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UNIVERSIDADE PAULISTA ALEXANDRO GOMES PEREIRA GIOVANNA MUNHOZ CONCRETO GRAFITE: POTENCIAIS BENEFICIOS E APLICAÇÕES NA ENGENHARIA CIVIL SANTANA DE PARNAIBA – SP 2023 ALEXANDRO GOMES PEREIRA GIOVANNA MUNHOZ CONCRETO COM GRAFITE: BENEFICIOS E APLICAÇÕES NA ENGENHARIA CIVIL Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de Engenharia Civil da Universidade do Paulista como requisito à obtenção do título de engenheiro civil. Orientador Prof. Marcio e Devanil SANTANA DE PARNAIBA – SP 2023 FICHA CARTALOGRAFICA Biblioteca da Universidade Paulista - UNIP. Guia de normalização para apresentação de trabalhos acadêmicos da Universidade Paulista : ABNT / Biblioteca da Universidade Paulista – UNIP Revisda e atualizado pelos Bibliotecários Alice Horluchi e Rodrigo da C. Aglinskas. – 2023. 52 p. : il. color. 1.Normatização. 2.Trabalhos academicos. 3 AT. I Biblioteca da Universidade Paulista - UNI ALEXANDRO GOMES PEREIRA GIOVANNA MUNHOZ CONCRETO COM GRAFITE: BENEFICIOS E APLICAÇÕES NA ENGENHARIA CIVIL Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de Engenharia Civil da Universidade do Paulista como requisito à obtenção do título de engenheiro civil. BANCA EXAMINADORA ____________________________________/___/____ Prof. Nome do professor Universidade Paulista – UNIP ____________________________________/___/____ Prof. Nome do professor Universidade Paulista – UNIP ____________________________________/___/____ Prof. Nome do professor Universidade Paulista - UNIP ESTUDO DO CONCRETO DE CIMENTO PORTLAND COM ADIÇÃO DE NANOGRAFITE SANTANA DE PARNAIBA 2023 ESTUDO DO CONCRETO DE CIMENTO PORTLAND COM ADIÇÃO DE NANOGRAFITE Monografia realizada como requisito de avaliação total da disciplina de TCC II e para obtenção do título de Bacharel em Engenharia Civil pelo Instituto de Ciencias Exatas da Universidade Paulista – UNIP, sob orientação do professor Marcio e orientação dos professores SANTANA DE PARNAIBA RESUMO: Este estudo analisou as propriedades qualitativas do concreto de cimento Portland com a adição de nanografite de sintetização própria. Ressalta-se que esta adição de carbono até então não havia sido comprovada no melhoramento das propriedades do concreto. Deste modo, averiguou-se alguns dos fatores qualitativos do concreto com adição de NG, entre eles: resistência mecânica à compressão, módulo de elasticidade, velocidade de propagação de ondas e a trabalhabilidade do concreto em seu estado fresco. Para isso, foi sintetizado nanografite a partir do grafite expandido, o qual foi adicionado ao concreto em relação a massa de cimento nas proporções de 0,5%, 1% e 3%, comparando seus resultados ensaiados a um concreto de referência em que não conteve adição. Dos resultados obtidos, mostrou-se que ao se adicionar nanografite na composição do concreto, obteve-se aumento da consistência, da resistência à compressão e da qualidade da estrutura interna dos concretos com adições, respectivamente, de 1% e 3%. PALAVRAS-CHAVE: Concreto com adição de nanografite. Nanografite aplicado na construção civil. Nanotecnologia aplicada ao concreto. Adições de carbono utilizadas na tecnologia do concreto. LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS a/c- Relação água/cimento ABNT- Associação Brasileira de Normas Técnicas Ca- Consumo de água Cb- Consumo do agregado graúdo Cc- Consumo de cimento Cm- Consumo do agregado miúdo CP- Corpo de Prova D- diâmetro do corpo de prova E- Módulo de elasticidade Ɛ- Deformação F- Força máxima alcançada Fc- Força à compressão ƒck- Resistência característica do concreto à compressão ƒcm28- Resistência média característica do concreto à compressão aos 28 dias GE- Grafite expandido GI- Grafite intercalado MF- Módulo de finura NBR- Norma Brasileira NG- Nanografite NM- Norma Mercosul NTC- Nanotubo de carbono Ơ- Tensão Sd- Desvio padrão Figura 1- Exemplo de IEV 22 Figura 2- Módulo de elasticidade 24 Figura 3- Fatores de influência ao módulo de elasticidade 24 Figura 4- Esquema de ensaio do método de pulso ultra-sônico 25 Figura 5- Esquematização microestrutura do concreto 27 Figura 6- Ligação hexagonal do Grafeno 28 Figura 7- Representação esquemática da estrutura de nanotubos de carbono 29 Figura 8- Estrutura da Grafite 30 Figura 9- Exemplo de Grafite intercalado 31 Figura 10- Processo sintetização NG a partir do GE 35 Figura 11- Fotografias de alguns dos ensaios realizados 37 Figura 12- Corpos de prova moldados 39 Figura 13- NG dispersado ao superplastificante e na última fração de água 39 Figura 14- Ensaios de trabalhabilidade realizados 40 Figura 15- Ensaios mecânicos 41 Figura 16- Aparelho utilizado e ensaio realizado aos corpos de prova 41 Figura 17- Comparação NG e GE 42 Figura 18- Ensaio de dispersão 43 Figura 19- Consistência dos concretos 46 ( LISTA DE FIGURAS ) Quadro 1 - Tipos de cimento Portland normalizados no Brasil 15 Quadro 2 - Classificação das britas quanto as dimensões nominais. 17 Quadro 3- Classificação abatimento 20 Quadro 4- Classificação quanto ao tipo de serviço 20 Quadro 5- Classe espalhamento (Slump Flow) 21 Quadro 6- Classificação por velocidade de propagação de ondas 25 Quadro 7- Caracterização do CPV-ARI 36 Quadro 8- Normas utilizadas para determinação dos índices físicos dos agregados 37 Quadro 9- Especificação Silicon ns plus 400 38 Quadro 10- Resultado Caracterização 44 Quadro 11- Dosagem concreto 45 Quadro 12- Resultados ensaio ultrassom aos 21 dias 48 Quadro 13- Resultados ensaio resistência a compressão 49 Quadro 14- Resultado módulo de elasticidade 51 ( LISTA DE QUADROS ) ( SUMÁRIO ) INTRODUÇÃO 12 REFERENCIAL TEÓRICO 14 CONCRETO DE CIMENTO PORTLAND 14 Cimento Portland 14 Adições Minerais 15 Agregados 16 Agregados Graúdos e Miúdos 16 Água no Concreto 17 Aditivos Químicos 18 PROPRIEDADES DO CONCRETO 19 Concreto no Estado Fresco 19 Concreto no estado Endurecido 22 Microestrutura 26 ADIÇÕES DE CARBONO ESTUDADAS 27 Grafeno 28 Nanotubos de carbono 29 CARBONO GRAFITE 30 Estruturas da Grafite 31 Nanografite 32 A INFLUÊNCIA DA NANOTECNOLOGIA AO CONCRETO 33 METODOLOGIA 34 PARÂMETROS DELIMITANTES FIXADOS NA PESQUISA 34 NANOGRAFITE 34 ESCOLHA DOS MATERIAIS 36 Cimento 36 Agregados 37 Aditivo 38 DOSAGEM DO CONCRETO 38 CONFECÇÃO DO CORPOS DE PROVA 38 ENSAIO DE COMPRESSÃO e módulo de elasticidade DOS CORPOS DE PROVA .40 3.7 ENSAIO DE VELOCIDADE DE PULSO ULTRA-SÔNICO 41 RESULTADOS E DISCUSSÕES 42 NANOGRAFITE 42 AGREGADOS 43 DOSAGEM DO CONCRETO 45 TRABALHABILIDADE DO CONCRETO 45 ENSAIO DE VELOCIDADE DE PULSO ULTRASSÔNICO 47 COMPRESSÃO AXIAL DO CONCRETO 49 MÓDULO DE ELASTICIDADE DO CONCRETO 51 CONSIDERAÇÕES FINAIS 53 REFERÊNCIAS 55 1 INTRODUÇÃO No contexto atual do século XXI, muito se tem estudado em relação à utilização do carbono na tecnologia de fabricação do concreto. Diversos estudos prometem revolucionar a construção civil apenas com a adição das composições desse elemento químico. Ressalta-se que esse elemento químico, nas suas diferentes formas, apresenta importantes características e propriedades capazes de beneficiar as características mecânicas do concreto. Com base nas formas utilizadas do carbono, o mundo científico tem buscado resultados inovadores a partir do estudo de adições de nanotubos de carbono e grafeno ao concreto, os quais possuem a capacidade de melhoria das propriedades dos materiais e resistência do concreto endurecido. Entretanto, essas formas de apresentações tem um alto custo, o que deixa suas utilizações inviáveis economicamente. Todavia, entre as quatro formas alotrópicas do carbono de amplo interesse econômico e científico, existe uma que é conhecida como grafite, também chamada de chumbo negro ou plumbagina. A qual possui características desejáveis como, resistência às elevadas temperaturas, alta condutividade térmica, flexibilidade em sua estrutura, potencial de dissipação e expansão de outros materiais. (LOBATO, 2009; MARINHO, 2014) Não obstante, a grafite em melhor compreensão da estrutura do concreto com adição de NG, determinou-se através do ensaio de módulo de elasticidade, seus resultados mecânicos, que podem ser expressos no Quadro 14. Quadro 14- Resultado módulo de elasticidade 3 dias 28 dias Adições -> 0% 0,5% 1% 3% Adições -> 0% 0,5% 1% 3% CP1 26,1 24,7 28,8 27,8 CP1 30,50 26,40 27,30 30,90 CP2 33,1 25,1 27,1 34,6 CP2 29,10 28,60 24,90 30,40 CP3 23,4 24 22 31 CP3 31,20 25,90 26,40 31,50 Média 27,56 24,59 26 31,14 Média 30,28 26,96 26,19 30,94 Desvio Padrão 5,023 0,5189 3,55 3,377 Desvio Padrão 1,053 1,466 1,23 0,5285 Coef. Var. (%) 18,23 2,11 13,65 10,85 Coef. Var. (%) 3,48 5,436 4,704 1,708 Fonte: elaboração da própria autora, 2017. Conforme pode-se observar no Gráfico 4, os resultados obtidos de módulo de elasticidade foram maiores para o concreto de referência e de 3% de adição de NG. O resultado para o concreto com 3% de adição já era esperado, pois se manteve com maior velocidade de propagação de onda e maior resistência a compressão, entretanto o seu valor aos 28 dias foi menor que aos 3 dias. Além do mais, os concretos com 0,5% e 1% de adição de NG alcançaram valores inferiores ao de referência, trazendo maior estranheza pelo fato do concreto de 0,5% de adição ter obtido aos 28 dias melhor propriedade elástica que o concreto de 1% de NG. ( 32 31 30 29 28 27 0% 0,5% 1% 3% 26 25 24 3 dias 28 dias ) ( Módulo de Elasticidade (GPa) )Gráfico 4-Módulo de elasticidade Fonte: elaboração da própria autora, 2017. Este parâmetro mecânico pode variar em função de diversos fatores, entre eles: propriedades do ensaio, matriz cimentícia e interface da zona de transição/agregado. Entretanto, como os valores da velocidade de propagação ultrassônica e de resistência à compressão axial se mantiveram qualitativamente crescentes em função da adição de nanografite (exceto ao concreto com adição de 0,5%), compreenda-se que não houve uma execução adequada no ensaio. Podendo ter ocasionado uma imprecisão por meio do técnico responsável por programar e executar o ensaio ou um descalibramento da máquina de ensaio. 