REGISTRO DOI: 10.69849/revistaft/ch10202507040608
Amanda N. Daltro Coutinho Neves
Marcela Santos de Freitas
Orientador Prof.ª Dr.ª Fernanda Fernandes Campista
Resumo
A crescente preocupação com os impactos ambientais da construção civil tem impulsionado o desenvolvimento de materiais sustentáveis e com melhor desempenho energético. Neste contexto, este estudo tem como objetivo avaliar o desempenho térmico de tijolos ecológicos produzidos com cimento CP II-F 32, agregados minerais (areia e filito) e poliestireno expandido (EPS) triturado. O filito foi utilizado como substituição parcial do agregado miúdo, por seu potencial pozolânico e baixo custo, enquanto o EPS contribuiu para a redução da densidade e melhoria do isolamento térmico. Os tijolos foram moldados em forma de madeira com dimensões padronizadas (12,5 x 25 x 7 cm), contendo dois furos verticais conforme a NBR 10834:2013. Após a cura por 14 e 28 dias em ambiente controlado, os corpos de prova foram submetidos a ensaio térmico baseado na condução de calor, utilizando radiação por fonte halógena e medição por termômetro infravermelho. A variação de temperatura foi registrada no lado oposto ao aquecimento, permitindo a comparação entre os diferentes traços. Os resultados esperados devem demonstrar que a incorporação de EPS e filito influencia diretamente na capacidade de isolamento térmico dos tijolos ecológicos, validando sua viabilidade como alternativa sustentável.
Palavras-chave: Tijolo ecológico, Poliestireno Expandido (EPS), Filito, Condutividade térmica, Construção sustentável.
Abstract
The growing concern about the environmental impact of the construction industry has driven the development of sustainable materials with improved energy performance. In this context, this study aims to evaluate the thermal performance of eco-friendly bricks produced with CP II-F 32 Portland cement, mineral aggregates (sand and phyllite), and shredded expanded polystyrene (EPS). Phyllite was used as a partial replacement for fine aggregate due to its pozzolanic potential and low cost, while EPS contributed to reducing the density and enhancing the thermal insulation capacity of the bricks. The bricks were molded in wooden forms with standardized dimensions (12.5 x 25 x 7 cm), including two vertical holes according to NBR 10834:2013. After curing for 14 and 28 days under controlled conditions, the specimens were subjected to thermal tests based on heat conduction, using halogen lamp radiation and temperature measurement via infrared thermometer. The temperature variation on the opposite face of the heat source allowed for comparison between the different mixes. The expected results should demonstrate that the incorporation of EPS and phyllite directly influences the thermal insulation capacity of the eco-bricks, validating their viability as a sustainable construction alternative.
Keywords: Eco-brick, Expanded Polystyrene (EPS), Phyllite, Thermal conductivity, Sustainable construction.
1. Introdução
A construção civil é uma das atividades humanas mais responsáveis pela extração de recursos naturais e emissão de gases poluentes na atmosfera, respondendo por cerca de 40% das emissões globais de CO₂ relacionadas a processos industriais (MEHTA; MONTEIRO, 2014). Em especial, a fabricação de tijolos cerâmicos convencionais, que exige processos de queima em altas temperaturas, pode emitir entre 0,25 a 0,40 toneladas de CO₂ para cada tonelada de produto finalizado. Esse cenário gera a necessidade urgente de alternativas construtivas mais sustentáveis e de baixo impacto ambiental.
Neste contexto, os tijolos ecológicos surgem como uma solução viável e eficiente. Produzidos sem o processo de queima e utilizando prensagem mecânica, esses tijolos conseguem reduzir as emissões de gases em até 60% em comparação aos tijolos tradicionais (SILVA; OLIVEIRA, 2022). Além disso, permitem a inclusão de materiais reciclados em sua composição, como o poliestireno expandido (EPS), um material leve e de alta capacidade de isolamento térmico. Estudos indicam que até 30% de EPS triturado pode ser incorporado em produtos de concreto sem comprometer significativamente sua resistência mecânica (SANTOS et al., 2021).
O uso do filito como agregado mineral também se mostra promissor. Trata-se de um resíduo proveniente da mineração, com propriedades pozolânicas e potencial para substituição parcial do agregado miúdo, contribuindo para a estabilidade e resistência do material (BEZERRA, 2021).
