Influência da cura em autoclave na microestrutura, na resistência mecânica e na fotoatividade de recobrimento de TIO2 de materiais cimentícios
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Data de Publicação: | 2019 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFMG |
Texto Completo: | http://hdl.handle.net/1843/42730 |
Resumo: | Os materiais cimentícios são utilizados em várias áreas da construção civil. Uma forma de aumentar sua resistência mecânica em idades iniciais e durabilidade é por meio de tratamentos térmicos e hidrotermais. Isso acontece, pois, tanto as reações de hidratação do cimento como as reações pozolânicas são aceleradas e formam uma microestrutura mais densa e menos porosa. Além disso, com o tratamento térmico é possível obter fases cristalinas de TiO2 levando ao efeito autolimpante de filmes depositados em elementos construtivos. O tratamento térmico pode ser realizado em fornos, cura a vapor ou em autoclave. O tratamento hidrotermal (autoclave) permite a formação de fases cristalinas de silicato de cálcio hidratado (C-S-H) como xonotlita e tobermorita, e de TiO2 em baixas temperaturas. Além disso, é necessária a utilização de uma fonte externa rica em silício para evitar a formação de α-C2SH. O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência do tratamento em autoclave na microestrutura e nas propriedades de pastas de cimento com diferentes traços e materiais constituintes, em concreto com traço de ultra-alto-desempenho (UHPC) e nas atividades fotoinduzidas de filmes de TiO2 depositados na superfície de pastas de cimento. As amostras foram submetidas a tratamento em autoclave a 220°C, com pressão de 20 atm, por 8 horas. Para a caracterização microestrutural foram utilizadas as técnicas de DRX, MEV, EDS, FTIR. As propriedades mecânicas foram estimadas por meio de medidas de dureza e módulo de elasticidade do C-S-H e ensaios de resistência à compressão do concreto. Os maiores valores de dureza e módulo de elasticidade foram encontrados nas pastas com teor de quartzo moído de 30 e fator água/aglomerante de 0,20. O tratamento em autoclave de um concreto com traço de UHPC permitiu a formação de cristais de C-S-H, contudo não foi verificado um aumento considerável da resistência à compressão. Por fim, as amostras com a deposição do filme de TiO2 e que foram autoclavadas apresentaram atividade fotoinduzida evidenciada pela redução do ângulo de contato estático da água. |
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Roberto Braga Figueiredohttp://lattes.cnpq.br/6044618188125307Paulo Roberto Gomes BrandãoAntônio Eduardo MartinelliPéter Ludvighttp://lattes.cnpq.br/1135236639680333Dayana Cristina Silva Garcia2022-06-28T17:34:32Z2022-06-28T17:34:32Z2019-01-30http://hdl.handle.net/1843/42730Os materiais cimentícios são utilizados em várias áreas da construção civil. Uma forma de aumentar sua resistência mecânica em idades iniciais e durabilidade é por meio de tratamentos térmicos e hidrotermais. Isso acontece, pois, tanto as reações de hidratação do cimento como as reações pozolânicas são aceleradas e formam uma microestrutura mais densa e menos porosa. Além disso, com o tratamento térmico é possível obter fases cristalinas de TiO2 levando ao efeito autolimpante de filmes depositados em elementos construtivos. O tratamento térmico pode ser realizado em fornos, cura a vapor ou em autoclave. O tratamento hidrotermal (autoclave) permite a formação de fases cristalinas de silicato de cálcio hidratado (C-S-H) como xonotlita e tobermorita, e de TiO2 em baixas temperaturas. Além disso, é necessária a utilização de uma fonte externa rica em silício para evitar a formação de α-C2SH. O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência do tratamento em autoclave na microestrutura e nas propriedades de pastas de cimento com diferentes traços e materiais constituintes, em concreto com traço de ultra-alto-desempenho (UHPC) e nas atividades fotoinduzidas de filmes de TiO2 depositados na superfície de pastas de cimento. As amostras foram submetidas a tratamento em autoclave a 220°C, com pressão de 20 atm, por 8 horas. Para a caracterização microestrutural foram utilizadas as técnicas de DRX, MEV, EDS, FTIR. As propriedades mecânicas foram estimadas por meio de medidas de dureza e módulo de elasticidade do C-S-H e ensaios de resistência à compressão