5 CONSIDERAÇÕES FINAIS Com o desenvolvimento do presente estudo, foi possível analisar a influência da adição de nanografite no melhoramento da microestrutura do concreto, que consequentemente atuou no aumento da resistência mecânica à compressão do mesmo. Além disso, também permitiu a sintetização de NG que fora o processo mais demorado deste estudo e comprovar sua síntese por meio de ensaio de dispersão. Ao comprovar a funcionalidade mecânica na resistência à compressão do concreto ao se adicionar nanografite, abre-se um novo contexto ao estudo dos concretos e a nanotecnologia aplicada na construção civil. Pois, até então, a síntese de nanografite não havia sido comprovada no melhoramento da microestrutura e da resistência mecânica do concreto. Por meio do ensaio de pulso de velocidade ultrassônica, foi possível determinar que ao se adicionar nanografite nas proporções de 1% e 3%, obteve-se o melhoramento da microestrutura do concreto, pois as mesmas reduzem a porosidade do concreto. É possível concluir essa funcionalidade pois, quando se tem menor índice de vazios na estrutura do concreto têm-se o aumento da velocidade de propagação de onda. O ensaio de resistência mecânica à compressão julgou-se melhor aos concretos adicionados 1% e 3% de NG. Aos 3 dias obteve-se o aumento da resistência em 3,61% ao concreto com 1% de adição e 25,6% ao concreto adicionado 3% de NG, já aos 28 dias o aumento dos concretos adicionados 1% e 3% de nanografite foram respectivamente 2,15% e 18,5%. Para o ensaio de módulo de elasticidade, o concreto com adição de 3% de nanografite manteve-se com a propriedade mecânica elástica superior aos outros concretos com adição e de referência. Entretanto, houve uma grande variação dos parâmetros qualitativos avaliados anteriormente, o que não condiz com os resultados obtidos dos ensaios de resistência à compressão e velocidade de propagação de onda do concreto. Dessa forma, pode-se considerar que houve uma disfunção na realização do ensaio de módulo de elasticidade. Conclui-se deste modo, que a melhor proporção de adição de nanografite ao concreto é 3%. O concreto com essa proporção de adição obteve melhor desenvoltura em todos os ensaios analisados, dentre eles, a resistência mecânica à compressão, que é o principal parâmetro de qualidade do concreto endurecido. Propõe-se para estudos futuros adicionar nanografite ao concreto em outras mais proporções, fazendo a estimativa do devido consumo de água em relação a proporção de NG a ser inserido. Sugere-se também a análise da microestrutura por meio do microscópio de varredura (MEV), mais ensaios para análise reológica, ensaio de resistência mecânica à tração e ensaios de funcionalidade térmica. REFERÊNCIAS ANDRADE, Jairo José de Oliveira; TUTIKIAN, Bernardo F.. Resistência Mecânica do Concreto. In: (Ed.), Geraldo Cechella Isaia. Concreto: Ciência e Tecnologia. São Paulo: Ibracon, 2011. Cap. 17. p. 615-651. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 12655: Concreto de Cimento Portland- Preparo, controle e recebimento- Procedimento. Rio de Janeiro, Abnt 2006. 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Rio de Janeiro: Abnt, 2008. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 8802: Concreto endurecido- Determinação da velocidade de propagação de onda ultrassônica. Rio de Janeiro: Abnt, 2013. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 9775: Agregado miúdo – Determinação do teor de umidade superfi cial por meio do frasco de Chapman – Método de ensaio. Rio de Janeiro: Abnt, 2011. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 9939: Determinação do teor de umidade total. Rio de Janeiro: Abnt, 2011. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 23: Cimento Portland e outros materiais em pó- Determinação da massa específica. Mercosul, 2001. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 248: Agregados - Determinação da composição granulométrica. Mercosul, 2003. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 45: Determinação da massa específica e volumes da vazios. Rio de Janeiro: Abnt, 2006. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. 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Acesso em: 23 abr. 2017. image1.jpeg image2.jpeg image3.jpeg image4.jpeg image5.png image6.jpeg image7.jpeg image8.jpeg image9.jpeg image10.jpeg image11.jpeg image12.png image13.jpeg image14.jpeg image15.jpeg image16.png image17.jpeg image18.jpeg image19.jpeg image20.jpeg image21.jpeg image22.jpeg image23.jpeg image24.jpeg image25.png image26.png image27.png image28.png image29.png image30.jpeg image31.png image32.png image33.png image34.png image35.png image36.png image37.png image38.png image39.png image40.png image41.png image42.png image43.png image44.png image45.png image46.png image47.png image48.png image49.png image50.png image51.png sua forma simples possui ligações interlamelares fracas, não apresentando, assim, propriedades mecânicas relevantes que justifiquem seu uso na tecnologia do concreto com vistas ao aumento de sua resistência. Entretanto, é possível se obter estruturas com propriedades físicas superiores às apresentadas pela grafite, interferindo-se na flexibilidade de sua estrutura, reconfigurando-as na forma de nanolâminas, as quais são denominadas nanografite. (FERREIRA, 2008). O nanografite é um material de propriedades físicas semelhantes a alguns compostos de carbono já estudados na tecnologia do concreto e dá ênfase como uma nova aplicação econômica e de substituição dentro da nanociência. Entretanto, ainda não se foi comprovado o melhoramento das propriedades qualitativas do concreto ao adicionar nanografite em sua composição. (MARINHO, 2014). É de extrema importância à inovação da tecnologia do concreto e da aplicação da nanociência na construção civil, pois ambas refletem na qualidade dos processos e nas construções do futuro. Além disso, é importante explorar materiais que são fáceis de serem produzidos e que contém um custo reduzido aos que já estão no mercado, pois desta forma, pode-se encontrar estruturas de qualidade em diferentes tipos sociais de construções. (SILVA, 2016; LOBATO, 2009). ( 28 ) Nessa perspectiva, o presente estudo teve como objetivo geral verificar as propriedades mecânicas do concreto produzido com cimento Portland junto à adição de nanografite sintetizado em proporções distintas. Além do mais, a pesquisa possui os objetivos específicos embasados na determinação da resistência à compressão do concreto, verificação das propriedades elásticas e de propagações de ondas conforme ensaios experimentais e por fim, a comparação do concreto que possui melhor viabilidade técnica, levando em consideração diferentes proporções de adição de nanografite e a resistência mecânica. A presente monografia está organizada em 5 seções que abordam a temática de forma concisa, dividindo-a em teórica e prática. Discorre-se na seção 2 o embasamento teórico do estudo, fazendo referência ao concreto (suas propriedades e composições), as adições de carbonos estudadas na construção e a nanotecnologia aplicada ao concreto, as quais trazem fundamento para a adição de nanografite na tecnologia do concreto. A seção 3, refere-se a parte experimental do estudo, envolvendo a sintetização de nanografite, a caracterização dos materiais para cálculo de dosagem, a fabricação do concreto e seus devidos testes no estado fresco e endurecido. De acordo com os resultados obtidos nesta seção, foi construída a seção 4. Os resultados e discussões conduziram a seção 4, onde traz as respectivas análises dos ensaios de trabalhabilidade, módulo de elasticidade, velocidade de propagação ultrassônica e resistência a compressão do concreto produzido com adição de nanografite. Desta forma é apresentada na seção 5 a conclusão deste estudo, norteada pelos objetivos pretendidos. 2 REFERENCIAL TEÓRICO 2.1 CONCRETO DE CIMENTO PORTLAND De acordo com Mehta e Monteiro (2008), o concreto é o material da construção civil mais utilizado no mundo, composto basicamente de cimento, areia, brita e água, o qual expressa a sua grande utilização por pelo menos três razões, entre elas: sua excelente resistência à água, seu baixo custo e a sua facilidade de ser moldado de diferentes formas e tamanhos. Desse modo, para justificar os benefícios de sua utilização, depende-se da qualidade do concreto a ser utilizado. Segundo Petrucci (1975), a qualidade do concreto decorre da qualidade dos materiais empregados, do proporcionamento correto, da cura cuidadosa e da sua manipulação e execução adequada. E caso se deseje um concreto distinto, é de vital importância a seleção minuciosa dos materiais utilizados, de modo que, não se dependa apenas do atributo de um material ou outro, mas seja mantido uma qualidade uniforme de todos os materiais. Dos materiais comuns (Cimento Portland, Agregado Graúdo, Agregado Miúdo e Água) que compõem o concreto a ser estudado, muitas vezes ao solicitar um concreto distinto, tem-se a incorporação de adições minerais e outros aditivos químicos. (PETRUCCI, 1975). 