicidade de artigos (atividade VI); estudo e sistematização do conteúdo dos artigos (atividade VII). A pesquisa bibliográfica concentrou-se na busca de estudos que abordaram o uso de agro-resíduos em blocos de adobe e construções com terra, e as palavras-chave utilizadas nas bases científicas foram: • adobe OR "bio brick" OR "earth brick" OR “raw earth construction” OR “earthen masonry” OR “bio-based earth brick” OR “earth block” OR “mud brick” OR “ earth buildings” (campo 1); AND https://www.scopus.com/record/display.uri?eid=2-s2.0-85113355342&origin=resultslist&sort=r-f&src=s&st1=%28%22adobe%22+OR+%22bio+brick%22+OR+%22earth+brick%22%29&st2=%28%22bio-waste%22+OR+%22organic+waste%22+OR+%22organic+fraction+of+municipal+solid+waste%22+OR+%22agricultural+waste%22%29&nlo=&nlr=&nls=&sid=e8ce1a4d2ca909b92a4956ca61c0ba9d&sot=b&sdt=b&sl=181&s=%28TITLE-ABS-KEY%28%28%22adobe%22+OR+%22bio+brick%22+OR+%22earth+brick%22%29%29+AND+TITLE-ABS-KEY%28%28%22bio-waste%22+OR+%22organic+waste%22+OR+%22organic+fraction+of+municipal+solid+waste%22+OR+%22agricultural+waste%22%29%29%29&relpos=8&citeCnt=3&searchTerm= https://www.scopus.com/record/display.uri?eid=2-s2.0-85059336128&origin=resultslist&sort=r-f&src=s&st1=%28%22adobe%22+OR+%22bio+brick%22+OR+%22earth+brick%22+OR+%22raw+earth+construction%22%29&st2=%28%22bio-waste%22+OR+%22organic+waste%22+OR+%22organic+fraction+of+municipal+solid+waste%22+OR+%22agricultural+waste%22+OR+%22organic+fiber%22+OR+%22organic+aggregate%22%29&sid=9c584de9a7fc08c4f41a45255ddfdcff&sot=b&sdt=b&sl=251&s=%28TITLE-ABS-KEY%28%28%22adobe%22+OR+%22bio+brick%22+OR+%22earth+brick%22+OR+%22raw+earth+construction%22%29%29+AND+TITLE-ABS-KEY%28%28%22bio-waste%22+OR+%22organic+waste%22+OR+%22organic+fraction+of+municipal+solid+waste%22+OR+%22agricultural+waste%22+OR+%22organic+fiber%22+OR+%22organic+aggregate%22%29%29%29&relpos=5&citeCnt=19&searchTerm= https://www.scopus.com/record/display.uri?eid=2-s2.0-85059336128&origin=resultslist&sort=r-f&src=s&st1=%28%22adobe%22+OR+%22bio+brick%22+OR+%22earth+brick%22+OR+%22raw+earth+construction%22%29&st2=%28%22bio-waste%22+OR+%22organic+waste%22+OR+%22organic+fraction+of+municipal+solid+waste%22+OR+%22agricultural+waste%22+OR+%22organic+fiber%22+OR+%22organic+aggregate%22%29&sid=9c584de9a7fc08c4f41a45255ddfdcff&sot=b&sdt=b&sl=251&s=%28TITLE-ABS-KEY%28%28%22adobe%22+OR+%22bio+brick%22+OR+%22earth+brick%22+OR+%22raw+earth+construction%22%29%29+AND+TITLE-ABS-KEY%28%28%22bio-waste%22+OR+%22organic+waste%22+OR+%22organic+fraction+of+municipal+solid+waste%22+OR+%22agricultural+waste%22+OR+%22organic+fiber%22+OR+%22organic+aggregate%22%29%29%29&relpos=5&citeCnt=19&searchTerm= 17 • "bio-waste" OR "organic waste" OR "organic fraction of municipal solid waste" OR "agricultural waste"; "bio-waste" OR "organic waste" OR "organic fraction of municipal solid waste" OR "agricultural waste" OR "organic fiber" OR "organic aggregate" OR "bio fiber" OR " bio aggregate" OR "rice husk" OR "coconut fiber" OR bagasse OR “sisal fiber waste” OR “agave fiber” OR corn OR straw OR “agro- industrial waste” (campo 2); AND NOT • cement OR ash OR "synthetic fibers waste" OR "plastic waste" OR "geopolymer" OR polystyrene (campo 3). As bases científicas utilizadas na pesquisa foram a “Scopus” e a “Web of Science” e a pesquisa foi realizada em setembro de 2022. O critério utilizado para inclusão e exclusão dos artigos no estudo teve como base a leitura prévia dos títulos. Os estudos que apresentavam os termos relevantes à temática central da pesquisa seguiam para análise do abstract, buscando aprofundar o entendimento do tema e dando especial atenção ao objetivo, resultados e conclusões. Foi desconsiderado na pesquisa o uso de cinzas e aditivos que pudessem prejudicar a reciclabilidade do solo (cimentos, aditivos sintéticos e plásticos), e priorizados os estudos que envolviam o uso de materiais naturais (fibras, agregados orgânicos etc.), resíduos agroindustriais e uso de estabilizadores naturais tais como os biopolímeros. Os artigos coletados correspondem aos publicados nos últimos 10 anos. Os artigos selecionados foram gerenciados no software Mendeley, visando otimizar o trabalho, organizar as referências bibliográficas e descartar duplicidades. Uma tabela foi elaborada no software Excel, contendo as principais características dos estudos, como os tipos de resíduos utilizados, composição dos blocos, ensaios realizados, métodos de pesquisas utilizados, resultados obtidos, lições da pesquisa e possíveis lacunas. Essa abordagem possibilitou uma análise mais detalhada dos artigos coletados. 3.2.1 Elaboração do Plano Experimental O Experimento foi conduzido seguindo as seguintes etapas: definição dos ensaios a serem realizados (VIII), seleção das Normas aplicáveis (IX), estudo e organização dos procedimentos descritos nas Normas (X); preparação e execução dos ensaios (XI); análise dos resultados obtidos (XII) e elaboração de relatórios (XIII). A Figura 7 ilustra o detalhamento do programa experimental do trabalho. 