Análise comparativa da resistência à tração na flexão e à compressão de argamassa enriquecida com nanotubos de carbono

Autores

DOI:

https://doi.org/10.18830/1679-09442025v18e53203

Palavras-chave:

Nanotubos de carbono, Tração na flexão, Compressão, Argamassa nanoestruturada

Resumo

Este estudo investiga a influência da adição de nanotubos de carbono não tratados (NTC) nas propriedades de consistência, resistência à compressão e à tração na flexão de corpos de prova cilíndricos (NBR 7215:2019) e prismáticos (NBR 13279:2005) produzidos com argamassa enriquecida com NTC. Também é analisada a compatibilidade entre os resultados de resistência à compressão obtidos por duas metodologias distintas. Análises morfológicas dos NTC e das argamassas foram realizadas por Microscopia Eletrônica de Varredura. A incorporação de NTC reduziu a consistência do produto fresco e a resistência à compressão dos corpos prismáticos. Contudo, as resistências à tração na flexão dos corpos prismáticos e à compressão dos corpos cilíndricos não apresentaram variações significativas. A alta variabilidade nos valores de resistência dos corpos de prova com NTC sugere uma dispersão não homogênea dos nanotubos. A variabilidade na resistência à compressão dos corpos prismáticos também foi atribuída ao procedimento da norma, que exige ensaio após a ruptura por flexão.

Downloads

Biografia do Autor

Alaíde Marta dos Santos, Universidade Federal de Ouro Preto; Escola de Minas; Programa de Pós-Graduação em Engenharia das Construções

Alaíde graduada em Engenharia da Mobilidade pela Universidade Federal de Itajubá, Campus Itabira, em 2016. É Mestra em Engenharia das Construções, titulada pela Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP) no ano de 2024. Tem interesse na área de Engenharia Civil, principalmente no estudo e pesquisa relacionados aos resíduos da construção civil e à inovação da argamassa nanoestruturada. Atualmente, é doutoranda pelo Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil (PROPEC).

Claudio Ernani Martins Oliveira, Universidade Federal de Itajubá; Campus de Itabira; Instituto de Engenharias Integradas

Claudio é graduado em Engenharia Civil (2005), Mestre em Construções Metálicas (2009) pela Universidade Federal de Ouro Preto, UFOP e Doutor em Construções Metálicas (2015) pela Universidade Federal de Ouro Preto, UFOP . Atualmente é professor associado vinculado ao Instituto de Engenharias Integradas da Universidade Federal de Itajubá - Campus de Itabira. Tem experiência na área de Engenharia Civil, com ênfase em Estruturas Metálicas, de Concreto e de Madeira, atuando principalmente nos seguintes temas: Resistência dos Materiais, Teoria das Estruturas, Análise Estrutural, Pontes, Programação de Computadores e Cálculo Numérico.

Viviany Geraldo, Universidade Federal de Itajubá; Campus de Itabira; Instituto de Engenharias Integradas

Viviany é graduada em Física pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (1998)-UNESP, Mestra em Ciência e Engenharia de Materiais (2001) e Doutora em Ciência e Engenharia de Materiais pela Universidade de São Paulo (2005)-USP. Realizou pós-doutorado em Física na Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG). Atualmente é professora vinculada ao Instituto de Engenharias Integradas da Universidade Federal de Itajubá - Campus de Itabira. Atua principalmente com dióxido de estanho, semicondutores, nanotubos de Carbono e síntese de nanomateriais. Tem experiência em docência para graduação em diversas engenharias. Atualmente se dedica a produção e purificação de nanotubos de carbono, com ênfase em escala e qualidade de produção de nanotubos de Carbono, para aplicação em diversas áreas, principalmente na Construção Civil. É coordenadora do programa de Mestrado Profissional da Pós graduação em Engenharia de Materiais (PPGEMT).

Evandro Augusto de Morais, Universidade Federal de Itajubá; Campus de Itabira; Instituto de Ciências Puras e Aplicadas

Evandro é graduado em em Física pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (2000), Mestre em Ciências e Engenharia de Materiais pela Universidade de São Paulo (2002) e Doutor em Ciência e Tecnologia de Materiais pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (2008). Atualmente é professor associado lotado no Instituto de Ciências Puras e Aplicadas da Universidade Federal de Itajubá - Campus Avançado de Itabira. Tem experiência na área de Física, com ênfase em Física da Matéria Condensada, atuando principalmente nos seguintes temas: propriedades elétricas e ópticas em semicondutores óxidos dopados com terras-raras, transporte elétrico em materiais bidimensionais (grafeno), síntese em larga escala de nanotubos de carbono e aplicação na construção civil.