2.1.1 Cimento Portland Para Petrucci (1975), o cimento Portland é um material pulverulento, composto de silicatos e aluminatos de cálcio, fruto da moagem do clínquer, que é alcançado através do cozimento da mistura de calcário e argila de maneira que todo cal combine com a argila resultando um valor não prejudicial a mistura. Dessa forma, após a queima, são feitas adições de sulfato de cálcio para instituir o tempo de início de reação dos aglomerantes com a água. De acordo com Battagin (2011), as adições após a queima são denominadas quimismo, realizadas para garantir correções as quais, não são feitas apenas por sulfato de cálcio, mas também, por materiais químicos de natureza silicosa, aluminosa ou ferrífera. Desse modo, dentro de determinadas especificações, as correções conferem as propriedades ligantes do cimento. Ademais, pode-se ocasionar que tais compostos não são encontrados em uma única rocha, o que torna necessário a mistura de dois ou mais tipos de rocha e, quando não tiver a proporção adequada de tais componentes, “[...] eventuais aditivos corretivos, como o minério de ferro, a areia, a bauxita, são utilizados”. (BATTAGIN, 2011, p. 189). Ainda segundo Petrucci (1975), além dos componentes base do cimento, há de se considerar a utilização de gesso, pois ele influencia diretamente no tempo de pega desse composto de maneira que, para cada tipo de clínquer, existe uma quantidade ideal de gesso. Além da utilização de gesso, ao longo dos anos surgiu a necessidade da incorporação de adições minerais que caracteriza diversos tipos de cimento, que são diferenciados pelas adições presentes, o Quadro 1, ilustra os tipos de cimento Portland normatizados no Brasil. Quadro 1 - Tipos de cimento Portland normalizados no Brasil Nome Técnico do Cimento Portland Sigla Classes Conteúdo dos componentes (%) Clínquer + gesso Escória Pozolana Fíler calcário Comum CPI 25, 32, 40 100 0 Comum com Adição CPI-S 25, 32, 40 99-95 1-5 Composto com Escória CPII-E 25, 32, 40 94-56 6-34 0 0-10 Composto com Pozolana CPII-Z 25, 32, 40 94-76 0 6-14 0-10 Composto com Fíler CPII-F 25, 32, 40 94-90 0 0 6-10 Alto-Forno CPIII 25, 32, 40 65-25 35-70 0 0-5 Pozolânico CPIV 25, 32 85-45 0 15-50 0-5 Alta Resistência Inicial CPV- ARI - 100-95 0 0 0-5 Resistente a sulfatos RS 25, 32, 40 (*) Baixo calor de Hidratação BC 25, 32, 40 Branco Estrutural CPB 25, 32, 40 - - - - Fonte: Battagin, 2011, p.207. 2.1.1.1 Adições Minerais As adições minerais são anteriores a invenção do cimento e inicialmente, eram utilizadas com a finalidade de reduzir o consumo de energia e a distância de transportes de matérias primas e, consequentemente, a poluição gerada. Logo a sua aplicação, passou a ter materiais cimentícios com melhores propriedades na atividade química e na resistência mecânica. Entretanto, depende-se da quantidade e das propriedades técnicas de cada adição para se obter o efeito desejado. (MOLIN, 2011). De acordo com Bataggin (2011), essas adições denominadas escórias granuladas de alto forno, filer-calcário e materiais pozolânicos também trazem outros benefícios, fazendo o trabalho de intermediador entre os produtos de hidratação. Além do aspecto ligado à conservação de energia, as principais razões de utilização das escórias, pozolanas e fíleres, devem-se às propriedades específicas que trazem ao cimento, com certas vantagens sobre o cimento Portland comum, especialmente com relação à durabilidade e a razões ambientais, contribuindo para a diminuição das emissões específicas de gases de efeito estufa, evitando que as jazidas de calcário sejam exauridas prematuramente, contribuindo para a reciclagem de rejeitos industriais, notadamento no caso das escórias pozolanas. (BATTAGIN, 2011, p. 203). Ademais, cada adição mineral, possui propriedades diferentes, nas quais cada aplicação e proporção de determinado composto mineral ao cimento Portland (CP) gera um produto de finalidade diferente. Battagin (2011) diz que o CP se divide em subtipos e classes de resistência, sendo que no Brasil portam de oito tipos de cimentos normalizados (Quadro 1). 2.1.2 Agregados Segundo Neto (2011), inicialmente os agregados no concreto tinha função apenas de enchimento, ocupando um espaço de 70% a 80% do volume do concreto convencional a fim de baratear o custo final da produção do concreto. Entretanto, em um outro período, descobriu- se que a relação do agregado ao concreto tinha outra importância que dizia respeito à reação álcali-agregado, a qual influencia diretamente na durabilidade do concreto endurecido. Para Neville (2016), a constante evolução do concreto resultou em um composto de traços mais trabalháveis e bombeáveis, uma vez que, ao longo do tempo, passou-se a dar a devida importância as propriedades dos agregados. Sendo assim, sabe-se que a qualidade do agregado tem forte influência no módulo de deformação, na economia e nas propriedades reológicas do concreto. Quanto a origem dos agregados, pode-se classificá-los em naturais, britados, artificiais e reciclados; todos eles são propícios para a construção civil. No caso da produção de concreto de cimento Portland, os mais utilizados são os agregados britados. Neto (2011) ainda diz que através do processo de desmonte e britagem é possível obter agregados quanto a dimensões dos grãos, que são denominados graúdos e miúdos. 2.1.2.1 Agregados Graúdos e Miúdos Segundo a ABNT NBR 7211 (2009), agregado graúdo é aquele que passa na peneira com abertura de malha 75mm e fica retido em outra com abertura de malha de 4,75mm. Para Petrucci (1975), os agregados graúdos podem ser obtidos de origem natural, artificial e britada, de modo que sejam provenientes de rochas estáveis, que não se alterem sob a ação do ar, da água ou do gelo. Entretanto, admite-se que no Brasil, sua grande utilização se dá pelas rochas de granito que sucede o agregado britado por seu valor econômico, de onde, os classifica para uso no concreto por suas dimensões nominais conforme determina o Quadro 2. Quadro 2 - Classificação das britas quanto as dimensões nominais. Brita Peneira Brita 0 9,5 - 4,8mm Brita 1 19 - 9,5mm Brita 2 25 - 19mm Brita 3 50 - 25mm Brita 4 76 - 50mm Brita 5 100 - 76mm Fonte: Pretucci, 1975, p.78. Conforme consta na norma ABNT NBR 7211 (2009), agregado miúdo é aquele que passa na peneira com abertura de malha 4,75mm e fica retido na peneira com abertura de malha de 0,075mm. Os agregados miúdos também devem ser de origem natural ou britada, de modo que sejam provenientes de rochas estáveis ou mistura entre as duas (naturais e britadas). Um dos fatores para se atentar é o seu teor de umidade, a fim de se corrigir a quantidade de água a ser utilizada para a confecção de argamassas e concretos. A granulometria é definida conforme ABNT NBR NM 248 (2003). (PETRUCCI, 1975). 2.1.3 Água no Concreto A água no concreto é de suma importância, pois é a partir de sua junção com o cimento que se induz a matriz resistente responsável por ligar os agregados. Deve-se considerar todas as suas formas de inclusão, dentre elas: forma líquida, gelo triturado, gelo em escamas, a fração química contida nos aditivos químicos e o teor aderido aos agregados. (ISAIA, 2011). Para se ter um concreto eficiente é necessária água de qualidade, como consta na norma ABNT NBR 15900 (2009), que as classifica e expõe aquelas que são permitidas para o amassamento, como também, indica os teores máximos tolerados de propriedades químicas nelas contidas. De acordo com Isaia (2011), a água tem influência no concreto fresco e endurecido, sendo um dos principais agentes para o fator físico e químico, pois reage com o cimento induzindo a hidratação. Além disso, é um fator limitante das características do cimento, “[...] o cimento em si não tem características cimentícias enquanto não for colocado em contato com a água” (ISAIA, 2011, p.329). Dessa forma, para haver um concreto de qualidade global, é necessário que haja a hidratação total do cimento, necessitando de uma quantidade suficiente de água para que haja as reações de hidratação. Segundo Mehta e Monteiro (2008), outro fator a observar em relação a água, é sua influência na resistência mecânica, pois onde tem maior volume de água em relação ao cimento, terá maior volume de espaços vazios entre as partículas e consequentemente, maiores vazios capilares e menor resistência mecânica. Deve-se atentar ao dimensionamento de água, para que ocorra a hidratação total do cimento, sem ultrapassar quantidade necessária para o amassamento do concreto. 2.1.4 Aditivos Químicos Segundo Hartmann et al. (2011), os aditivos químicos possuem vastas vantagens ao serem aplicados ao concreto na proporção de 0,05 a 5% da massa dos materiais, proporcionando assim, concretos diversos de acordo com a função que eles exercem, os quais, podem modificar as propriedades dos materiais do concreto. Ainda segundo Hartmann et al. (2011), os aditivos são classificados de acordo com as suas finalidades, entre elas são: [...] incorporadores de ar, redutores de água, retardadores de pega, modificadores de reologia, inibidores de corrosão, redutores de retração, redutores de permeabilidade, inibidores de reação álcali-sílica, pigmentos e outros de função variadas, tais como agentes de adesão, agentes de formação de gás, agentes de coesão, agentes para bombeamentos e agentes espumantes, dentre outros. (HARTMANN et al., 2011, p.347) Para se obter um concreto satisfatório, deve-se ter cuidados especiais em relação aos aditivos, dentre eles: dosagem correta de acordo com o aditivo, nunca serem adicionados diretamente aos materiais secos (antes da homogeneização com a água), e quando mais de um aditivo for utilizado na mesma massa, usá-los separadamente para que não haja alteração química entre eles. (HARTMANN et al., 2011). 