18 Figura 7. Detalhamento do programa experimental Fonte: Autora Todas as fases experimentais foram conduzidas no laboratório de solos da Faculdade de Engenharia e Ciências de Guaratinguetá (FEG-UNESP), localizada na cidade de Guaratinguetá/SP. As Normas utilizadas para orientar a fase experimental deste trabalho estão listadas no Quadro 1. Quadro 1 - Normas utilizadas na fase experimental ABNT NBR 16814/2020 Adobe - Requisitos e métodos de ensaios ABNT NBR 6457/2016 Amostras de solo – preparação para ensaios de compactação e ensaios de caracterização ABNT NBR 7181/2016 Solo – Análise granulométrica ABNT NBR 6459/2016 Solo – Determinação do limite de liquidez ABNT NBR 10836/2012 Bloco de solo cimento sem função estrutural – Análise dimensional, determinação de resistência à compressão e da absorção de água - método de ensaio ABNT NBR 6502/2022 Solo -Terminologia ABNT NBR 7180/2016 Solo – Determinação do limite de plasticidade Fonte: Autora 19 3.3 MATERIAIS EMPREGADOS Apresentam-se a seguir os materiais empregados para produção experimental do adobe, bem como os equipamentos utilizados nos ensaios físicos e ensaios mecânicos dos corpos de prova: • Materiais: solo; água; resíduos de casca de arroz; óleo de cozinha usado. • Equipamentos: balança de precisão; peneiras; misturador ou betoneira; fôrmas para moldagem dos blocos de adobe; dispositivo para ensaios de compressão axial; paquímetro e régua de precisão de 5,0 mm. 3.3.1 Solo A principal matéria-prima utilizada para a produção do adobe foi o solo natural. O solo empregado na produção do adobe foi coletado nas proximidades do campus da UNESP - Faculdade de Engenharia e Ciências de Guaratinguetá - FEG. A coleta totalizou aproximadamente 250 kg de solo, que foram transportados para o laboratório. Uma amostra de cerca de 15 kg foi separada especificamente para os ensaios de caracterização física. A Figura 8 ilustra o processo de retirada de solo para os ensaios de caracterização e produção do bloco. Figura 8 - Coleta de solo e preparo de amostras para ensaio de caracterização Fonte: Autora 3.3.1.1 Preparo das amostras para ensaios de caracterização A Norma utilizada como guia para o preparo das amostras de solo foi ABNT NBR 6457/2016, que estabelece os métodos necessários a serem utilizados nos ensaios de 20 compactação e caracterização – análise granulométrica, determinação dos limites de liquidez (LL), limites de plasticidade (LP), massa específica das partículas que passam na peneira 4,8 mm e teor de umidade do solo. Para realizar os ensaios de caracterização, o solo coletado foi levado embalado até o laboratório para evitar perda de umidade. O solo foi utilizado sem secagem prévia. Os torrões foram desmanchados com cuidado para evitar quebra dos grãos, deixando a amostra uniforme. Com o objetivo de determinar a quantidade de amostra necessária para o ensaio de análise granulométrica, foi realizada a passagem da amostra pela peneira de 76 mm, descartando o material retido e considerando apenas o que passou. Assim foram separados 8 kg de amostra para este ensaio. Para determinação do limite de liquidez (LL) e limite de plasticidade (LP), foi utilizada uma quantidade de amostra de aproximadamente 200 g de solo seco. Antes do ensaio foram retirados manualmente raízes, gravetos e grãos mais grossos presentes na amostra. Para determinação do teor de umidade do solo, a quantidade de amostra utilizada foi de 300 g, levando em consideração o tamanho dos grãos. 3.3.1.2 Procedimento para determinação do teor de umidade a) inicialmente a quantidade de amostra, já determinada pelo tamanho dos grãos, foi destorroada. O solo foi colocado em cápsulas metálicas, que foram pesadas vazias (M3) antes de colocar a amostra. Depois foram fechadas e então pesou-se o conjunto (cápsulas, solo), e os valores foram registrados com a cápsula (M1); b) na etapa seguinte removeu-se a tampa da cápsula e a amostra foi levada à estufa com temperatura de 105 °C até 110 °C por um período de 16 a 24 horas. A cápsula ficou sem a tampa durante o processo de secagem na estufa; c) após esse período, as cápsulas foram retiradas da estufa e deixadas em local fresco até atingir a temperatura ambiente; d) recolocou-se a tampa e pesou-se novamente as cápsulas, anotando (M2), que é o peso seco da amostra mais o peso da cápsula. Foram estabelecidos cinco valores de umidade por meio da aplicação da Equação 1. 21 Na qual: w = Teor de umidade (%) M1= Massa de solo úmido mais a massa do recipiente (g) M2 = Massa de solo seco mais massa a massa do recipiente (g) M3 = massa do recipiente (cápsula metálica) (g) 3.3.1.3 Análise granulométrica do solo O ensaio de granulometria foi realizado por meio da combinação entre peneiramento e sedimentação com a finalidade de obter a curva granulométrica do solo, conforme a norma ABNT NBR 7181/2016. Os principais equipamentos e utensílios utilizados no ensaio foram: balança; almofariz e mão de grau; cápsulas para determinação de umidade; estufa; peneiras (50 mm; 38 mm; 25 mm; 19 mm; 9,5 mm; 4,8 mm; 2,4 mm; 1,2 mm; 0,6 mm; 0,42 mm; 0,30 mm; 0,15 mm; 0,075 mm); agitador de peneiras; dispersor elétrico; proveta de vidro com capacidade 252 cm³; proveta de vidro com traço de referência de 1000 cm³; densímetro graduado de bulbo simétrico; termômetro; relógio com indicação em segundos. Para realizar o ensaio foram seguidas as etapas seguintes: 1) peneiramento grosso: Inicialmente a quantidade de amostra preparada conforme