Matriz cimentícia nanoestruturada: o papel da nanosílica e do óxido de grafeno nas propriedades mecânicas

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Brito , Igor da Silva
• Orientador(a): Andrade, Ricardo Jorge Espanhol
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Presbiteriana Mackenzie
• Palavras-chave em Português: empacotamento de partículas; materiais cimentícios suplementares; emissão de CO2; eficiência energética; nanocompósitos cimentícios; materiais nanoestruturados; GO; GO-NS
• Link de acesso: https://dspace.mackenzie.br/handle/10899/40281

Os materiais cimentícios, como o concreto, são os mais utilizados pelo homem em sociedade, estando atrás apenas da água em termos de quantidade e volume. E como reduzir sua utilização não é uma alternativa viável do ponto de vista social, e industrial, é necessário prover uma estratégia que permita otimizar o seu desempenho mecânico e aumentar sua eficiência ambiental, contribuindo para reduzir o impacto das emissões de dióxido de carbono (CO2). Serão estudadas formulações para esse objetivo, que utilizem quantidades controladas e/ou reduzidas de cimento, uso de materiais suplementares e mais recentemente com o uso da nanotecnologia, os nanomateriais. Assim, através da engenharia de materiais e nanotecnologia, novas alternativas são possíveis, uma delas utilizada neste trabalho, o emprego do óxido de grafeno (GO), e nanosílica (NS) como ferramenta para o aumento da capacidade mecânica e multifuncional elevando assim, a eficiência no uso dos ligantes. Esta tese obteve sucesso nesses objetivos, formulando e produzindo matrizes cimentícias ternarias e quaternárias, formuladas com uso de materiais suplementares. Além disso, a concepção considerou o uso em conjunto com os nanomateriais de carbono, mitigando assim problemas com a dispersão destes em meio cimentício, de forma a se alcançar matrizes nanoestruturadas. Buscando através dessa estratégia aumentar o desempenho e a durabilidade, empregando o GO em duas versões, um simples e outra hibrida, no qual as folhas de GO foram recobertas com nanosílica (GO-NS), obteve-se assim os nanocompósitos a base de cimento. Para isso, o trabalho foi estruturado em 6 capítulos, divididos em três macro blocos que consistem em formular as matrizes de alto desempenho base utilizando a distribuição otimizada de partículas, no segundo, sintetizar os nanomateriais carbonáceos de estudo e no terceiro, fabricar os nanocompósitos cimentícios. A estratégia do trabalho possibilitou obter uma matriz nanoestruturada que simultaneamente exibe as características de elevada performance, ultrapassando os 100 MPa de resistência a compressão com diminuição de 16,30% do CO2 gerado por m³, sendo que esse desempenho foi alcançado utilizando 10% menos cimento que o traço referência.