2.2 PROPRIEDADES DO CONCRETO 2.2.1 Concreto no Estado Fresco A qualidade do concreto se deve tanto para o controle das suas propriedades em estado fresco, quanto para seu estado endurecido. Entretanto, muitas vezes o controle tecnológico do concreto é feito apenas pelos ensaios de resistência a compressão simples, o que não garante a qualidade do mesmo. (GEYER; SÁ, 2006) Para Geyer e Sá (2006) existem alguns parâmetros que devem ser verificados ao concreto fresco, podendo classifica-los por trabalhabilidade, coesão, segregação, exsudação e ar incorporado. Esses parâmetros determinam falhas na concretagem, resultando em uma qualidade inferior a esperada do concreto. Ainda segundo o mesmo autor, o teste mais utilizado e um dos mais importantes aos canteiros de obra para o concreto em seu estado fresco é a trabalhabilidade, que ao contrário do que se espera, não depende apenas da quantidade de água utilizada ao concreto: “[...] A trabalhabilidade depende de uma seleção e proporção adequada dos materiais e muitas vezes do uso de adições e aditivos”. (GEYER; SÁ, 2006, p.1). A trabalhabilidade é a propriedade que determina a facilidade e homogeneidade que o concreto pode ser trabalhado. Para a sua determinação, leva-se em consideração a consistência, que sucede da mobilidade da massa e a coesão dos componentes. (BORTOLINI, 2012). Segundo Bortolini (2012) pode ser determinada a consistência e fluidez do concreto através do ensaio de abatimento de tronco, que também é denominado Slump Test, ao qual determina a trabalhabilidade do concreto em seu estado plástico. O Slump Test deve ser realizado recém misturado e seguindo as especificações da ABNT NBR NM 67 (1998) ao qual Geyer e Sá (2006), p.2 explica: [...]. Basicamente consiste no preenchimento de um tronco de cone em três camadas de igual altura, sendo em cada camada dados 25 golpes com uma haste padrão. O valor do abatimento é a medida do adensamento do concreto logo após a retirada do molde cônico. Após ser retirada as medidas da diferença entre a superfície do concreto a haste, pode-se classificar o concreto quanto ao abatimento, em que julga a sua trabalhabilidade de abatimento zero a muito alta, conforme descrito pelo Quadro 3. Outro parâmetro que se deve observar são as devidas trabalhabilidades exigidas para cada utilização em estruturas, que variam segundo a consistência (Quadro 4). (NEVILLE apud. DURAN; FRACARO, 2011; BESSA, 2016). Quadro 3- Classificação abatimento Trabalhabilidade Abatimento (mm) Abatimento zero 0 Muito baixa 5 a 10 Baixa 15 a 30 Média 15 a 75 Alta 80 a 155 Muito alta 160 ao desmoronamento Fonte: Neville apud. Duran; Fracaro, 2011. p.29. Quadro 4- Classificação quanto ao tipo de serviço Fonte: Bessa, 2016. p.1. Para o controle tecnológico de alguns concretos não é utilizado o Slump Test e sim o Slump Flow Test, em que faz a medição do espalhamento. O Slump Flow é realizado após inserir o aditivo plastificante ao concreto, sendo mais comum este ensaio ao concreto autoadensável, pois este possui maior fluidez e não há possibilidade de medir seu abatimento. (TECNOLOGIA, 2006). O Slump Flow é realizado segundo ABNT NBR 15823-2 (2017) e “[...] os materiais utilizados nesse ensaio são os mesmos usados para realização do slump test” (SILVA; BARBOSA, 2016, p.5). Entretanto, possui procedimentos diferentes, não sendo necessário a realização de golpes, disposições de camadas e sua aferição é feita através da média da largura das duas maiores circunferências de espalhamento. (SILVA; BARBOSA, 2016). Alguns dos parâmetros que podem ser observados através do teste de slump flow é a classe de espalhamento do concreto. Esse parâmetro pode ser classificado segundo ABNT NBR 15823-1 (2017) de concreto autoadensável, conforme o quadro 5. Quadro 5- Classe espalhamento (Slump Flow) Fonte: ABNT NBR 15823-1, 2017, p.4. Já outros parâmetros que devem ser observados ao concreto fresco são os fenômenos de exsudação e segregação. De acordo com Mehta e Monteiro (2014) a exsudação é definida como a manifestação de água na superfície do concreto após ter sido lançado, em que os materiais mais pesados se assentam e os mais leves se dispersam, sendo uma forma de segregação dos materiais compostos do concreto. Ainda segundo Mehta e Monteiro (2014) a definição de segregação pode se dar como a “[...] separação dos componentes de uma mistura de concreto fresco de tal forma que sua distribuição deixe de ser uniforme”. (MEHTA; MONTEIRO, 2014, p.398). A análise da segregação é feita visualmente, onde pode-se fazer uma parametrização segundo a norma de concreto autoadensável ABNT NBR 15823-2 (2017) que a classifica conforme o índice visual (Figura 1). Para concretos em que se deseja manter seus índices de resistência elevados é importante que a segregação se mantenha baixa, ou seja, pelo índice visual de classificações a) IEV 0 e b) IEV 1. (MEHTA; MONTEIRO, 2014). Figura 1- Exemplo de IEV Fonte: ABNT NBR 15823-2, 2017, p.5. 2.2.2 Concreto no estado Endurecido Ao se fazer a mistura dos materiais constituintes do concreto se tem início a uma reação química resultante da interação do cimento com a água, que pode ser chamada gel de cimento. O gel de cimento envolve os agregados e formando-se cristais que se endurecem com o tempo, ao fim deste processo se torna o concreto endurecido, um material resistente e monolítico. (PINHEIRO; MUZARDO; SANTOS, 2004). A resistência mecânica é um dos fatores de qualidade analisado nas propriedades do concreto endurecido, se caracterizando como a medida da quantidade de tensão essencial para o rompimento ou a capacidade de suportar cargas aplicadas sem se romper. (ANDRADE; TUTIKIAN, 2011). Segundo Andrade e Tutikian (2011), ao longo dos anos entendeu-se que as características dos materiais, adições e dosagens eram fatores que influenciavam na resistência do concreto e que a princípio não eram levados em conta. Dos diferentes fatores que influenciam na resistência estão a relação água/cimento, idade, agregados, tipo de cimento, presença de adições minerais e aditivos químicos, os quais devem ser previamente estudados para a introdução ao concreto. Existem diferentes tipos de resistências empregadas ao concreto, os quais dependem do tipo de aplicação requerida, dentre elas estão a resistência tração, a flexão, ao cisalhamento e a compressão. Entretanto, determina-se como a principal resistência ao concreto a de compressão, que é um dos requerimentos principais aos projetos de estrutura. (ANDRADE; TUTIKIAN, 2011). A resistência à compressão do concreto é diferente do comportamento tensão- deformação dos materiais que o compõem, pois ela apresenta um desempenho alinear, propenso a deformações viscoplásticas, que é resultante da interface agregado pasta. (MEHTA; MONTEIRO, 2008). Para determinar a resistência à compressão do concreto, deve-se realizar ensaios conforme ABNT NBR 5738 (2016), ao qual dispõem de dois tipos de moldes para a confecção dos corpos de prova, um de forma cilíndrica e outro prismática. Esses corpos de prova devem ser regularizados em suas bases e no topo a fim de possibilitar a transição das cargas em toda superfície da amostra de ensaio, podendo assim calcular à resistência à compressão pela fórmula ilustrada na Equação 1, que é utilizada apenas para seção circular. (ANDRADE; TUTIKIAN, 2011). Equação 1- Fórmula Força à Compressão Fonte: ABNT NBR 5739, 2007,p.5. Além da resistência a compressão é de fundamental importância para projetos de estruturas de concreto o conhecimento das relações entre tensões e deformações. O cálculo de tensão-deformação é expresso pela Lei de Hooke (Equação 2), ou seja, essa relação é o resultado do módulo de elasticidade (Figura 2). (PINHEIRO; MUZARDO; SANTOS, 2004). Equação 2- Fórmula tensão segundo Lei de Hooke Fonte: Pinheiro; Muzardo; Santos, 2004, p.2.6. O módulo de elasticidade é o método utilizado no concreto para se ter uma previsão de deformação lenta e relaxação, na qual não depende unicamente da resistência do concreto, mas também da resistência dos agregados utilizados. Este deve ser obtido através do ensaio descrito pela ABNT NBR 8522 (2008), a qual consiste no módulo estático de elasticidade à compressão. (BATTAGIN, 2011). Figura 2- Módulo de elasticidade Fonte: Pinheiro; Muzardo; Santos, 2004, p.2.6. De acordo com Metah e Monteiro (2014), existem diversos fatores que podem influenciar nos resultados do módulo de elasticidade, que é uma importante propriedade do concreto. Dentre esses fatores, os quais são ilustrados na Figura 3, Pacheco et al. (2014) diz que a relação a/c é um dos principais pontos de influência, pois interfere muito na resistência à compressão e na funcionalidade do concreto. Figura 3- Fatores de influência ao módulo de elasticidade Fonte: Pacheco et al., 2014, p.2. Outro meio de analisar as propriedades do concreto endurecido é por ensaios não destrutivos, que visa realizar o controle de qualidade de novas e antigas estruturas. Segundo Schiavon (2015), através dos métodos não destrutivos é possível avaliar diversas condições na estrutura do concreto. [...] dimensões de elementos, localização de fissuras, presença de vazios e de regiões de heterogeneidades no concreto como espaços vazios no interior da estrutura onde o concreto fresco não alcançou, localização de armaduras de aço e seu tamanho, atividades de corrosão das armaduras, entre outras. (SCHIAVON, 2015, p.30). Um dos métodos de fácil execução é o ensaio de velocidade de pulso ultra-sônico, em que baseia-se em medir o tempo de percurso das ondas ultrassônicas através do concreto (Figura 4). Para o ensaio são postos transdutores na superfície a ser ensaiada de forma direta ou indireta, de modo que se transmita pulso, gerando frequências de ondas conforme a estrutura interna do concreto. (MEHTA; MONTEIRO, 2014). Figura 4- Esquema de ensaio do método de pulso ultra-sônico Fonte: Schiavon, 2015, p.33. Quando ocorre redução da propagação das ondas, ou seja, perda de energia, pode ser resultado de fissuras, vazios e aspectos ligados aos agregados utilizados. Outro aspecto que se pode analisar é o comprimento de ondas, onde está diretamente ligado ao tamanho da irregularidade na estrutura do concreto. O ensaio de propagação de ondas ultrassônicas pode ser realizado conforme a ABNT NBR 8802 (2013) e posteriormente classificado segundo o Quadro 6. (SCHIAVON, 2015; SAHUINCO; BITTENCOURT, 2012). Quadro 6- Classificação por velocidade de propagação de ondas Fonte: Sahuinco; Bittencourt, 2012, p.6. 