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Tipo: Dissertação
Título: Avaliaçao de propriedades autocicatrizantes de material cimentício contendo silicato de sódio incorporado em microcápsulas biopoliméricas
Título(s) alternativo(s): Evaluation of self-healing properties of cementitious material containing sodium silicate incorporated in biopolymeric microcapsules
Autor(es): Lacerda, Erica Marta Rocha Magnago
Primeiro Orientador: Albuquerque, Elaine Christine de Magalhães Cabral
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Gonçalves, Jardel Pereira
metadata.dc.contributor.referee1: Candido, Verônica Scarpini
metadata.dc.contributor.referee2: Cabral, Antonio Eduardo Bezerra
metadata.dc.contributor.referee3: Albuquerque, Elaine Christine de Magalhães
metadata.dc.contributor.referee4: Gonçalves, Jardel Pereira
Resumo: Utilizado como aglomerante em revestimentos, estruturas, reforços e restaurações, o cimento é o produto mais relevante na construção civil. A indústria cimenteira é a maior causadora de GEE entre os processos industriais e, sem uma mudança na demanda ou no processo produtivo, ela alcançará mais de 45 bi de ton. de emissão cumulativa de CO2 no ano de 2100. O material cimentício tem sua durabilidade comprometida pela porosidade, permeabilidade, resistências a tração e flexão desprezíveis e sensibilidade à fissuração. A permeação de agentes agressivos pode levar a deterioração do material cimentício e corrosão do aço inserido. Pequenas fissuras (até ≈200 µm) podem ser cicatrizadas de forma autógena, mas as maiores somente com a cicatrização autônoma. Em vista disso, este trabalho avaliou a capacidade de autocicatrização de materiais cimentícios produzidos com cimento Portland de alto-forno (CP III), através da incorporação de silicato de sódio (SS) em microcápsulas de membrana polimérica de goma arábica/gelatina (MC). Foram produzidas microcápsulas polinucleadas, com evidenciada incorporação de SS nos núcleos, de morfologia aproximadamente esférica e perfil populacional monomodal com D [4;3] de 74,9 μm e Span de 0,96. Foram testadas pastas de referência com apenas água e cimento (G-R), com SS livre na água de mistura (G-RSS) e com MC incorporando SS (G-MCSS) ou água (G-MCA). O SS livre na água de mistura e a adição de MC participaram como retardantes, levando à resultados inferiores nos ensaios de resistência a compressão no 3º dia de idade. Entretanto, aos trinta e cinco dias de idade, a presença das MCs propiciou maior resistência à compressão e à tração na flexão em amostras fissuradas e cicatrizadas, quando comparadas a amostras íntegras semelhantes, e levou à superação das amostras de referência. G-RSS sempre apresentou os piores resultados nas idades mais maduras. A presença de SS livre ou de MCs aumentou a viscosidade da pasta cimentícia e retardou o processo de hidratação. Durante análise por calorimetria isotérmica, amostras contendo 16% de MCSS produziram fluxo de calor cerca de 24% do produzido por G-R, quando MCSS foi lavada, e 10%, quando não foi lavada. Tamanha diminuição no fluxo de calor, prenuncia um material excelente para aplicações em estruturas de alto volume de massa. Os testes de absorção demonstraram eficiência na selagem de fissuras nas amostras carregadas que continham microcápsulas. Tanto no teste de absorção por capilaridade quanto no de absorção por porosidade aberta, G-RSS se manteve com o pior resultado e as amostras contendo MCSS ou MCA, absorveram menos água que G-R ou se equipararam a elas. O conjunto dos resultados permitiu concluir que a adição de 16% (v/vcimento) do aditivo MCSS, propiciou aumento da durabilidade da pasta endurecida além de melhorar as propriedades mecânicas dos corpos de prova após fissuração.
Abstract: Used as a binder in coatings, structures, reinforcements and restorations, cement is the most relevant product in civil construction. The cement industry is the largest cause of GHG among industrial processes and, without a change in demand or in the production process, it will reach more than 45 bi ton. cumulative CO2 emissions in the year 2100. The durability of the cementitious material is compromised by porosity, permeability, negligible tensile and flexural strengths, and sensitivity to cracking. The permeation of aggressive agents can lead to deterioration of the cementitious material and corrosion of the inserted steel. Small fissures (up to ≈200 μm) can be healed autogenously, but larger ones only with autonomous healing. In view of this, this study evaluated the self-healing capacity of cementitious materials produced with blast furnace Portland cement (CP III), through the incorporation of sodium silicate (SS) in gum arabic/gelatin (MC) polymeric membrane microcapsules. Polynucleated microcapsules were produced, with evidence of SS incorporation in the nuclei, with approximately spherical morphology and monomodal population profile with D [4;3] of 74.9 μm and Span of 0.96. Reference pastes were tested with only water and cement (G-R), with free SS in the mixing water (G-RSS) and with MC incorporating SS (G-MCSS) or water (G-MCA). The free SS in the mixing water and the addition of MC participated as retardants, leading to inferior results in the compressive strength tests on the 3rd day of age. However, at thirty-five days of age, the presence of CMs provided greater compressive and tensile strength in flexion in cleft and cured samples, when compared to similar intact samples, and led to the surpassing of the reference samples. G-RSS always showed the worst results at more mature ages. The moduli of elasticity calculated from the propagation velocities of ultrasonic waves were also in line with the one presented by the hardness test. The presence of free SS or MCs increased the viscosity of the cementitious paste and slowed down the hydration process. During isothermal calorimetry analysis, samples containing 16% of MCSS produced a heat flux about 24% of that produced by G-R when MCSS was washed, and 10% when it was not washed. Such a decrease in heat flow foreshadows an excellent material for applications in high mass volume structures. Absorption tests demonstrated efficiency in sealing cracks in loaded samples containing microcapsules. In both the capillary absorption and open porosity absorption tests, G-RSS had the worst result and the samples containing MCSS or MCA absorbed less water than G-R or were equal to them. The set of results allowed us to conclude that the addition of 16% (v/vcement) of the MCSS additive increased the durability of the hardened paste in addition to improving the mechanical properties of the specimens after cracking.
Palavras-chave: Cimento de alto forno
Autocicatrização
Cura Autônoma
Fissuras
Microcápsula Biopolimérica
Silicato de Sódio
Coacervação complexa
Baixo calor de hidratação
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::CONSTRUCAO CIVIL::MATERIAIS E COMPONENTES DE CONSTRUCAO
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::CONSTRUCAO CIVIL::PROCESSOS CONSTRUTIVOS
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::ESTRUTURAS::ESTRUTURAS DE CONCRETO
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOS::CERAMICOS
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA::POLIMEROS
Idioma: por
País: Brasil
Editora / Evento / Instituição: Universidade Federal da Bahia
Sigla da Instituição: UFBA
metadata.dc.publisher.department: Escola Politécnica
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Industrial (PEI) 
Tipo de Acesso: Acesso Restrito/Embargado
URI: https://repositorio.ufba.br/handle/ri/39787
Data do documento: 21-Dez-2023
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