Effect of nano-silica on Portland cement matrix

AUTOR(ES)
FONTE

Rev. IBRACON Estrut. Mater.

DATA DE PUBLICAÇÃO

13/12/2019

RESUMO

Resumo O uso de nanopartículas é uma tendência recente que pode assumir um papel importante para melhorar o desempenho mecânico do cimento Portland. O objetivo deste estudo é avaliar o efeito da nanossílica na matriz de cimento Portland. A distribuição do tamanho das partículas da matriz de cimento Portland foi modificada pela incorporação de 11, 6.2, 3.1, 1.7, 0.85 a 0.42%, em massa, de nanossílica. A demanda de água e o consumo de aditivo dispersante foram ajustados, e as propriedades reológicas das suspensões foram analisadas por meio de reometria rotacional. O desempenho mecânico das misturas foi avaliado pela resistência à compressão. A distribuição do tamanho dos poros foi medida por porosimetria de intrusão de mercúrio, e a hidratação foi analisada por difratometria de raios-X. O comportamento reológico apresentou uma mudança considerável, como consequência da elevada área superficial específica das nanopartículas. O teor ótimo de nanossílica, ou a menor quantidade de nanopartículas, que leva ao maior ganho de resistência, variou de acordo com a relação água/sólidos. Um aumento na hidratação e o refinamento dos poros foram obtidos pelo uso da nanossílica. O efeito de empacotamento e a pozolanicidade são os principais efeitos da nanossílica na microestrutura da matrix de cimento Portland.Abstract The use of nano-particles is a current trend that may play an important role for improving the mechanical performance of Portland cement. The aim of this study is to evaluate the effect of nano-silica on Portland cement matrix. The particle size distribution of Portland cement matrix was modified by the incorporation of 11, 6.2, 3.1, 1.7, 0.85 and 0.42 wt.% of nano-silica. The water demand and the consumption of dispersant were adjusted, and the rheological properties of suspensions were analyzed through rotational rheometry. The mechanical performance of studied mixtures was evaluated by the compressive strength. The pore size distribution was measured by mercury intrusion porosimetry (MIP), and the hydration was analyzed through X-ray diffractometry. The rheological behavior presented a considerable changed, as a consequence of high specific surface area of nano-particles. The optimum content of nano-silica, or the smaller quantity of nano-particles, that leads to the maximum strength gain, varied according to the water to solids ratio. An increasing on the hydration and a pore refinement were obtained due to the use of silica nanoparticles. The particle’s packing and the pozzolanic reaction were the two main effects of nano-silica on the microstructure of Portland cement matrix.

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