Bioestabilização de argamassas de terra com adição de excremento bovino

Cow dung is a material used for thousands of years by humanity as a stabilizing addition in earth building, including in Brazilian vernacular architecture. Even though, this material has been little investigated scientifically. In the author's master's research, the potential of this addit...

Descripción completa

Detalles Bibliográficos
Autor: Raphael Augusto Vasconcelos Carneiro Nascimento
Tipo de recurso: tesis doctoral
Estado:Versión publicada
Fecha de publicación:2024
País:Brasil
Institución:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)
Repositorio:Repositório Institucional da UFMG
Idioma:portugués
OAI Identifier:oai:repositorio.ufmg.br:1843/80972
Acceso en línea:http://hdl.handle.net/1843/80972
https://orcid.org/0000-0002-7526-994X
Access Level:acceso abierto
Palabra clave:Revestimento de terra
Argamassas Ecoeficientes
Biocimentação
Exopolissacarídeos
Bioconstrução
Agroecologia
Arquitetura vernacular
Argamassa
Materiais de construção
Arquitetura sustentável
Arquitetura nativa
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Luis Fernando Guerrero Baca
António Santos Silva
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Fernando de Paula Cardoso
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description Cow dung is a material used for thousands of years by humanity as a stabilizing addition in earth building, including in Brazilian vernacular architecture. Even though, this material has been little investigated scientifically. In the author's master's research, the potential of this addition was highlighted, having presented very good results for mechanical resistance, adhesion and water resistance, justifying further investigation into how to optimize its use. In the present research, the effects caused to earth mortars, produced with a tropical Brazilian earth and two mediterranean Portuguese ones, by the addition of cow dung in different proportions (5% to 40%) and under different conditions of use (fresh, dry, fermented, in nature or grinded) were investigated. The influence of the cow's diet (pasture and grains ration feed) on the effects caused and the potential for recycling the mortar with this bioaddition was also evaluated. The biostabilized mortars were evaluated for shrinkage, bulk density, thermal conductivity, mechanical resistance, adhesion, durability in relation to the action of water, essential for external coating, and hygroscopicity, very important for internal coating. For this evaluation, the German technical standard DIN 18947 was mainly used. The results showed that the fresher the cow dung, the greater the durability of the mortar in contact with water, the mechanical resistance and the adhesion to the masonry. The cow's diet and the use of dry dung (composted), whole (in nature) or grinded, does not make a significant difference in the effects caused on earth mortars. Fermenting the mortar for 72 hours increases masonry adhesion and durability in contact with water. The optimal proportion (by volume) for adding cow dung depends on the application: 10% produces mortars that are more mechanically resistant and with more adhesion; 40% produces mortars that are more resistant to contact with water; and 20% is a balanced proportion with wide application. The addition of cow dung definitely makes the coatings: more thermally insulating and especially resistant to the action of water; with greater adhesion to adobe and ceramic brick masonry; with reduced shrinkage, which prevents the appearance of cracks, and increases mechanical resistance by compression, but mainly by flexion. It was observed that the granulometry and mineralogical composition of the earth also influences the effects caused by the addition of cow dung, with the effects caused in the tropical earth mortar being more expressive. The mortar with the addition of cow dung was recycled and presented superior performance to the mortar without the addition of cow dung, but inferior to the “original” mortar, with results still classifiable by the parameters of the DIN standard. Mortars were also formulated and evaluated with different volumetric additions of sand, and with the addition of vegetable fibers and air lime. Compared to these additions, cow dung showed superior results in all tests. The results obtained and the effects presented by the additions of cow dung demonstrated the potential of using natural materials and microbiological additions on promoting biocementation and biostabilization, to the detriment of conventional binding materials such as lime, obtained through very polluting processes, from extraction, processing, logistics and disposal to end of the life cycle. Therefore, until technological innovations based on the use of natural and biodegradable materials are stimulated, building will be hostage to materials that contribute to the destruction of the planet. This study also highlights that cow dung is a vernacular solution that demonstrates the magnitude of ancestral and traditional empirical knowledge, from which there is much to learn and respect.
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In the present research, the effects caused to earth mortars, produced with a tropical Brazilian earth and two mediterranean Portuguese ones, by the addition of cow dung in different proportions (5% to 40%) and under different conditions of use (fresh, dry, fermented, in nature or grinded) were investigated. The influence of the cow's diet (pasture and grains ration feed) on the effects caused and the potential for recycling the mortar with this bioaddition was also evaluated. The biostabilized mortars were evaluated for shrinkage, bulk density, thermal conductivity, mechanical resistance, adhesion, durability in relation to the action of water, essential for external coating, and hygroscopicity, very important for internal coating. For this evaluation, the German technical standard DIN 18947 was mainly used. The results showed that the fresher the cow dung, the greater the durability of the mortar in contact with water, the mechanical resistance and the adhesion to the masonry. The cow's diet and the use of dry dung (composted), whole (in nature) or grinded, does not make a significant difference in the effects caused on earth mortars. Fermenting the mortar for 72 hours increases masonry adhesion and durability in contact with water. The optimal proportion (by volume) for adding cow dung depends on the application: 10% produces mortars that are more mechanically resistant and with more adhesion; 40% produces mortars that are more resistant to contact with water; and 