[pt] A busca por materiais que não impactem negativamente o meio
ambiente tem sido uma das prioridades de engenheiros que trabalham com
materiais de construção. A emissão expressiva de CO2 na produção de
cimento contribui para tal preocupação. Dentro deste cenário, soluções com
emprego de nanotecnologia vêm chamando a atenção em diversas áreas por
proporcionar novas soluções. O principal objetivo da presente tese é
associar um material proveniente de uma fonte natural com benefícios
provenientes da nanotecnologia a fim de modificar propriedades de pastas
de cimento considerando seus aspectos químicos, físicos e mecânicos. A
nanocelulose se apresenta como material proveniente de fonte renovável que
apresenta propriedades atraentes aos materiais cimentícios, sendo assim uma
opção a ser utilizada em conjunto com o cimento. Dentre os diversos tipos
disponíveis, a celulose nanofibrilada (CNF) foi elencada para ser
investigada neste trabalho. A celulose microcristalina (CMM) foi incluída
nas investigações para possibilitar uma comparação direta entre as fibrilas
da CNF e as partículas de CMM. O uso desses materiais celulósicos pode
ser considerado recente e, com isso, existem ainda lacunas no que tange o
entendimento dos seus efeitos em materiais cimentícios. Assim, a
viabilidade da CNF e da CMM enquanto reforços em pastas de cimento foi
avaliada por meio de ensaios de compressão e flexão. Os possíveis
mecanismos responsáveis pelo efeito de ambas CMM e CNF foram
estudados por meio de análises químicas e físicas. Por fim, foi realizada a
caracterização das pastas reforçadas quanto à retração, total e autógena, e à
reologia, nos regimes estático e dinâmico. Por conta dos impactos na trabalhabilidade promovidos pela inclusão de CNF, a mistura delas nas
pastas de cimento foi facilitada com a adição de superplastificante,
especialmente em porcentagens maiores que 0.050 por cento, em peso. A CMM e a
CNF se mostraram eficazes em reforçar as pastas de cimento quanto a
esforços de flexão e tração, levando ao aumento das respectivas resistências
e módulos. Os resultados obtidos mostraram que a água presente no gel da
CNF não está totalmente disponível como água de mistura por conta da
morfologia e hidroficilidade das fibrilas. Observada uma certa combinação
de porcentagem e fator água-cimento, a inclusão de CNF diminuiu a
retração autógena das pastas. A inclusão de 0,040 por cento de NFC levou a
resultados semelhantes aos da adição de CMM referente ao aumento da
tensão de escoamento e da viscosidade. / [en] The seek for low environmental impact materials has become one of
the priorities of construction building materials engineers. One of the
reasons is the massive growing contribution of cement production industry
in worldwide CO2 emissions. In this scenario, the dissemination of
nanotechnology into varied areas is drawing attention for enabling new
possibilities. The idea of the present thesis is to associate a material
provided from a natural source with the potential benefits of
nanotechnology to modify conventional cement pastes regarding their
chemical, physical and mechanical aspects. Nanocellulose arises as an
alternative that meets an eco-friendly source with remarkably properties
expected from nanomaterials. There are different types of nano cellulosic
materials that may be tailored to achieve desired compatibilities with varied
cementitious materials. In this work, nanofibrillated cellulose (NFC) in the
form of gel, and microcrystalline cellulose (MCC) particles were
investigated, so a comparison could be traced between them. The use of
both NFC and MCC in cementitious materials is recent and there are
important gaps regarding their effect. For that reason, the feasibility of MCC
and NFC to act as reinforcement on cement pastes was evaluated through
compressive and flexural tests. Then, the possible mechanisms behind the
effect of MCC and NFC on the microstructure of cement pastes were
investigated through distinct chemical and physical analyses. Moreover, the
total and autogenous shrinkage were characterized, as well as the dynamic
and static rheological behaviors. Due to rheological modifications, the
mixture of cement pastes with NFC was facilitated by a superplasticizer, especially for percentages higher than 0.050 percent wt. The MCC and NFC
promoted the reinforcement of the cement pastes, regarding flexural and
tensile stresses, increasing the composite strength and modulus. It was
observed that he water present in the NFC gel is not totally available as
mixing water due to the morphology and hydrophilicity of the fibrils. If
associating certain levels of inclusions and water ratio, the NFC inclusion
led to a decrease in autogenous shrinkage. The addition of 0.040 percent of NFC
resulted in similar outcomes to 1.000 percent of MCC regarding their ability to
increase yield stress and viscosity.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:61847 |
| Date | 06 February 2023 |
| Creators | LETICIA OLIVEIRA DE SOUZA |
| Contributors | FLAVIO DE ANDRADE SILVA, FLAVIO DE ANDRADE SILVA, FLAVIO DE ANDRADE SILVA, FLAVIO DE ANDRADE SILVA |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | TEXTO |
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