Materiais não convencionais para uma construção sustentável utilizando cânhamo, pasta de papel e cortiça

Abstract

A procura de uma arquitectura e construção sustentáveis tem fomentado a investigação de produtos alternativos, baseados em materiais resultantes do aproveitamento de materiais renováveis e resíduos industriais, convencionalmente designados por “green materials”, por todo o Mundo. O propósito desta dissertação é a pesquisa e desenvolvimento de novos materiais compósitos utilizando diversos materiais, recuperando resíduos de inerentes propriedades térmicas e acústicas. O granulado de cortiça, subproduto da indústria corticeira, a pasta de celulose, a partir da reciclagem de desperdícios de papel e as fibras celulósicas de cânhamo industrial. O ligante utilizado é a própria pasta de papel ou uma mistura pozolânica com cal. O estudo visa a elaboração de placas e argamassas para elementos de construção não estruturais, por exemplo, revestimentos, paredes divisórias, tectos falsos ou regularização de pisos. A cortiça é secularmente conhecida pela sua reduzida densidade, elasticidade, compressibilidade, impermeabilidade e eficiência como isolante térmico, acústico e vibrátil, sendo Portugal o país de maior produção. As fibras de cânhamo industrial, cannabis sativa L, de um índice quase nulo de substância psicotrópica são da categoria das fibras de juta, sisal, linho e coco. Estas fibras têm competido com as fibras sintéticas pelas suas excelentes propriedades químicas e mecânicas, especialmente à tracção, resistências térmica e acústica e características bactericidas. A investigação concentra-se no estudo inicial de dosagens óptimas de materiais ligantes à base de metacaulino e cal e o efeito da adição de minerais e activadores químicos. Seguindo-se a realização de compósitos de fibras de cânhamo com a mistura estudada, formando um betão leve. Paralelamente, foram estudados compósitos de pasta de papel e granulado de cortiça com a incorporação de alguns aglutinantes e aditivos minerais em reduzidas quantidades. Em última análise, os compósitos obtidos são caracterizados, mediante testes laboratoriais para avaliação das suas propriedades físicas, e avalia-se a possibilidade da sua conjugação com materiais de suporte leves.

The need for sustainable architecture and construction has amplified the research for alternative products, using renewable materials and industrial wastes that are conventionally called “green materials” around the world. The objective of this dissertation is the development of new composite materials using industrial wastes, with inherent thermal and acoustic properties, such as granulated cork, a by-product of cork industry, cellulose pulp, from recycling of paper residues, and hemp fibres. The binder used is either cellulose pulp or lime-pozzolan mixture. The study aims at development of composite boards and mortars for non structural elements of construction, such as dry walls and ceiling or floor levelling and filling. Cork is known for its reduced density, elasticity, compressibility, impermeability and thermal, acoustic insulation and vibration absorption. Portugal is the largest producer and exporter of cork. The hemp fibres, cannabis sativa L, being devoid of almost any psychotropic substances, are natural fibres similar to jute staple fibres, sisal, flax and coconut fibre. These fibres have competed with synthetic fibres for their excellent chemical and mechanical properties, especially tensile strength, thermal and acoustics insulation properties and bactericidal characteristics. This research work in the first stage dealt with the development of an optimal binder using metakaolin and lime. The strength gain of this mixture was enhanced significantly using small amounts of low cost activators. The final mixture was used for production of composites using hemp fibres. A lightweight concrete was developed using hemp fibres and the most promising binder previously studied. The other line of research considered development of composites using paper pulp and granulated cork with the incorporation of small amounts of polymeric binders and mineral additives. The physical and mechanical properties of the material thus obtained were studied through laboratory tests. Furthermore, the possibility of its use in conjugation with light structural support was investigated.