Resistência à tração e à carbonatação de argamassas fabricadas comnanotubos de carbono sintetizados diretamente sobre clínquer

Com o advento das inovações na ciência e engenharia proporcionadas pela nanotecnologia, um material surge como um excelente candidato à melhoria do desempenho de materiais à base de cimento: o nanotubo de carbono. A estrutura do nanotubo de carbono consiste em um arranjo tubular de átomos de carbono, possuindo diâmetro na ordem de nanômetros (bilionésimo de metro). Sua elevada resistência à tração e módulo de elasticidade atraíram pesquisas no mundo inteiro visando avaliar o efeito de sua adição a compósitos de cimento Portland. Esses estudos mostraram ganhos significativos de desempenho quando comparados à pastas e argamassas de cimento Portland comum; no entanto várias dificuldades são encontradas na busca de viabilizar o processo de mistura física desses materiais em larga escala. No presente trabalho os nanotubos foram sintetizados diretamente sobre o clínquer de cimento, num processo contínuo, que contribui para sua produção em larga escala. Este estudo visa analisar a resistência à carbonatação e à tração de argamassas de cimento Portland fabricado com nanotubos de carbono por processo contínuo. Buscando evidenciar o fenômeno da carbonatação, as argamassas foram submetidas ao ensaio acelerado em câmara e, após um determinado período, a penetração de frentes de carbonatação é medida e analisada. Ensaios de compressão diametral foram executados para avaliar a resistência àtração dos corpos de prova carbonatados como também dos não sujeitos à carbonatação. Para ambos os estudos, diferentes idades dos corpos de prova e teores de nanotubos de carbono foram analisados a fim de verificar a influência deste material no comportamento dasargamassas. Visando complementar os resultados, imagens de microscopia eletrônica de varredura e análises termogravimétricas foram realizadas. Comparando com as amostras de cimento Portland comum, as respostas indicaram ganhos em resistência à tração para as argamassas nanoestruturadas, que também ofereceram maior dificuldade ante a penetração de gás carbônico. Dessa maneira, esse tipo de compósito é um promissor material de alto desempenho, contribuindo para a durabilidade de estruturas em concreto armado.With the advent of innovations in science and engineering offered by nanotechnology, carbon nanotubes emerge as an excellent candidate for improving the performance of cement-based materials. The carbon nanotube structure consists of a tubular arrangement of carbon atoms,with diameters in the order of nanometers (billionth of a meter). Its high tensile strength and modulus of elasticity have attracted researches to investigate the effects of its addition to Portland cement composites. These studies have shown significant gains in performance when compared to ordinary Portland cement pastes and mortars; however the physical mixing process of these materials is unfeasible for being implemented on a large scale. In this investigation carbon nanotubes were synthesized in a continuous process directly over the cement clinker, which will allow its large-scale production. This research aims to analyze the resistance to carbonation and the tensile strength of Portland cement mortars with carbon nanotubes. In order to evidence the carbonation phenomenon, the mortars were subjected to accelerated tests in chamber and, after a certain period, the carbon dioxide penetration is measured and analyzed. Splitting tensile tests were performed to evaluate the tensile strength of carbonated as well non-carbonated specimens. For both investigations, different ages ofspecimens and carbon nanotube contents are analyzed in order to verify the influence of this material on the mortar behavior. Aiming to complement the results, scanning electron microscopy images and thermogravimetric analyses were carried out. Compared to ordinaryPortland cement mortars, the results indicated gains in tensile strength for nanostructured mortars, which also offered greater resistance to carbon dioxide penetration. Thus, this type of composite is a promising high performance material, contributing to the durability of reinforced concrete structures