Avaliação da forma de adição de nanossílica nas propriedades mecânicas de pastas de cimento

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Luz, Graziele da
Data de Publicação: 2015
Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: https://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/133811
Resumo: TCC (graduação) - Universidade Federal de Santa Catarina. Centro Tecnológico. Engenharia Civil.
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spelling Avaliação da forma de adição de nanossílica nas propriedades mecânicas de pastas de cimentoCimento PortlandNanossílicaForma de adiçãoAditivo SuperplastificanteEnsaios de Resistência MecânicaTCC (graduação) - Universidade Federal de Santa Catarina. Centro Tecnológico. Engenharia Civil.A adição de nano materiais permite o aumento da reatividade e da área de contato entre as superfícies, o que proporciona diversas vantagens em termos de reforço e eficiência. Existem muitas pesquisas mostrando as vantagens da adição de nano materiais. Grande parte delas trata-se da adição da nanossílica, que além do aumento da área de contato entre as superfícies, apresenta reatividade pozolânica: a nanossílica reage com o hidróxido de cálcio (um dos produtos da hidratação do cimento Portland) formando silicato de cálcio hidratado (C-S-H) Desta forma, aumentando a quantidade de C-S-H, obtém-se uma maior densificação da matriz, o que proporciona maior resistência à compressão, poros menores e maior durabilidade. Apesar do grande número de trabalhos que mostram a influência da nanossílica nas propriedades dos compósitos do cimento, os efeitos não estão bem caracterizados ainda, e algumas discrepâncias e diferenças em resultados são observadas. Alguns pesquisadores relatam um progressivo aumento de resistência à compressão com o aumento do teor de nanossílica de 0,2 até 10-12% em relação ao peso de cimento. Em contraste, outros encontraram um máximo de ganho de resistência adicionando 0,6% de nanossílica em relação ao peso de cimento. Esse ganho de resistência caiu para 19% quando a quantidade de nanossílica era aumentada de 0,6% para 0,8% em relação ao peso de cimento. Essas discrepâncias podem ser oriundas da forma da adição da nanossílica. O objetivo deste estudo foi analisar a forma de adição de nanossílica (diretamente em pó e após sonicação na água) em algumas propriedades de pastas de cimento tais como hidratação do cimento, trabalhabilidade, resistência à compressão, resistência à tração na flexão, módulo de elasticidade dinâmico, distribuição de poros e área superficial. Para a confecção das pastas de cimento, foi utilizado cimento Portland com adição de fíler calcário (CP II-F). A relação água/cimento utilizada foi de 0,40, sendo utilizado também um aditivo superplastificante à base de policarboxilatos a fim de alcançar a mesma trabalhabilidade de amostras sem adição de nanossílica. Foram moldados corpos de prova cilíndricos com 2 cm de diâmetro e 4 cm de altura e prismáticos de 10x2x2 cm³ , com e sem superplastificante, com 2,5% de adição e sem nanossílica, para fins de comparação. Foi constatado, no ensaio de calorimetria, que a adição de nanossílica afeta a hidratação do cimento, fazendo com que esta ocorra mais rápido, implicando em maiores resistências iniciais à compressão, principalmente aos 3 dias, chegando à 28% no caso de corpos de prova cilíndricos, adicionando nanossílica tanto na forma de pó quanto sonicada em água e ambas com o uso de superplastificante. Com a análise BET foi possível observar que a adição de nanossílica alterou a porosidade das pastas de cimento, para poros menores que 150 nm, mas essa alteração não implicou em mudanças significativas na resistência à compressão. Observando as resistências à compressão e à tração na flexão, foi possível notar que a sonicação da nanossílica em água não tem efeito sobre as mesmas.The addition of nano materials allows the increasing of reactivity and contact area between surfaces, which provides many advantages in terms of strength and efficiency. There are many researches showing the advantages of nano materials addition. A large amount of them corresponds to nanosilica addition, which besides the increasing in contact area between surfaces, presents pozzolanic reactivity: it reacts with calcium hydroxide (one of the products from the Portland cement hydration) yielding calcium silicate hydrate (C-S-H). This way, increasing the amount of C-S-H, a larger matrix densification is obtained, which provides the increasing of compressive strength, smaller pores and the improvement of durability. Although numerous papers have studied the influence of nanosilica on the properties of cement composites, their effects have not been adequately characterized yet, and some discrepancies and differences in results are witnessed. Some researchers also reported a progressive increase of compressive strength with increasing nanosilica content over the range of nanosilica dosages from 0.2 to 10-12 wt. of cement. In contrast, some others found a maximum strength gain for a 0.6 wt% of cement. This strength gain reduced to 19% as the nanosilica content was increased from 0.6 to 0.8wt%. These discrepancies might be originated from the nanosilica addition form. This study objective was to analyze the nanosilica addition form (directly in powder and after sonication in water) on some properties such as workability, compressive and tensile strength, dynamic elastic modulus, pore distribuition and surface area. To the production of the cement pastes, a Portland cement with calcareous filler (CP II-F) was used. A 0.40 water/cement ratio was utilized, and also a polycarboxylate superplasticizer additive to achieve the same workability from the control samples (without nanosilica addition). Cylindrical (2 cm diameter and 4 cm height) and prismatics (2x2x10 cm³) test samples were modeled, with 0 and 2.5 wt.% nanosilica addition, with and without superplasticizer. It was noted, in calorimetric analysis, that the addition of nanosilica affects the cement hydration. By doing so, the hydration occurs faster, resulting in larger compressive strength, mainly at 3 days, achieving 28% in cylindrical samples, adding nanosilica in powder and after sonication in water and both with superplasticizer additive. In BET analysis it was possible to note that the addition of nanosilica changed the porosity of cement pastes for pores smaller than 150 nm, but this change did not result in significant changes in compressive strength. Observing the compressive and tensile strength it was possible to note that the sonication of the nanossílica in water has no effect on them.Gleize, Philippe Jean PaulUniversidade Federal de Santa CatarinaLuz, Graziele da2015-07-20T13:38:19Z2015-07-20T13:38:19Z2015-07-20info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesis101 f.application/pdfhttps://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/133811porreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2015-07-20T13:38:19Zoai:repositorio.ufsc.br:123456789/133811Repositório InstitucionalPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732015-07-20T13:38:19Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
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