Estudo exploratório dos efeitos de nanotubos de carbono em matrizes de cimento portland

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil.Desde a sua descoberta, os nanotubos de carbono vêm despertando o interesse de várias áreas de desenvolvimento tecnológico. Suas características físicas peculiares os tornam objeto de várias aplicações no campo de materiais. Sua incorporação já é estudada com sucesso para melhoria das características mecânicas de polímeros e alguns tipos de cerâmica. A utilização de nanotubos de carbono como nanoreforço em matriz de cimento portland pode melhorar seu desempenho em relação a processos de degradação como retração e aumentar sua resistência à tração. Foram estudadas as adições de três tipos de nanotubos em pastas de cimento portland mediu-se o processo de retração autógena, e em argamassa mediu-se a resistência à tração e a resistência à compressão axial. Para melhorar a dispersão dos nanotubos utilizou-se um processo de tratamento químico que possibilitou a incorporação de até 0,5% de NTC em massa de cimento nas misturas. Porém, os resultados demonstraram que nas pastas de cimento com teores de até 0,5% de NTC incorporado não há diferença significativa na medida de retração autógena. Na resistência à flexão para idade de 7 dias obteve-se uma diferença de até 5% na resistência de materiais com adição e da referência, contrariando os resultados obtidos por Li et al. (2005). Fatores como a dispersão dos NTC na matriz e o fator de forma podem explicar estes resultados. Todavia na resistência à compressão ocorreu um ganho de até 29%, devido possivelmente à diminuição da porosidade da pasta na presença de NTC. Os nanotubos podem ser uma boa alternativa para reforço em matrizes de cimento portland, entretanto ainda são necessários estudos da interação destes com a estrutura da pasta hidratada de cimento para que possam ser otimizados os resultados. Since the discovery of the carbon nanotubes come a great deal of interest on some areas of technological development, its peculiar physical characteristics became object of some applications in the field of electronics and material. Its incorporations already is successfully studied for improvement of the mechanical polymer characteristics and some types of ceramics. The use as nanoreinforcement in Portland cement matrix can improve its performance in relation to the degradation processes as shrinkage and, increase its tensile strength. The additions of three types of nanotubes was studied, in Portland cement autogenous shrinkage, and in mortar tensile and compressive strength. To improve the dispersion of the nanotubes a chemical treatment was used that rum possible the incorporation of up to 0,5% of CNTs in mass of cement in the mixtures. However, the results showed that CNT (up to 0,5%) does not affect autogenous shrinkage. Flexural strength (7 days) was little effect by CNTs, which is in contradiction with the results of Li et al. (2005). Factors as the dispersion of the NTC in the matrix and the shape factor can explain these results. However for compressive strength a again of up to 29% was measured, which may be due to he reduction of the porosity of the cement paste with CNTs. Carbon nanotubes can be a good alternative to reinforce cement base materials, however its necessary more studies of the interaction of these one with the structure of the hydrated cement paste, so that the results can be optimized