Compósitos cimentícios com adição de grafeno puro multicamadas : investigação de efeitos em propriedades estruturais, morfológicas, químicas e mecânicas

Abstract

O objetivo principal dessa pesquisa foi investigar a eficiência física, química e microestrutural dos compósitos argamassados com diferentes teores de grafeno puro em relação a quantidade em massa do aglomerante aos 7, 14, 21 e 28 dias. Para isto, foram confeccionados corpos-de-prova (CP’s) prismáticos (4 cm x 4 cm x 16 cm) e cilíndricos (5 cm x 10 cm) utilizando 6 (seis) misturas: uma de referência (REF) e outras 5 (cinco) com 0,03%, 0,06%, 0,09%, 0,12% e 0,15% de grafeno puro (GRAF). Os (CP’s) foram utilizados para analisar os comportamentos físicos-mecânicos, bem como investigar o comportamento mineralógico e morfológico dos materiais precursores e dos compósitos cimentícios. Foram realizados os ensaios de difratometria a laser, difração de raios-X (DRX), fluorescência de raios-X (FRX), espectroscopia infravermelha por transformada de Fourier (FTIR), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e análises térmicas (TGA/DTA). No que diz respeito aos resultados de (DRX), foi possível notar que os compósitos a base de cimento possuem a formação de silicato tricálcico (C3S), silicato dicálcico (C2S) e aluminato tricálcico (C3A). Quanto aos resultados de (FRX), foi evidenciado a presença de (SiO2) e (CaO) em maiores proporções. O ensaio de (MEV) com elétrons secundários (SE), evidenciou que as nanopartículas de grafeno puro possuem mais de 75% de carbono em sua composição. A partir dos ensaios de MEV/EDS (energia dispersiva), foi constatado que quanto maior o teor de nanopartículas de grafeno puro, maior o percentual de carbono. Para os resultados de (FTIR) notou-se a maioria das bandas de absorção foram deslocadas através da flexão de assimétrica, em que para os compósitos cimentícios foi evidenciado a formação da alita pertencente ao grupo funcional (Si – O). Os resultados de (TGA/DTA) mostraram que a decomposição do (C – S – H) ocorre entre 150 oC e 200 oC, (C – H) entre 430 oC e 520 oC e do carbonato de cálcio (CaCO3) entre 700 oC e 800 oC. A desidratação do monossulfato (C4AS.H18) e da etringita Ca6Al2(SO4)3(OH)12 ocorreram entre 91 oC e 160 oC. A decomposição dos silicatos foi verificada em temperaturas acima de 600 oC. Adicionalmente, as misturas com 0,06% de (GRAF) apresentaram resistência à compressão axial 15% maior quando comparadas as argamassas de (REF), sendo este considerado um valor “ótimo”. No que se refere a propriedades mecânicas, o ensaio de resistência à tração na flexão revelou que a mistura com 0,03% e 0,06% de (GRAF) tiveram melhorias significativas 8,5% e 18%, respectivamente. Os resultados de absorção de água por capilaridade evidenciaram que os compósitos argamassados contendo 0,15% de nanopartículas de (GRAF), tiveram uma ascensão de água de, aproximadamente, 0,70 g/cm2, ou seja, 33% menor quando comparados com as misturas de referência. As misturas contendo 0,15% de (GRAF), tiveram 6,8% de absorção de água por imersão, ou seja, 51% menor quando comparados com os compósitos cimentícios de referência. Em suma, estudos voltados para a utilização de nanomateriais em compósitos cimentícios foram realizados para promover a melhoria no desempenho físico, químico e mineralógico dos materiais na indústria da construção civil.