Adições e revestimentos de sílicas híbridas sintetizadas via tecnologia SOL-GEL para o desenvolvimento de compósitos cimenticíos hidrofóbicos visando o aumento da durabilidade

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dc.contributor.advisorLudvig, Péter
dc.contributor.advisor-coHoumard, Manuel
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/7848995220297181
dc.contributor.authorCarneiro, Laísa do Rosário Souza
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/7918053392124549
dc.contributor.refereeLudvig, Péter
dc.contributor.refereeHoumard, Manuel
dc.contributor.refereeBezerra, Augusto Cesar da Silva
dc.contributor.refereeAlmeida, Fernando do Couto Rosa
dc.contributor.refereePelisser, Fernando
dc.date.accessioned2025-03-17T17:11:18Z
dc.date.available2025-03-17T17:11:18Z
dc.date.issued2024-02-15
dc.description.abstractDe modo geral, os problemas acerca da durabilidade das edificações estão relacionados à presença de umidade ou à infiltração de água pelos poros dos materiais cimentícios componentes das estruturas. Avanços nas áreas de biomimética e nanotecnologia têm possibilitado o desenvolvimento de materiais hidrofóbicos e superhidrofóbicos, capazes de repelir água em ângulos acima de 90º, ou mesmo, 150º, respectivamente. A síntese destes materiais costuma envolver a combinação de um material de baixa energia superficial (alquilsilanos, siloxanos etc.) com uma superfície microrugosa. O presente trabalho propôs a síntese de sílicas híbridas via técnica sol-gel e sua aplicação direta como revestimento e adição de pastas de cimento e argamassas. A síntese utilizou os precursores silanos trimetóximetilsilano (MTMS), isobutil(trimetóxi)silano (IBTES) e trietóxi(octil)silano (OTES), os quais possuem uma ramificação orgânica hidrofóbica, que repele água. As propriedades das amostras revestidas e com adição foram avaliadas ao longo do tempo e sob diferentes condições ambientais por meio de ensaios de durabilidade, de hidrofobicidade e de resistência mecânica. As amostras com 6% de adição de sílica híbrida MTMS apresentaram absorção capilar 40,5% menor que a de referência, porém a resistência mecânica foi comprometida, sendo aproximadamente 30% menor. As amostras revestidas com sílica híbrida apresentaram ângulos de contato de até 109º (pastas de cimento) e 127º (argamassas), e absorveram até 136 vezes menos água por capilaridade que as amostras de referência. O tamanho da cadeia orgânica dos precursores híbridos e a porosidade superficial do substrato influenciaram diretamente as propriedades hidrofóbicas e de durabilidade dos materiais cimentícios revestidos, de modo que os melhores resultados foram observados no revestimento de maior cadeia alifática (8 carbonos), feito à base de trietóxi(octil)silano (OTES) e aplicado em argamassas. Tal revestimento também se mostrou o mais eficaz ao longo do tempo (90 dias) e sob diferentes condições ambientais. Os revestimentos mais eficazes e mais duráveis foram os de sílica à base de OTES > IBTES > MTMS. As frentes de carbonatação das argamassas com sílica IBTES e OTES foram menores a 270 dias de exposição do que a frente da amostra de referência a 90 dias.
dc.description.abstractotherThe issues related to the durability of buildings are usually associated with the presence of moisture or water infiltration through the pores of the cementitious materials composing the structures. Advances in biomimetics and nanotechnology have enabled the development of hydrophobic and superhydrophobic materials capable of repelling water at angles 150º, respectively. The synthesis of these materials often involves the combination of a low surface energy material (such as alkylsilanes, siloxanes, etc.) with an appropriate surface microroughness. This study aimed to synthesize hybrid silicas through the sol-gel technique and apply them directly as coatings and additives in cement pastes and mortars. The synthesis utilized the silane precursors trimethoxymethylsilane (MTMS), isobutyl(trimethoxy)silane (IBTES, and triethoxy(octyl)silane (OTES), which have a hydrophobic organic branch that repels water. The properties of the coated and addition-containing samples were evaluated over time and under various environmental conditions through durability tests, hydrophobicity assessments, and mechanical tests. Samples with 6% addition of MTMS hybrid silica exhibited a capillary absorption 40.5% lower than the reference sample. However, mechanical resistance was compromised, being about 30% lower. Samples coated with hybrid silica exhibited contact angles up to 109º (cement pastes) and 127º (mortars) and absorbed up to 136 times less water via capillary pores than the reference sample. The organic chain length of the hybrid precursors and the substrate surface micro-roughness directly influenced the hydrophobic and the durability properties of the coated cementitious materials. The best results were obtained in the coating with the longest aliphatic chain (8 carbon atoms), made from triethoxy(octyl)silane (OTES), which was applied in mortars. This coating was also the most effective over time (90 days) and under different environmental conditions. The most effective and durable coatings are ranked as follows: OTES-based silica > IBTES-based silica > MTMS-based silica. The carbonation depth in mortars coated with IBTES-based and OTES-based silicas were smaller at 270 days of exposure than carbonation depth of the reference sample at 90 days.
dc.identifier.urihttps://repositorio.cefetmg.br//handle/123456789/809
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.subjectSílica
dc.subjectSuperfícies hidrofobicas
dc.subjectSílica gel
dc.subjectMateriais de construção - Vida útil
dc.subjectMateriais compósitos - Propriedades mecânicas
dc.titleAdições e revestimentos de sílicas híbridas sintetizadas via tecnologia SOL-GEL para o desenvolvimento de compósitos cimenticíos hidrofóbicos visando o aumento da durabilidade
dc.typeTese

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