Banca de DEFESA: CARLOS FERNANDO GOMES DO NASCIMENTO

Uma banca de DEFESA de MESTRADO foi cadastrada pelo programa.
DISCENTE : CARLOS FERNANDO GOMES DO NASCIMENTO
DATA : 17/06/2022
HORA: 14:30
LOCAL: Programa de Pós-Graduação em Ciência de Materiais
TÍTULO:

Compósitos Cimentícios com Adição de Grafeno Puro Multicamadas: Investigação, de Efeitos em Propriedades Estruturais, Morfológicas, Químicas e Mecânicas

PALAVRAS-CHAVES:

cimento; argamassas; compósitos; grafeno; propriedades mecânicas.

PÁGINAS: 221
RESUMO:

Os compósitos cimentícios são materiais amplamente utilizados na indústria da construção civil e possuem propriedades físico-mecânicas eficientes. Com o intuito de desenvolver materiais de cimento de alto desempenho, a nanotecnologia vem passando por um processo evolutivo e durante os últimos anos associando-se a projeção de nanomateriais aplicadas as argamassas cimentícias. Um dos nanomateriais que tem sido alvo de estudo no setor da construção é o grafeno puro, uma vez que possui elevada superfície específica e propriedades específicas por ser leve, rígido e impermeável. O objetivo principal dessa pesquisa foi investigar a eficiência Física, Química e microestrutural dos compósitos argamassados com diferentes teores de grafeno puro em relação a massa do aglomerante aos 7, 14, 21 e 28 dias. Para isto, foram confeccionados corpos de prova (CP’s) prismáticos (4 cm x 4 cm x 16 cm) e cilíndricos (5 cm x 10 cm) utilizando 6 (seis) misturas: uma de referência (REF) e outras 5 (cinco) com 0,03%, 0,06%, 0,09%, 0,12% e 0,15% de grafeno puro (GRAF). Os (CP’s) prismáticos foram utilizados para analisar a resistência a tração na flexão e os cilíndricos para avaliar a resistência à compressão axial, absorção de água por capilaridade e por imersão, densidade de massa, propagação de onda ultrassônica e módulo de elasticidade. Foram realizadas análises mineralógicas nos materiais percussores: o cimento, o grafeno puro e o agregado miúdo (areia) através do ensaio de difração de raios-X (DRX), fluorescência de raiosX (FRX), espectroscopia infravermelha por transformada de Fourier (FTIR) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Também foram realizadas análises térmicas (TGA/DTA) para os compósitos cimentícios após o processo de hidratação. Em relação aos resultados, foi constatado que as partículas o agregado miúdo (areia) possui massa específica de 2,985 g/cm³. As nanopartículas de grafeno puro possuem dimensões de aproximadamente, 50 μm, distância interplanar de 3,340 Å e fácil processo de aglomeração por serem hidrofóbicas. O cimento Portland apresentou 64,6% de óxido de cálcio (CaO) e 18,81% de dióxido de silício (SiO2). No que diz respeito aos resultados de (DRX), foi possível notar que os compósitos a base de cimento possuem a formação de silicato tricálcico (C3S), silicato dicálcico (C2S) e aluminato tricálcico (C3A). Quanto aos resultados de (FRX), foi evidenciado a presença de (SiO2) e (CaO) em maiores proporções. O ensaio de (MEV) com elétrons secundários (SE), evidenciou que as nanopartículas de grafeno puro possuem mais de 75% de carbono em sua composição. Para os compósitos argamassados, observou-se a formação de cristais de silicato de cálcio hidratado (C – S – H), vazios/interstícios, portlandita Ca(OH)2 e etringita (AFt). A partir dos ensaios de MEV/EDS, foi constatado que quanto maior o teor de nanopartículas de grafeno puro, maior o percentual de carbono. Para os resultados de (FTIR) notou-se a maioria das bandas de absorção foram deslocadas através da flexão de assimétrica, em que para os compósitos cimentícios foi evidenciado a formação da alita pertencente ao grupo funcional (Si – O). Também foi observado o grupo (CO) pertencente ao sistema carbonático da calcita (CO3)2– e a presença do grupo OH presente em moléculas de água. Por sua vez, os resultados de (TGA/DTA) mostraram que a decomposição do (C – S – H) ocorre entre 150 ºC e 200 ºC, (C – H) entre 430 ºC e 520 ºC e do carbonato de cálcio (CaCO3) entre 700 ºC e 800 ºC. A desidratação do monossulfato (C4AS.H18) e da etringita Ca6Al2(SO4)3(OH)12 ocorreram entre 91 ºC e 160 ºC. A decomposição dos silicatos foi verificada em temperaturas acima de 600 ºC. Adicionalmente, as misturas com 0,06% de (GRAF) apresentaram resistência à compressão axial 15% maior quando comparadas as argamassas de (REF), sendo este considerado um valor “ótimo”, além de ter correlação amostral significativa de (R² = 0,979). No que se refere a propriedades mecânicas, o ensaio de resistência à tração na flexão revelou que a mistura com 0,03% e 0,06% de (GRAF) tiveram melhorias significativas 8,5% e 18%, respectivamente. Os resultados de absorção de água por capilaridade evidenciaram que os compósitos argamassados contendo 0,15% de nanopartículas de (GRAF), tiveram uma ascensão de água de, aproximadamente, 0,70 g/cm², ou seja, 33% menor quando comparados com as misturas de referência. As misturas contendo 0,15% de (GRAF), tiveram 6,8% de absorção de água por imersão, ou seja, 51% menor quando comparados com os compósitos cimentícios de referência. Foi observado que a densidade de massa das misturas contendo 0,06% de (GRAF), teve comportamento semelhante as misturas com 0,03% de (GRAF). No que diz respeito aos compósitos contendo 0,15% nanopartículas de (GRAF), os mesmos apresentaram densidade de massa de, aproximadamente, 2,25 kg/m³. Os dados foram analisados através do diagrama de Pareto, em que foi percebido que as dimensões das partículas e o índice de vazios influenciam diretamente nos resultados de massa específica. Os resultados correspondentes a análise de propagação de onda ultrassônica e módulo de elasticidade foram mais evidentes nas misturas contendo diferentes teores de grafeno. Os compósitos cimentícios com 0,15% de (GRAF) apresentaram 4458 m/s e 69,40 GPa. O índice de atividade pozolânica (IAP) nas misturas contendo 0,06% de (GRAF) não foi tão evidente apresentando resultado de 85%, ou seja, abaixo do estabelecido pela norma que é de 90%. Em conclusão, estudos voltados para a utilização de nanomateriais em compósitos cimentícios ser realizados para promover a melhoria no desempenho físico, químico e mineralógico dos materiais na indústria da construção civil.

MEMBROS DA BANCA:
Externo à Instituição - ELIANA CRISTINA BARRETO MONTEIRO - UPE
Externo à Instituição - FELIPE MENDES DA CRUZ - UPE
Presidente - 3100969 - NATHALIA BEZERRA DE LIMA