Análise microestrutural de pastas de cimento ternárias com nanossílica e metacaulim nas idades iniciais

Abstract

A crescente necessidade de compósitos cimentícios de alto desempenho, bem como as questões ambientais atreladas à intensa produção de cimento Portland, favoreceu o advento da utilização de materiais cimentícios suplementares (MCS) com alta reatividade, como o metacaulim e a nanossílica. Embora já existam estudos que abordam a interação de metacaulim (MK) e nanossílica (NS), ainda há uma lacuna de conhecimento no que tange o entendimento do efeito sinérgico desses dois materiais em idades iniciais de hidratação. Dessa maneira, este trabalho se propôs a realizar uma avaliação das alterações microestruturais de misturas ternárias de cimento Portland utilizando metacaulim e nanossílica nas idades iniciais de hidratação de 1,3 e 7 dias e também a avaliação de resistências nas idades iniciais e 28 dias a nível de comparação. Para isso, foram produzidas quatro misturas, uma de referência (REF), duas binárias (2% de nanossílica, 2NS, e 15% de metacaulim, 15MK) e uma ternária (13% de metacaulim e 2% de nanossílica, 13MK2NS). As pastas foram avaliadas a partir dos ensaios de resistência à compressão e ensaios microestruturais. A partir dos resultados de resistência à compressão, verificou-se que embora a mistura 13MK2NS tenha substituído 15% de clínquer, em todas as idades ensaiadas ela apresentou resistência mecânica equivalente à mistura 2NS, que apresentou maior resultado dentre as misturas produzidas. Ademais, observou-se também a tendência de crescimento de resistência da mistura 13MK2NS após 7 dias, enquanto a mistura 2NS tende a se estabilizar na mesma idade. Ao acompanhar o calor de hidratação das pastas a partir do ensaio de calorimetria isotérmica, verificou-se que o pico de C-S-H ocorreu de forma mais acelerada na mistura 2NS, no entanto a mistura 13MK2NS apresentou maior fluxo de calor neste pico. As análises qualitativas, semi-quantitativas e quantitativas feitas a partir dos ensaios de difração de raios-X, espectroscopia na região do infravermelho (FTIR) e termogravimetria (TG/DTG), respectivamente, mostraram elevado consumo de hidróxido de cálcio (CH) pela mistura 13MK2NS por meio da reação pozolânica, reflexo da ação sinérgica entre o MK e NS. Verificouse também que, a partir dos resultados de ressonância magnética nuclear (RMN 29Si), na mistura 13MK2NS ocorreu maior incorporação de alumínio na estrutura do C-A-S-H, o que levou ao maior comprimento médio da cadeia desses hidratos nas idades de 1,3 e 7 dias. De forma geral, foi observado que a interação sinérgica entre o MK e NS ocorre desde 1 dia e favorece a alteração de vários parâmetros microestruturais ao longo da hidratação do compósito cimentício.