ESTUDO DE PROPRIEDADES DE PASTAS DE CIMENTO PORTLAND MODIFICADAS COM NANOPARTÍCULAS DE DIÓXIDO DE TITÂNIO
DOI:
https://doi.org/10.18066/revistaunivap.v31i70.4583Palavras-chave:
Pasta de cimento Portland, Nanopartículas de TiO2, Resistência a compressão axial, Penetração de cloretos, Ataque ácidoResumo
A durabilidade é um parâmetro importante para estruturas a base de cimento Portland expostas a ambientes agressivos. Neste sentido, o objetivo do presente trabalho foi investigar a influência da adição de nanopartículas de dióxido de titânio (TiO2NPs) nas propriedades de pastas do cimento Portland. Para esta finalidade, foram preparados três tipos de pastas. Os corpos de prova das pastas foram nomeados de CP0, para a pasta de referência sem TiO2NPs, e de CP01 e CP05, para as pastas contendo TiO2NPs nas concentrações de 0,1 e 0,5% em relação à massa de cimento Portland, respectivamente. As partículas de TiO2NPs utilizadas apresentaram tamanho variando entre 20 a 45 nm. As análises de mapeamento Raman e microscopia eletrônica de varredura confirmaram a presença das TiO2NPs dispersas nas pastas. Os resultados do ensaio de compressão axial mostraram que a adição de TiO2NPs não afetou a resistência mecânica dos corpos de prova. Porém, demonstraram influência na resistência a penetração de cloretos. Esta resistência foi dependente da porcentagem de TiO2NPs na pasta sendo maior para as amostras CP05. Da mesma forma, também foi observada uma melhora na resistência ao ataque ácido com o aumento do conteúdo de TiO2NPs. Com isso, conclui-se que a adição de TiO2NPs na composição das pastas de cimento Portland pode contribuir para aumentar a sua durabilidade em meios agressivos.
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Referências
Abdalla, J. A., Hawileh, R. A., Bahurudeen, A., Jittin, Syed Ahmed Kabeer, K. I., & Thomas, B. S. (2023). Influence of synthesized nanomaterials in the strength and durability of cementitious composites. Case Studies in Construction Materials, 18, e02197. https://doi.org/10.1016/j.cscm.2023.e02197.
Althoey, F., Zaid, O., Martínez-García, R., Alsharari, F., Ahmed, M., & Arbili, M. M. (2023). Impact of Nano-silica on the hydration, strength, durability, and microstructural properties of concrete: A state-of-the-art review. Case Studies in Construction Materials, 18, e01997. https://doi.org/10.1016/j.cscm.2023.e01997
Associação Brasileira de Normas Técnicas. (2018). ABNT NBR 5739. Concreto – Ensaio de compressão de corpos de prova cilíndricos. ABNT.
Balaji, S., Djaoued, Y., & Robichaud, J. (2006). Phonon confinement studies in nanocrystalline anatase‐TiO2 thin films by micro Raman spectroscopy. Journal of Raman Spectroscopy, 37(12), 1416–1422. https://doi.org/10.1002/jrs.1566.
Daniyal, M., Akhtar, S., & Azam, A. (2019). Effect of nano-TiO2 on the properties of cementitious composites under different exposure environments. Journal of Materials Research and Technology, 8(6), 6158–6172. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2019.10.010.
Dikkar, H., Kapre, V., Diwan, A., & Sekar, S. K. (2021). Titanium dioxide as a photocatalyst to create self-cleaning concrete. Materials Today: Proceedings, 45, 4058–4062. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.10.948.
Feng, D., Xie, N., Gong, C., Leng, Z., Xiao, H., Li, H., & Shi, X. (2013). Portland Cement Paste Modified by TiO2 Nanoparticles: A Microstructure Perspective. Industrial & Engineering Chemistry Research, 52(33), 11575–11582. https://doi.org/10.1021/ie4011595.
Haider, A. J., Jameel, Z. N., & Al-Hussaini, I. H. M. (2019). Review on: Titanium Dioxide Applications. Energy Procedia, 157, 17–29. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2018.11.159.
Hanus, M. J., & Harris, A. T. (2013). Nanotechnology innovations for the construction industry. Progress in Materials Science, 58(7), 1056–1102. https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2013.04.001
Liu, Y., Guo, H., Zhang, Z., & Zhu, Y. (2024). Hydration mechanism and photocatalytic antibacterial performance of cement-based composites modified by hydrophilic nano-TiO2 particles. Construction and Building Materials, 419, 135538. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2024.135538.
Loh, K., Gaylarde, C. C., & Shirakawa, M. A. (2018). Photocatalytic activity of ZnO and TiO2 ‘nanoparticles’ for use in cement mixes. Construction and Building Materials, 167, 853–859. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.02.103.
Kurihara, R., & Maruyama, I. (2018). Impact of TiO2 Nanoparticles on Drying Shrinkage of Hardened Cement Paste. Journal of Advanced Concrete Technology, 16(6), 272–281. https://doi.org/10.3151/jact.16.272.