2.2.3 Microestrutura Um dos parâmetros de controle das propriedades do concreto é a microestrutura, que é demasiadamente complexa e heterogênea. São três os fatores de interferência da microestrutura do concreto, os quais são: a pasta de cimento hidratada, o agregado e a zona de transição, conforme ilustra a Figura 5. (MEHTA; MONTEIRO, 2008). A microestrutura da fase agregado é a principal responsável pelas características físicas do concreto, não expressando fatores de muita relevância em suas características químicas. Entretanto, apesar das suas características físicas, não possui atuação direta na resistência do concreto, tendo influência indireta na resistividade por sua dimensão e forma que propiciam acumulo de água junto a superfície do agregado. Desta forma, pode-se constatar que quanto maior e mais achatado for o agregado, maior será a concentração de água em sua superfície, debilitando a zona de transição do concreto. (MEHTA; MONTEIRO, 2008). A pasta de cimento é a matriz que envolve os agregados e é formada no momento em que o cimento é disperso em água, dando-se início as reações de hidratação, resultado das interações químicas entre cálcio, sulfato, aluminato e íons hidroxilas. Em poucos minutos da hidratação do cimento, forma-se cristais aciculares, também chamados etringita (C-A-S -H), que ao longo dos dias reage formando-se placas hexagonais. Após algumas horas da hidratação do cimento, já se formam cristais maiores de formato prismático, composto de Ca(OH)2 e pequenos cristais fibrosos de C-S-H, denominados portlandita, além de estruturas amorfas que dão início ao preenchimento dos espaços vazios. (SILVA, 2005). Os espaços vazios da pasta de cimento estão diretamente ligados à porosidade, que tem bastante influência na resistência do concreto, pois apenas composições sólidas resistem à esforços. Da porosidade da pasta de cimento, pode-se classificar: os poros, que são vazios de pequena influência na resistência da pasta; vazios capilares, que são os pontos que não foram preenchidos por sólidos e afetam pouco o comportamento mecânico do concreto; e os poros de ar incorporado, que possuem dimensões superiores, podendo ser ocasionados intencionalmente ou por má vibração, reduzindo a resistência mecânica do concreto. (KAEFER, SD). A zona de transição é o elo mais fraco da microestrutura do concreto e é considerado o maior fator de preponderância da resistência do concreto endurecido, pois é a porção da pasta de cimento que se liga ao agregado graúdo e está sujeita a microfissuração. Este aspecto da microestrutura varia de acordo com a composição dos agregados e pasta de cimento, tendo como característica maior porosidade e heterogeneidade, que são decorrentes da concentração de água que se forma na superfície do agregado. (KAEFER, SD). Quando se utiliza adições minerais e materiais de estrutura nanométrica com superplastificante, a porosidade da zona de transição é reduzida, pois preenche melhor os vazios. Além de atuar no preenchimento da porosidade, tais adições podem aprimorar a aderência da zona de transição ao agregado e reduzir a microfissuração nas primeiras idades do concreto. (MARCONDES, 2012.) Figura 5- Esquematização microestrutura do concreto Fonte:Thomaz, 2017, p.2. 2.3 ADIÇÕES DE CARBONO ESTUDADAS As adições minerais dos diversos estados alotrópicos do carbono ao concreto com a finalidade da promoção da melhoria das suas propriedades mecânicas, cada dia mais tem sido estudadas no meio científico. Segundo Santos (2013) essas adições ao concreto promovem características relevantes como leveza, resistência e alto desempenho termo acústico. Devido aos potenciais gerados pelas adições, têm-se ampliado a sua utilização nos laboratórios de pesquisa e desenvolvimento de materiais como aditivo do concreto. Das adições de carbono ao concreto já reconhecidas no meio científico, existem algumas estruturas que partem do grafite e que possuem propriedades superiores a este mineral base. Dentre elas estão os nanotubos de carbono e o grafeno. (SANTOS, 2013). 2.3.1 Grafeno O grafeno é constituído por uma camada plana de átomos de carbono densamente compactados, cujas propriedades possuem uma vasta gama de aplicações. Essa matéria prima foi descoberta por dois cientistas russos, Andre Geim e Konstantin Novoselov, ambos professores da Universidade de Manchester na Grã-Bretanha e ganhadores do prêmio Nobel de Física do ano de 2010 por essa descoberta. (SANTOS, 2013). Segundo Canto (2016), o grafeno é uma das inúmeras camadas isoladas de constituição do grafite, o qual é ligado em um arranjo hexagonal, por hibridação sp², conforme ilustra Figura 6. Dessa camada isolada do grafite se sobressai propriedades como, excelente condutor de calor e eletricidade, além disso, é um condutor transparente, flexível e mecanicamente resistente. Figura 6- Ligação hexagonal do Grafeno Fonte: Canto, 2016, p.1. Para Santos (2013), a adição do grafeno ao concreto tem sido estudada em diversas universidades de vários países, como na Universidade de Columbia nos Estados Unidos, a qual desenvolveu blocos de concreto do material com altas capacidades de resistência, leveza e desempenho termo acústico. Na Universidade de Zhejiang, na China, a partir do grafeno, desenvolveu-se o aerogel, que ao ser adicionado a mistura de concreto promete obter características contra reações álcali-agregados, de isolamento termo acústico, de elevada resistência mecânica e de alta capacidade de recuperação elástica. 2.3.2 Nanotubos de carbono Segundo Herbst, Macêdo e Rocco (2004), os nanotubos de carbono são folhas de grafeno enroladas de forma cilíndrica, as quais possuem diâmetro extremamente baixo, podendo ter comprimento não mais que centímetros. Eles apresentam duas formações estruturais, uma de paredes simples e outra de paredes múltiplas (Figura 7). Do ponto de vista estrutural, há dois tipos de NC que podem apresentar alta perfeição: os nanotubos de carbono de parede simples (NCPS), que podem ser considerados como uma única folha de grafite enrolada sobre si mesma para formar um tubo cilíndrico, e os nanotubos de carbono de parede múltipla (NCPM) que compreendem um conjunto de nanotubos concêntricos, num arranjo que lembra as tradicionais matrioshkas, bonecas russas ocas que trazem dentro outras bonecas ocas idênticas. (HERBST; MACÊDO; ROCCO, 2004, p. 986). Figura 7- Representação esquemática da estrutura de nanotubos de carbono. (a) nanotubo de parede simples, (b) nanotubo de parede múltipla. Fonte: Zarbin, 2007, p.1473. Ainda segundo Herbst, Macêdo e Rocco (2004), os nanotubos de carbono possuem diversas aplicações, “[...] essa nova família de alótropos do carbono possui propriedades interessantes como alta resistência mecânica e capilaridade, além de apresentar estrutura eletrônica única, apontando para diversas aplicações no futuro” (HERBST, MACÊDO E ROCCO, 2004, p.990). Dentre essas aplicações, encontra-se a aplicação dos nanotubos ao concreto. De acordo com Gleize (2011), a utilização de nanotubos de carbono ao concreto permite melhor resistência, módulo de elasticidade e durabilidade, sendo características ideais para reforçar outros compostos e materiais cimentícios. Acerca das melhorias proporcionadas ao concreto, Melo (2009) diz que tais melhorias das propriedades dos materiais se devem ao minúsculo tamanho das partículas dos nanotubos, que preenchem os vazios do composto do concreto e reagem quimicamente na hidratação do cimento Portland, reduzindo posteriores fissurações e aumentando a resistência. 