Do ponto de vista térmico, o comportamento dos tijolos ecológicos é fundamental para a eficiência energética das edificações. A condução de calor nos sólidos ocorre por transferência vibracional entre moléculas. Quando a superfície do tijolo é exposta à radiação térmica, as moléculas aquecidas transferem energia às vizinhas até o equilíbrio térmico ser atingido (PEREIRA; LIMA, 2021).
Diante do exposto, este trabalho tem como objetivo avaliar o desempenho térmico de tijolos ecológicos produzidos com cimento CP II-F 32, areia, filito e diferentes proporções de EPS, por meio de ensaios baseados na condução de calor, utilizando radiação térmica por lâmpada halógena e medição com termômetro infravermelho. O estudo também considera diferentes idades de cura (14 e 28 dias), a fim de verificar a estabilidade térmica dos protótipos ao longo do tempo.
2. Referencial Teórico
2.1. Tijolos Ecológicos: Características e Aplicações
Os tijolos ecológicos, ao contrário dos cerâmicos tradicionais, dispensam a queima, resultando em economia de energia e redução de impactos ambientais. Além de sustentáveis, oferecem bom desempenho mecânico e térmico, sendo utilizados em alvenarias estruturais e de vedação (SILVA; OLIVEIRA, 2022).
2.2. Uso de EPS e Agregados Minerais
O EPS tem sido amplamente estudado como agregado leve para composições cimentícias, reduzindo o peso do material e aumentando a resistência térmica. A sua aplicação em tijolos permite a formação de microcavidades, atuando como isolante térmico natural (SANTOS et al., 2021). Já o filito, como mostrou Bezerra (2021), apresenta granulometria fina, caráter mineralógico estável e atividade pozolânica.
2.3. Condutividade Térmica em Materiais Construtivos
Materiais com baixa condutividade térmica reduzem a transferência de calor para o interior das edificações, contribuindo para o conforto térmico e eficiência energética (CARVALHO et al., 2017).
2.4. Termometria Infravermelha
A medição pontual da temperatura com termômetro infravermelho permite avaliar o comportamento térmico de forma rápida e não destrutiva, sendo eficiente para análises comparativas (MENDES et al., 2020).
3. Metodologia
A presente etapa experimental foi conduzida no Laboratório de Materiais da Universidade de Vassouras e envolveu a preparação, moldagem, cura e ensaio térmico de tijolos ecológicos. O objetivo principal foi verificar a influência da adição de EPS e filito na capacidade de isolamento térmico dos protótipos. Para isso, foram definidos três traços distintos com variação na composição dos agregados e do polímero. A metodologia adotada seguiu critérios normativos e procedimentos padronizados, assegurando a reprodutibilidade dos resultados e a confiabilidade dos dados obtidos ao longo dos testes.
3.1. Materiais Utilizados
A pesquisa foi conduzida no Laboratório de Materiais da Universidade de Vassouras, utilizando os seguintes insumos:
• Cimento CP II-F 32: conforme a NBR 16697:2018, é um cimento Portland composto com adição de filler calcário. Essa adição proporciona maior trabalhabilidade, reduz a hidratação inicial e favorece a retenção de água na mistura, contribuindo para um melhor acabamento superficial e menor fissuração dos tijolos.
• Areia natural peneirada: segundo os requisitos da NBR 7211:2009, é um agregado miúdo obtido por processos naturais, com função de preencher os vazios da mistura e garantir a compacidade e coesão da matriz cimentícia. Sua distribuição granulométrica influencia diretamente na resistência e estabilidade dimensional.
• Filito moído: é um resíduo da mineração, rico em minerais finos e com propriedades pozolânicas. Seu uso como substituição parcial da areia contribui para maior retenção de água, redução da permeabilidade e aumento da durabilidade dos tijolos.
• Poliestireno Expandido (EPS) triturado: é um material termoplástico leve, não absorvente e reciclável. De acordo com a NBR 11752:2018, o EPS é apropriado para uso em construção civil como isolante térmico. Em misturas cimentícias, ele reduz a densidade dos tijolos e melhora seu desempenho térmico devido à formação de microcavidades.
