Efeitos da adição de celulose nanofibrilada em argamassas e pastas de cimento portland e sua influência no ataque externo por sulfatos

Abstract

As estruturas de concreto estão sujeitas a ações nocivas do meio em que estão introduzidas, onde a sua durabilidade pode ser afetada. Dentre essas ações, o ataque por sulfatos ganha destaque. O sulfato proveniente de uma forma externa reage com os compostos cimentícios no seu interior, formando novos produtos cristalinos que geram tensões nos poros da estrutura, causando fissuras e podendo levar a estrutura à degradação avançada. Diante dessa problemática, pesquisadores têm se dedicado para avaliar alternativas visando mitigar este problema. Dentro deste contexto a adição de celulose nanofibrilada pode ser uma alternativa como material usado nas formulações atuando de forma preventiva na mitigação do surgimento de manifestações patológicas e melhorar as propriedades das matrizes. Isto pode contribuir com o aumento da durabilidade de estruturas à base de cimento Portland. A celulose nanofibrilada (CNF) é um nanomaterial biodegradável e com propriedades mecânicas notáveis e significativas, sendo capaz de alterar a resistência e o sistema dos poros de argamassas, que são propriedades que estão diretamente ligadas durabilidade dos materiais. Sendo assim, este trabalho tem por objetivo avaliar e analisar a influência da adição de celulose nanofibrilada em pastas e argamassas de cimento Portland, verificando as modificações causadas nas pastas e a expansão de argamassas quando sujeitas ao ataque por sulfatos. Para isso, teores de 0%, 0,05% e 0,10% de CNF em massa de cimento foram dispersados em pastas e argamassas. que passaram por cura selada de 60 e 30 dias, e foram expostas ao sulfato de sódio seguindo a NBR 13583. Para analisar como a CNF altera as matrizes cimentícias, realizaram-se ensaios de resistência à compressão e à tração, absorção, DRX e MEV nas amostras de pasta de cimento, e análise de variação de expansão linear em barras de argamassa. Nas pastas, observou-se que a CNF causa alterações na resistência à compressão e à tração e na absorção. Nas argamassas, a CNF influencia na expansão das barras com 60 dias de cura quando comparadas com as de 30 dias. Em ambos os tipos de amostras, observou-se que ao expô-las à solução de Na2SO4, a CNF sofre degradação, formando poros antes inexistentes.

Concrete structures are subject to harmful actions from the environment in which they are introduced, where their durability can be affected. Among these actions, the attack by sulfates stands out. The sulfate from an external form reacts with the cementitious compounds inside, forming new crystalline products that generate stresses in the pores of the structure, causing cracks and can lead the structure to advanced degradation. Faced with this problem, researchers have dedicated themselves to evaluating alternatives to mitigate this problem. Within this context, the addition of nanofibrillated cellulose can be an alternative as a material used in formulations, acting in a preventive way to mitigate the appearance of pathological manifestations and improve the properties of the matrices. This can contribute to increasing the durability of Portland cement-based structures. Nanofibrillated cellulose (CNF) is a biodegradable nanomaterial with remarkable and significant mechanical properties, being able to alter the resistance and pore system of mortars, which are properties that are directly linked to the durability of materials. Thus, this work aims to evaluate and analyze the influence of the addition of nanofibrillated cellulose in Portland cement pastes and mortars, verifying the modifications caused in the pastes and the expansion of mortars when subjected to attack by sulfates. For this, contents of 0%, 0.05% and 0.10% of NFC in cement mass were dispersed in pastes and mortars. who underwent sealed curing of 60 and 30 days, and were exposed to sodium sulfate according to NBR 13583. To analyze how NFC alters cementitious matrices, compressive and tensile strength, absorption and SEM tests were performed on cement paste samples, and linear expansion variation analysis on mortar bars. In the pastes, it was observed that CNF causes changes in compressive and tensile strength and absorption. In mortars, NFC influences the expansion of bars with 60 days of curing when compared to those with 30 days. In both types of samples, it was observed that when exposed to the Na2SO4 solution, the NFC undergoes degradation, forming pores that did not exist before.