2.4 CARBONO GRAFITE Das três formas cristalinas do carbono, encontra-se a grafite que, para Brown et al. (2005), é um sólido macio, escorregadio, condutor de eletricidade. Além disso, possui propriedades anisotrópicas, formadas a partir de planos paralelos de átomos de carbono de estrutura hexagonal ligados pela força de London (que é a interação mais fraca entre as moléculas), conforme ilustra Figura 8. Figura 8- Estrutura da Grafite Fonte: Brown et al, 2005, p.403. Segundo a Grafite do Brasil (2014), as aplicações da grafite estão em metalúrgicas, materiais refratários, baterias, armazenamento de energia, lubrificantes, instrumentos de escrita e outras. Para Lobato (2009), devido a sua atuação no mercado e aos potenciais das propriedades desse mineral, se incentiva ainda mais o seu investimento em alta tecnologia e na busca de novas aplicações. De acordo com Lobato (2009), esse mineral pode ser classificado comercialmente em flocos, veio cristalino e amorfo, podendo ser subdividido pelo teor de carbono, impurezas e tamanho das partículas. Dessas classificações da grafite, pode-se obter aplicações diversas nas indústrias, devido as suas propriedades, sendo elas: [...] • excelente condutividade elétrica e térmica; • excelentes propriedades lubrificantes, particularmente a elevada temperatura e pressão; • alta resistência a oxidação e durabilidade contra agressividades químicas; • ambientalmente amigável e não apresenta riscos à saúde; • não apresenta riscos de explosão; • a habilidade de moléculas químicas serem intercaladas entre as camadas da grafita (entre os Grafenos). (LOBATO, 2009, p.19). 2.4.1 Estruturas da Grafite Um dos aspectos da grafite a ser analisado é a possibilidade de suas moléculas serem intercaladas, propriedade que se denomina Grafite Intercalada, que se caracteriza por conter moléculas ou íons no espaço interlamelar (espaço entre as lamelas da grafite), como apresenta Figura 9. Segundo Ferreira (2008), a GI pode ser preparada através de técnicas como transporte de fase vapor, intercalação líquida, intercalação eletroquímica e co-intercalação, podendo ser utilizada em polímeros e outros ligantes. Figura 9- Exemplo de Grafite intercalado Fonte: Ferreira, 2008, p.20. Da Grafite Intercalada se pode obter a Grafite Expandida, que ainda segundo Ferreira (2008), é a GI expandida cerca de 300 vezes por meio de choque térmico a altas temperaturas. A GE possui as mesmas características da grafite, entretanto, contém melhor facilidade de expansão. 2.4.2 Nanografite Além da grafite intercalada e da grafite expandida, também é possível se obter nanografite, que segundo Marinho (2014), são obtidas através da esfoliação da GE, por meio de sonificação ou ultrassom. Ao imergir o GE em um soluto de álcool 70%, por meio de um banho ultrassônico em um período de 8 horas e em seguida filtrar e secar adequadamente, as ligações pi são quebradas, formando-se ligações teta, nas quais se dão as NG. (MARINHO, 2014). O grafite natural não pode ser usado como nanocarga (NC) devido as suas ligações fracas entre as folhas de grafeno e o intervalo entre elas, de modo que, precisa ser modificado quimicamente para se obter um material de estrutura e características condizentes. (GOPAKUMAR, 2004) Segundo Xavier et al (2016, p.1), a nanografite é uma das estruturas obtidas do grafite natural que possui propriedades pertinentes se comparadas às estruturas do carbono já conhecidas. [...] são compostas de carbonos constituídos por camadas com espessura atômica extraídas do grafite. Elas são consideradas um dos materiais mais finos no que diz respeito a sua estrutura, e que apresentam flexibilidade, transparência, impermeabilidade e condutividade elétrica. Além disso, também apresentam um grande potencial de condução térmica e são mais duras e resistentes que diamante. De acordo com Marinho (2014), o nanografite possui módulo de elasticidade referente a 1 TPa, condutividade térmica de aproximadamente 133 W/m.K e propriedades para sua utilização como reforço estrutural. Além do mais, ele é economicamente viável pois seu valor de produção pode chegar a 500 vezes somenos que o nanotubo de carbono, material este que já tem sido substituído pelo NG. Um dos problemas que pode afetar o composto que se adiciona nanolâminas é a heterogeneização, devido sua facilidade em aglomerar. Desse modo, é necessário que o nanografite seja disperso para enriquecer as propriedades mecânicas da composição final desejada. (FERREIRA,2008). Um dos pontos chaves para se promover a dispersão é a utilização de aditivos dispersantes, o qual pode ser encontrado em superplastificante a base de policarboxilato. De acordo com Marcondes (2012), quando as nanopartículas são adequadamente dispersas aos compostos de cimento elas “[...] agem como uma ponte de ligação forte ao cimento hidratado e, também, contribuem para a hidratação do cimento devido a sua alta atividade, o que é favorável para a resistência mecânica”. (MARCONDES, 2012, p.20). 2.5 A INFLUÊNCIA DA NANOTECNOLOGIA AO CONCRETO A nanotecnologia inserida ao concreto marca a segunda revolução da tecnologia dos materiais compósitos da construção. Ao inserir um material de estrutura nanométrica ao concreto, reduz-se a porosidade pelo preenchimento das partículas nos vazios internos da estrutura e consequentemente têm-se um aumento significativo da resistência do concreto endurecido. (SANTOS, 2011). Já é comprovado cientificamente os parâmetros qualitativos ao se aplicar a nanotecnologia ao concreto, entretanto, ainda se busca na ciência sua aplicação no mercado, pois os nanocompósitos geralmente possuem um alto custo. Atualmente os estudos aplicados a nanotecnologia estão sendo direcionados para o desenvolvimento do custo-benefício. (SANTOS, 2011). Um dos materiais de grande utilização na nanotecnologia do concreto é o NTC, que segundo Moura et al. (2008) apud. Silva (2016), aumenta a resistência mecânica do concreto aos 28 dias em até 13%. Além do beneficiamento mecânico, os nanomateriais tem influência na microestrutura e desempenho dos materiais compostos pelo concreto. (SILVA, 2016). •Nanopartículas bem dispersas aumentam a viscosidade da fase líquida, ajudando na suspensão de grãos de cimento e agregados e melhorando a resistência à segregação; • As nanopartículas preenchem os vazios entre os grãos, tornando a estrutura mais densa (efeito filler); • Tais partículas agem como centros de cristalização na hidratação do cimento, acelerando, portanto, este processo; • Elas também favorecem a formação de pequenos cristais, como o hidróxido de cálcio, e pequenos grupos uniformes de silicato de cálcio hidratado; • As nanopartículas melhoram a estrutura da zona de transição, resultando em melhores ligações entre agregados e pasta de cimento. (SILVA, 2016, p.17). Segundo Barth (2006), a nanotecnologia ainda é muito pouco estudada, a qual dificulta a criação de novos compósitos de estrutura nano, entretanto, é de fundamental importância a inovação tecnológica nesse sentido. Ainda segundo Barth (2006), é retrogrado a inovação da tecnologia das diversas áreas de atuação quando não há avanço e nem aplicação da nanociência. 3 METODOLOGIA Esta seção traz a metodologia aplicada para desenvolvimento do concreto de estudo. A qual trouxe a metodologia da síntese de nanografite, da determinação dos índices físicos dos materiais aplicados ao concreto, da determinação do traço desenvolvido, da confecção dos corpos de prova e dos ensaios realizados para parâmetros qualitativos da pesquisa. 3.1 PARÂMETROS DELIMITANTES FIXADOS NA PESQUISA Os teores da adição de NG, foram de 0%, 0,5%, 1% e 3% em relação a massa do cimento. Isto porque, das utilizações de carbono que contém maiores semelhanças características à adição de estudo e às adições minerais já estudadas, indicam teor ótimo entre 0,3% a 5%. O valor de 0% servirá para comparação do estudo e 3% para uma análise média dos resultados que não demande uma grande quantidade de material. (MARCONDES, 2015) A relação água/cimento (a/c) sucedeu a um valor de 0,45 que é o valor mais baixo na curva de Abrams, pois pelo método de dosagem ABCP-ACI se utiliza para determinação da relação a/c a curva de Abrams, que não leva em consideração a utilização de cimento de alta resistência inicial. As sínteses da Nanografite foram feitas a partir do Grafite Expandido já industrializado, a fim de reduzir o processo de obtenção desse composto e a margem de erro durante o processo de fabricação. Para realização do Slump Test segundo a ABNT NBR NM 67 (1998), seria necessário retirar a amostra antes de adicionar o superplastificante, mas como o superplastificante foi utilizado somente para dispersão da NG, os testes somente foram realizados com superplastificante. 3.2 NANOGRAFITE A NG foi sintetizada nos laboratórios de Engenharia Química e Química Analítica do Centro Universitário de Patos de Minas- UNIPAM, através da coorientação da Professora Dra. Sandra Lúcia Nogueira e pela literatura descrita por CHEN et al. (2002) apud. MARINHO (2014), p.30. Sintetizou-se o material por meio do GE, cedido pelo Centro de Pesquisas Técnicas Dr. Clóvis Cordeiro da empresa Nacional Grafite, a qual denomina a amostra como Micrograf- HC11-G. A amostra foi preparada e submersa em um banho de ultrassom em um soluto de álcool 70% no período de 8 horas e em seguida foi filtrada e secada em estufa a 100ºC em um período mínimo de 12 horas (Figura 10). Estimou que em cada processo completo para se obter o nanografite, sintetizou cerca de 60 gramas do material, desse modo, se repetiu o procedimento até que se obteve a quantidade em relação a massa do cimento requerida para fabricação dos corpos de prova de concreto. Figura 10- Processo sintetização NG a partir do GE a) GE armazenado com álcool 70% em banho de ultrassom; b) após banho ultrassom, material sendo filtrado; c) material na estufa a 100ºC; d) NG seco. Fonte: elaboração da própria autora, 2017. Posteriormente para se confirmar a síntese do nanografite, fez-se um ensaio de dispersão, deste modo, colocou-se uma amostra de grafite expandido e uma amostra de nanografite em um béquer com uma solução surfactante e deixou no banho ultrassônico durante uma hora. Logo após, deixou-se os materiais em repouso onde foi observado a dispersão de ambos. (XAVIER et. al., 2016). 