Estudo do uso do compósito de gesso e fibra de sisal como isolamento térmico na construção civil

Abstract

Este trabalho tem por objetivo analisar um material compósito tipo sanduiche conformado por gesso e manta de sisal para substituir os materiais convencionais utilizados para isolamento térmico na construção civil aplicado em forros para uso em residências de interesse social em Salvador. Os materiais constituentes permitem criar três tipologias de compósitos a partir da combinação em camadas, sendo obtidas as configurações: gesso-mantagesso, gesso-manta-manta-gesso e gesso-manta-gesso-manta-gesso. As pesquisas indicam que os compósitos com fase matriz de gesso e fase reforço em fibra de sisal têm uma ligação interfacial que providencia boa resistência física e mecânica. No entanto, existe uma lacuna no conhecimento do comportamento térmico dos materiais constituintes segundo os requisitos de transferência de calor das normas vigentes: NBR 15575:2013 e NBR 15220:2005. Nesta pesquisa, a análise dos compósitos se desenvolve a partir do estudo das propriedades térmicas e do comportamento térmico ao serem submetidos a uma fonte de calor. O comportamento térmico está influênciado pelos mecanismos de transferência de calor no interior do material e pelas propriedades térmicas intervientes como a condutividade térmica, calor específico, capacidade térmica, resistência térmica e atraso térmico. A partir da análise das propriedades térmicas foram realizados monitoramentos e simulações computacionais em test-cells que permitiram identificar o comportamento térmico do material aplicado como forro. Entre os resultados obtidos, os compósitos aumentam a capacidade térmica, o calor específico e resistência térmica, diminuindo a transmitância térmica do gesso. No entanto, os compósitos gesso-manta-gesso e gesso-manta-manta-gesso apresentam o melhor desempenho térmico das amostas avaliadas. Através do monitoramento in loco e as simulações computacionais, o compósito gesso-manta-gesso é o material com melhor comportamento térmico para as test-cell avaliadas.

The aim of this work is to analyze a composite material made of gypsum and sisal nonwoven to replace conventional materials used for thermal insulation in ceilings at a social housing at civil engineering applied to ceilings for use in residences of social interest in Salvador. The gypsum and sisal nonwoven allow creating layered composites with three types of combination, obtaining the following configurations: gypsum-nonwoven- gypsum, gypsum - nonwoven -nonwoven- gypsum and gypsum - nonwoven - gypsum - nonwoven - gypsum. Several researches indicate that composites with gypsum matrix and sisal fiber as reinforcement have an interfacial bond that provides good physical and mechanical resistance. However, there is a gap in the knowledge of the thermal behavior of the constituent materials according to the heat transfer requirements of the current standards: NBR 15575: 2013 and NBR 15220: 2005. In this research, the analysis of the composites is developed by the study of thermal properties and thermal behavior when they are submitted to a heat source. Thermal behavior is influenced by the heat transfer mechanisms inside the material and by the thermal properties such as thermal conductivity, specific heat, thermal capacity, thermal resistance and thermal delay. From the analysis of the thermal properties, we carried out monitoring and computational simulations of test-cells that allowed identifying the thermal behavior of each material applied as ceiling. Among the obtained results, the composites increase the thermal capacity, the specific heat and thermal resistance, reducing the thermal transmittance of the gypsum. However, the composite gypsum-manta-gypsum and gypsum-mantle-mantle-gypsum present the best thermal performance of the evaluated beads. Through in situ monitoring and computational simulations, the composite gypsum-mantle-gypsum is the material with the best thermal behavior for the evaluated test-cells