Study of the Soil as a Sustainable Building Material

Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil apresentada à Faculdade de Ciências e TecnologiaA construção em terra é uma técnica milenar, utilizada por várias civilizações por todo o mundo, estimando-se que uma parte considerável da população mundial viva em casas que usam a terra como material de construção. O desenvolvimento das tecnologias construtivas aliada a um forte crescimento da população ao longo dos últimos anos, contribuiu para um abrandamento e até esquecimento das técnicas tradicionais em terra. Deste modo, pretendeu-se com este trabalho, e no seguimento das preocupações ambientais que têm surgido nos últimos tempos, aproveitar um recurso disponível, e adicionar-lhe um material de baixo custo ambiental que permitisse adequar as suas características, de forma a poder ser aplicado numa eco-construção.Deste modo, o objectivo do presente trabalho é caracterizar e avaliar o modo como a introdução de um material, nomeadamente as fibras de cabelo, melhoram as propriedades mecânicas intrínsecas de um solo, em termos da sua resistência ao corte, à compressão e módulo de elasticidade, com vista à sua utilização como material de construção em aplicações estruturais na edificação considerada sustentável. Foi assim efectuado um estudo de caracterização dos vários materiais em estudo, solo e solo com fibras, sob condições de secagem distintas (em ambiente controlado e em estufa), e um estudo paramétrico em que são avaliadas as propriedades mecânicas (resistência e deformabilidade), do material através de ensaios laboratoriais de compressão e de corte. Do presente trabalho, conclui-se que a introdução das fibras de cabelo modifica o comportamento dos solos em análise, contribuindo para o aumento da sua resistência à compressão, do módulo de elasticidade e da sua ductilidade, verificando-se que em termos de deformabilidade esta melhoria foi mais perceptível para a secagem realizada em estufa. O desempenho ao corte dos solos reforçados não apresentou melhorias significativas.Earth building construction is an ancient art, used by several civilizations all over the globe, and it is estimated that a considerable part of the world population still live in houses that use soil as the main building material. The improvement in constructive technologies combined with the considerable growth of the population in the recent years, has led to the decline of the traditional earth building techniques. Thereby, with the present assignment, and taking into consideration the environment concerns over the last few years, it is intended to use an available resource, and combine it with a material of low ecological cost, in order to improve his properties, so that it could be implemented in an eco-construction.So, in this way, the objective of the present dissertation is to evaluate the way how the incorporation of this material, namely the hair fibers, improve the mechanical properties of the soil, in terms of his shear and compression strength, as well of his elastic modulus, in order to be applied as building material in sustainable structures. Therefore, it was conducted a study to characterize the materials involved, soil and fibers, under different drying conditions (in a controlled environment and in a oven), and a parametric study to evaluate the mechanical properties (in terms of strength and deformability) of the material, by carrying out compression and shear tests.From this study, it is concluded that the addition of the hair fiber modifies the mechanical behaviour of the soils in analysis, leading to an increase of his compressive strength, elastic modulus and ductility, that in terms of deformability this improvement is more perceptible for the drying period in a oven. The shear performance of the reinforced soils didn’t show significant improvement