Efeito do tamanho das partículas de areia na efusividade térmica de tijolos de argamassa com adição de argila

Por que a sensação das suas paredes importa

Quando você entra em um cômodo, as paredes silenciosamente determinam com que rapidez ele aquece ou esfria. Em regiões quentes ou úmidas, especialmente onde a energia é cara, a forma como os tijolos lidam com o calor pode fazer a diferença entre uma casa sufocante e uma confortável. Este estudo investiga uma ideia simples, porém poderosa: modificando o tamanho dos grãos de areia e a quantidade de argila dentro de tijolos de cimento, os construtores podem ajustar como as paredes armazenam e liberam calor — sem adicionar mais material ou isolamento caro.

Construindo tijolos melhores a partir da terra local

Os pesquisadores se concentraram em uma receita de construção comum: tijolos de argamassa de cimento feitos com areia de rio, argila local de Nkolbisson, perto de Yaoundé, Camarões, água e cimento Portland. A argila é atraente porque é abundante, barata e tem uma pegada de carbono menor que muitos materiais modernos. Contudo, também tende a enfraquecer os tijolos se usada sem cuidado. A equipe perguntou algo que vinha sendo largamente negligenciado: se você substitui parcialmente a areia por argila, o tamanho dos grãos de areia — muito fino, médio ou grosso — altera a capacidade do tijolo de armazenar e transmitir calor? Responder a isso pode ajudar a projetar paredes que moderem a temperatura interna de forma mais natural.

Dos grãos aos tijolos no laboratório

Para explorar isso, a areia do rio Sanaga foi cuidadosamente lavada, secada e peneirada em três faixas de tamanho de grão: fino (0,08–0,5 mm), médio (0,5–1,6 mm) e grosso (1,6–2 mm). A argila de Nkolbisson também foi caracterizada em detalhe: a distribuição do tamanho dos grãos, a plasticidade (o quão facilmente se deforma quando úmida) e a composição química rica em sílica, alumina e óxido de ferro foram todas medidas. Os tijolos foram então moldados em formas padronizadas, mantendo sempre a mesma massa seca total e a razão água‑/cimento. Para cada tamanho de areia, a argila substituiu entre 0 e 60% da massa de areia, produzindo 63 pequenos tijolos de teste que foram curados por 28 dias antes dos ensaios.

Medindo como os tijolos interagem com o calor

A equipe examinou dois comportamentos térmicos principais. Primeiro, mediram a efusividade térmica — a tendência de um material de absorver ou liberar calor quando sua superfície entra subitamente em contato com algo mais quente ou mais frio. Segundo, mediram a condutividade térmica, que descreve com que facilidade o calor flui através do tijolo. Foram usados métodos especializados: uma placa quente assimétrica para sondar a efusividade e um fio quente paralelo inserido nos tijolos para determinar a condutividade. Cada combinação de tamanho de areia e teor de argila foi testada várias vezes, e as incertezas nas medidas foram cuidadosamente estimadas para garantir que as tendências observadas fossem reais e não apenas ruído experimental.

A argila resfria, o tamanho do grão ajusta o efeito

Os resultados desenham um quadro claro. À medida que mais argila é adicionada, tanto a efusividade quanto a condutividade diminuem para os três tamanhos de areia. Em outras palavras, os tijolos tornam‑se mais isolantes e menos capazes de trocar calor rapidamente com o ambiente. Para a classe de areia mais fina, as reduções máximas alcançaram cerca de 18% na efusividade e 34% na condutividade. Para as areias média e grossa, os cortes foram ainda maiores — até aproximadamente 26–28% na efusividade e cerca de 44% na condutividade nos teores de argila mais altos. No mesmo teor de argila, os tijolos feitos com areia mais fina tenderam a apresentar propriedades térmicas menores do que os feitos com areia mais grossa. Grãos mais finos aumentam a área de superfície total e incentivam muitos poros minúsculos preenchidos com ar, o que retarda o fluxo de calor. Grãos mais grossos, por contraste, formam um esqueleto mineral mais contínuo, permitindo que o calor viaje mais diretamente através dos contatos sólidos.

O que isso significa para casas confortáveis

Para o cotidiano, a mensagem é direta: ajustando a mistura de argila e o tamanho dos grãos de areia, os construtores podem projetar tijolos que protejam melhor as casas das variações de temperatura externa. Mais argila e areia mais fina geralmente produzem tijolos mais isolantes, ajudando os interiores a permanecerem mais frescos durante dias quentes e reduzindo a demanda por ventiladores ou ar‑condicionado. Areia mais grossa leva a tijolos que conduzem o calor mais facilmente, o que pode ser útil em climas mais frios onde o aquecimento rápido é desejado. Como essa abordagem se baseia em ajustar materiais locais em vez de adicionar camadas espessas de isolamento sintético, ela oferece uma forma de baixo custo e baixo carbono de melhorar o conforto interno, especialmente em regiões onde os recursos são limitados, mas a luz solar e o calor são abundantes.

Citação: Djouatsa Donfack, A., Yamb Bell, E., Diakhate, M. et al. Effect of sand particle size on the thermal effusivity of clay-admixed cement mortar bricks. Sci Rep 16, 13057 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-41726-6

Palavras-chave: edifícios energeticamente eficientes, tijolos de argila, isolamento térmico, tamanho dos grãos de areia, construção sustentável