do concreto. Os maiores valores de dureza e módulo de elasticidade foram encontrados nas pastas com teor de quartzo moído de 30 e fator água/aglomerante de 0,20. O tratamento em autoclave de um concreto com traço de UHPC permitiu a formação de cristais de C-S-H, contudo não foi verificado um aumento considerável da resistência à compressão. Por fim, as amostras com a deposição do filme de TiO2 e que foram autoclavadas apresentaram atividade fotoinduzida evidenciada pela redução do ângulo de contato estático da água.Cementitious materials are widely used in modern constructions. Heat treatment of cementitious materials is used in order to accelerate cement hydration and pozzolanic reaction and consequently improves mechanical properties at early age and durability of cement-based materials. Moreover, heat or hydrothermal treatment has been widely used for the crystallization of titania, and in this case, it is possible to create selfcleaning films on the surface of building materials. Heat treatment of cement-based materials is done in the oven, steam curing or under hydrothermal conditions (autoclave). Under hydrothermal conditions, C-S-H gel can convert to crystalline phases such as tobermorite and xonotlite and the autoclave curing allows the crystallization of titania under mild temperature. However, it is preferred to add pozzolanic materials to prevent α-C2SH formation. Therefore, the aim of this present work was to investigate the influence of autoclave curing in the microstructure and the mechanical properties of Portland cement-based materials and the photoactivity of TiO2 films. The samples were autoclaved under a 20 atm pressure for 8 hours at 220°C. The microstructure was characterized by elemental distribution X-ray maps, XRD, SEM, and FTIR. The mechanical properties such as hardness and elastic modulus of C-S-H and the compressive strength of the concrete were done. The results show that samples with a water-to-binder ratio of 0.20 and 30% of cement replacement exhibited the higher values of hardness and elastic modulus. The autoclave curing of concrete with UHPC mix proportion allowed the formation of C-S-H crystals, however, the heat treatment did not increase significantly the compressive strength. The Portland cement pastes with TiO2 films and autoclave curing exhibited a lower static contact angle.CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoFAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas GeraisCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorporUniversidade Federal de Minas GeraisPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Metalúrgica, Materiais e de MinasUFMGBrasilENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA METALÚRGICAMateriaisCiência dos materiaisDióxido de titânioMicroestruturaTratamento hidrotermalAutoclaveXonotlitaTobermoritaConcreto de alto-desempenhoRevestimentos de TiO2Sol-gelInfluência da cura em autoclave na microestrutura, na resistência mecânica e na fotoatividade de recobrimento de TIO2 de materiais cimentíciosinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFMGinstname:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)instacron:UFMGORIGINALDayana Garcia_Influência da cura em autoclave na microestrutura, na resistência mecânica e na fotoatividade de recobrimento de TiO2 de materiais cimentícios.pdfDayana Garcia_Influência da cura em autoclave na microestrutura, na resistência mecânica e na fotoatividade de recobrimento de TiO2 de materiais cimentícios.pdfapplication/pdf9495501https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/42730/1/Dayana%20Garcia_Influ%c3%aancia%20da%20cura%20em%20autoclave%20na%20microestrutura%2c%20na%20resist%c3%aancia%20mec%c3%a2nica%20e%20na%20fotoatividade%20de%20recobrimento%20de%20TiO2%20de%20materiais%20ciment%c3%adcios.pdf5f6c0b76e6f7540754a43297abd313b5MD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82118https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/42730/2/license.txtcda590c95a0b51b4d15f60c9642ca272MD521843/427302022-06-28 14:34:32.806oai:repositorio.ufmg.br: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ório de PublicaçõesPUBhttps://repositorio.ufmg.br/oaiopendoar:2022-06-28T17:34:32Repositório Institucional da UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)false |
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