Avaliação da influência do processo de sonicação em nanotubos de carbono utilizados em pastas cimentícias

Abstract

A constante evolução na indústria da construção civil vem exigindo cada vez mais a pesquisa de novos materiais com o intuito de desenvolvimento de novos produtos para o mercado e melhoramento das técnicas construtivas já existentes. Um dos produtos revolucionários e que pode ser utilizado é o nanotubo de carbono. Esse material apresenta extraordinárias propriedades mecânicas que podem influenciar o comportamento de compósitos cimentícios. Sabe-se, entretanto, que os nanotubos apresentam grandes problemas de dispersão quando inseridos em matrizes cimentícias, o que pode levar ao surgimento de aglomerações do nanomaterial e, consequentemente, ineficiência em sua ação. A fim de facilitar essa dispersão, geralmente é utilizado um aditivo superplastificante em conjunto com a utilização de sonicação. No entanto, não há consenso na literatura sobre quais são os parâmetros de sonicação mais adequados. Dessa forma, fez-se o estudo da influência de diferentes parâmetros de sonicação no comportamento físico-mecânico de pastas cimentícias com nanotubos de carbono. Foram realizados ensaios para verificar a dispersão dos NTC em solução aquosa, bem como sua influência no comportamento físico e mecânico dos compósitos. Verificou-se que é essencial a sonicação dos nanotubos juntamente com o aditivo para que haja uma dispersão eficiente. No que diz respeito aos compósitos cimentícios, observou-se que a utilização de alta energia combinada com menor tempo de sonicação é a ideal para melhora do comportamento mecânico quando comparado com a pasta referência sem o auxílio da sonicação.

Abstract : The constant evolution in the civil construction industry has been increasingly demanding the research of new materials in order to develop new products for the market and to improve existing construction techniques. One of the revolutionary products that can be used is the carbon nanotube. This material presents extraordinary mechanical properties that can influence the behavior of cementitious composites. It is known, however, that the nanotubes present great problems of dispersion when inserted in cementitious matrix, which can lead to the appearance of clusters of the nanomaterial and, consequently, inefficiency in its action. In order to facilitate such dispersion, a superplasticizer admixture is generally used with the use of sonication process. However, there is no consensus in the literature on which are the most appropriate sonication parameters. Thus, the influence of different sonication parameters on the physical-mechanical behavior of cement pastes with carbon nanotubes was studied. Tests were carried out to verify the dispersion of NTC in aqueous solution, as well as their influence on the physical and mechanical behavior of the composites. It has been found that sonication of the nanotubes with the admixture is essential for efficient dispersion. With regard to cementitious composites, it was observed that the use of high energy combined with a shorter sonication time is ideal for improving mechanical behavior when compared to the reference paste without the aid of sonication.