Matheus Pimentel Tinoco
Título
THE USE OF RICE HUSK FOR RHEOLOGICAL MODIFICATION OF 3D PRINTABLE BIO-BASED CEMENTITIOUS COMPOSITES
Resumo
Este trabalho avalia o uso de partículas de casca de arroz na produção de materiais cimentícios para impressão 3D. A casca de arroz foi escolhida como um potencial componente para materiais imprimíveis devido a sua alta capacidade de sorção de água e ao carbono biogênico. Essas características permitem ajustar as propriedades reológicas e, ao mesmo tempo, reduzir o impacto ambiental das misturas produzidas. Na primeira etapa, analisou-se o impacto das partículas sobre a reologia e a hidratação dos compósitos, utilizando parâmetros reológicos para avaliar o potencial de impressão, altura máxima e tempo entre camadas. Na segunda etapa, comparou-se a aplicação da casca de arroz como substituto parcial da areia natural e como adição extra, avaliando também a microestrutura, propriedades mecânicas e adesão entre camadas dos compósitos impressos. A partir dos resultados, observou-se que as partículas melhoram a estabilidade e a retenção de forma das camadas impressas, especialmente quando tratadas em solução alcalina, que otimiza a interação com a matriz cimentícia e reduz impacto negativo de extrativos sobre a hidratação do cimento. O aumento da porosidade decorrente do uso da casca de arroz impacta negativamente a resistência mecânica dos compósitos no estado endurecido. Apesar disso, a adesão entre camadas manteve-se satisfatória, mostrando que o bioagregado pode ser incorporado sem prejudicar a continuidade nas interfaces. Os resultados demonstraram a viabilidade de se utilizar partículas vegetais na produção compósitos cimentícios para impressão 3D.
Palavras-chave: Impressão 3D; Partículas Vegetais; Sorção de Água; Comportamento Reológico; Comportamento Mecânico.
Abstract
This work evaluates the use of rice husk particles in the production of cementitious materials for 3D printing. Rice husk was selected as a potential component for printable materials due to its water sorption capacity and biogenic carbon. These characteristics allow the adjustment of rheological properties while simultaneously reducing the environmental impact of the produced mixtures. In the first stage, the impact of the particles on the rheology and hydration of the composites was analyzed, using rheological parameters to assess printability, maximum printable height, and layer deposition time.
In the second stage, the application of rice husk as a partial substitute for natural sand and as an additional component was compared, alongside evaluations of the microstructure, mechanical properties, and interlayer adhesion of the printed composites. The results revealed that rice husk particles improve the stability and shape retention of printed layers, particularly when treated in alkaline solution, which enhances their interaction with the cementitious matrix and mitigates the negative effects of organic compounds on cement hydration. Although the increased porosity negatively affected the mechanical strength of the composites in their hardened state, the interlayer adhesion remained satisfactory. This indicates that the bioaggregate can be incorporated without compromising interface continuity. The findings confirm the feasibility of using plant-based particles to produce cementitious composites for 3D printing.
Keywords: 3D Printing; Plant Particles; Water Sorption; Rheological Behavior; Mechanical Behavior.
