Pedro de Almeida Carísio
Título
INFLUÊNCIA DA UMIDADE NAS PROPRIEDADES ELÉTRICAS DE PASTAS DE CIMENTO AUTOMONITORANTES COM NANOTUBOS DE CARBONO
Orientador(es)
Romildo Dias Toledo Filho
Oscar Aurelio Mendoza Reales
Eduardo de Moraes Rego Fairbairn
Resumo
Este trabalho teve como objetivo fabricar uma pasta de cimento automonitorante com nanotubos de carbono (NTC) e avaliar a influência da presença de água nos poros da matriz nas propriedades elétricas do compósito. Avaliou-se a atuação de 4 superplastificantes (SP) como agentes de dispersão de NTC em meio aquoso por meio de espectroscopia UV-Vis, potencial ζ, espectroscopia Raman e resistividade elétrica. A partir de ensaios de estabilidade e calorimetria isotérmica, estudou-se a relação NTC:SP mais adequada para fabricar as pastas e caracterizá-las quanto à capacidade de automonitoramento. Por fim, verificou-se a influência da água nos poros do compósito automonitorante com diferentes teores de NTC, por medições de resistividade elétrica, tempo de eletrificação e testes de automonitoramento. Os resultados mostraram que os SP de base química de naftalenos exibiram o melhor desempenho na dispersão de NTC em meio aquoso, sendo melhor utilizados na relação NTC:SP 1:1 (em massa). Os compósitos automonitorantes produzidos com esta dispersão de NTC apresentaram sensibilidade aos deslocamentos impostos pelas solicitações mecânicas, demonstrando potencial aplicação como sensores de deformação. Foi encontrado que a presença de água nos poros da matriz diminuiu a resistividade elétrica e a sensibilidade à ruptura, assim como aumentou o tempo de eletrificação e a sensibilidade à tensão mecânica das pastas automonitorantes com teores de NTC abaixo do limiar de condutividade. Foi concluído que, para eliminar os efeitos causados pela presença de água, o teor de NTC adotado deve ser escolhido acima do limiar de condutividade.
Abstract
This work aimed to manufacture a self-sensing cement paste with carbon nanotubes (CNT) and to evaluate the influence on the electrical properties of the composite due to the presence of water in the pores. The performance of 4 superplasticizers (SP) as CNT dispersion agents in aqueous media was evaluated using UV-Vis spectroscopy, ζ-potential, Raman spectroscopy and electrical resistivity. From stability and isothermal calorimetry tests, the most adequate CNT:SP ratio was studied to manufacture the pastes and characterize them in terms of self-sensing response. Finally, the influence of water in the pores of the self-sensing composite with different CNT contents was verified by electrical resistivity measurements, electrification time and self-sensing tests. Results showed that the chemically based naphthalene SP exhibited the best performance in the dispersion of CNT in aqueous media, being better used in the CNT:SP 1:1 ratio (by mass). The self-monitoring composites manufactured showed sensitivity to the displacements imposed by mechanical stress, demonstrating potential application as displacement sensors. It was found that the presence of water in the pores of the matrix decreased the electrical resistivity and sensitivity to rupture, as well as increased the electrification time and the sensitivity to mechanical stress of self-sensing pastes with CNT contents below the conductivity threshold. It was concluded that to eliminate the effects caused by the presence of water, the CNT content adopted must be chosen above the conductivity threshold.
