Hidratação de pastas de cimento ternárias com metacaulim e nanossílica nas idades iniciais

• Published in: Matéria Vol. 25; no. 4
• Main Authors: Sousa, Matheus Ian Castro, Rêgo, João Henrique da Silva
• Format: Journal Article
• Language: Portuguese
• Published: Laboratório de Hidrogênio, Coppe - Universidade Federal do Rio de Janeiro; em cooperação com a Associação Brasileira do Hidrogênio, ABH2 2020
• Subjects: CONSTRUCTION & BUILDING TECHNOLOGY; MATERIALS SCIENCE, MULTIDISCIPLINARY; METALLURGY & METALLURGICAL ENGINEERING; misturas ternárias; metakaolin; hydration; early ages; metacaulim; ternary pastes; nanosilica; idades iniciais; nanossílica; hidratação
• ISSN: 1517-7076; 1517-7076
• DOI: 10.1590/s1517-707620200004.1165

RESUMO Materiais cimentícios suplementares (SCM) têm sido utilizados em formulações cimentícias, sendo responsáveis por melhorias em seu desempenho, sustentabilidade e custo. Dentre esses SCM’s, metacaulim (MK) e nanossílica (NS) foram alvos de diversos estudos com resultados promissores, promovendo aumento de resistência e refinamento da microestrutura. No entanto, o uso combinado desses materiais em pastas de cimento, em especial no que se refere ao comportamento nas idades iniciais, ainda foi alvo de poucos trabalhos. Portanto, o objetivo deste artigo foi avaliar pastas ternárias de metacaulim e nanossílica nas idades iniciais (1, 3 e 7 dias). Para tanto, foram produzidas seis pastas, uma de referência, duas com substituição por NS e três com substituição de 15% de clínquer por teores complementares de NS e MK (0+15%, 1+14% e 2,5+12,5%). Tais teores permitiram comparar o comportamento das pastas ternárias com suas respectivas pastas binárias, avaliando a sinergia entre os materiais. Foram realizados os ensaios de resistência à compressão, análise termogravimétrica (TG/DTG) e calorimetria semi-adiabática, pelo método da garrafa de Langavant. Os resultados mostraram o potencial da combinação desses materiais, com grande aumento da resistência à compressão nas idades iniciais. Os resultados de termogravimetria e calorimetria permitiram caracterizar a hidratação do cimento nesse tipo de mistura. Destaca-se uma aceleração da hidratação e consumo de CH pela reação pozolânica, ambos potencializados nas misturas ternárias. Por fim, foi observado um efeito sinérgico na hidratação promovido pelos dois materiais, resultando no maior valor de resistência à compressão aos 7 dias. No entanto, diferenças encontradas nos resultados das duas pastas ternárias indicam que este efeito sinérgico depende da relação entre os teores de metacaulim e nanossílica na composição das pastas. ABSTRACT Supplementary cementitious materials (SCM) have been used in cementitious systems, improving performance, sustainability and cost. Among these SCM’s, metakaolin (MK) and nanosilica (NS), have been topic of many studies with promising results, increasing strength and refining microstructure. However, the combined use of these materials in cement pastes, especially regarding the behavior at early ages, has been topic of few studies. Therefore, the objective of this paper was to evaluate ternary pastes with metakaolin and nanosilica at early ages (1, 3 and 7 days). Six pastes were produced, one of reference, two with cement replacement by NS and three with 15% replacement of clinker for complementary contents of NS and MK (0+15%, 1+14% and 2.5+12.5%). These contents enabled a comparison between the behavior of ternary and the respective binary pastes, evaluating the synergy between the materials. Compressive strength, thermogravimetric analysis (TGA) and semi adiabatic calorimetry, by the Langavant method, were performed. Results show the potential of combining these materials, with great improvement of the compressive strength at the early ages. Thermogravimetry and calorimetry results were used to characterize cement hydration in this type of mixture. It was marked by an acceleration and CH consumption by the pozzolanic reaction, both potentialized in the ternary mixtures. Furthermore, a synergistic effect between the materials was observed in the hydration, resulting in the highest compressive strength value at 7 days. However, differences observed in results of the ternary pastes indicate that this synergistic effect depends on the ration between metakaolin and nanosilica content in paste composition.