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Tipo de Documento: Dissertação
Título : Influência da morfologia da etringita na expansão de pastas cimentícias contendo nanocarbonato de cálcio
Otros títulos : Influence of etringite morphology on the expansion of cementitious paste containing calcium nanocarbonate
Autor : Mendonça, Kelly Roberta Moura
Fecha de publicación : 24-mar-2023
Director(a): Barreto, Ledjane Silva
Resumen: Compreender e prever as suscetibilidades físico-químicas dos materiais cimentícios é um desafio, pois são formados por uma mistura de vários constituintes com diferentes propriedades. O desafio aumenta quando são empregados em sua composição materiais suplementares e aditivos, como o carbonato de cálcio, que é comumente empregado para tornar a produção do cimento mais sustentável. Existe um crescente interesse em melhorar as propriedades desses materiais, e com isso reduzir a influência de reações químicas indesejáveis que acometem a sua durabilidade, como a expansão por formação de etringita tardia em cimentos já endurecidos. Diversos estudos mostraram que não se trata somente da presença e quantidade da etringita, mas que a morfologia e distribuição da etringita na microestrutura da matriz cimentícia podem afetar o mecanismo de expansão dos componentes e sistemas construtivos. Para a caracterização e análise da microestrutura é necessário a paralisação da reação de hidratação. Entretanto não existem estudos conclusivos sobre como os métodos de paralisação afetam a evolução das fases na hidratação do cimento, principalmente para aquelas minoritárias como a etringita, ainda que relevante para a durabilidade. Sendo assim, o trabalho foi dividido em duas partes: 1) Analisar a influência dos métodos de paralisação na morfologia e microestrutura de etringita em pastas cimentícias na presença de nanocarbonato de cálcio; 2) Analisar a influência da presença do nanocarbonato de cálcio na morfologia e microestrutura de etringita em pasta cimentícia e sua correlação com expansão. As amostras foram submetidas às análises de difração de raios-x (DRX), termogravimétrica (TGA/DTG), microscopia eletrônica de varredura (MEV), expansão e porosidade. Quanto ao Estudo 1, observou-se que a presença do nanocarbonato retardou mais a hidratação das fases C2S e C3S do que a formação da fase etringita. Os métodos que envolveram vácuo preservaram melhor a estrutura cristalina da etringita, mas os métodos que incluíram estufa foram mais eficientes na paralisação da reação de hidratação do cimento. Dentre os métodos que envolveram estufa, a secagem a 100 °C apresentou o menor percentual da fase etringita, refletindo na acentuada desidratação desta fase. Notou-se em temperaturas mais altas a presença de cristais menos desenvolvidos, e intervalos de volume reduzidos de 0.000-0.150μm3 . No estudo 2, os maiores valores de expansão aos 180 dias (0,111%) foram encontrados para as amostras contendo excesso de íons sulfato e com substituição de nanocarbonato de cálcio. Os resultados indicam que a presença do nanocarbonato de cálcio influência a distribuição dos cristais de etringita na pasta, predominância de cristais de etringita em forma de relvas, e na redução do intervalo de tamanho dos monossulfatos predominando entre 0.2-0.3μm, a combinação dos fatores podem ter interferido no processo de expansão.
Resumen : Understanding and predicting the physicochemical susceptibilities of cementitious materials is a challenge, because they are formed by a mixture of various constituents with different properties. The challenge increases when supplementary materials and additives are used in its composition, such as calcium carbonate, which is commonly used to make cement production more sustainable. There is a growing interest in improving these materials properties, and thereby reducing the influence of undesirable chemical reactions that affect its durability, such as expansion due to delay ettringite formation in already hardened cements. Several studies showed that it is not just about of the ettringite presence and quantity, but that the ettringite morphology and distribution in the microstructure of the cementitious matrix can affect the expansion mechanism of components and construction systems. For the microstructure characterization and analysis it is necessary to stop the hydration reaction. However, there are no conclusive studies on how drying methods affect the evolution of cement hydration phases, mainly for those minorities such as ettringite, even if relevant for durability. Therefore, the work was divided into two parts: 1) To analyze the influence of drying methods on the ettringite morphology and microstructure in cementitious pastes in the presence of calcium nanocarbonate; 2) To analyze the influence of the presence of calcium nanocarbonate on the ettringite morphology and microstructure in cementitious paste and its correlation with expansion. The samples were submitted to x-ray diffraction (DRX), thermogravimetric (TGA/DTG), scanning electron microscopy (SEM), expansion and porosity analyses. Regarding the study 1, it was observed that the presence of nanocarbonate delayed the hydration of the C2S and C3S phases more than it affected the formation of the ettringite phase. The methods involving vacuum better preserved the ettringite crystalline structure, but the methods that included oven were more efficient in stopping the cement hydration reaction. Among the methods involving an oven, drying at 100 °C showed the lowest percentage of the ettringite phase, reflecting in the accentuated dehydration of this phase. It was noted at higher temperatures the presence of less developed crystals, and reduced volume ranges from 0.000-0.150μm3 . In study 2, the highest expansion values at 180 days (0.111%) were found for samples containing excess sulfate ions and with replacement of calcium nanocarbonate. The results indicate that the calcium nanocarbonate presence influences the distribution of ettringite crystals in the paste, the predominance of ettringite crystals in the grasses shape, and also the reduction of the monosulfates sizes, predominating between 0.2-0.3μm, the combination of the factors may have interfered in the expansion process.
Palabras clave : Etringita
Carbonato de cálcio
Cimento Portland
Etringita
Expansão
Morfologia
Nanocarbonato de cálcio
Pasta de cimento Portland
Ettringite
Expansion
Morphology
Calcium nanocarbonate
Portland cement paste
Área CNPQ: ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
Patrocinio: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES
Idioma : por
Institución: Universidade Federal de Sergipe (UFS)
Programa de Posgrado: Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais
Citación : MENDONÇA, Kelly Roberta Moura. Influência da morfologia da etringita na expansão de pastas cimentícias contendo nanocarbonato de cálcio. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, 2023.
URI : http://ri.ufs.br/jspui/handle/riufs/17710
Aparece en las colecciones: Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais

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