Estudo da incorporação de nanotubos de carbono e nanossílica em pasta de cimento portland

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2015.Nanotubos de carbono (NTC) e nanossílica (NS ou nS) são os nanomateriais mais estudados em compostos cimentíceos. Neste estudo, eles foram utilizados por acreditar-se que a nanossílica facilitará e/ou proporcionará maior interação NTC/matriz. Foram formuladas pastas cimentíceas com duas relações água/cimento (0,26 e 0,4), com incorporação de nanossílica em pó (1 e 2%) e nanotubos de carbono (0,05 e 0,1%) separados e juntos, dispersados fisicamente por ultrassonicação, com e sem adição de aditivo superplastificante. Avaliou-se a alteração nas propriedades mecânicas das pastas e a evolução da hidratação do cimento por calorimetria. A adição individual de NTC e NS em pastas cimentíceas apresentaram ganho de resistência à compressão, reduziram os tempos de pega e aumentaram o pico da terceira etapa do fluxo de calor. Com o uso simultâneo do NTC e da NS em pastas cimentíceas houveram ganhos de resistência à compressão na condição com a/c (relação água cimento) 0,4 e sem uso de aditivo. Na condição de ensaio com a/c 0,26 e 0,4% de aditivo superplastificante não foi observado o mesmo ganho de resistência mecânica, porém foi visto tendência de ganho nas formulações com 0,05% de NTC e 1 e 2% de NS o que sugeri a existência de pequena sinergia entre os nanomateriais e a existência de um percentual ótimo de uso de NTC entre 0,05 e 0,1%. O uso simultâneo de NTC e NS ainda apresentou no processo de hidratação redução do tempo de indução e aumento do pico da terceira etapa. Observou-se que o efeito dos nanomateriais ficou evidenciado nos casos em que a matriz/base apresentava-se menos resistente, sendo estes casos a situação de maior relação a/c e a menor idade de cura. Com a uniformização da consistência entre as formulações ensaiadas obteve-se ganhos de resistência à compressão. A resistência à flexão e o módulo de Young não apresentaram alteração com o uso de NTC e NS.Abstract: Carbon nanotubes (CNT) and nanossílica (NS) are the nanomaterials most studied in cementitious composites. In this study, they were join by believing that the nanosilica will promote greater dispersion of the CNT and increased interaction CNT/matrix resulting in a better mechanical performance. Cement pastes were formulate with two water/cement ratio (0.26 to 0.4) with nanosilica incorporation (1 and 2%) and carbon nanotubes (0.05 and 0.1%) apart and together, physically dispersed by ultrasonication, with and without addition of superplasticizer. We evaluated the change in mechanical properties of the folders and the evolution of hydration of cement by driving calorimetry. Individual addition of CNT and NS in cement pastes showed compressive strength gain, reduced setting time and increased the peak of the third stage of the heat flow. The simultaneous use of CNT and NS in cement pastes folders there have compressive strength gains provided with w/c=0.4 and without additive. In the test condition with w/c 0.26 and 0.4% superplasticizer, It wasn't observe the same gain strength, but It was seen tendency to gain in the formulations with 0.05% of CNT and 1 and 2% NS which suggest that there is little synergy between nanomaterials and the existence of a great percentage of CNT between 0.05 and 0.1%. The simultaneous use of CNT and NS also showed a reduction setting time and increased the peak of the third stage of the heat flow. It was observe that the effect of nanomaterials evidenced where the matrix/base had become less resilient, and in these cases the situation higher ratio w/c and the lower age of curing. The uniform consistency among the formulations tested there have compressive strength gains. The flexural strength and Young's modulus did not change with the use of CNT and NS