o item 3.3.1.1 foi submetida à peneira 2,0 mm. O material retido na peneira foi lavado em um tanque, utilizando água de baixa pressão para eliminar as partículas finas. Em seguida foi colocado na estufa a uma temperatura entre 105ºC e 110º C para secagem. Com auxílio de um agitador mecânico a amostra foi passada nas seguintes peneiras: 50 mm; 38 mm; 25 mm; 19 mm; 9,5 mm; 4,8 mm e em cada peneira foram anotadas as massas retidas em gramas (g); 2) sedimentação: Tomou-se cerca de 100 g de material passado na peneira de 2,0 mm, determinou-se a massa com resolução de 0,01 g, registrando Mw (Massa seca), o material foi transferido para um béquer contendo uma solução defloculante de hexametafosfato de sódio, com uma concentração de 45,7 g de sal por 1000 cm³ de solução. O béquer foi agitado e deixado em repouso por 12 horas. Após esse período, o material do béquer foi transferido para um dispersor e agitado por 15 minutos. Imediatamente após a agitação transferiu-se o material para uma proveta, registrando- se a hora exata do início da sedimentação. Em seguida o densímetro foi mergulhado na dispersão e então foram efetuadas as leituras nos tempos: 0,5 min; 1 min; 2 min; 4 min; 22 8 min; 15 min; 30 min; 1 h; 2 h; 4 h; 8 h; 24 h a contar do início da sedimentação. A temperatura foi observada e anotada a cada leitura. Após a última leitura, o conteúdo da proveta foi transferido para peneira de 0,075 mm e em seguida foi lavado novamente com água; 3) peneiramento fino: O material retido na peneira de 0,075 mm (resultante da sedimentação) foi levado à estufa para secagem a uma temperatura entre 105ºC e 110ºC até a constância de massa. Com auxílio do agitador mecânico passou-se nas peneiras menores de 1,2 mm; 0,6 mm; 0,42 mm; 0,30 mm; 0,15 mm; 0,075 mm. Os valores das massas retidas acumuladas foram registrados com resolução de 0,01g. As Figuras 9 e 10 ilustram a sequência do ensaio de granulometria pela combinação de sedimentação e peneiramento. Figura 9 - Ensaio de granulometria por peneiramento grosso Fonte: Autora Figura 10 - Ensaio de granulometria por sedimentação e peneiramento fino Fonte: Autora a) lavagem da amostra b) secagem da amostra c) passagem da amostra nas peneiras a) início da sedimentação b) secagem da amostra c) peneiramento fino 23 Os dados referentes aos ensaios são apresentados em um gráfico no capítulo de Resultados e Discussão, em que o eixo x representa o diâmetro das partículas em escala logarítmica e o eixo y representa as porcentagens de partículas que passam ou são retidas nas peneiras, em escala aritmética. Para determinar essas porcentagens nos ensaios de peneiramento e sedimentação foi utilizada a Equação 2 e a Equação 3. 𝑀𝑠 = (𝑀𝑡 − 𝑀𝑔) 100 + 𝑤 𝑥 100 + 𝑀𝑔 (2) Na qual: Ms = Massa total da amostra seca Mt = massa seca a temperatura ambiente Mg = Massa do material seco que passa na peneira 2,0 mm w = umidade higroscópica do material passado na peneira 2,0 mm 𝑄𝑓 = 𝑀𝑤 𝑥 100 − 𝑀𝑟 (100 + 𝑤) 𝑀𝑤 𝑥 100 𝑥 𝑁 (3) Na qual: Qf = Porcentagem de materiais que passam nas peneiras (1,2 mm – 0,6 mm – 0,42 mm – 0,25 mm – 0,15 mm – 0,075 mm) Mw = Material úmido submetido ao peneiramento fino ou sedimentação Mr = Material retido em cada peneira N = Porcentagem do material retido na peneira 2,0 mm 3.3.1.4 Determinação do Limite de Liquidez (LL) Para execução deste ensaio, de acordo com NBR 6459/2016, uma amostra de solo de aproximadamente 100 g foi colocada em um recipiente de porcelana e adicionada água em pequenas quantidades. A massa foi revolvida e amassada até obter uma pasta homogênea, com consistência plástica. Essa consistência era necessária para que 35 golpes fossem capazes de fechar a ranhura feita com uma lâmina de aço na amostra. Em seguida, a mistura foi transferida para a concha do aparelho Casagrande, sendo moldada com uma espátula para formar uma camada de solo no aparelho 10 mm de espessura no centro do aparelho. Com auxílio de um cinzel (lâmina de aço) foi feita um ranhura (fenda) 24 no meio da amostra, dividindo a massa do solo em duas partes. A manivela do aparelho foi utilizada para dar golpes na concha de baixo para cima, golpeando e permitindo que amostra caísse em queda livre. Durante o ensaio foram registrados o números de golpes necessários para fechar uma distância de 13 mm de comprimento de solo ao longo da ranhura, a fim de obter a amostra. Em seguida, uma pequena quantidade de material que se uniu nas bordas inferiores do aparelho foi colocada em uma cápsula metálica, para determinar o teor de umidade da amostra, seguindo os mesmos procedimentos do item 3.3.1.2 (procedimento para determinação de teor de umidade). O restante do material foi transferido de volta para o recipiente de porcelana, onde foi novamente adicionada água e misturada. O ensaio foi repetido 5 vezes para se obter outros pontos de ensaio. O número de golpes foi obtido e registrado em cada ensaio. A Figura 11 ilustra a execução do ensaio para determinação do limite de liquidez (LL) e detalhe da ranhura. Figura 11 - Ensaio do limite de liquidez Fonte: Autora Os dados coletados durante o ensaio foram apresentados em um gráfico, em que o eixo das ordenadas (y) representou o número de golpes em escala logarítmica e eixo das abscissas (x) representou os valores de teores de umidade em escala aritmética. O valores foram ajustados por uma reta com os pontos obtidos correspondentes. O valor considerado para o limite de liquidez (LL) do solo foi obtido da reta com o teor de umidade correspondente a 25 golpes e expresso em porcentagem. O Quadro 2 foi utilizado para facilitar os cálculos para determinação do limite de liquidez. a) amostra no aparelho Casagrande c) detalhe da ranhura após os golpes b) execução do ensaio no aparelho Casagrande 25 Quadro 2 - Modelo utilizado para cálculo do limite de liquidez Fonte: Adaptado da ABNT (2016) 3.3.2 Determinação do limite de plasticidade (LP) O procedimento para determinar o limite de plasticidade (LP) teve como base a Norma ABNT NBR 7180/2016. Para realizar este ensaio foi utilizado metade da amostra preparada no item 3.3.1.1 (preparo da amostra), o que corresponde a aproximadamente 100 g de solo. A amostra foi colocada em um recipiente de porcelana, e com auxílio de uma espátula acrescentou-se água gradualmente até obter uma massa homogênea. Em seguida, cerca de 10 g dessa massa foram retiradas e moldados em uma pequena bola. Essa bola foi rolada em cima de uma placa de vidro com a palma da mão até formar um cilindro e atingir as medidas 3 mm de diâmetro e 100 mm de comprimento (conforme gabarito de alumínio disponibilizado no laboratório). Foram obtidas 5 amostras e levadas à estufa para determinar teor de umidade conforme NBR 6457/2016. A Figura 12 apresenta a sequência para determinação do limite de plasticidade. Figura 12 - Sequência do ensaio de limite de plasticidade Fonte: Adaptado de Manual Básico de Estradas e Rodovias Vicinais (2012) Amostras (g) 1 2 3 4 5 Nº da cápsula Cápsula + solo + água (g) Cápsula + solo (g) Cápsula (g) Massa de água (g) Massa de Solo (g) Teor de umidade (%) Nº de Golpes 26 Antes de levar as amostras para estufa, as cápsulas vazias foram pesadas e enumeradas, registrando os valores correspondentes. Em seguida, as amostras obtidas em cada ensaio foram depositadas nas cápsulas e realizou-se uma nova pesagem (solo úmido + cápsula), anotando-se novamente. O material foi levado à estufa com temperatura de 105 ºC até 110ºC, em um intervalo de 16 a 24 horas. Após esse intervalo as amostras foram retiradas e pesadas novamente (solo seco + cápsula). As cápsulas foram deixadas sem tampa durante todo período na estufa. Com a finalidade de simplificar os cálculos, os pesos das amostras em gramas (g) foram documentados em uma tabela. A Equação 1 foi empregada para calcular o teor de umidade (w (%)) da amostra ensaiada. Já para determinar o limite de plasticidade (LP), utilizou-se a média das amostras para o teor de umidade, obtida a partir do resultado da umidade média em porcentagem. O Quadro 3 foi utilizado como suporte para o cálculo do teor de umidade das amostras. Quadro 3 - Modelo de quadro utilizado para cálculo de teor de umidade Amostras (g) 1 2 3 4 5 Nº da cápsula Cápsula + solo + água (g) Cápsula + solo (g) Cápsula (g) Massa de água (g) Massa de Solo (g) Teor de umidade (%) Umidade Média (%) Fonte: Adaptado da ABNT (2016) Para calcular o índice de plasticidade do solo, empregou-se a Equação 4 e a Tabela 2 apresenta a classificação utilizada para o limite de plasticidade com base no limite de liquidez. IP = LL - LP (4) Na qual: IP = Índice de Plasticidade LL = Limite de Liquidez LP = Limite de Plasticidade 27 Tabela 2 - Classificação do limite de plasticidade do solo Limite de liquidez Termo de plasticidade < 20 (ou IP < 6) Não plástico 20 - 35 Baixo 35 - 50 Intermediário 50 -70 Alto 70 - 90 Muito alto > 90 Extremamente alto Fonte: Adapto de Barnes (2016) As análises dos resultados seguiram a classificação do sistema britânico BS 1377- 2:1990, conforme ilustrado nas Figuras 13 e na Tabela 3 (Knappett; Craig, 2014). Figura 13 - Classificação da plasticidade do solo no sistema britânico Fonte: Knappett; Craig (2014) Tabela 3 - Classificação do solo de acordo com a plasticidade Termos principais Termos qualificadores Pedregulho G Bem graduado W Areia S Mal graduado Uniforme Graduação aberta P Pu Pg Solo Fino, finos F De baixa plasticidade ( wL<35) L Silte (solo M) M De plasticidade intermediária plasticidade (wL 35-50) I Argila C De alta plasticidade (wL 50-70) De plasticidade muito alta ((wL 70-90) De plasticidade extremamente alta ((wL >90) Da faixa superior de plasticidade ((wL> 35) H V E U Turfa Pt Orgânico (pode ser um sufixo para qualquer grupo) O Fonte: Adaptado de Knappett; Craig (2014) 28 3.3.3 Resíduo de casca de arroz e óleo de cozinha usado Para estabilização do adobe foram testados dois aditivos, o resíduo de casca de arroz e óleo de cozinha usado. Para o experimento a casca de arroz foi doada pela empresa Solito Alimentos, beneficiadora de arroz localizada na cidade de Santa Cruz do Rio Pardo -SP. A quantidade do resíduo de casca de arroz recebida foi de 120 kg, acondicionada em sacos de 60 kg. O óleo de cozinha usado foi coletado na residência da autora do estudo e a quantidade estimada utilizada foi de aproximadamente 6 litros. 