Avaliação das propriedades mecânicas e reológicas de pastas de cimento com adição de óxido de grafeno

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dc.contributor.advisorPaula, Júnia Nunes de
dc.contributor.advisor-coCalixto, José Márcio Fonseca
dc.contributor.advisor-coLatteshttp://lattes.cnpq.br/3094316922929207
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/1172487603215469
dc.contributor.authorHorta, Ricardo Augusto dos Santos
dc.contributor.referee1Júnia Nunes de Paula
dc.contributor.referee2José Márcio Fonseca Calixto
dc.contributor.referee3Conrado de Souza Rodrigues
dc.contributor.referee4Manuel Noel Paul Georges Houmard
dc.date.accessioned2023-06-15T11:18:46Z
dc.date.available2023-06-15T11:18:46Z
dc.date.issued2021-01-26
dc.description.abstractA adição de óxido de grafeno (OG) em materiais cimentícios permite a obtenção de compósitos mais resistentes e duráveis, com menor carga de poluentes associada à sua produção. Pesquisas anteriores demonstraram que a adição de nanomateriais à pasta de cimento pode provocar o aumento de parâmetros reológicos tais como viscosidade plástica e limite de escoamento. Este estudo teve como objetivo investigar o comportamento reológico, perfil térmico na hidratação e propriedades mecânicas de pastas de cimento com adição de OG. De forma a cumprir este objetivo, foram realizados testes com OG produzido e patenteado no CTNano/UFMG (Centro de Tecnologia em Nanomateriais e Grafeno da Universidade Federal de Minas Gerais) nos teores de 0,03% e 0,05%, sobre pastas de cimento de classe CP-III-40-RS. Foram utilizados dois métodos de análise do comportamento reológico, o mini-slump e a reometria rotacional de fluxo. No ensaio de mini-slump, foram obtidas reduções no raio de espalhamento de 20,88% (0,03%OG) e de 42,94% (0,05%OG). Na reometria rotacional de fluxo, foram obtidos aumentos na viscosidade plástica de 60,78% (0,03%OG) e 125,49% (0,05%OG), e no limite de escoamento de 49,77% (0,03%OG) e 82,24% (0,05%OG). No ensaio de calorimetria, foram observados aumentos na temperatura máxima e no calor de hidratação inicial das pastas de cimento devido à adição de OG, o que indica que este nanomaterial altera a cinética da reação de hidratação do cimento. No ensaio de flexão em três pontos, foi utilizado o método de Correlação Digital de Imagens (DIC) para correlacionar os estágios de deformação dos corpos de prova, sendo obtidas as curvas de carga versus deslocamento vertical. A partir das curvas de carregamento, foram determinadas as propriedades mecânicas e parâmetros de fratura para os corpos de prova analisados. Dentre os teores de OG analisados, o teor de adição de 0,05% permitiu a obtenção dos melhores resultados aos 28 dias de cura. Foram obtidos aumentos de 19,40%, 16,86%, 27,37% e 21,55% no módulo de elasticidade, resistência à tração na flexão, tenacidade à fratura e energia de fratura, respectivamente. Diante destes resultados, pode-se inferir que o OG tem potencial para ser aplicado na construção civil, visando a melhoria das propriedades mecânicas e parâmetros de fratura de pastas de cimento.
dc.description.abstractotherThe addition of graphene oxide (GO) in cementitious materials allows to obtain more resistant and durable composites, with less pollutant load associated with their production. Previous research has shown that the addition of nanomaterials to the cement paste can cause an increase in rheological parameters such as plastic viscosity and yield stress. This study aimed to investigate the rheological behavior, thermal profile in hydration and mechanical properties of cement pastes with the addition of GO. In order to fulfill this objective, tests were carried out with GO produced and patented at CTNano / UFMG (Technology Center for Nanomaterials and Graphene at the Federal University of Minas Gerais) in the contents of 0.03% and 0.05%, on cement pastes classe CP-III-40-RS. Two methods of analysis of rheological behavior were used, the mini-slump and the rotational flow rheometry. In the mini-slump test, reductions in the spreading radius of 20.88% (0.03%GO) and 42.94% (0.05%GO) were obtained. In the rotational flow rheometry, increases in plastic viscosity of 60.78% (0.03%GO) and 125.49% (0.05%GO) were obtained, and in the yield stress of 49.77% (0.03%GO) and 82.24% (0.05%GO). In the calorimetry test, increases were observed in the maximum temperature and in the initial hydration heat of the cement pastes due to the addition of GO, which indicates that this nanomaterial alters the kinetics of the cement hydration reaction. In the three-point flexion test, the Digital Image Correlation (DIC) method was used to correlate the deformation stages of the specimens, obtaining the load versus vertical displacement curves. From the loading curves, the mechanical properties and fracture parameters of the specimens were determined. Among the analyzed GO contents, the 0.05% addition allowed the obtainement of the best results after 28 days of curing. Increases of 19.40%, 16.86%, 27.37% and 21.55% were obtained in the modulus of elasticity, tensile strength in flexion, fracture toughness and fracture energy, respectively. Given these results, it can be inferred that GO has the potential to be applied in civil construction, aiming at improving the mechanical properties and fracture parameters of cement pastes.
dc.identifier.urihttps://repositorio.cefetmg.br/handle/123456789/272
dc.language.isopt
dc.publisherCentro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais
dc.publisher.countryBrasil
dc.publisher.initialsCEFET-MG
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Civil
dc.subjectGrafeno - Oxidação
dc.subjectNanotecnologia
dc.subjectReologia
dc.subjectCimento - Propriedades mecânicas
dc.subjectCompósitos de cimento
dc.titleAvaliação das propriedades mecânicas e reológicas de pastas de cimento com adição de óxido de grafeno
dc.typeThesis
dspace.entity.type

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