Estudo de propriedades de pastas de cimento Portland modificadas com nanopartículas de dióxido de titânio - TiO2

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Ribeiro, Paulo Henrique [UNIFESP]
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de São Paulo
• Palavras-chave em Português: Nanomateriais; Dióxido de titânio; Pastas de cimento Portland; Propriedades
• Link de acesso: https://repositorio.unifesp.br/handle/11600/65777

Esta dissertação é referente à análise da influência da adição de nanopartículas de TiO2 (TiO2NPs) em pastas de cimento Portland. Com isso, foram preparadas três pastas de cimento Portland com diferentes concentrações de TiO2NPs em relação a massa de cimento, sendo 0% (CP0), 0,1% (CP01) e 0,5% (CP05). Nesse trabalho foram utilizadas nanopartículas comerciais e o cimento Portland CP II-E. Com o objetivo de favorecer apenas TiO2 na fase anatásio, as nanopartículas foram tratadas termicamente a 400°C durante 4h em forno mufla. As TiO2NPs foram caracterizadas por espectroscopia UV-Vis, espectroscopia Raman e microscopia eletrônica de transmissão. Sequencialmente, as pastas de cimento aditivadas com TiO2NPs foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura com espectroscopia de energia dispersiva (MEV/EDS) e por espectroscopia Raman. Adicionalmente, as amostras passaram pelo ensaio de resistência à compressão axial. Posteriormente, a porosidade das amostras foram analisadas por B.E.T e, por fim, foram feitos testes de resistência à penetração de íons cloretos, de ataque ácido e alcalino. A caracterização das nanopartículas por espectroscopia Raman evidenciou que o tratamento térmico foi efetivo em garantir apenas a fase cristalina do TiO2 anatásio. Em adição, a microscopia eletrônica de transmissão apresentou uma distribuição média de tamanho das TiO2NPs de 32,5 nm (média ± 8,3 nm). O ensaio de resistência à compressão axial não evidenciou um aumento da resistência das amostras e nem decréscimo. A análise de B.E.T apresentou os mesmos valores de porosidade nas três diferentes amostras, mostrando que as nanopartículas não influenciaram na porosidade das diferentes pastas de cimento Portland. Pela imagem de MEV, é possível observar a presença de poros de diferentes dimensões em todas as amostras. A partir da análise de EDS é possível identificar a presença de Ti nas amostras aditivadas. Ainda, em comparação a amostra CP01, é possível observar a formação de pequenos aglomerados de TiO2NPs ao longo da região analisada do CP05. A partir do teste de penetração de cloretos foi possível observar uma redução da penetração de cloretos nas amostras em função do aumento da porcentagem de TiO2, de 0% a 0,5%, mostrando que as TiO2NPs estão conferindo uma proteção superficial as amostras. Semelhantemente, pelo teste de ataque ácido, a mesma proteção superficial foi percebida conforme o aumento da concentração de TiO2 nas amostras, sendo o ataque ácido foi menos agressivo no CP05 em relação ao CP0. Finalmente, a aplicação de TiO2NPs em pastas de cimento Portland apresentou resultados satisfatórios em relação à propriedade de superfície, resultando na proteção das amostras contra ataque ácido e contra a penetração de íons cloretos. Esses resultados são um excelente campo a ser explorado, uma vez que as pesquisas se concentram em analisar apenas as propriedades mecânica e microestrutural desses materiais.