Influência da adição de g-C3N4 nas propriedades mecânicas e de durabilidade de argamassas estruturais

dc.creatorIzabella Kátia Maciel Fernandes
dc.date.accessioned2023-05-29T18:06:21Z
dc.date.accessioned2025-09-09T00:54:35Z
dc.date.available2023-05-29T18:06:21Z
dc.date.issued2023-02-17
dc.description.abstractIndirectly, the construction industry contributes on a large scale to atmospheric pollution through the high consumption of cement, since the production of clinker, the main raw material for cement, generates significant emissions of greenhouse gases. Although Portland cement is widely used in composites and has high compressive strength, its tensile and flexural strength values are low, which makes it fragile and with reduced durability, contributing to the formation of cracks in structures and, consequently, allowing deformations that can lead to the penetration of deleterious agents. In this context, one of the solutions that have been highlighted in civil engineering is the development of innovative, sustainable and intelligent materials, through the addition of nanomaterials in the composition of mortars, aiming to improve microstructural properties. Among the nanomaterials with evidence of structural contribution, graphitic carbon nitride (g-C3N4) has been proven to be an interesting alternative, as it has a graphene-like carbon-based structure, in addition to exhibiting high chemical stability and excellent electronic and optical properties. The present study verified the influence of g-C3N4, with 0.25%, 0.50% and 1.0% by the content of cement, on the physical and chemical properties of structural mortars. However, it is common for nanostructures to present nucleation effects, low dispersion and homogenization, which can be reduced by the insertion of functional groups. For this, the hydroxylation of the surface of this nanomaterial was performed, using hydrogen peroxide (H2O2) and ultrasonic treatment. The functionalization product was incorporated into the mortar with a content of 1.0% by the content of cement. The analyzes of the mechanical strengths at 28 days reveal an increase of 16.0% in axial compression and 18.3% in flexural tensile strength between the reference sample and the sample with 1.0% exfoliated g-C3N4, while for the functionalized product this increase was subtle in compression (5.6%) and by 25.6% in flexural tensile strength. In general, both materials were able to improve the mechanical performance of the mortar in different ways, and function as mechanical reinforcement for the development of more resistant and less robust structures.
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/1843/54106
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Gerais
dc.rightsAcesso Aberto
dc.subjectMateriais
dc.subjectCiência dos materiais
dc.subjectDurabilidade (Engenharia)
dc.subjectNanomateriais
dc.subject.otherNanomateriais
dc.subject.otherMatriz cimentícia
dc.subject.otherg-C3N4
dc.subject.otherResistência mecânica
dc.subject.otherDurabilidade
dc.titleInfluência da adição de g-C3N4 nas propriedades mecânicas e de durabilidade de argamassas estruturais
dc.title.alternativeInfluence of g-C3N4 addition on mechanical and durability properties of structural mortars
dc.typeDissertação de mestrado
local.contributor.advisor-co1Tarcizo da Cruz Costa de Souza
local.contributor.advisor1Manuel Noel Paul Georges Houmard
local.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0867330474081944
local.contributor.referee1José Márcio Fonseca Calixto
local.contributor.referee1João Batista Santos de Assis
local.creator.Latteshttps://lattes.cnpq.br/2798138430214611
local.description.resumoIndiretamente, a indústria de construção civil contribui em larga escala para a poluição atmosférica por meio do alto consumo de cimento, uma vez que a produção de clínquer, principal matéria prima do cimento, gera expressivas emissões de gases estufa. Ainda que o cimento Portland seja largamente utilizado em compósitos e tenha alta resistência à compressão, os valores de resistência à tração e à flexão são baixos, o que o torna frágil e com durabilidade reduzida, contribuindo para a formação de fissuras nas estruturas e, consequentemente, permitindo deformações, que podem evoluir para a penetração de agentes deletérios. Nesse contexto, uma das soluções que vêm ganhando evidência na engenharia civil é o desenvolvimento de materiais inovadores, sustentáveis e inteligentes, por meio da adição de nanomateriais na composição de argamassas, visando a melhoria de propriedades microestruturais. Dentre os nanomateriais com indícios de contribuição estrutural, o nitreto de carbono grafítico (g-C3N4) vem se mostrando como uma alternativa interessante, por possuir estrutura semelhante ao grafeno, além de exibir elevada estabilidade química e propriedades eletrônicas e ópticas especiais. O presente estudo verificou a influência do g-C3N4, com 0,25%, 0,50% e 1,0% em relação à massa de cimento, nas propriedades físicas e químicas de argamassas estruturais. É comum que nanoestruturas apresentem problemas de nucleação, baixa dispersão e homogeneização, que podem ser minorados pela inserção de grupos funcionais. Para isso, realizou-se a hidroxilação da superfície desse nanomaterial, utilizando peróxido de hidrogênio (H2O2) e tratamento ultrassônico. O produto da funcionalização, foi incorporado na argamassa com o teor de 1,0% em relação à massa de cimento. As análises das resistências mecânicas aos 28 dias revelam um aumento de 16,0% na resistência à compressão axial e de 18,3% na tração na flexão entre a amostra referência e a amostra com 1,0% de g-C3N4 esfoliado, enquanto para o produto funcionalizado esse aumento foi sutil na compressão (5,6%) e de 25,6% na tração na flexão. No geral, ambos materiais foram capazes de melhorar o desempenho mecânico da argamassa de formas distintas, e funcionar como reforço mecânico para o desenvolvimento estruturas mais resistentes e menos robustas.
local.publisher.countryBrasil
local.publisher.departmentENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA METALÚRGICA
local.publisher.initialsUFMG
local.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Metalúrgica, Materiais e de Minas

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