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https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/35083
Tipo: | Dissertação |
Título: | Desafios da dispersão e adição do Nano-Nb205 em matrizes cimentícias |
Autor(es): | Fonsêca, Bárbara de Alvarenga Borges da |
Primeiro Orientador: | Lima Filho, Marçal Rosas Florentino |
Primeiro Coorientador: | Simões, Thiago Araújo |
Resumo: | Para a aplicação efetiva do Nano Pentóxido de Nióbio (Nano-Nb2O5) em matrizes cimentícias, é essencial superar desafios como a aglomeração e a interação com o ambiente alcalino e complexo do concreto. Este estudo tem como objetivo principal identificar a técnica mais adequada para a dispersão em meio aquoso, compreender sua reatividade frente a mudanças de pH e à presença de íons da solução porosa e por fim, busca-se orientar pesquisas futuras sobre o uso do Nano-Nb2O5 nesse contexto. A pesquisa experimental foi dividida em duas etapas distintas. Na primeira etapa, foram avaliados métodos de dispersão com base na análise do tamanho hidrodinâmico e da distribuição de tamanho, utilizando a técnica de espalhamento dinâmico de luz (DLS). Os métodos testados incluíram diferentes tipos de sonicação, como o ultrassom de banho e o ultrassom de ponta, realizados por 5, 10 ou 15 minutos, além da adição de um superplastificante à base de policarboxilato (SP) como agente estabilizador. Também foram realizadas análises do tamanho das partículas dispersas após 4 horas de sonicação. Na segunda etapa, a estabilidade das dispersões em meio aquoso contendo íons Ca2+, Na+ e K+, representativos das soluções de poros do concreto, foi investigada através do acompanhamento por imagem da sedimentação, além da medição de pH durante o tempo. O produto sedimentado foi caracterizado por meio das técnicas de DRX, Termogravimetria e FTIR. Os resultados indicam que a dispersão eficiente do Nano-Nb2O5 em água é viável com as técnicas empregadas, permitindo sua incorporação inicial em matrizes cimentícias. A ultrassonicação por 5 minutos a 46kHz se mostrou eficaz, embora a adição de superplastificante possa dispensar essa etapa. Na segunda fase, foi observado que os íons de cálcio podem causar a precipitação do nanomaterial, porém sua estabilidade antes do endurecimento do cimento é garantida com o uso do superplastificante. Além disso, a presença de niobatos foi detectada e pode desempenhar um papel na proteção contra a corrosão do concreto. |
Abstract: | To effectively utilize Nano Niobium Pentoxide (Nano-Nb2O5) in cementitious matrices, it's essential to overcome challenges such as agglomeration and interaction with the alkaline and complex environment of concrete. This study aims to identify the most suitable technique for dispersion in aqueous media, comprehend its responsiveness to pH fluctuations and ion presence in the porous solution. Ultimately, it aims to provide guidance for future Nano-Nb2O5 research in this context. The experimental investigation was bifurcated into two discrete stages. In the first stage, dispersion methods were assessed by analyzing hydrodynamic size and size distribution, adopting the dynamic light scattering (DLS) technique. Different sonication methods were employed, including bath ultrasound and tip ultrasound, for durations of 5, 10, or 15 minutes. Additionally, the efficacy of incorporating a polycarboxylate-based superplasticizer (SP) as a stabilizing agent was assessed. Particle size analysis was also performed after 4 hours of sonication. In the second stage, the stability of the aqueous dispersions containing Ca2+, Na+, and K + ions, representative of concrete pore solutions, was investigated through sedimentation image monitoring and pH measurement over time. The sedimented product underwent characterization using XRD, thermogravimetry, and FTIR techniques Results indicate that efficient dispersion of Nano-Nb2O5 in water is achievable with the employed techniques, allowing for its initial incorporation into cementitious matrices. Sonication for 5 minutes at 46kHz proved effective, although the addition of a superplasticizer may render this step unnecessary. In the second phase, it was observed that calcium ions could induce nanomaterial precipitation; nevertheless, stability prior to cement hardening was ensured with superplasticizer usage. Additionally, niobates were detected, suggesting a potential role in safeguarding against concrete corrosion. |
Palavras-chave: | Engenharia de materiais Nanoparticulas Técnicas de dispersão Materiais cimenticios Nb2O5 Nanoparticles Dispersion techniques Cementitious materials |
CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Editor: | Universidade Federal da Paraíba |
Sigla da Instituição: | UFPB |
Departamento: | Engenharia de Materiais |
Programa: | Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais |
Tipo de Acesso: | Acesso aberto Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil |
URI: | http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/ |
URI: | https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/35083 |
Data do documento: | 28-Fev-2024 |
Aparece nas coleções: | Centro de Tecnologia (CT) - Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais |
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