Jordânio Samuel Siqueira, Universidade Federal de Itajubá; Instituto de Física e Química; Curso de Pós-Graduação em Materiais para Engenharia

Graduado em Engenharia Mecânica (2015) e Mestre em Materiais Para Engenharia (2018) pela Universidade Federal de Itajubá. Atualmente é técnico de laboratório de mecânica e doutorando do programa de Programa de Pós-Graduação Ciência e Engenharia de Materiais pela Universidade Federal de Itajubá. Como técnico atua na área de metalografia e na operação de microscópios óticos e eletrônico de varredura.

Rovadávia Aline de Jesus Ribas, Universidade Federal de Ouro Preto; Escola de Minas; Depart. de Engenharia Civil; Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil

Rovadávia é graduada em Engenharia Civil (1987), Mestra em Construções Metálicas (2006) e Doutora em Construções Metálicas (2013) pela Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP). Atualmente é professora efetiva do Magistério Superior na área de Estruturas do Departamento de Engenharia Civil da Escola de Minas da UFOP. Atuou no Programa de Pós-Graduação em Construção Metálica (2014-2018) e atua no Programa de Pós-Graduação em Engenharia das Construções (desde 2019). Ministra disciplinas relacionadas a resistência dos materiais e construções de concreto armado. Tem atuado em pesquisas relacionadas a: sistemas de fechamento industrializados, desempenho de edificações e manifestações patológicas das estruturas de aço e de concreto armado. É coordenadora do Programa de Pós-Graduação em Engenharia das Construções.

Referências

ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 13276: Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos – Determinação do índice de consistência. Rio de Janeiro, 2016.

ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 13279: Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos – Determinação da resistência à tração na flexão e à compressão. Rio de Janeiro, 2005.

ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7215: Cimento Portland – Determinação da resistência à compressão de corpos de prova cilíndricos. Rio de Janeiro, 2019.

BAI, S.; JIANG, L.; Xu N.; JIN M.; JIANG, S. Improvement of Mechanical and Electrical Properties of Graphene/Cement Composite due to Enhanced Graphene Dispersion through the Addition of Silica Fume, Construction and Building Materials, v. 164, p. 433-441, 2018. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.12.176.

CARVALHO, J. C .L.; COSTAL, G. Z.; DE MORAIS, E. A.; OLIVEIRA, C. E. M.; SIQUEIRA, J. S.; DA SILVA, E. E.; OLIVEIRA, C. A. S.; FILHO, F. M.; SILVA, G. J. B.; GERALDO, V. Synthesis and application of carbon nanotubes grown directly on pozzolanic clay. Journal of Nanoparticle Research, v. 25, n. 186, 2023. DOI: https://doi.org/10.1007/s11051-023-05822-2.

CHAIPANICH, A.; NOCHAIVA, T.; WONGKEO, W.; TORKITTIKUL, P. Compressive strength and microstructure of carbon nanotubes–fly ash cement composites. Materials Science and Engineering: A, v. 527, n. 4-5, p. 1063–1067, 2010. DOI: https://doi.org/10.1016/j.msea.2009.09.039.

CHANG, C.; HSU, I.; AYKOL, M.; HUNG, W.; CHEN, C.; CRONIN, S. B. A New Lower Limit for the Ultimate Breaking Strain of Carbon Nanotubes, ACS Nano, v. 4, n. 9, p. 5095-5100, 2010. DOI: https://doi.org/10.1021/nn100946q.

COSTAL, G. Z.; CALDERÓN-MORALES, B. R. S.; CARVALHO, J. C. L.; SILVA, E. E.; MORAIS, E. A.; MACHADO, L. F.; OLIVEIRA, C. A. S.; MOURA FILHO, F.; GERALDO, V. CNT grown in situ from iron ore tailings: simple dispersion and environmental sustainability, Journal of Nanoparticle Research, v. 25, n. 199, 2023. DOI: https://doi.org/10.1007/s11051-023-05846-8.

DANOGLIDIS, P. A.; KONSTA-GDOUTOS, M. S.; GDOUTOS, E. E.; SHAH, S. P. Strength, energy absorption capability and self-sensing properties of multifunctional carbon nanotube reinforced mortars, Construction and Building Materials, v. 120, p. 265-274, 2016. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.05.049.

GERALDO, V.; OLIVEIRA, S.; SILVA, E. E.; OLIVEIRA, C. A. S.; CUNHA, R. M. A.; OLIVEIRA, R. F. P.; OLIVEIRA, C. E. M.; MORAIS, E. A. Synthesis of carbon nanotubes on sand grains for mortar reinforcement, Construction and Building Materials, v. 252, 2020. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.119044.

HAWREEN, A.; BOGAS, J. A.; DIAS, A. P. S. On the mechanical and shrinkage behavior of cement mortars reinforced with carbon nanotubes. Construction and Building Materials, v. 168, p. 459-470, 2018. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.02.146.

IIJIMA, S. Helical microtubules of graphitic carbon. Nature, v. 354, n. 6348, p. 56-58, 1991. DOI: https://doi.org/10.1038/354056a0.

