Celulose nanofibrilada em compósito de cimento Portland: transformações físico-químicas, microestruturais e análise do potencial de mitigação de reação álcali-agregado - Farias, Marcelo Miranda (2022)
Diversos mecanismos são capazes de gerar manifestações patológicas em estruturas de concreto, causando diminuição de sua vida útil. Dentre esses processos, destaca- se a reação álcali-agregado (RAA), reação na qual a sílica amorfa dos agregados sofre dissolução devido às hidroxilas presentes na solução de poros, gerando um gel higroscópico com características expansivas. A utilização de adições tem sido uma alternativa para mitigar o desenvolvimento da RAA. Nesse contexto, pesquisadores têm somado esforços para avaliar como a celulose nanofibrilada (CNF) pode influenciar na durabilidade e nas propriedades dos materiais cimentícios. O objetivo deste trabalho foi verificar a influência da adição de CNF em matrizes de cimento Portland sob o enfoque de modificações em propriedades de pastas e as alterações na expansão de argamassas sujeitas à RAA. Para isso, teores de 0%, 0,05%, 0,10% e 0,15% de CNF em massa de cimento foram dispersados em pastas e argamassas. A suspensão de CNF utilizada foi obtida por desfibrilamento grinding de Eucalyptus sp. As pastas foram curadas de forma selada por 30 dias e, após isso, expostas em solução de NaOH 1N por 30 dias à (80 ± 2) °C para estudo das modificações causadas pelo meio altamente alcalino nas nanofibras e propriedades químicas, físicas e mecânicas das pastas. As argamassas, por sua vez, foram curadas por 30, 60 e 120 dias. Após isso, foram realizados ensaios para avaliar como a CNF altera as propriedades e as expansões causadas pela presença de agregado reativo nas argamassas. Para isso, realizaram-se ensaios de resistência à compressão, tração, absorção, caracterizações químicas, físicas e análise de variação de expansão linear em barras de argamassa, de acordo com a NBR 15577-4. Para as pastas, observou-se que a CNF causa reduções na consistência e aumentos no tempo de início e fim de pega. Aumentos de até 59% na resistência à compressão foram verificados, já que as fibras distribuem melhor as tensões no interior do material. A elevada resistência à tração das fibras também contribuiu com aumento de até 54% na resistência à tração das pastas. Já para as argamassas, a CNF não foi capaz de contribuir com as resistências mecânicas. Quando expostas em solução alcalina de NaOH, as fibras de CNF se degradaram. Essa degradação reduz o reforço propiciado pelas fibras à matriz e forma vazios antes inexistentes, os quais se tornam pontos de concentração de tensões que afetam as resistências mecânicas. Por outro lado, teores de 0,10% de CNF foram capazes de reduzir as expansões provenientes da RAA na ordem de 10% tanto aos 60 dias quanto aos 120 dias de cura. Isto se deve ao conjunto de dois fatores: o reforço proveniente da CNF na resistência à tração da pasta de cimento e a redução da absorção das argamassas causadas pela presença nas nanofibras. Por fim, concluiu-se que a CNF é capaz de mitigar a RAA. A mesma age como uma “reserva de tensões”, que acabam reduzindo as expansões provenientes da reação, diminuindo assim consequências que podem ser danosas às estruturas.