Microestrutura de pastas de cimento portland contendo nanossílica funcionalizada com diferentes proporções de aminosilano

Abstract

Nos últimos anos, novos processos para manipulação de materiais fortaleceram os estudos nano tecnológicos na área dos nano materiais cimentícios suplementares (NMCS). Dentre os processos de manipulação dos NMCS observados está a funcionalização, que nada mais é do que o enxerto, por processos químicos, de novos grupos funcionais na superfície do NMCS. Entre os NMCS mais utilizados em amostras cimentícias de alto desempenho está a nanossílica (NS), que apesar das melhorias de desempenho ainda é objeto de aprimoramento em relação a suas características de dispersão e cinética de hidratação em meio cimentício. Nesta abordagem, este trabalho expande os estudos na área dos NMCS, em especial das nanossílicas funcionalizadas com aminosilano (NSFA). Sobre esse material pouco se conhece e uma das lacunas de conhecimento a respeito está na proporção aminosilanos/NS utilizado no processo de funcionalização e o efeito que sua variação pode trazer em suas propriedades de dispersão, cinéticas de hidratação, resistência mecânicas e na microestrutura das pastas de cimento Portland. Para este propósito, esta pesquisa desenvolveu e produziu nanossílicas funcionalizadas com aminosilano a partir de uma nanossílica coloidal comercial e o reagente 3-aminopropiltrietoxisilano (APTES), com variação nas proporções APTES/NS no processo de funcionalização. A eficácia da funcionalização da NS foi comprovada pelos ensaios de Espalhamento dinâmico de luz (DLS), Potencial Zeta, Espectroscopia na região do infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), Ressonância Magnética Nuclear 29Si (RMN 29Si) e análises termogravimétricas (TG/DTG) que identificaram alteração no potencial elétrico, no aumento no tamanho médio das partículas e os sinais do enxerto do grupo funcional (aminosilano) nos espectros. Técnicas de análises microestrutural e ensaios de resistências à compressão também foram utilizadas para avaliar a microestrutura das pastas de cimento Portland com as NSFA’s. Verificou-se que, mesmo na menor proporção de APTES/NS, as NSFA’s afetaram as propriedades da cinética de hidratação das pastas de cimento Portland, evidenciado principalmente pelo ensaio de calorimetria por condução isotérmica que apontou extensão do período de indução de 12 horas para NSFA 4 e de cerca de 30 horas para NSFA 6 e NSFA 8. As análises dos ensaios de FTIR, DRX e TG confirmaram a extensão do período de indução pelas quantificações dos produtos formados das reações de hidratação do cimento Portland, mas sem prejuízo na resistência após 7 dias para pastas de cimento. Observou-se também que a funcionalização da NSFA com diferentes proporções de APTES/NS pode ter contribuído para aumento da retração autógena em microconcreto e diminuição de resistência à compressão nesse material. Concluiu-se que a funcionalização da NS com menor proporção de aminosilano (NSFA 4) provocou menor retardo das reações de hidratação do cimento Portland, e ao mesmo tempo pode ter contribuído para a densificar a microestrutura das pastas de cimento, melhorar a qualidade do C-S-H, a durabilidade e a resistência à compressão.