STUDY OF PROPERTIES OF PORTLAND CEMENT PASTES MODIFIED WITH TITANIUM DIOXIDE NANOPARTICLES

Authors

DOI:

https://doi.org/10.18066/revistaunivap.v31i70.4583

Keywords:

Portland cement paste, TiO2 nanoparticles, axial compression strength, chloride penetration, acid attack

Abstract

Durability is an important parameter for Portland cement-based structures exposed to aggressive environments. In this sense, this study aimed to investigate the influence of the addition of titanium dioxide nanoparticles (TiO2NPs) on the properties of Portland cement pastes. For this purpose, three types of pastes were prepared. The test specimens of the pastes were named CP0, for the reference paste without TiO2NPs, and CP01 and CP05, for the pastes containing TiO2NPs at concentrations of 0.1 and 0.5% about the mass of Portland cement, respectively. The TiO2NPs used presented sizes ranging from 20 to 45 nm. Raman mapping and scanning electron microscopy analyses confirmed the presence of TiO2NPs dispersed in the pastes. The results of the axial compression test showed that the addition of TiO2NPs did not affect the mechanical strength of the test specimens. However, they demonstrated an influence on the resistance to chloride penetration. This resistance was dependent on the percentage of TiO2NPs in the paste, being higher for the CP05 samples. Likewise, an improvement in the resistance to acid attack was also observed with the increase in the TiO2NPs content. Therefore, it is concluded that the addition of TiO2NPs in the composition of Portland cement pastes can contribute to increasing their durability in aggressive environments.

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Author Biographies

Elias Barros Santos, Universidade Federal de São Paulo

Professor adjunto na Universidade Federal de São Paulo, Campus de São José dos Campos (ICT/UNIFESP) desde 2015. Licenciado em Química (2006) e Mestre em Química (2008) pela Universidade Federal de Sergipe (UFS). Atuou em projetos com foco no desenvolvimento de materiais adsorventes de metais pesados. Doutorado em Ciências (2011), realizado no Instituto de Química da Universidade Estadual de Campinas (IQ/UNICAMP), com bolsa da FAPESP. Desenvolveu trabalho de tese na área de Nanociência, como foco em síntese de nanopartículas de óxidos semicondutores e estudo de suas propriedades físico-químicas sob confinamento quântico.
Pós-Doutorado no Departamento de Química da University of Victoria (UVic), Canadá, com bolsa do programa Ciência sem Fronteira (2012). Na UVic, trabalhou no desenvolvimento de nanomateriais de ouro para aplicação como amostrador passivo de mercúrio atmosférico. Pós-Doutorado no IQ/UNICAMP (2013-2015), com bolsa da FAPESP, onde desenvolveu projetos com foco na síntese de nanopartículas metálicas e fabricação de sensores SERS (espectroscopia Raman intensificada na superfície). É pesquisador na área de Química de Materiais e Nanomateriais. Publicou 24 artigos científicos, sendo a maioria em periódicos internacionais, resultando em um Fator H = 12 até o momento. Atualmente, é Coordenador do programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência de Materiais da UNIFESP. Atua na coordenação do projeto de extensão universitária "Caravana da Ciência" desde 2016. Atua no programa de capacitação de estudantes e profissionais da unidade EMBRAPII CIM-UNIFESP. A capacitação é a realizada usando metodologias ativas como o PBL, com foco no desenvolvimento de competências para atuação em PDI para inovação industrial.

Julia Wippich Lencioni, University of Paraíba Valley

Professora da Universidade do Vale do Paraíba (UNIVAP). Possui graduação em Engenharia Civil pela Universidade de Taubaté - UNITAU (2001), mestrado em Engenharia de Infraestrutura Aeroportuária pelo Instituto Tecnológico de Aeronáutica - ITA (2005), e doutorado em Infraestrutura Aeronáutica pelo Instituto Tecnológico de Aeronáutica - ITA (2011). Tem experiência na área de Engenharia Civil, com ênfase em Materiais e Componentes de Construção, atuando principalmente nos seguintes temas: durabilidade e degradação das argamassas e concretos, patologias das estruturas de concreto, resistividade elétrica superficial do concreto, durabilidade e degradação das construções

Alexandre Rocha Paschoal, Federal University of Ceará

Possui graduação em Fisica pela Universidade Federal do Ceará (2005), mestrado em Física pela Universidade Federal do Ceará (2007) e doutorado em Física pela Universidade Federal do Ceará (2011). Possui pós-doutorado no Departamento de Física da Universidade Federal do Ceará, no Massachusetts Institute of Technology (MIT) na University of Alabama (UA). Tem experiência na área de Física, com ênfase em Prop. Óticas e Espectrosc. da Mat. Condens; Outras Inter. da Mat. com Rad. e Part., atuando principalmente nos seguintes temas: microscopia ótica e de varredura por sonda (confocal, SNOM, TERS, AFM), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia Raman, litografia ótica e eletrônica e fabricação e caracterização de nanodispositivos eletrônicos baseados em nanomateriais de carbono e materiais 2D em geral

Paulo Henrique Ribeiro, Secretaria da Educação do Estado de São Paulo

Secretaria da Educação do Estado de São Paulo: Pindamonhangaba, São Paulo, BR.
Mestre em Engenharia e Ciência de Materiais (Instituto de Ciência e Tecnologia).

Thiago Alves de Moura, Instituto Federal de Educação

Possui graduação em Bacharelado em Física pela Universidade Federal do Ceará (2014). Concluiu o mestrado em Física em 2017. Atualmente é aluno de doutorado na UFC, onde estuda propriedades vibracionais de Cadeias Lineares de Carbono e outros nanomateriais por Espectroscopia Raman intensificada por ponta e por Microscopia de Força Atômica, e desempenha atividade docente no Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Ceará - Campus Acaraú

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Published

2025-04-03

How to Cite

Barros Santos, E., Wippich Lencioni, J., Rocha Paschoal, A., Ribeiro, P. H., & Moura, T. A. de. (2025). STUDY OF PROPERTIES OF PORTLAND CEMENT PASTES MODIFIED WITH TITANIUM DIOXIDE NANOPARTICLES. Revista Univap, 31(70). https://doi.org/10.18066/revistaunivap.v31i70.4583

Issue

Vol. 31 No. 70 (2025): Revista Univap

Section

Ciências Exatas e da Terra

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