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Document Type: Tese
Title: Influência do grafeno e dispersantes na hidratação, microestrutura e propriedades autolimpantes de matrizes cimentícias
Authors: Prudente, Isis Nayra Rolemberg
Issue Date: 15-Aug-2024
Advisor: Barreto, Ledjane Silva
Resumo : Este estudo investigou a dispersão de nanoplacas de grafeno (GNPs) e seu impacto na hidratação, microestrutura, propriedades mecânicas e capacidade de autolimpeza de matrizes cimentícias. O estudo foi dividido em três etapas principais: 1) determinação do tempo ideal de agitação para dispersão de GNPs com e sem policarboxilato (PCE); 2) análise da influência da ordem de adição e agitação do PCE e GNPs na dispersão e estabilidade; 3) avaliação da eficácia de diferentes PCEs na dispersão dos GNPs. A caracterização das pastas de cimento incluiu análise de DRX, TG/TDG e MEV. A capacidade de autolimpeza foi verificada através do teste de crescimento acelerado de microalgas, usando Chlorella vulgaris como modelo. Os resultados mostraram que o tratamento ultrassônico foi eficaz na dispersão dos GNPs, e a ordem de adição influenciou a dispersão dos GNPs. A relação entre GNPs e dispersante (g/d) de 1:3 ou superior mostrou-se as mais eficientes. A hidratação inicial foi retardada pela adição de GNPs, mas, quando dispersos com PCE, os GNPs aceleraram a hidratação, especialmente em pequenas quantidades (até 0,12%). Aos 120 dias, as amostras com GNPs dispersos na proporção 1:1 apresentaram a maior taxa de hidratação. Testes mecânicos revelaram que GNPs sem dispersante reduziram a resistência devido à aglomeração, mas o PCE mitigou esse efeito, com a relação g/d ideal de 1:1. Nos testes de autolimpeza, todas as amostras com GNPs demonstraram redução no crescimento de microalgas, com eficácia variando conforme a proporção g/d: 1:3 para 0,03% e 0,12% GNPs, e 1:1 para 0,21% e 0,30%. A homogeneidade dos GNPs nas superfícies das amostras correlacionou-se com a eficácia da autolimpeza.
Abstract: This study investigated the dispersion of graphene nanoplatelets (GNPs) and their impact on hydration, microstructure, mechanical properties, and self-cleaning capacity of cementitious matrices. The study was divided into three main stages: 1) determining the optimal stirring time for GNP dispersion with and without polycarboxylate (PCE); 2) analyzing the influence of the order of addition and stirring of PCE and GNPs on dispersion and stability; 3) evaluating the effectiveness of different PCEs in dispersing GNPs. The characterization of cement pastes included X-ray diffraction (XRD), thermogravimetry (TG/DTG), and scanning electron microscopy (SEM). The selfcleaning capacity was assessed through an accelerated microalgae growth test using Chlorella vulgaris as a model. The results showed that ultrasonic treatment effectively dispersed GNPs, and the order of addition influenced their dispersion. The ratio between GNPs and dispersant (g/d) of 1:3 or higher proved to be the most efficient. Initial hydration was delayed by the addition of GNPs, but when dispersed with PCE, GNPs accelerated hydration, especially in small quantities (up to 0.12%). After 120 days, samples with GNPs dispersed at a 1:1 ratio showed the highest hydration rate. Mechanical tests revealed that GNPs without dispersant reduced strength due to nanoparticle agglomeration, but PCE mitigated this effect, with an ideal g/d ratio of 1:1. In the selfcleaning tests, all samples with GNPs showed reduced microalgae growth, with efficacy varying according to the g/d ratio: 1:3 for 0.03% and 0.12% GNPs, and 1:1 for 0.21% and 0.30%. The homogeneity of GNPs on the sample surfaces correlated with self-cleaning effectiveness.
Keywords: Ciência dos materiais
Grafeno
Cimento
Nanoplaquetas de Grafeno (GNPs)
Éter policarboxilato (PCE)
Dispersão
Hidratação de matrizes cimentícias
Autolimpeza
Dispersion
Hydration of cementitious matrices
Self-cleaning
Subject CNPQ: ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
Sponsorship: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES
Language: por
Institution: Universidade Federal de Sergipe (UFS)
Program Affiliation: Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais
Citation: PRUDENTE, Isis Nayra Rolemberg. Influência do grafeno e dispersantes na hidratação, microestrutura e propriedades autolimpantes de matrizes cimentícias. 2024. 130 f. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, 2024.
URI: https://ri.ufs.br/jspui/handle/riufs/20212
Appears in Collections:Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais

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