Título

Controle reológico e manufatura aditiva de compósitos cimentícios por meio da sorção de água ativa de partículas de casca de arroz

Rheological control and Additive manufacturing of Cementitious composites through the active water sorption of rice husk particles.

Autoria

SOUSA, PALOMA SUELLEN LIMA DE; MONTEIRO, VITOR MOREIRA DE ALENCAR; REALES, OSCAR AURELIO MENDOZA

SOUSA, PALOMA SUELLEN LIMA DE

Eu sou esse autor

MONTEIRO, VITOR MOREIRA DE ALENCAR

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REALES, OSCAR AURELIO MENDOZA

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DOI

10.5151/2594-5327-44304

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Resumo

A manufatura aditiva de concreto requer um controle reológico rigoroso para garantir que o material combine fluidez no bombeamento com rápida estruturação mecânica após a extrusão. Este trabalho propõe uma abordagem sustentável inovadora: utilizar a alta porosidade e capacidade de sorção de água de partículas moídas de casca de arroz (teores de 5% a 15% em massa) como um agente modificador de reologia natural. As propriedades reológicas estáticas e dinâmicas foram investigadas via reometria rotacional com geometria Vane, avaliando-se a tensão de escoamento estática (τ0,s), a taxa de estruturação (Athix), a tensão dinâmica (τ0) e a viscosidade plástica (µ). Os parâmetros alimentaram modelos de estabilidade de Roussel para prever o comportamento mecânico das camadas. A incorporação de 15% de casca seca elevou a tensão inicial de 176,5 Pa para 2251,9 Pa e a taxa Athix para 23,4 Pa/min. Testes físicos de impressão validaram o modelo, demonstrando que o biocompósito desenvolvido viabilizou a manufatura estável de um cilindro de 24 cm de altura sem colapso estrutural.

Additive manufacturing requires rigorous rheological control to ensure the material combines fluidity during pumping with rapid mechanical structuring after extrusion. This work proposes an innovative sustainable approach: using the high porosity and water sorption capacity of ground rice husk particles (5% to 15% by mass) as a natural rheology modifier. Static and dynamic rheological properties were investigated via rotational rheometry with Vane geometry, evaluating the static yield stress (τ0,s), the structuring rate (Athix), the dynamic stress (τ0), and the plastic stiffness (µ). Feed configurations were Roussel stability models to predict the mechanical behavior of the layers. The incorporation of 15% dry husk increased the initial stress from 176.5 Pa to 2251.9 Pa and the Athix rate to 23.4 Pa/min. Physical printing tests validated the model, demonstrating that the developed biocomposite enabled the stable production of a 24 cm high cylinder without structural collapse.

Palavras-chave

Manufatura aditiva, Reologia, Matriz cimentícia

Additive manufacturing, Rheology, Cementitious matrix