Matriz cimentícia nanoestruturada: o papel da nanosílica e do óxido de grafeno nas propriedades mecânicas
| dc.contributor.advisor | Andrade, Ricardo Jorge Espanhol | |
| dc.contributor.author | Brito , Igor da Silva | |
| dc.date.accessioned | 2025-03-21T19:28:57Z | |
| dc.date.available | 2025-03-21T19:28:57Z | |
| dc.date.issued | 2024-02-05 | |
| dc.description.abstract | Os materiais cimentícios, como o concreto, são os mais utilizados pelo homem em sociedade, estando atrás apenas da água em termos de quantidade e volume. E como reduzir sua utilização não é uma alternativa viável do ponto de vista social, e industrial, é necessário prover uma estratégia que permita otimizar o seu desempenho mecânico e aumentar sua eficiência ambiental, contribuindo para reduzir o impacto das emissões de dióxido de carbono (CO2). Serão estudadas formulações para esse objetivo, que utilizem quantidades controladas e/ou reduzidas de cimento, uso de materiais suplementares e mais recentemente com o uso da nanotecnologia, os nanomateriais. Assim, através da engenharia de materiais e nanotecnologia, novas alternativas são possíveis, uma delas utilizada neste trabalho, o emprego do óxido de grafeno (GO), e nanosílica (NS) como ferramenta para o aumento da capacidade mecânica e multifuncional elevando assim, a eficiência no uso dos ligantes. Esta tese obteve sucesso nesses objetivos, formulando e produzindo matrizes cimentícias ternarias e quaternárias, formuladas com uso de materiais suplementares. Além disso, a concepção considerou o uso em conjunto com os nanomateriais de carbono, mitigando assim problemas com a dispersão destes em meio cimentício, de forma a se alcançar matrizes nanoestruturadas. Buscando através dessa estratégia aumentar o desempenho e a durabilidade, empregando o GO em duas versões, um simples e outra hibrida, no qual as folhas de GO foram recobertas com nanosílica (GO-NS), obteve-se assim os nanocompósitos a base de cimento. Para isso, o trabalho foi estruturado em 6 capítulos, divididos em três macro blocos que consistem em formular as matrizes de alto desempenho base utilizando a distribuição otimizada de partículas, no segundo, sintetizar os nanomateriais carbonáceos de estudo e no terceiro, fabricar os nanocompósitos cimentícios. A estratégia do trabalho possibilitou obter uma matriz nanoestruturada que simultaneamente exibe as características de elevada performance, ultrapassando os 100 MPa de resistência a compressão com diminuição de 16,30% do CO2 gerado por m³, sendo que esse desempenho foi alcançado utilizando 10% menos cimento que o traço referência. | |
| dc.description.sponsorship | CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível | |
| dc.description.sponsorship | IPM - Instituto Presbiteriano Mackenzie | |
| dc.identifier.uri | https://dspace.mackenzie.br/handle/10899/40281 | |
| dc.language.iso | pt_BR | |
| dc.publisher | Universidade Presbiteriana Mackenzie | |
| dc.subject | empacotamento de partículas | |
| dc.subject | materiais cimentícios suplementares | |
| dc.subject | emissão de CO2 | |
| dc.subject | eficiência energética | |
| dc.subject | nanocompósitos cimentícios | |
| dc.subject | materiais nanoestruturados | |
| dc.subject | GO | |
| dc.subject | GO-NS | |
| dc.title | Matriz cimentícia nanoestruturada: o papel da nanosílica e do óxido de grafeno nas propriedades mecânicas | |
| dc.type | Tese | |
| local.contributor.advisorLattes | http://lattes.cnpq.br/2704277390841473 | |
| local.contributor.advisorOrcid | https://orcid.org/0000-0002-6902-8269 | |
| local.contributor.authorLattes | http://lattes.cnpq.br/9523880992074093 | |
| local.contributor.authorOrcid | https://orcid.org/0000-0003-3351-0587 | |
| local.contributor.board1 | Bonturim, Everton | |
| local.contributor.board1Lattes | http://lattes.cnpq.br/1155726883286152 | |
| local.contributor.board1Orcid | https://orcid.org/0000-0001-5302-9091 | |
| local.contributor.board2 | Pappalardo Junior, Alfonso | |
| local.contributor.board2Lattes | http://lattes.cnpq.br/1017005954117580 | |
| local.contributor.board2Orcid | https://orcid.org/0000-0001-7573-2693 | |
| local.contributor.board3 | Daminelli, Bruno Luis | |
| local.contributor.board4 | Ramirez, Bruna Niccoli | |
| local.contributor.board4Lattes | http://lattes.cnpq.br/5816717964576561 | |
| local.contributor.coadvisor | Ribeiro, Hélio | |
| local.contributor.coadvisorLattes | http://lattes.cnpq.br/0766240077339002 | |
| local.description.abstracten | Cementitious materials, such as concrete, are the most used by man in society, being second only to water in terms of quantity and volume. And since reducing its use is not a viable alternative from a social and industrial point of view, it is necessary to provide a strategy that allows optimizing its mechanical performance and increasing its environmental efficiency, contributing to reduce the impact of carbon dioxide (CO2) emissions. To this end, formulations that use controlled and/or reduced amounts of cement, use of supplementary materials and, more recently, with the use of nanotechnology, nanomaterials, will be studied.Thus, through materials engineering and nanotechnology, new alternatives are possible, one of them, used in this work, is the use of graphene oxide (GO) and nanosílica (NS) as a tool to increase the mechanical and multifunctional capacity, thus increasing the efficiency in the use of binders. This thesis sought to succeed in these objectives, formulating and producing ternary and quaternary cementitious matrices, formulated with the use of supplementary materials. In addition, its design considered the use in conjunction with carbon nanomaterials, thus mitigating problems with their dispersion in cementitious medium, in order to achieve nanostructured matrices. Seeking through this strategy to increase performance and durability, using GO in two versions, one simple and the other hybrid, in which the GO sheets were coated with nanosílica (GO-NS), the cement-based nanocomposites were obtained. For this, the work was structured in 6 chapters, divided into three macro blocks that consist of formulating the base high-performance matrices using the optimized particle distribution, in the second, synthesizing the carbonaceous nanomaterials of study and in the third, manufacturing the cementitious nanocomposites. The work strategy made it possible to obtain a nano-structured matrix that simultaneously exhibits high performance characteristics, exceeding 100 MPa of compression resistance with a 16.30% reduction in CO2 generated per m³, this performance being achieved using 10% less amount of cement than the reference trace. | |
| local.keywords | particle packing | |
| local.keywords | supplementary cementitious materials | |
| local.keywords | CO2 emission | |
| local.keywords | energy efficiency | |
| local.keywords | cementitious nanocomposites | |
| local.keywords | nanostructured materials | |
| local.publisher.country | Brasil | |
| local.publisher.department | Escola de Engenharia Mackenzie (EE) | |
| local.publisher.initials | UPM | |
| local.publisher.program | Engenharia de Materiais e Nanotecnologia | |
| local.subject.cnpq | CNPQ::ENGENHARIAS |