Avaliação da autocicatrização de materiais cimentícios contendo diferentes concentrações de silicato de sódio incorporado em microcápsulas biopoliméricas. - Mascarenhas, Ana Caroline Malta (2024)
O concreto de cimento Portland, essencial na construção civil, enfrenta desafios consideráveis em termos de durabilidade, resistência e custos de reparação. Além disso, a produção de cimento, um processo de alto consumo energético, contribui significativamente para as emissões de CO2. A fissuração da matriz cimentícia é uma das principais causas de deterioração, afetando diretamente a segurança e a durabilidade das estruturas, aumentando os custos de manutenção e a demanda por cimento. Capacitar a matriz cimentícia para a autocicatrização de fissuras pode reduzir esses custos e as emissões de gases do efeito estufa. Este estudo foca na autocicatrização autônoma, utilizando 16% (v/v) de microcápsulas biopoliméricas de gelatina e goma arábica com diferentes concentrações (0%, 10% e 20% m/v) de silicato de sódio como agente cicatrizante (MC.A, MC.SS10 e MC.SS20). A eficácia dessas microcápsulas foi avaliada em uma matriz cimentícia de cimento Portland composto com pozolana (CP II-Z-32), analisando seu impacto nas propriedades físicas e mecânicas da matriz nos estados fresco e endurecido. Além das pastas com microcápsulas, foram testadas uma pasta de referência (REF) composta apenas por água e cimento, e uma pasta com solução de silicato de sódio 1% (SS), disperso livremente na matriz cimentícia. A análise óptica revelou que as microcápsulas têm morfologia esférica, validando a eficácia do processo de produção adotado. As curvas de distribuição de tamanho indicaram que a amostra MC.A tem partículas menores, com um diâmetro médio D[4;3] de 40,5 µm, enquanto MC.SS10 tem 75,0 µm. Por sua vez a amostra MC.SS20 possui partículas consideravelmente maiores, com um diâmetro médio de 194,0 µm. A análise por MEV-EDS confirmou a presença do silicato de sódio no núcleo das microcápsulas MC.SS10 e MC.SS20. A caracterização da matriz cimentícia abrangeu ensaios de reologia, calorimetria isotérmica, resistência à compressão axial, determinação da absorção de água e índice de vazios, além da análise microestrutural por MEV-EDS. O ensaio de reologia demostrou que a presença das microcápsulas, com exceção à amostra MC.SS20, reduziu a trabalhabilidade da pasta, tornando-a mais viscosa em comparação à pasta REF. A análise por calorimetria mostrou que a incorporação de microcápsulas nas pastas de cimento resultou em uma redução do fluxo máximo de calor em 54%, 17% e 16%, respectivamente, para as amostras MC.A, MC.SS10 e MC.SS20 em comparação com a amostra REF. Por meio do ensaio de resistência à compressão verificou-se que não houve diferenças significativas no ganho de resistência das amostras MC.SS10, MC.SS20 e SS em comparação com a amostra REF. As pastas das amostras SS, MC.SS10 e MC.SS20 apresentam aumentos de 6,6%, 14,0% e 22,9%, respectivamente, na absorção de água em comparação com a amostra REF. Por sua vez, a amostra MC.A apresentou uma redução de 12,14% na absorção em relação à referência. Finalmente, por meio da análise microestrutural por MEV-EDS foi possível observar uma distribuição heterogênea dos produtos de hidratação nas pastas produzidas. Os resultados obtidos reforçam a viabilidade e eficácia do uso das microcápsulas contendo silicato de sódio como veículos de aditivos benéficos para aprimorar o desempenho do cimento, especialmente no que se refere à autocicatrização e à resistência à compressão nas fases iniciais.