• Água potável: conforme a NBR 15900:2009, deve ser isenta de impurezas que prejudiquem a hidratação do cimento. Na mistura, atua como agente de hidratação e garante a liga entre os componentes, influenciando diretamente na trabalhabilidade e resistência do material.
Equipamentos utilizados:
As pesagens foram realizadas com uma balança de precisão OLIM 500G / 0.1G QC. PASS 05 para pequenos volumes e com balança W30 (Max.: 30kg; Min.: 200g; e=d=10g) para agregados maiores. A mistura foi feita na argamassadeira automática Engetotus código 400040. A medição da temperatura foi realizada com termômetro infravermelho modelo KLX GM 320, com faixa de medição de –50 °C a +400 °C.
3.2. Confecção da Forma de Moldagem
A forma de moldagem dos tijolos ecológicos foi construída artesanalmente em madeira de pinus aparelhada, com fechamento por parafusos e cantoneiras metálicas, o que possibilitou precisão dimensional e fácil desforma. As dimensões internas seguiram a NBR 10834:2013: 25 cm x 12,5 cm x 7 cm, com dois furos circulares verticais obtidos com tubos de PVC de 50 mm
de diâmetro, fixados no interior da fôrma.
3.3. Composição dos Traço
A composição dos traços foi elaborada com base em proporções experimentais adaptadas de formulações encontradas em práticas comerciais. Foram definidos três traços distintos, variando a proporção de EPS e a relação entre areia e filito, com o objetivo de analisar o comportamento térmico de cada composição.
Figura 3 – Traço 3Abaixo, a Tabela 1 apresenta as quantidades de cimento, areia, filito, água e EPS utilizadas na composição dos três traços experimentais:
Tabela 1 – Composição dos traços experimentais
3.4. Moldagem e Cura
Os tijolos foram moldados em formas de madeira de pinus conforme NBR 10834:2013. Após 24 horas, foram desmoldados e curados à sombra por aspersão de água. Os ensaios térmicos foram realizados após 14 e 28 dias de cura, para avaliar a influência do tempo na condução térmica dos materiais. Durante os ensaios térmicos, foi realizada uma medição inicial da temperatura de cada tijolo antes da aplicação da fonte de calor, utilizando o termômetro infravermelho. Em seguida, os tijolos foram expostos à radiação direta de uma lâmpada halógena de 500W, posicionada na face superior. Após o tempo de aquecimento, a temperatura foi novamente medida na face oposta, permitindo a avaliação da condução térmica em cada traço experimental.
3.5 Ensaio Térmico
O ensaio térmico foi realizado com o objetivo de avaliar a condução de calor nos protótipos de tijolos ecológicos. Para isso, utilizou-se uma lâmpada halógena de 500 W, posicionada a 10 cm da face superior do tijolo, com exposição contínua por 15 minutos.
Após esse período, a temperatura foi registrada na face oposta ao aquecimento utilizando o termômetro infravermelho modelo KLX GM 320, com faixa de medição entre –50 °C a +400 °C. As medições foram feitas no centro da face inferior de cada tijolo.
O procedimento incluiu duas medições para cada protótipo: uma antes da exposição ao calor e outra após o aquecimento. Esse método permitiu avaliar a diferença de temperatura causada pela condução térmica. O termômetro infravermelho foi aplicado no centro da face inferior dos tijolos após a exposição à lâmpada, totalizando doze medições térmicas no total. Os procedimentos foram conduzidos em bancada de mármore e /ou de Drywall no Laboratório de Materiais e solos da Universidade de Vassouras – Campus Maricá, sob condições ambientais controladas.
As figuras a seguir mostram os registros visuais dos ensaios térmicos realizados no Laboratório de Materiais da Universidade de Vassouras. As imagens correspondem às medições iniciais e finais de temperatura dos protótipos aos 14 e 28 dias de cura, antes e depois da aplicação de calor:
4. Resultados e Discussão
Os resultados obtidos nos ensaios térmicos aos 14 e 28 dias de cura mostraram diferenças significativas no comportamento térmico dos três traços experimentais. O Traço 2, contendo 1% de EPS, destacou-se como o mais eficiente em termos de isolamento térmico, apresentando as menores elevações de temperatura após a exposição à fonte de calor. A adição moderada de EPS proporcionou uma distribuição equilibrada de porosidade, permitindo o bloqueio parcial da transferência de calor sem comprometer a compacidade da matriz cimentícia.