Li, Z., Afshinnia, K., & Rangaraju, P. R. (2016). Effect of alkali content of cement on properties of high performance cementitious mortar. Construction and Building Materials, 102, 631–639. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.10.110
Mohajerani, A., Burnett, L., Smith, J. V., Kurmus, H., Milas, J., Arulrajah, A., Horpibulsuk, S., & Abdul Kadir, A. (2019). Nanoparticles in Construction Materials and Other Applications, and Implications of Nanoparticle Use. Materials, 12(19), 3052. https://doi.org/10.3390/ma12193052
Molleman, B., & Hiemstra, T. (2018). Size and shape dependency of the surface energy of metallic nanoparticles: Unifying the atomic and thermodynamic approaches. Physical Chemistry Chemical Physics, 20(31), 20575–20587. https://doi.org/10.1039/C8CP02346H.
Nam, K. Y. (2017). Characterization and antimicrobial efficacy of Portland cement impregnated with silver nanoparticles. The Journal of Advanced Prosthodontics, 9(3), 217. https://doi.org/10.4047/jap.2017.9.3.217.
Naniwa, S., Kato, K., Yamakata, A., Yamamoto, A., & Yoshida, H. (2023). A quantitative study on the relationship of specific surface area and carrier lifetime to photocatalytic activity of anatase TiO2 nanoparticles. ACS Catalysis, 13(22), 15212-15218. https://doi.org/10.1021/acscatal.3c04209
Papadaki, D., Kiriakidis, G., & Tsoutsos, T (2018). Applications of nanotechnology in construction industry. In A. Barhoum & A. S. H. Makhlouf (Eds). Fundamentals of Nanoparticles Classifications, Synthesis Methods, Properties and Characterization (pp. 343-370). Elsevier. https://doi.org/10.1016/b978-0-323-51255-8.00011-2
Patel, G. M., Shah, V., Bhaliya, J., & Mehta, K. (2022). Nanomaterials for construction building products designed to withstand natural disasters. In A. Denizli, T. A. Nguyen, M. S. Alencar, & D. E. Motaung (eds.). Micro and Nano Technologies, Nanotechnology-Based Smart Remote Sensing Networks for Disaster Prevention (pp. 19-42). Elsevier. https://doi.org/10.1016/B978-0-323-91166-5.00008-2
Ren, J., Lai, Y., & Gao, J. (2018). Exploring the influence of SiO2 and TiO2 nanoparticles on the mechanical properties of concrete. Construction and Building Materials, 175, 277-285. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.04.181
Sahyun, M. R. V. (1974). Mechanisms in photographic chemistry. Journal of Chemical Education, 51(2), 72. https://doi.org/10.1021/ed051p72.
Silva, G. F. (2006). Estudo de concreto de alto desempenho frente à ação de cloretos. [Tese de doutorado. Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo]. https://doi.org/10.11606/t.88.2006.tde-26072006-135429
Slosarczyk, A., Klapiszewska, I., Skowroska, D., Janczarek, M., Jesionowski, T., & Klapiszewsk, L. (2023). A comprehensive review of building materials modified with metal and metal oxide nanoparticles against microbial multiplication and growth. Chemical Engineering Journal, 466, 143276. https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.143276.
Stief, J. N. d. P. (2014). Comportamento reológico e mecânico de pastas de cimento fabricado com nanotubos de carbono crescidos em clinquer para poços de petróleo. [Tese de doutorado. Escola de Engenharia, Universidade Federal de Minas Gerais]. http://hdl.handle.net/1843/PASA-A9CJJJ
Thammadi, S. P. D. & Pisini, S. K. (2022). Nanotechnology and building construction: Towards effective stakeholders engagement. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 1084(1), 012074. https://doi.org/10.1088/1755-1315/1084/1/012074.
Thommes, M., Kaneko, K., Neimark, A. V., Olivier, J. P., Rodriguez-Reinoso, F., Rouquerol, J., & Sing, K. S. W. (2015). Physisorption of gases, with special reference to the evaluation of surface area and pore size distribution (IUPAC Technical Report). Pure and Applied Chemistry, 87(9–10), 1051–1069. https://doi.org/10.1515/pac-2014-1117
Zhang, R., Cheng, X., Hou, P., & Ye, Z. (2015). Influences of nano-tio2 on the properties of cement-based materials: hydration and drying shrinkage. Construction and Building Materials, 81, 35-41. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.02.003
Utsev, T.; Tiza, T. M.; Mogbo, O.; Singh, S. K.; Chakravarti, A.; Shaik, N., & Singh, S. P. (2022). Application of nanomaterials in civil engineering. Materials Today: Proceedings, 62, 5140-5146. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2022.02.480
Venkatanarayanan, H. K., & Rangaraju, P. R. (2014). Evaluation of Sulfate Resistance of Portland Cement Mortars Containing Low Carbon Rice Husk Ash. Journal of Materials in Civil Engineering, 26(4), 582-592. https://doi.org/10.1061/(asce)mt.1943-5533.0000868
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