3.3.4 Preparação da água para produção do adobe A água a ser empregada deve satisfazer os mesmos critérios exigidos para aquela utilizada em concretos e argamassas. Além disso, é necessário atender a determinados requisitos físicos e químicos, caso não provenha de uma fonte pública de água potável, conforme estabelecido pela Norma NM137/97 (água destinada ao amassamento e cura de argamassa e concreto de cimento Portland) (ABNT, 2020). A água utilizada no experimento foi da rede pública do município de Guaratinguetá, e a quantidade estimada foi determinada conforme os ensaios de consistência (limites de liquidez e limites de plasticidade) obtidos nos ensaios. 3.4 PROCEDIMENTO PARA PRODUÇÃO DO ADOBE 3.4.1 Preparação de traços e dosagens Na elaboração do traço para o adobe experimental, foram utilizadas dosagens distintas de casca de arroz, com porcentagens de 0,3% e 0,6% em peso seco de solo. Além disso, incorporou-se ao adobe uma percentagem de 1% de óleo de cozinha usado, também em peso seco de solo. As proporções dos aditivos foram determinadas com base em estudos que contemplaram até 1% de casca de arroz em peso seco de solo. As porcentagens variaram de 0,3% a 0,75% para a casca de arroz, demonstrando bons resultados (Ige; Danso, 2022; Oskouei et al., 2017). Quanto ao óleo de cozinha usado, a referência utilizada foi de 1% em peso de solo seco conforme indicado por Eires et al., 2017. Foram acrescentados 20% de areia aos traços 2 e 3 para a composição granulométrica do solo, seguindo as diretrizes da norma NBR 16.814/2020 que preconiza uma faixa ideal entre 45% e 65% (ABNT, 2020). Essa adição teve como objetivo aumentar esse parâmetro e verificar esses limites. A análise granulométrica 29 demonstrou um valor de distribuição granulométrica de 46,36% de areia. A Tabela 4 detalha os traços dos blocos de adobe estudados. Tabela 4 - Traços dos blocos de adobe estudados Nome Traços dos blocos de adobe Traço 1 100% solo Traço 2 Solo; 0,3% de Casca de arroz; 1% óleo de cozinha usado, 20% de areia Traço 3 Solo; 0,6% de Casca; 1% óleo de cozinha usado, 20% de areia Traço 4 Solo; 0,3% de Casca; 1% óleo de cozinha usado, sem areia Traço 5 Solo; 0,6% de Casca; 1% óleo de cozinha usado, sem areia Fonte: Autora 3.4.2 Preparação dos moldes para produção do blocos de adobe A fim de assegurar a uniformidade dos adobes, foi produzido um molde retangular de madeira com fundo falso. Os cálculos para o protótipo foram fundamentados nas dimensões dos adobes, conforme especificado na NBR 16814/2020. As medidas adotadas foram de 7,0 cm para altura (H) do adobe e de 0,50 cm para junta de assentamento (J). Os cálculos dimensionais do molde foram realizados utilizando as Equações 5 e 6. C = 2 L + j (5) L = 2 H + j (6) Na qual: H ≥ 7 cm; j ≤ 2 cm *as medidas adotadas para os moldes do projeto serão H=7,0 cm e j = 0,50 O molde empregado na confecção dos blocos de adobe possuía as seguintes dimensões: 29,50 cm de comprimento (C), 14,50 cm largura (L) e 7,0 cm altura (H). As medidas já contemplavam a tolerância de +- 5mm para as dimensões efetivas do bloco, levando em conta a retração durante secagem dos adobes. Foram produzidos 4 moldes com capacidade de aproximadamente de 5 kg de material. A Figura 14 ilustra o protótipo para modelagem dos blocos. 30 Figura 14 - Molde para modelagem dos blocos de adobe Fonte: Autora 3.4.3 Produção do bloco de adobe Para produção do adobe, o solo foi submetido a um processo de secagem ao ar, sendo espalhado sobre uma lona plástica por um período de 24 horas. Após esse intervalo, o material foi submetido a peneiramento com objetivo de desmanchar os torrões e remover materiais orgânicos (raízes e galhos). O solo peneirado foi então armazenado em uma caixa plástica com capacidade de 500 litros. A Figura 15 apresenta a sequência de coleta de solo, o processo de peneiramento e o armazenamento de solo para produção dos blocos de adobe. Figura 15 - Preparo do solo para produção dos blocos de adobe Fonte: Autora Os materiais utilizados para fabricar os blocos de adobe (resíduos de casca de arroz, óleo de cozinha usado e areia) foram pesados separadamente, como pode ser observado na Figura 16. 31 Figura 16 - Materiais utilizados para a produção dos blocos de adobe Fonte: Autora 3.4.3.1 Mistura, moldagem e amassamento A mistura dos materiais foi dividida em duas etapas: na primeira etapa do experimento, os traços 1, 4 e 5 foram produzidos sem adição de areia na composição, conforme indicado na Tabela 3. A mistura foi realizada manualmente e, em seguida, deixada em repouso por 24 horas seguindo as diretrizes da Norma NBR 16814/2020. Durante esse período, a mistura foi coberta com lona plástica para evitar perda de umidade. Após as 24 horas os materiais utilizados para a produção dos blocos de adobe foram amassados, colocados nos moldes e desmoldados imediatamente após moldagem. Na Figura 17 pode ser observado como foi realizada a mistura manual e a moldagem dos blocos de adobe. Figura 17 - Mistura e moldagem dos blocos de adobe Fonte: Autora Na segunda etapa, a mistura dos materiais foi realizada com auxílio de uma betoneira, visando obter uma mistura o mais homogênea possível e otimizar o processo. Os materiais foram adicionados gradualmente até atingir o limite de consistência adequado para moldagem. Um total de 60 kg de massa foi colocado na betoneira e após a mistura completa dos materiais os adobes foram moldados. 