3.3 ESCOLHA DOS MATERIAIS Para a escolha dos materiais, levou-se em consideração os materiais disponíveis em laboratório e materiais já utilizados em estudos similares. Os quais foram: cimento CPV-ARI, brita zero, areia lavada média e aditivo superplastificante a base de policarboxilato. 3.3.1 Cimento O cimento utilizado foi o CPV-ARI de alta resistência inicial, a fim de identificar a resistência mecânica dos Corpos de Prova ao terceiro dia e por ser uma classificação de cimento já utilizado em estudos das adições de carbono. (MARCONDES et al., 2015) A caracterização do cimento pode ser vista no quadro abaixo e sua massa específica média pode ser obtida através do ensaio segundo a ABNT NBR NM 23 (2001), que de acordo com testes já realizados segundo a literatura é de 3,12 g/cm³. (MARCONDES et al., 2015). Quadro 7- Caracterização do CPV-ARI Fonte: Marcondes et al.,2015, p.99 3.3.2 Agregados Os agregados utilizados foram disponibilizados pelo laboratório de Resistência dos Materiais do Centro Universitário de Patos de Minas-UNIPAM. O agregado miúdo empregado foi a areia lavada e o agregado graúdo a brita zero. Para a dosagem do concreto, foi necessário a determinação dos índices físicos dos agregados, a qual exige a realização de ensaios conforme as normatizações brasileiras descritas pelo Quadro 8, que por meio destes determinou-se as massas específicas, módulo de finura da areia e dimensão máxima da brita. Quadro 8- Normas utilizadas para determinação dos índices físicos dos agregados ABNT NBR NM 248 2003 Determinação da composição granulométrica ABNT NBR 9775 2011 Agregados- Determinação da massa específica de agregados miúdos por meio do frasco Chapman ABNT NBR NM 53 2009 Agregado graúdo – Determinação de massa específica, massa específica aparente e absorção de água ABNT NBR NM 45 2006 Determinação da massa unitária e volumes vazios Fonte: elaboração da própria autora, 2017. Figura 11- Fotografias de alguns dos ensaios realizados Fonte: elaboração da própria autora, 2017. 3.3.3 Aditivo Considerando a hipótese da adição de NG aglomerar, foi utilizado um superplastificante à base de policarboxilato, que teve como finalidade dispersá-lo homogeneamente ao concreto fresco. O superplastificante utilizado foi disponibilizado pela empresa Silicon Ind. e Com. Produtos Químicos, a qual denomina a amostra como Silicon Ns Plus 400. A especificação técnica está descrita no Quadro 9. Quadro 9- Especificação Silicon ns plus 400 Produto: Recomendação técnicas para aplicação Dosagem para cada 100 kg cimento Teor de cloretos Aspecto/ cor pH Massa Específica (g/cm³) Silicon ns plus 400 Aditivo para a manutenção da plasticidade de 200 min. à 4h. Aditivo para um elevado poder dispersante desenvolvidos para concretos que precisam de uma grande redução de água, com resistência mecânica superior a 50 MPa. [530ml- 2140ml] recomendação inicial: 855 ml do concreto foi contabilizada a partir da hora de moldagem, obtendo uma especificação de tolerância para o rompimento aos 3 dias de 2 horas e aos 28 dias de 24 horas. Antes do rompimento, os corpos de prova foram previamente retificados e medidos, de modo que se definiu os devidos diâmetros e alturas pelo menos duas vezes, calculando-se a média com uma precisão de 0,1mm. Os resultados obtidos foram calculados pela fórmula descrita pela norma em que se encontra na Equação 1, p.23. Os corpos de prova foram rompidos conforme os critérios de execução da máquina EMIC (20000). O ensaio à compressão foi realizado segundo ABNT NBR 5739 (2007) e módulo de elasticidade conforme ABNT NBR 8522 (2008). Os ensaios podem ser vistos conforme Figura 15. Figura 15- Ensaios mecânicos Fonte: elaboração da própria autora, 2017. 3.7 ENSAIO DE VELOCIDADE DE PULSO ULTRA-SÔNICO Seguiu o procedimento para a verificação da velocidade de propagação de ondas dos corpos de prova de concreto conforme a ABNT NBR 8802 (2013), em que se utilizou o aparelho Ultrassom Pundit Lab da Proceq. Todo o ensaio foi realizado no laboratório de Resistência dos Materiais do UNIPAM, aos 21 dias de confecção do concreto, a qual o aparelho foi devidamente calibrado e os corpos de prova foram retificados para maior precisão dos resultados. O aparelho e o ensaio podem ser visualizados conforme Figura 16. Figura 16- Aparelho utilizado e ensaio realizado aos corpos de prova Fonte: elaboração da própria autora, 2017. 4 RESULTADOS E DISCUSSÕES O estudo almejou analisar as propriedades de trabalhabilidade, resistência a compressão axial, velocidade de propagação ultrassônica e módulo de elasticidade do concreto fabricado com adição de nanografite de sintetização própria. Foi realizada também a análise qualitativa dos resultados dos concretos com adições de nanografite, comparados a um sem adição. Esta seção apresenta os resultados obtidos, classificações segundo a literatura e, principalmente, as análises da autora deste estudo. 4.1 NANOGRAFITE A primeira etapa realizada do presente estudo, teve como objetivo a sintetização de nanografite, desse modo, foi feito todo o processo de sintetização descrito na metodologia. Entretanto, não foi possível confirmar a síntese visivelmente, conforme mostra a Figura 17, pois o grafite expandido e o nanografite visualmente são idênticos, sendo necessário outra análise para diferenciação. Figura 17- Comparação NG e GE a) Nanografite; b) Grafite Expandido Fonte: elaboração da própria autora, 2017. Segundo Xavier et. al. (2016), existe um meio de fazer diferenciação entre os dois materiais, que é por meio de dispersão, em que dispõe NG e GE em uma solução surfactante de mesma proporção, emerge-as em banho ultrassônico e posteriormente observa-se como eles se dispersarão. O ensaio realizado pode ser analisado na Figura 18. Figura 18- Ensaio de dispersão Fonte: elaboração da própria autora, 2017. Conforme a Figura 18, os nanografites dispersam mais facilmente devido a leveza, baixa densidade e a interação entre as camadas de grafite que foram provocadas sínteses, logo ficaram ao meio da solução. Em contrapartida o grafite expandido precipitou-se ao fundo da solução, deixando evidente a diferença entre as duas amostras e comprovando a formação de NG. 4.2 AGREGADOS Para a segunda parte prática deste estudo, foi necessário determinar as caracterizações físicas dos agregados para se desenvolver o traço do concreto utilizado. Para isso, fez-se os ensaios de granulometria e massa específica, deste modo determinou a dimensão máxima característica do agregado graúdo, massa compactada do agregado graúdo, módulo de finura do agregado miúdo, massas específicas dos agregados miúdo e graúdo. Os resultados obtidos através da curva granulométrica (Gráfico 1) e massa específica que são expressos no Quadro 10. ( 100 10 1 10 Série (mm) 1 0,1 brita areia ) ( % Retida Acumulada )Gráfico 1- Curva granulométrica Fonte: elaboração da própria autora, 2017. Quadro 10- Resultado Caracterização Agregado miúdo (areia lavada) Agregado graúdo ( brita zero) Massa específica 2,60 g/cm³ Massa específica 2,70 g/ cm³ Módulo de finura 2,8 Dimensão máxima 9,5 mm - - Massa Compactada 1521,17 kg/m³ Fonte: elaboração da própria autora, 2017. De acordo com a ABNT NBR 7211 (2009), o agregado miúdo está acima da zona ótima (módulo de finura entre 2,2 a 2,9) dos limites superiores, já o agregado graúdo pode ser classificado pela zona granulométrica 4,75/12,5. Ainda segundo esta norma “[...] Podem ser utilizados como agregado miúdo para concreto materiais com distribuição granulométrica diferente das zonas estabelecidas [...], desde que estudos prévios de dosagem comprovem sua aplicabilidade”. (ABNT NBR 7211,2009, p.5) As amostras de agregados visivelmente mostraram ser livres de impurezas, entretanto, para um resultado preciso quanto teor de impurezas orgânicas são necessários ensaios precisos, o que neste estudo se tornou inviável por causa da grande utilização do tempo para sintetização do nanografite. 4.3 DOSAGEM DO CONCRETO Para a dosagem do concreto, utilizou-se dos valores de caracterizações físicas dos agregados descritos pelo Quadro 10 e considerou a massa específica do cimento CPV- ARI 3130 kg/m³ e um abatimento de trabalhabilidade de 80 a 100mm. Além do mais, de acordo com a tabela de condições descrita pela ABNT NBR 12655 (2006) a condição do trabalho classifica- se como C10 a C80, com Sd= 4, sendo assim, com um fck de 40 MPa, obteve-se ƒcm28=46,6 MPa. Através dos métodos de dosagem da ABCP-ACI, o consumo requerido e o traço do volume do concreto obtido são descritos pelo Quadro 11. Quadro 11- Dosagem concreto Ca Cc Cb Cm 230 L/m³ 511,11 kg/m³ 829,03kg/m³ 754 kg/m³ Traço 1 : 1,47 : 1,62 : 0,45 Fonte: elaboração da própria autora, 2017. O traço calculado foi o mesmo utilizado para a execução do concreto, entretanto adicionou-se aditivo plastificante na proporção de 0,53% e nanografite nas proporções de 0,5%, 1% e 3% em relação a massa do cimento. As adições prescritas utilizadas se mostraram como sendo agentes modificadores na estrutura do concreto, desta forma, um concreto fabricado apenas com o traço especificado se mostraria com propriedades diferentes a um fabricado com estas adições. Posteriormente, pode-se ver as reações destas adições. 