Microestrutura de pastas de cimento Portland com a incorporação de nanossílica funcionalizada com grupos amina

Abstract

Nos últimos anos, percebe-se uma preocupação da sociedade com a criação, integração e fortalecimento de estudos nas áreas de nanociência e nanotecnologia, áreas atuantes na fronteira do desenvolvimento de novos nanomateriais. Dentro desta preocupação, a utilização de nanossílica tem se mostrado uma boa alternativa como nano material cimentício suplementar (NMCS), apresentando maior densificação da matriz cimentícia. Este trabalho amplia os estudos na área de nanociência, produzindo nanossílica funcionalizada (NSF) a partir de uma nanossílica comercial fornecida como dispersão coloidal aquosa (NS), empregando-se o reagente 3-aminopropiltrietoxisilano para enxerto dos grupos funcionais amina. Este trabalho foi desenvolvido com objetivo de estudar a microestrutura de pastas de cimento Portland com a incorporação de NSF, visando uma contribuição aos estudos de nanotecnologia aplicada aos NMCS, ampliando-se estudos das propriedades cinéticas de hidratação, mecânicas e da microestrutura de pastas de cimento Portland. Para isto, foi preparada dispersão de NSF em sistema reacional bifásico, constituído de dispersão aquosa com diclorometano, empregando-se razão molar APTES:NS (1:28,62), sendo a eficiência da funcionalização avaliada por técnicas de análise microestruturais. Através das técnicas, constatou-se a presença de bandas referentes aos grupos aminopropil nos espectros de infravermelho, pelos sinais de 29Si característicos de ligações Si-C nos espectros de RMN, pelo aumento no tamanho médio de partículas no diâmetro hidrodinâmico e microscopia eletrônica de transmissão, bem como pelo aumento no teor de grupos aminopropil incorporados à NS, confirmado pelas análises térmicas. Foram preparadas pastas de cimento com substituição da massa de cimento por 0,3%, 0,9% e 2,7% de NS e NSF, e analisadas no estado fresco quanto à consistência, tensão de escoamento, viscosidade e componente elástica e no estado endurecido quanto à resistência à compressão, calorimetria de condução, difração de raios-X (DRX), análise térmicas (TG/DTG), espectroscopia na região do infravermelho (FTIR) e porosimetria por intrusão de mercúrio (MIP). Verificou-se que, mesmo em pequenas quantidades, as nanopartículas funcionalizadas afetaram as propriedades cinéticas de hidratação, apontando nos estudos de calorimetria de condução, extensão do período de indução proporcional ao percentual de NSF utilizado, cerca de 7 horas, 18 horas e 45 horas para as pastas com teores de substituição 0,3%, 0,9% e 2,7%, respectivamente, comparados à pasta de referência. Análises das propriedades reológicas e DRX confirmaram a extensão do período de indução e consequente estabilização das reações de hidratação das pastas de cimento contendo NSF, resultando em aumento do tempo de aplicação da pasta, sem prejuízo à resistência mecânica para idades superiores a 7 dias. Concluiu-se que a funcionalização da NS resultou no retardo das reações de hidratação do cimento Portland, porém contribuiu para a densificação da microestrutura das pastas de cimento.