O Traço 1, que não recebeu EPS, apresentou o pior desempenho, com as maiores variações de temperatura. A ausência do polímero fez com que o calor atravessasse o corpo de prova com maior facilidade, demonstrando a baixa capacidade isolante da composição tradicional. Isso reafirma a importância de materiais com baixa condutividade térmica em projetos que visam conforto térmico e eficiência energética.
O Traço 3, com 2% de EPS, apresentou desempenho intermediário. Embora também tenha reduzido a condutividade térmica em relação ao traço tradicional, os resultados indicam que o excesso de EPS pode prejudicar a compacidade da mistura, aumentando a interconectividade dos poros e permitindo a formação de caminhos facilitadores para a passagem do calor. Esse efeito pode justificar o fato de o Traço 2 ter superado o Traço 3 em desempenho térmico.
A influência do tempo de cura também foi observada, mas de forma menos significativa. Aos 14 dias, os tijolos já apresentavam comportamento térmico estável, indicando que a estrutura interna consolidada nesse período já era suficiente para o bloqueio térmico. Aos 28 dias, as diferenças foram pouco acentuadas, o que sugere que a eficiência térmica é atingida ainda nas primeiras semanas de cura, beneficiando a produtividade da obra.
A combinação entre EPS e filito se mostrou eficaz. Enquanto o EPS atua diretamente na redução da condutividade térmica, o filito contribui para a estabilidade e coesão da mistura, favorecendo a distribuição homogênea dos poros. Essa sinergia entre os materiais reforça o potencial dos tijolos ecológicos para uso em edificações sustentáveis, principalmente em regiões de clima quente, onde o isolamento térmico é um fator determinante para o conforto e eficiência energética.
4.1. Temperaturas Registradas
A Tabela 2, apresentada a seguir, resume os valores médios de temperatura obtidos nos ensaios de condução térmica. As medições consideraram duas fases: a temperatura inicial antes da aplicação de calor e a temperatura após a radiação com a lâmpada halógena de 500W. Foram avaliadas as diferenças de temperatura em duas idades de cura (14 e 28 dias), permitindo comparar o comportamento térmico entre os três traços.
Tabela 2 – Temperatura final registrada por traço e tempo de cura
4.2. Análise dos Resultados
A partir da Tabela 2, observa-se que o Traço 2, com 1% de EPS, apresentou os melhores resultados em termos de isolamento térmico, com menor elevação de temperatura após o aquecimento. Isso evidencia que uma quantidade moderada de EPS equilibra leveza e resistência térmica.
O Traço 3, apesar de conter mais EPS, apresentou temperatura final ligeiramente superior, possivelmente pela menor compacidade da mistura. O aumento de poros pode ter favorecido a passagem de calor em certos pontos. O Traço 1, por não conter EPS, mostrou a maior elevação de temperatura, confirmando que a matriz sólida e densa sem microcavidades é menos eficiente termicamente.
Entre os dois tempos de cura, os valores mostraram pouca variação, o que indica que os tijolos já apresentam estabilidade térmica significativa aos 14 dias, sendo essa uma vantagem em termos de produtividade.
O Gráfico – 1, complementa essa análise, ilustrando a tendência de comportamento térmico entre os traços e reforçando os dados numéricos apresentados.
Gráfico 1 – Comparação da temperatura final dos tijolos aos 14 e 28 dias de cura.
O Gráfico 1 apresenta a comparação entre as temperaturas finais registradas nos traços aos 14 e 28 dias. A partir dos dados, foi possível calcular a eficiência térmica relativa dos traços, considerando o Traço 1 como referência de 100% da condução térmica.
Aos 14 dias, o Traço 2 apresentou uma redução de aproximadamente 14,2% na temperatura final em relação ao Traço 1. Já o Traço 3 demonstrou uma redução de 11,1%. Esses valores demonstram que o uso de 1% de EPS é mais eficiente que 2% nessa condição de ensaio, mostrando que a dosagem ideal deve equilibrar leveza, porosidade e resistência.
