Adição de nanotubos de carbono em concretos de cimento Portland - absorção, permeabilidade, penetração de cloretos e propriedades mecânicas

Abstract

Resumo: Os nanotubos de carbono (NTCs) são estruturas de carbono que, após sintetizadas, obtêm forma de cilindros em escala nanométricas. Os benefícios da adição destes materiais ao concreto ainda estão sob estudo e em todo o mundo existem pesquisas que evidenciam melhorias na resistência à compressão, à tração e porosidade em argamassas e pastas produzidas com NTCs. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho é analisar o comportamento do concreto produzido com a mistura física de nanotubos de carbono de paredes múltiplas utilizando-se três diferentes tipos de dispersão. Em um dos casos, foi utilizada a energia ultra-sônica em conjunto com aditivo para concreto a base de policarboxilato, e a eficiencia desta dispersão foi analizada por meio do método de análise hierarquica, demonstrando que a ferramenta constitui-se em uma alternativa para avaliação da dispersão dos NTCs em meio aquoso. O teor de NTC adotado foi de 0,30% em relação a massa do cimento. Os ensaios realizados compreendem a medida da consistência pelo tronco de cone, resistência à compressão, resistência à tração por compressão diametral, permeabilidade à água, absorção por imersão, por capilaridade e pelo método da pipeta. Também foi avaliada a susceptibilidade dos concretos frente à migração de íons cloretos usando o método preconizado pela ASTM C 1202/2005. Os resultados indicaram melhorias em algumas das propriedades analisadas, tais como resistência à compressão, tração por compressão diâmetral, absorção por imersão e permeabilidade. Além disso, ficaram evidentes os efeitos de elevação da consistência do concreto provocada pela presença dos NTCs e a importância da dispersão dos NTCs em solução antes de sua adição à mistura de concreto.

Abstract: The carbon nanotubes (CNTs) are carbon structures which after being synthetized obtain a cylindrical format in a nanometer-scale. The benefits of adding carbon nanotubes to the concrete are still under study and there are researches worldwide showing improvements in compressive strength, tensile strength and porosity in mortars and pastes produced with CNTs. In this context, the objective of this paper is evaluate the behavior of concrete produced with the physical mixture of multiple walls carbon nanotubes using three different dispersion methods. In one of the methods, the ultrasonic energy was used in combination with polycarboxylate additive for concrete, and the efficiency of this dispersion was evaluated by hierarchical method analysis, showing that this tool is an alternative for the dispersion evaluation. The NTC content of 0,30% of cement's weight had been set during the studies. The experimental matrix considered consistency by slump test, compressive strength, split tensile strength, water permeability, immersion water absorption, capillarity absorption and by pipette absorption test. It was also evaluated the effect in concrete of chloride ions migration, according to ASTM C 1202/2005. The results showed improvements in some of the evaluated properties such as compressive strength, tensile strength, immersion absorption and permeability. Moreover, the effects were visible elevation of the concrete consistency caused by the presence of NTC and the importance of the dispersion of CNTs before adding it to the concrete mix solution.