JANG, S.H.; KAWASHIMA, S.; YIN, H. Influence of carbon nanotube clustering on mechanical and electrical properties of cement pastes. Materials, v. 9(4), n. 220, 2016 DOI: https://doi.org/10.3390/ma9040220.

KANG, S. T. K.; SEO, J. Y.; PARK, S. H. The characteristics of CNT/Cement composites with acid-treated MWCNTs, Advances in Materials Science and Engineering, v. 2015, n. 1, 2015. DOI: http://dx.doi.org/10.1155/2015/308725.

LI, G.; WANG, P.; ZHAO, X. Pressure-sensitive and microstructure of carbon nanotube reinforced cement composites, Cement Concrete Comp. v. 29, n. 5, p. 377-382, 2007. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2006.12.011.

LIU, Y.; ZHONG, X.; REZA MOHAMMADIAN, H. Role of carbon nanotubes in reinforcing the interfacial transition zone and impermeability of concrete under different water-to-cement ratios. Construction and Building Materials, v. 272, p. 649-656, 2023; DOI: https://doi.org/10.1016/j.aej.2023.04.025.

MACLEOD, A. J. N.; FEHERVARI, A.; GATES, W. P.; GARCEZ, E. O.; ALDRIDGE, L. P. COLLINS, F. Enhancing fresh properties and strength of concrete with a pre-dispersed carbon nanotube liquid admixture. Construction and Building Materials, v.247, n. 118524, 2020. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.118524.

MANZUR, T.; YAZDANI, N.; EMON, M.; BASHAR, A. Potential of carbon nanotube reinforced cement composites as concrete repair material, Journal of Nanomaterials, v. 2016, n.1, p. 1–10, 2016.DOI: https://doi.org/10.1155/2016/1421959

MAKAR, J.; MARGESON, J.; LUH, J. Carbon nanotube/cement composites-early results and potential application. Proceedings of the 3rd International Conference on Construction Materials: Performance, Innovations and Structural Implications, p. 1-10, Vancouver, 2005.

MARCONDES, C. G. N.; MEDEIROS, M. H. F.; MARQUES FILHO, J.; HELENE, P. Nanotubos de carbono em concreto de cimento Portland: Influência da dispersão nas propriedades mecânicas e na absorção de água. Alconpat, v. 5, n. 2., p. 97-114, 2015. Disponível em: http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S2007-68352015000200097&lng=es&tlng=pt. Acesso em 29 set. 2024.

MONTEIRO, A. R. Dispersão mecânica de NTCs de carbono com cimento Portland. 2018. f. 156. Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Florianópolis, 2018.

NEVILLE, A. M.; BROOKS, J. J. Tecnologia do concreto, Porto Alegre: Bookman, 2ª ed, 2013.

RASHAD, A. M. Effect of carbon nanotubes (CNTs) on the properties of traditional cementitious materials, Construction. Building. Materials, v. 153, pp. 81–101, 2017 DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2017.07.089.

RIBEIRO, A. V. S.; SILVA, J. M.; GLEIZE, P. J. P. Análise da dispersão de NTCs de carbono de paredes múltiplas com diferentes aditivos dispersantes, Revista Matéria, v.27, n.3, 2022. DOI: https://doi.org/10.1590/1517-7076-RMAT-2022-0063

RIBEIRO, A. V. S.; GUINDANI, E. N.; GLEIZE, P. J. P. Analysis of Portland cement consumption reduction by using functionalized multiwalled carbon nanotubes in mortars. Structures and Materials Journal, v.17, n.2, 2024. DOI: https://doi.org/10.1590/S1983-41952024000200004.

SONG, C.; HONG, G.; CHOI, S. Effect of dispersibility of carbon nanotubes by silica fume on material properties of cement mortars: Hydration, pore structure, mechanical properties, self-desiccation, and autogenous shrinkage. Construction and Building Materials, v. 265, p. 120318, 2020. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.120318.

SOUSA, I. P. S. Obtenção de nanossílica funcionalizada visando o uso como aditivo em misturas cimentícias. Dissertação (mestrado) – Universidade Federal de Goiás. Goiânia, 2017.

XIE, X.; MAI, Y.; ZHOU, X. Dispersion and alignment of carbon nanotubes in polymer matrix: A review. Materials Science and Engineering R, v. 49, n. 4, p. 89 – 112, 2005. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mser.2005.04.002.

Downloads

Publicado

07-03-2025

Como Citar

Santos, A. M. dos, Oliveira, C. E. M., Geraldo, V., Morais, E. A. de, Siqueira, J. S., & Ribas, R. A. de J. (2025). Análise comparativa da resistência à tração na flexão e à compressão de argamassa enriquecida com nanotubos de carbono. Paranoá, 18, e53203. https://doi.org/10.18830/1679-09442025v18e53203

Edição

Seção

Tecnologia, Ambiente e Sustentabilidade

Artigos Semelhantes

1 2 > >> 

Você também pode iniciar uma pesquisa avançada por similaridade para este artigo.