20% is a balanced proportion with wide application. The addition of cow dung definitely makes the coatings: more thermally insulating and especially resistant to the action of water; with greater adhesion to adobe and ceramic brick masonry; with reduced shrinkage, which prevents the appearance of cracks, and increases mechanical resistance by compression, but mainly by flexion. It was observed that the granulometry and mineralogical composition of the earth also influences the effects caused by the addition of cow dung, with the effects caused in the tropical earth mortar being more expressive. The mortar with the addition of cow dung was recycled and presented superior performance to the mortar without the addition of cow dung, but inferior to the “original” mortar, with results still classifiable by the parameters of the DIN standard. Mortars were also formulated and evaluated with different volumetric additions of sand, and with the addition of vegetable fibers and air lime. Compared to these additions, cow dung showed superior results in all tests. The results obtained and the effects presented by the additions of cow dung demonstrated the potential of using natural materials and microbiological additions on promoting biocementation and biostabilization, to the detriment of conventional binding materials such as lime, obtained through very polluting processes, from extraction, processing, logistics and disposal to end of the life cycle. Therefore, until technological innovations based on the use of natural and biodegradable materials are stimulated, building will be hostage to materials that contribute to the destruction of the planet. This study also highlights that cow dung is a vernacular solution that demonstrates the magnitude of ancestral and traditional empirical knowledge, from which there is much to learn and respect.O excremento bovino é um material usado milenarmente pela humanidade como adição estabilizante na construção com terra, inclusive na arquitetura vernácula brasileira. Apesar disto, este material foi pouco explorado cientificamente. Na pesquisa de mestrado do autor, foi evidenciado o potencial desta adição, tendo apresentado muito bons resultados para resistência mecânica, aderência e em relação a água, justificando aprofundar a investigação sobre como otimizar seu uso. Na presente pesquisa foi investigado quais os efeitos causados em argamassas produzidas com três terras (uma tropical brasileira e duas mediterrâneas portuguesas) pela adição de excremento bovino em diferentes proporções (5% a 40%) e em diferentes condições de uso (fresco, seco, fermentado, in natura ou moído). Também foi avaliada a influência da dieta dos bovinos (pasto e ração) nos efeitos causados e o potencial de reciclagem da argamassa com esta bioadição. As argamassas foram avaliadas quanto a retração, densidade, condutibilidade térmica, resistência mecânica, aderência, durabilidade em relação a ação da água, fundamental para revestimento exterior, e higroscopicidade, muito importante para revestimento interno. Para tal avaliação foi usada principalmente a norma técnica alemã DIN 18947. Os resultados mostraram que, quanto mais fresco estiver o excremento bovino, maior será a durabilidade da argamassa em contato com água, a resistência mecânica e a aderência às alvenarias. A dieta dos bovinos e o uso do excremento seco (compostado), inteiro ou moído, não causa diferença expressiva nas argamassas. A fermentação da argamassa por 72 horas aumenta a aderência e a durabilidade em contato com água. A proporção (em volume) ótima para a adição de excremento bovino depende da aplicação: 10% causa argamassas mais resistentes mecanicamente e com mais aderência; 40% causa argamassas mais resistentes ao contato com a água; e 20% é uma proporção equilibrada e com ampla aplicação. A adição do excremento bovino definitivamente torna os rebocos: mais isolantes termicamente e especialmente resistentes à ação da água; com maior aderência as alvenarias de adobe e tijolo cerâmico; com reduzida retração, o que evita o surgimento de fissuras, e aumenta a resistência mecânica à compressão, mas principalmente a flexão. Observou-se que a composição granulométrica e mineralógica da terra também influencia os efeitos causados pela adição de excremento, sendo mais expressivos os efeitos causados na argamassa de terra tropical. Uma argamassa com adição de excremento foi reciclada e apresentou desempenho superior a argamassa sem adição de excremento, mas inferior a argamassa “original”, com resultados ainda classificáveis pelos parâmetros da norma DIN. Também foram formuladas e avaliadas argamassas com diferentes adições de areia, e com a adição de fibras vegetais e de cal. Comparado a estas adições, o excremento apresentou resultado superior em todos os ensaios. Os resultados obtidos e os efeitos apresentados pelas adições de excremento bovino demonstraram o potencial do uso de materiais naturais e adições microbiológicas para promover biocimentação e bioestabilização em detrimento de materiais aglomerantes convencionais como a cal, obtidos por processos bastante poluentes, desde a extração, beneficiamento, logística e descarte ao final do ciclo de vida. Portanto, enquanto não forem estimuladas inovações tecnológicas pautadas no uso de materiais naturais e biodegradáveis, a construção civil ficará refém de materiais que contribuem com a destruição do planeta. Este estudo também evidencia que o excremento bovino é uma solução vernácula que demonstra a magnitude dos saberes empíricos ancestrais e tradicionais, com os quais tem-se muito a aprender e respeitar.CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorUniversidade Federal de Minas GeraisBrasilARQ - ESCOLA DE ARQUITETURAPrograma de Pós-Graduação em Ambiente Construído e Patrimônio SustentávelUFMGMarco Antônio Penido de Rezendehttp://lattes.cnpq.br/8413549938151614Maria Paulina Santos Forte de Faria RodriguesLuis Fernando Guerrero BacaAntónio Santos SilvaVera Lúcia dos SantosFernando de Paula Cardoso2025-03-26T19:42:38Z2025-03-26T19:42:38Z2024-12-20info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/1843/80972https://orcid.org/0000-0002-7526-994Xporinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFMGinstname:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)instacron:UFMGRaphael Augusto Vasconcelos Carneiro Nascimento2025-03-26T19:42:38Zoai:repositorio.ufmg.br:1843/80972Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufmg.br/oairepositorio@ufmg.bropendoar:2025-03-26T19:42:38Repositório Institucional da UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)false
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