Análise da microestrutura de concretos de alto desempenho contendo nanosílica e sílica ativa

Abstract

O uso de nanomateriais no concreto tem se mostrado promissor, uma vez que se constatou que a utilização de diversos tipos desses materiais em compostos cimentícios proporciona melhorias nas propriedades físico-mecânicas e na microestrutura do concreto. O uso de adições minerais como a nanosílica e a sílica ativa garante a minoração da zona de transição entre agregado e pasta, que é a parte mais fraca no concreto de alto desempenho. Desta forma, o presente trabalho pretende avaliar a ação da nanosílica e sílica ativa nas propriedades macro e microestruturais do concreto de alto desempenho. Foram avaliadas as propriedades mecânicas (resistência à compressão e módulo de elasticidade) e propriedades microestruturais por nanoindentação, microscopia eletrônica de varredura, microtomografia de raios X e microscopia de força atômica de concretos com 1,5 e 3% de nanosílica e 5% e 10% de sílica ativa. Os resultados indicaram que, com o uso de aditivos minerais, a resistência à compressão e o módulo de elasticidade do concreto aumentam significativamente. As investigações microestruturais mostraram que a nanosílica e a sílica ativa proporcionaram uma densificação da zona de transição, que foi a principal responsável pelo aperfeiçoamento do concreto de alto desempenho.

The use of nanomaterials in concrete has shown promise, as the use of several types of these materials in cementitious compounds have been found to guarantee greater physical-mechanical properties and improvement in concrete microstructure. The use of mineral admixtures like nanosilica and silica fume ensures the improvement of interfacial transition zone (ITZ) between aggregate and paste, which is a weaker part in high-performance concrete (HPC). In this way, the present work intends to evaluate the performance of nanosilica and silica fume in properties of HPC in macro and microstructural properties. Were evaluated the mechanical properties (compressive strength and elastic modulus) and microstructural properties through nanoindentation, scanning electron microscopy, X-ray microtomography and atomic force microscopy of concretes with 1.5 and 3% of nanosilica and 5% and 10% of silica fume. The results indicated that with the use of mineral admixtures the compressive strength and elastic modulus of concrete increase significantly. The microstructural investigations showed that the nanosilica and silica fume leads to a densification of ITZ, which was the main responsible for the improvement of HPC performance.