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Efeitos da adição de nanotubos de carbono e C-S-H preciptado nas propriedades de nanocompósitos cimentícios.

MARCELO ADRIANO DUART.
Tese em Português | VETTESES | ID: vtt-207999

Resumo

A construção civil vem se desenvolvendo tecnologicamente acompanhando o crescimento do número de obras em vários setores como habitacional, transportes, industrial e infraestrutura. Este projeto pretende contribuir cientificamente para o desenvolvimento de materiais cimentícios através do estudo da utilização de nanomateriais de carbono como nanotubos de carbono (NTC) e também nanopartículas de Silicato de Cálcio Hidratado (C-S-H) incorporadas à matriz destes materiais, que podem ser classificados como compósitos, neste caso nanocompósitos. O desempenho dos materias normalmente está relacionado a existência de falhas ou deficiências consideráveis em algumas propriedades e caracteristicas. A incorporação de nanomateriais é uma possibilidade para o melhoramento ou até mesmo a criação de alguma característica ou propriedade em determinados materiais. A utilização de NTC já vem sendo pesquisada e os resultados têm demonstrado que, embora com elevação dos custos, os materiais produzidos apresentam características positivas como: aumento da resistência à compressão e flexão e também do módulo de elasticidade. Atualmente usa-se o aço e fibras mas a adição de materiais como NTC pode ser uma alternativa, pois estes podem apresentar resistência à tração até 100 vezes maior que o aço, conforme pesquisas recentes já demonstram. A hipótese principal é que nanopartículas de C-S-H e também NTC favorecem a cinética de hidratação de cimentos e contribuem para a nucleação e crescimentos de cristais de produtos hidratados melhorando características dos materiais produzidos como por exemplo: concretos e argamassas. De forma geral, verificou-se que as adições combinadas de C-S-H com relação Ca/Si=0,8 com nanotubos de carbono paredes múltiplas oxidados (NTCPM-OX) trouxeram resultados positivos de melhoria na nanoestrutura dos nanocompósitos produzidos, verificados pela análise da porosidade, permeabilidade e também pela análise qualitativa de imagens de microscopia eletrônica. Veficou-se aumento do valor das propriedades mecânicas analisadas como 33% de aumento da resistência à compressão, 38% de aumento do módulo de elasticidade dinâmico e 30% da resistência à tração. Conclui-se ainda que usar a adição de C-S-H com relação Ca/Si=0,8 de forma isolada é uma alternativa viável produzindo resultados relevantes com um custo mais baixo que optar por adições mistas, visto que ainda os NTC são materiais com custo elevado e produção mais complexa do que o C-S-H.
Civil construction industry has been developing technologically with the growth in the number of works in various sectors such as housing, transport, industry and infrastructure. This study is intended to contribute to the development of scientific cementitious materials by studying the use of carbon nanomaterials as carbon nanotubes (CNT) and nanoparticles of Hydrated Calcium Silicate (C-S-H) incorporated into the matrix of these materials, which can be categorized as composite, in this case nanocomposites. Materials performance is usually related to the existence of considerable flaws or deficiencies in some properties or characteristics. The incorporation of nanomaterials is a possibility for the amelioration or even create some characteristic and materials property. The use of CNT has already been investigated and the results have shown that though with increase of costs produced materials have positive characteristics such compression and tensile resistance increase and still elasticity modulus increase. Currently steel is used but the fibers and filler materials such as CNT may be an alternative because they can have tensile strength up to 100 times higher than steel, as recent research has shown. The main assumption is that nanoparticles such as C-S-H and oxidized multi walled carbon nanotubes (MWCNT-OX) favor the kinetics of cement hydration and contribute to the nucleation and crystal growth enhancing material characteristics produced as concrete and mortar, for example. In general, it was verified that the combined additions of C-S-H with Ca / Si = 0.8 ratio with nanotubes brought positive results of nanocomposite nanostructure improvements, verified by porosity, permeability analysis and qualitative analysis of electron microscopy images. An increase in the value of the mechanical properties analyzed was shown as a 33% increase in compressive strength, 38% increase in modulus of elasticity and 30% in tensile strength. It is also concluded that using the C-S-H addition with Ca/Si ratio = 0.8 in isolation is a viable alternative to produce relevant results with a lower cost than to opt for mixed additions, since CNT are still materials with high cost and more complex production than C-S-H.
Biblioteca responsável: BR68.1