4.4 TRABALHABILIDADE DO CONCRETO A trabalhabilidade do concreto é um fator de influência na resistência requerida ao concreto, pois ela determina a qualidade de execução das estruturas. E um dos fatores que se notou evidentes alterações com a adição de nanografite foi a trabalhabilidade. Quanto maior a adição de NG, menos trabalhável e mais consistente o concreto ficou, pode-se observar conforme a Figura 19. Figura 19- Consistência dos concretos a) Concreto sem adição; b) Concreto com adição de 0,5%; c) Concreto com adição de 1%; d) Concreto com adição de 3%. Fonte: elaboração da própria autora, 2017. Em função do aditivo plastificante pôde-se observar conforme o concreto de referência (que não possui adição de nanografite), que a trabalhabilidade se tornou maior, provocando segregação e exsudação na mistura. Da mesma forma se apresentou o concreto com adição de 0,5% de nanografite. Para o concreto com 1% de adição de nanografite, foi possível realizar o ensaio de Slump Flow, o qual pôde-se observar que a estabilidade visual teve uma alternância evidente do concreto de referência e do concreto com 0,5% de adição. Além do mais, esta amostragem não apresentou segregação nem exsudação e teve como espalhamento 550 mm. Fazendo uma parametrização segundo ABNT NBR 15823-1 (2017), que é uma norma de classificação de concreto autoadensável, pode-se classificar este concreto como SF1 e IEV0, tendo como aplicação estruturas não armadas ou com baixa taxa de armadura, como lajes e fundações profundas. Para o concreto com adição de 3% de nanografite, foi possível realizar o ensaio de abatimento de tronco (Slump Test) a qual manteve-se sua consistência dentro dos parâmetros a ser analisados por este ensaio. O abatimento deste concreto foi de 65 mm, podendo classifica- lo por uma trabalhabilidade média, ou seja, de consistência plástico, sendo usual para estruturas comuns e lastros. A trabalhabilidade requerida ao traço de concreto não foi obtida em decorrência da aplicação de aditivo plastificante e da adição de nanografite, pois elas, atuaram diretamente nas propriedades plásticas e no consumo de água do concreto em seu estado fresco. Como indicado anteriormente, quanto maior o teor de NG, maior a consistência do concreto, isso ocorre devido a grande área superficial do nanografite, que é propenso a absorver mais água em sua superfície. Deste modo, para se manter uma determinada fluidez, a adição de nanografite ao concreto requer o aumento do consumo de água ou de aditivos superplastificante. (MEDEIROS et. al., 2015). Em contrapartida, um dos fatores que deve ter contribuído para a exsudação e segregação do concreto sem adição e com 0,5% de adição de NG, é o aditivo plastificante, que promove por meio de cargas elétricas a repulsão das partículas, ocasionando melhor dispersão. A pasta de cimento necessita apenas de uma quantidade de água para a sua hidratação, e com partículas melhor dispersas, a quantidade de água não utilizada para a reação do cimento é expulsa, devido ao fator de repulsão do aditivo. Desta forma, quando há excesso de água para a hidratação do cimento, forma-se exsudação, em que a água escorre na mistura, consequentemente, os matérias de maior peso segregam. 4.5 ENSAIO DE VELOCIDADE DE PULSO ULTRASSÔNICO O ensaio de ultrassom, visa avaliar de forma não destrutiva por meio de pulso de ondas ultrassônicas as propriedades elásticas dos materiais e irregularidades da estrutura interna do concreto. A sua determinação se dá pela distância percorrida pelas ondas ultrassônicas em função do tempo gasto para percorrer o comprimento de onda. (SHIAVON, 2015) Neste estudo, as avaliações das propriedades elásticas foram feitas de forma destrutiva, desta forma, não se utilizou dos resultados gerados deste ensaio para análise dessa propriedade. Entretanto, verificou-se a qualidade do concreto e estimou a estruturação interna por meio dos resultados gerados neste ensaio. Os resultados obtidos podem ser vistos no Quadro 12 e Gráfico 2. Quadro 12- Resultados ensaio ultrassom aos 21 dias Corpo de prova Velocidade de propagação (m/s) Adição 0,5% Adição 1% Adição 3% Sem adição 1 4112 4705 4813 4324 2 4368 4543 4838 4276 3 4216 4579 4700 4276 4 4324 4633 4756 4791 5 4216 4590 4793 4633 Média 4247,2 4610 4780 4460 Fonte: elaboração da própria autora, 2017. ( 4900 4800 4780 4700 4610 4600 Adição 0,5% 4500 4460 Adição 1% 4400 Adição 3% 4300 4247,2 4200 Sem adição 4100 4000 3900 ) ( Velocidade de propagação (m/s) )Gráfico 2- Gráfico comparativo da velocidade de propagação de ondas Fonte: elaboração da própria autora, 2017. De acordo com Sahuinco e Bittencourt (2012), em função dos resultados expressos no Gráfico 2, o concreto com 3% e 1% de adição de NG são classificados de qualidade excelente. Já os concretos sem adição e com adição de 0,5% de NG são classificados de qualidade ótima. Segundo Shiavon (2015), as velocidades de propagação das ondas ultrassônicas são menores no ar, desta forma, quanto menor a quantidade de vazios um concreto tiver, maior será sua velocidade de propagação. Isso explica a maior velocidade de propagação dos concretos com 1% e 3% de adição de nanografite, já que a adição possuí forma nanométrica, preenchendo os vazios internos da estrutura e por isso, aumenta o alcance de cristalização da microestrutura, consequentemente, eleva a qualidade do concreto. Deste modo, ainda segundo Shiavon (2015), concretos com menos vazios, possuem maior velocidade de propagação de ondas ultrassônicas e por consequência, maior qualidade. De acordo com o Gráfico 2, é comprovado a elevação da velocidade de propagação de ondas com a adição de NG. O concreto de 1% de NG teve maior velocidade que o concreto de referência e o concreto com 3% de adição teve maior velocidade que o concreto com 1% de adição, mostrando um crescimento uniforme da velocidade em função a quantidade de adição. Entretanto, o concreto com adição de 0,5% de NG, obteve menor velocidade de propagação de onda ultrassônica, isso pode-se explicar, devido algum erro executivo, podendo ter formado maior porosidade na estrutura do concreto, ou seja, maiores índices de vazios. 4.6 COMPRESSÃO AXIAL DO CONCRETO A resistência à compressão axial é uma das principais propriedades do concreto endurecido, ela diz a respeito o quanto o concreto resiste a uma determinação carga. Deste modo, fez-se os ensaios de resistência a compressão aos 3 e 28 dias e se obteve os resultados contidos no Quadro 13. Dos valores descritos, retirou-se o maior valor obtido e estimou o crescimento da resistência a compressão conforme o Gráfico 3. Quadro 13- Resultados ensaio resistência a compressão Compressão Axial (MPa) 3 dias 28 dias Adições -> 0% 0,5% 1% 3% Adições -> 0% 0,5% 1% 3% CP1 33,2 30,7 31,5 37,6 CP1 46,5 30,357 41,9 51,2 CP2 32,9 34,6 34,4 41,7 CP2 42,8 45 47,5 55,1 Desv. Padrão 0,2301 2,807 2,033 2,884 Desv. Padrão 2,677 7,103 3,96 2,723 CV (%) 0,6969 8,601 6,173 7,274 CV (%) 5,996 17,76 8,866 5,121 Fonte: elaboração da própria autora, 2017. Segundo o Gráfico 3, os valores das resistências à compressão para os concretos com 3% e 1% de adição de nanografite, foram maiores se comparados ao concreto de referência (0% de adição), o que torna evidente a influência da adição de NG no aumento da resistência do concreto endurecido. Para o concreto com 3% de adição de NG, obteve-se um aumento de 18,5% da resistência a compressão aos 28 dias, já para o concreto de 1% de adição, o aumento foi de 2,1%. O que mostra que quanto maior a adição de nanografite em relação ao consumo da massa de cimento, maior será a resistência a compressão do concreto. ( 56 54 52 50 48 46 44 42 40 38 36 34 32 0% 0,5% 1% 3% 3 dias 28 dias ) ( Compressão Axial (MPa) )Gráfico 3- Resistência a compressão Fonte: elaboração da própria autora, 2017. Como descrito nos resultados e discussões do ensaio ultrassônico, os efeitos qualitativos de 0,5% de adição de nanografite, obteve-se abaixo do concreto de referência. Isso pode ser explicado devido a algum erro na execução, formando maior porosidade na pasta de cimento, regiões de heterogeneidades ou até mesmo devido a exsudação e segregação evidente do concreto em seu estado fresco. Segundo Marcondes et al. (2015), a resistência à compressão do concreto utilizando cimento CPV-ARI aos 3 dias é de 37,6 MPa e aos 28 dias de 51,1 MPa. Comparando-se os valores de resistência dos concretos ensaiados, o único concreto que atendeu a resistência referenciada do cimento CPV-ARI foi o concreto de 3% de adição de nanografite. Como o concreto com 3% de adição foi o único a apresentar maior consistência, ou seja, usufruiu os excessos de água não utilizados na hidratação da pasta de cimento, devido ao maior consumo de água requerido pelo NG, à vista disso, reduziu-se os vazios capilares da estrutura interna do concreto. Em consequência obteve-se o aumento da resistência à compressão. Além do mais, o fck requerido aos 28 dias foi de 46,6 MPa, tendo visto que apenas os concretos com adições de 1% e 3% cumpriram a resistência exigida. Igualmente discorrido anteriormente, pode ser explicado devido ao maior consumo de água requerido pela a adição de NG. 4.7 MÓDULO DE ELASTICIDADE DO CONCRETO Segundo Almeida (2012), o módulo de elasticidade é uma propriedade intrínseca dos materiais e pode estar relacionado a composição química e microestrutura do concreto. O seu conhecimento é de extrema importância pois prevê o desempenho das estruturas de concreto. Deste modo, para
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