32 Embora a NBR 16814/2020 para produção de adobe recomende que a massa seja deixada em repouso por 24 horas, nesta etapa do experimento optou-se por fazer os traços experimentais 2 e 3 sem repouso, pois a mistura ficou bem uniforme com o uso da betoneira, melhorando a trabalhabilidade do solo. A Figura 18 apresenta os equipamentos utilizados na produção dos blocos de adobe na segunda etapa de produção. Figura 18 - Betoneira utilizada na mistura dos traços Fonte: Autora 3.4.3.2 Secagem, cura e armazenagem do adobe Os blocos de adobe permaneceram sobre uma placa de madeira para permitir sua completa secagem, sendo virados a cada 15 dias para assegurar uma cura uniforme. Foram produzidos 18 blocos para cada traço. Todos os blocos foram enumerados e armazenados em local fresco até o dia do ensaio. A Figura 19 ilustra os blocos de adobe durante processo de cura para posterior armazenagem. Figura 19 - Processo de cura e armazenagem dos adobes Fonte: Autora 33 3.5 PROCEDIMENTO PARA OS ENSAIOS COM OS BLOCOS DE ADOBE Os blocos de adobe devem atender os requisitos da NBR 16814/2020, que são necessários para o uso e comercialização. Os blocos foram ensaiados aos 28, 60 e 120 dias, sendo realizados os ensaios: físico e de resistência à compressão, com base na Norma NBR16814 (ABNT, 2020) e ensaio de absorção de água, conforme a norma NBR 10836 (ABNT, 2012) para bloco solo-cimento, ambas detalhadas nas seções subsequentes. 3.5.1 Caracterização dimensional dos blocos de adobe Durante o período de secagem dos blocos de adobe, ocorreu uma leve retração que pode ter afetado as dimensões efetivas, sendo necessário garantir que as medidas estejam dentro dos padrões estabelecidos pela norma NBR 16814 (ABNT, 2020). Conforme as especificações, os valores devem apresentar uma variação de até ±5 mm nas dimensões (comprimento, largura e altura). Para determinar as características dimensionais de cada bloco de adobe (i) que compõe a amostra foram realizadas duas medidas para cada direção (altura, largura e comprimento), utilizando uma régua metálica de 0,50 mm e um paquímetro com precisão de 0,02 mm. Em seguida, calculou-se a média utilizando as Equações 7, 8 e 9. Para obter os valores médios respectivos, utilizaram-se as Equações 10, 11 e 12. A Figura 20 ilustra o ensaio para determinação das características dimensionais dos adobes. 𝐻𝑖 = 𝐻1+𝐻2 2 (7) 𝐿𝑖 = 𝐿1+𝐿2 2 (8) 𝐶𝑖 = 𝐶1 + 𝐶2 2 (9) No qual: Hi, Li e Ci são as dimensões médias para altura, largura e comprimento do adobe (i) em mm 𝐻𝑚 = ∑ 𝐻1 𝑛 1 𝑛 (10) 𝐿𝑚 = ∑ 𝐿1 𝑛 1 𝑛 (11) 𝐶𝑚 = ∑ 𝐶1 𝑛 1 𝑛 (12) 34 No qual: Hi, Li e Ci são as dimensões médias para altura, largura e comprimento do adobe (i) em mm “n” é o número de corpos de prova da amostra Figura 20 – Ensaio para determinação das características dimensionais Fonte: Autora 3.5.2 Procedimento para ensaio de resistência à compressão A Norma NBR 16814 (ABNT, 2020) determina que resistência mínima à compressão individual do bloco de adobe (fcak) deve ser ≥ 1,5 MPa. O ensaio foi realizado utilizando uma máquina do Modelo Zeloso, com capacidade de 100 toneladas. Para realizar o ensaio de resistência, primeiramente fez-se um recorte cúbico no bloco, com auxílio de uma máquina de corte de bloco de concreto para fazer o recorte das amostras que será o corpo de prova, sendo as dimensões do lado iguais à menor dimensão do bloco. Neste ensaio foram retiradas duas amostras cúbicas de cada bloco de adobe. A Figura 21 apresenta o recorte cúbico utilizado como corpo de prova no ensaio de resistência à compressão e na Figura 22, pode ser observado o corte dos corpos de prova. Figura 21 - Recorte cúbico do corpo de prova Fonte: ABNT (2020) 35 Figura 22 - Corte dos corpos de prova Fonte: Autora Após a retirada dos corpos de prova dos blocos de adobe, foi realizado um capeamento nas duas faces da amostra, com uma pasta plástica de argamassa de cimento com aproximadamente 3 mm de espessura, conforme especificação da Norma. O blocos foram capeados e esperou-se uma secagem de 24 horas para o ensaio. A Figura 23 mostra a argamassa utilizada no processo de capeamento dos corpos de prova e início do capeamento. Figura 23 - Processo de capeamento dos corpos de prova Fonte: Autora Antes do ensaio de compressão os valores das dimensões da seção de ruptura (a1, a2, b1, b2) do corpo de prova foram anotados e a Equação 13 foi utilizada para calcular a área da seção de ruptura do corpo de prova. A Figura 24 ilustra a medição das dimensões de seção de ruptura do corpo de prova. 36 Figura 24 - Dimensões da ruptura do corpo de prova Fonte: ABNT (2020). 𝐴𝑟𝑢𝑝 = 𝑎1 + 𝑎2 2 . 𝑏1 + 𝑏2 2 (13) No qual: Arup é área de seção de ruptura (mm); a1, a2, b1, b2 são dimensões da seção de ruptura (mm) Após anotados os valores das seções de ruptura, o corpo de prova foi colocado na prensa para realização do ensaio de compressão axial e os valores da ruptura do corpo de prova foram registrados. A Equação 14 foi utilizada para calcular a resistência à compressão do corpo de prova e na Figura 25 execução do ensaio de compressão axial. 