Aos 28 dias, a tendência se manteve: o Traço 2 manteve uma redução de 13,4% em relação ao Traço 1, enquanto o Traço 3 teve uma diferença de apenas 10,5%. Esse comportamento reforça a consistência do desempenho térmico do Traço 2 em ambos os tempos de cura, evidenciando sua superioridade em relação aos demais traços testados.
Essas análises percentuais facilitam a visualização dos ganhos térmicos obtidos com pequenas variações na composição do tijolo ecológico. Com isso, o Traço 2 se consolida como o mais promissor do estudo, reunindo bom desempenho térmico, estabilidade dimensional e viabilidade de produção.
A partir da Tabela 2, observa-se que o Traço 2, com 1% de EPS, apresentou os melhores resultados em termos de isolamento térmico, com menor elevação de temperatura após o aquecimento. Isso evidencia que uma quantidade moderada de EPS equilibra leveza e resistência térmica.
O Traço 3, apesar de conter mais EPS, apresentou temperatura final ligeiramente superior, possivelmente pela menor compacidade da mistura. O aumento de poros pode ter favorecido a passagem de calor em certos pontos. O Traço 1, por não conter EPS, mostrou a maior elevação de temperatura, confirmando que a matriz sólida e densa sem microcavidades é menos eficiente termicamente.
Entre os dois tempos de cura, os valores mostraram pouca variação, o que indica que os tijolos já apresentam estabilidade térmica significativa aos 14 dias, sendo essa uma vantagem em termos de produtividade.
O Gráfico 1 complementa essa análise, ilustrando a tendência de comportamento térmico entre os traços e reforçando os dados numéricos apresentados.
5. Conclusão
O presente estudo permitiu avaliar o desempenho térmico de tijolos ecológicos produzidos com cimento CP II-F 32, agregados minerais (areia e filito) e diferentes teores de poliestireno expandido (EPS). Com base nos ensaios térmicos realizados aos 14 e 28 dias de cura, foi possível constatar que a adição de EPS exerce influência significativa na condução de calor dos protótipos. A presença de microcavidades promovidas pelo EPS contribuiu para a redução da temperatura na face oposta à fonte de calor, revelando um comportamento térmico mais eficiente nos traços com esse aditivo.
Entre os três traços avaliados, o Traço 2 (com 1% de EPS) apresentou o melhor equilíbrio entre desempenho térmico e estabilidade da mistura, registrando as menores temperaturas finais nos ensaios. O Traço 3, com 2% de EPS, embora também tenha apresentado desempenho favorável, teve temperatura final ligeiramente superior, o que pode estar relacionado ao excesso de porosidade e redução da compacidade. Já o Traço 1, que não recebeu EPS, apresentou as maiores elevações térmicas, evidenciando a menor eficiência isolante da matriz tradicional.
A utilização do filito como agregado mineral mostrou-se eficaz tanto na trabalhabilidade quanto na contribuição ao isolamento térmico, atuando em conjunto com o EPS na formação de uma matriz mais porosa e homogênea. Além disso, os resultados indicaram que a diferença de desempenho térmico entre os tijolos curados por 14 e 28 dias foi pouco significativa, o que demonstra que o material já atinge boa estabilidade térmica mesmo nas primeiras semanas de cura.
A metodologia empregada com uso de radiação térmica por lâmpada halógena e medições por termômetro infravermelho revelou-se eficaz para testes comparativos de condutividade térmica em tijolos. O protocolo experimental seguiu as normas técnicas vigentes e garantiu a repetibilidade dos ensaios, consolidando a validade dos dados obtidos. Os registros visuais e tabelas apresentadas reforçaram a compreensão dos efeitos das diferentes composições.
Conclui-se que a adoção de tijolos ecológicos com EPS e filito representa uma alternativa viável e sustentável na construção civil, com potencial para aplicações em regiões de clima quente, onde o desempenho térmico é crucial. Como recomendações para trabalhos futuros, sugere-se a realização de ensaios mecânicos complementares, análise de durabilidade e estudos em escala real, com simulação de condições ambientais variáveis para validação da aplicabilidade em projetos habitacionais sustentáveis.
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TABELA 1 – Composição dos traços experimentais.
TABELA 2 – Temperatura final registrada por traço e tempo de cura.
GRÁFICO 1 – Comparativo da temperatura final dos tijolos aos 14 e 28 dias de cura.