Investigation of the use of shredded tire rubber in gypsum boards for sound absorption purposes

Abstract

Noise pollution is one of the major contemporary environmental problems, with direct impacts on human health, well-being, and performance, especially in indoor environments such as homes, offices, and classrooms. In this context, this thesis investigates the development of gypsum boards incorporating crushed waste tire rubber, with a focus on acoustic conditioning and sound absorption, particularly at low frequencies. The research combines acoustic performance, mechanical feasibility, and environmental sustainability, proposing an innovative approach for acoustic boards or panels for vertical enclosure systems in the construction industry. The research was structured into three main stages: (1) a bibliometric and systematic review of the literature on the use of rubber waste in acoustic applications in the built and urban environments; (2) the experimental development of gypsum-based composites with different rubber contents, particle size distributions, and the addition of microfibers, evaluated through mechanical testing, microstructural analyses, physicochemical characterizations, and measurements of sound absorption coefficients using impedance tubes; and (3) the validation of acoustic performance under real conditions of use, through the application of the boards in classrooms, with measurements of the reverberation time parameter. The use of waste tire rubber in gypsum panels and boards constitutes a technically and environmentally sustainable alternative, with potential application in acoustic treatment for dry construction systems, contributing to the mitigation of indoor noise and to the valorization of solid waste in the construction industry. Keywords: gypsum panels; sound absorption; rubber waste.

A poluição sonora é um dos principais problemas ambientais contemporâneos, com seus impactos diretos sobre a saúde, o bem-estar e o desempenho humano, especialmente em ambientes internos como residências, escritórios e salas de aula. Nesse contexto, esta tese investiga o desenvolvimento de placas de gesso incorporados com resíduos de borracha de pneus triturados, com foco no condicionamento acústico e na absorção sonora, particularmente em baixas frequências. A pesquisa alia desempenho acústico, viabilidade mecânica e sustentabilidade ambiental, propondo uma abordagem inovadora para placas acústicas ou painéis para sistemas de vedação vertical na construção civil. A pesquisa foi estruturada em três etapas principais: 1- uma revisão bibliométrica e sistemática da literatura sobre o uso de resíduos de borracha em aplicações acústicas no ambiente construído e urbano, 2- o desenvolvimento experimental de compósitos de gesso com diferentes teores, granulometrias de borracha e adição de microfibras, avaliados por meio de ensaios mecânicos, análises microestruturais, caracterizações físico-químicas e medições de coeficientes de absorção sonora em tubos de impedância; 3- a validação do desempenho acústico em condições reais de uso, por meio da aplicação de placas sem salas de aula, com medições do parâmetro tempo de reverberação. O uso de resíduos de pneus em painéis e placas de gesso configura uma alternativa técnica e ambientalmente sustentável, com potencial de aplicação no tratamento acústico em sistemas construtivos a seco, colaborando para a mitigação do ruído interno e para a valorização de resíduos sólidos na construção civil. Palavras-chave: painéis de gesso; absorção sonora; resíduos de borracha.