𝑓𝑐𝑎 = 𝐹𝑟𝑢𝑝 𝐴𝑟𝑢𝑝 (14) No qual: fca = Resistência a compressão do corpo de prova, expressa em Megapascals (MPa) Frup = Força de ruptura expressa em Newtons (N) Arup = Área da seção de ruptura, expressa em milímetros quadrados (mm²) Figura 25 - Ensaio de resistência mecânica Fonte: Autora 37 A resistência característica à compressão do adobe (fcak) é o valor acima do qual existe a probabilidade de se encontrarem 95% dos resultados individuais da população e foi calculado utilizando a Equação 15. 𝑓𝑐𝑎𝑘 = 𝑓𝑐𝑎𝑚 - 1,645 x Sd (15) No qual: 𝑓𝑐𝑎𝑘 = Resistência característica à compressão do adobe expressa em MPa Fcam = Resistência à compressão média da amostra (n corpos de prova), expressa em MPa Sd = Desvio padrão da amostra expresso em MPa 3.5.3 Ensaio de absorção de água Os blocos de adobe foram submetidos ao ensaio de absorção de água conforme a NBR 10836 (ABNT, 2012), os blocos foram levados à estufa em uma temperatura entre 105ºC e 110º C por um período de 24 horas. Após esse período os blocos foram retirados da estufa e deixados em local fresco até atingirem a temperatura ambiente e fez-se uma pesagem dos blocos (peso seco). Na sequência, os blocos foram imergidos em água potável em recipiente por 24 horas, após esse período os blocos foram retirados para pesagem (peso úmido). A Equação 16 foi utilizada para obter os valores de absorção de água. Na Figura 26 observa-se a sequência do ensaio de absorção de água. 𝐴 = 𝑚2 − 𝑚1 𝑚1 𝑥 100 (16) No qual: A = Absorção de água expressa em porcentagem m1= Massa do corpo de prova seco em estufa (g) m2 = Massa do corpo de prova saturado (g) Figura 26 – Ensaio de absorção de água Fonte: Autora 38 3.5.4 Análise da Microestrutura Foi empregado um microscópio óptico para analisar a microestrutura dos traços 1, 2 e 3 em várias escalas, a fim de observar suas características. A análise microscópica foi realizada utilizando a técnica de microscopia óptica, por meio um microscópio de luz refletida Zeiss AxioImager Z2m totalmente motorizado, equipado com uma câmera digital Zeiss AxioCam ICc3 acoplada por um adaptador (1.03) com controles de alinhamento para translação e rotação. Amostras de pequenas dimensões foram obtidas a partir dos corpos de prova com formato cúbico, apresentando 10 mm x 10 mm x 10 mm. As imagens obtidas são formadas a partir de mapas de elevação, com várias camadas de imagens, para melhorar o foco da imagem (HEIN et al., 2012). Os resultados para interpretação dos resultados da microscopia óptica foi baseado em estudos anteriores utilizando técnica de microscopia com outros tipos de materiais e compósitos). 39 4 RESULTADOS E DISCUSSÃO Neste capítulo, são expostos os resultados obtidos, que abrangem as etapas preliminares de caracterização do solo natural, ensaios físicos e mecânicos, de absorção de água e análise da microestrutura do material. 4.1 Caracterização do Solo 4.1.1 Limite de Liquidez do solo (LL) Os resultados do ensaio de limite de liquidez (LL) estão registrados na Tabela 5, e na Figura 27, destaca-se o ponto que representa o limite de liquidez do solo para o teor de umidade de 25 golpes. Nessa figura, é evidenciado que o limite de liquidez do solo encontrado foi de 46%. Tabela 5 - Dados obtidos nos ensaios de limite de liquidez do solo (LL) Amostras (g) 1 2 3 4 5 Nº da cápsula M3 M7 M15 M16 M17 Cápsula + solo + água (g) 19,98 19,17 18,99 17,99 19,67 Cápsula + solo (g) 17,87 17,23 16,69 15,99 17,24 Cápsula (g) 12,16 12,54 11,64 11,51 12,51 Massa de água (g) 2,11 1,94 2,30 2,00 2,43 Massa de Solo (g) 5,71 4,69 5,05 4,48 4,73 Teor de umidade (%) 37% 41% 46% 45% 51% Nº de Golpes 80 50 25 16 12 Fonte: Autora Figura 27 - Limite de liquidez do solo (LL) Fonte: Autora 37%; 80 41%; 50 46%; 25 51%; 12 1 10 100 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% N º d e g o lp es Teor de umidade 40 Valores situados entre 35% e 50% no limite de liquidez indicam que o solo apresenta uma plasticidade intermediária, de acordo com Barnes (2016). Os solos com plasticidade intermediária ocupam uma posição entre os limites de liquidez e plasticidade, sugerindo características plásticas moderadas. Esses solos manifestam uma combinação de propriedades de solos argilosos e arenosos, sendo moldáveis, embora não tão facilmente quanto as argilas altamente plásticas. Adicionalmente, eles tendem a manter sua forma após deformação (Barnes, 2016). De acordo com a classificação do sistema britânico BS 1377-2:1990, os resultados sugerem que o solo examinado pode ser categorizado como silte. 4.1.2 Limite de Plasticidade do solo (LP) A Tabela 6 apresenta os valores obtidos no ensaio de determinação do limite de plasticidade (LP). O limite de plasticidade é o valor médio dos teores de umidade, o valor encontrado foi de 26,77% para o solo ensaiado. Tabela 6 - Dados para determinação do limite de plasticidade Amostras (g) 1 2 3 4 5 Nº da cápsula M23 M25 M28 M29 M30 Cápsula + solo + água (g) 13,47 12,63 12,58 12,49 13,28 Cápsula + solo (g) 13,25 12,40 12,31 12,37 13,07 Cápsula (g) 12,39 11,59 11,36 11,39 12,12 Massa de água (g) 0,22 0,23 0,27 0,12 0,21 Massa de Solo (g) 0,96 0,81 0,95 0,98 0,95 Teor de umidade (%) 25,58 28,40 28,42 29,35 22,11 Umidade média (%) 26,77 Desvio Padrão 2,65 Fonte: Autora 4.1.3 Teor de Umidade do Solo Os resultados do teste de teor de umidade do solo estão registrados na Tabela 7, onde se nota que a média da umidade do solo é de 