Avaliação do perfil térmico e calor de hidratação de pastas de cimento com adição de óxido de grafeno

Evaluation of the thermal profile and hydration heat of cement pastes with addition of graphene oxide

RESUMO

Os nanomateriais (nanosílica, nanotubos de carbono e derivados do grafeno) vêm sendo investigados como potenciais adições capazes de reforçar a matriz cimentícia, principalmente em relação à resistência à tração, por meio dos mecanismos de restrição à iniciação e à propagação das fissuras na escala nanométrica. Como uma nova classe de nanomaterial em escala bidimensional, o óxido de grafeno (OG) tem recebido grande atenção no meio científico devido à sua elevada superfície específica, boa dispersão em água, condutibilidade térmica e elétrica, elevado módulo de elasticidade, além de elevada resistência à tração. Contudo, tem-se conhecimento de que a adição de nanomateriais em matrizes cimentícias pode provocar alterações na cinética da reação de hidratação do cimento. Isso ocorre devido à elevada superfície específica dos nanomateriais, que requer uma grande quantidade de água no preparo das pastas, influenciando diretamente na velocidade da reação de hidratação e no calor total acumulado. Com base nisto, buscou-se, neste trabalho, investigar os efeitos da adição do óxido de grafeno sobre o perfil térmico e calor de hidratação de pastas de cimento Portland. Foram realizados ensaios com adição de óxido de grafeno produzido e patenteado no CTNano/UFMG1 em pastas de cimento de classe CP-III-RS-40, nos teores de 0,03%OG e 0,05%OG. No ensaio de calorimetria, foram observados aumentos no pico de temperatura para as pastas de cimento com adição de OG, bem como redução do tempo de pico, o que indica que este nanomaterial de fato altera a cinética da reação de hidratação do cimento, tanto pelo efeito acelerador de pega decorrente do pH ácido da solução de OG, como pelo efeito de adsorção de moléculas de água e componentes do cimento pelos grupos funcionais de oxigênio, o que aumenta a taxa de reação.

Palavras-chave
Compósitos cimentícios; Nanomateriais; Óxido de grafeno; Perfil térmico; Reação de hidratação