17,91%. Tabela 7 - Dados para determinação do teor de umidade do solo (continua) Amostras (g) 1 2 3 Nº da cápsula G4 G43 G44 Cápsula + solo + água (g) 190,61 109,06 117,01 41 Tabela 7 - Dados para determinação do teor de umidade do solo (continuação) Amostras (g) 1 2 3 Massa de água (g) 7,81 10,85 11,91 Massa de Solo (g) 43,41 61,22 66,16 Teor de umidade W (%) 17,99 17,72 18,00 Umidade Média (%) 17,91 Desvio Padrão 0,129 Fonte: Autora Os valores obtidos para os Limites de Atterberg (limites de consistência) correspondem ao limite de liquidez (LL) de 46%, limite de plasticidade (LP) de 26,77% e índice de plasticidade (IP) de 19,23%. Os resultados estão resumidos na Tabela 8. Tabela 8 - Resumo dos resultados obtidos para os Limites de Consistência Ensaio Valor (%) Limite de liquidez (LL) 46,00% Limite de Plasticidade (LP) 26,77% Índice de Plasticidade (IP) 19,23% Fonte: Autora A Norma NBR 16814 (ABNT, 2020) não estabelece critérios específicos para limites de liquidez e limites de plasticidade a serem aplicados na fabricação de blocos de adobe. No entanto, a NBR 10836/2012 prescreve que blocos de solo-cimento devem apresentar limites de liquidez (LL) ≤ 45% e limite de plasticidade (LP) ≤18%. Os resultados da análise do solo indicam que os valores obtidos excedem os parâmetros estabelecidos por essa Norma. No contexto bloco solo-cimento, esses valores não seriam apropriados, uma vez que a plasticidade elevada torna o solo inadequado para essa finalidade. Os blocos de solo-cimento requerem um solo com menor plasticidade (ABNT, 2012). Em contrapartida, para produção de blocos de adobe, essa situação pode ser considerada de maneira distinta, visto que em algumas pesquisas, os parâmetros de caracterização do solo para produção dos blocos variaram. Os limites de liquidez (LL) foram encontrados em faixas de 33%, 36% e 56% e os limites de plasticidade (LP) oscilaram entre de 21%, 22% e 35%. Quanto ao índice de plasticidade (IP), os valores variam de 12%, 14% e 21%, respectivamente (Babé et al., 2021; Muhammad et al., 2020; Palumbo et al., 2016). As variações demostram que os parâmetros do solo eram adequados para fabricação dos blocos de adobe, atendendo aos padrões brasileiros e apresentando similaridades com estudos anteriores envolvendo blocos de terra. Alguns estudos evidenciaram que, mesmo que a 42 distribuição dos grãos e os limites de consistência não estejam em conformidade com critérios recomendados, é possível fabricar blocos de terra compactada (BTC) utilizando uma ampla variedade de solos (Laborel-Préneron et al., 2017). 4.1.4 Análise granulométrica do solo A análise granulométrica fornece as proporções individuais de cada fração do solo, como pode ser observado na Tabela 9. Os resultados indicam uma distribuição granulométrica com 46,36% de areia (com o diâmetro de partículas entre 0,06 mm e 2,0 mm), 27,01 % de silte (com o diâmetro das partículas entre 0,02 e 0,06 mm) e 26,63% para argila (com o diâmetro das partículas menores que 0,002 mm). Tabela 9 - Distribuição granulométrica do solo Material Diâmetro das partículas Porcentagem de material NBR 16814/2020 Areia (fina- grossa) Entre 0,06 mm e 2,0 mm 46,36% 45% e 65% Argila < 0,002 mm 26,63% 25% - 30% Silte Entre 0,002 mm e 0,06mm 27,01% Até 30% Fonte: Autora A curva de distribuição granulométrica do solo está apresentada na Figura 28 e relaciona a porcentagem de solo que passa na peneira em função do diâmetro da peneira. De acordo com esses parâmetros é possível verificar que se trata de um solo fino, pois 73% de material passa na peneira 0,074 mm. Figura 28 - Curva granulométrica do solo Fonte: Autora 43 A granulometria se enquadra nos intervalos definidos pela norma NBR 16814 (ABNT, 2020) para produção de blocos de adobe, onde o teor de areia situa-se entre 45% e 65%, silte de até 30% e argila entre 25% e 35%. Portanto, com base nos dados obtidos, verificou-se que o solo poderia ser utilizado para produzir blocos de adobe, sem a necessidade de realizar ajuste na granulometria. Apesar do uso extensivo de blocos e outros materiais de adobe, ainda existem poucas normas nacionais e internacionais que ofereçam diretrizes e práticas mais abrangentes sobre a construção com adobe. De maneira geral, elas reportam apenas códigos para testes simples de compressão (Abdulla; Cunningham; Gillie, 2020). Os intervalos de granulometria variam bastante, com os seguintes intervalos normalmente empregados: 22–53% de argila e silte, 55- 75% de areia e cascalho, e outros que variam entre 20% de uma fração fina de argila e silte, 74% de areia e 6% de brita (Palumbo et al., 2016; Parisi et al., 2015). 4.2 ENSAIOS COM OS BLOCOS DE ADOBE A Norma NBR 16814/2020 estipula que, para lotes contendo até 30.000 blocos, pode ser utilizada uma amostra de 13 blocos. No contexto do experimento em questão, optou-se por utilizar 18 blocos para cada tipo de traço a ser ensaiado, dividindo-os igualmente em grupos de 6 para os tempos de cura de 30, 60 e 120 dias. Foram utilizados 6 corpos de prova para cada ensaio (resistência e absorção de água). A seguir encontram-se os resultados dos ensaios físicos, mecânicos, absorção de água e ensaio de microscopia óptica. 4.2.1 Ensaio de características dimensionais As amostras mant