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Type: Dissertação
Title: Efeitos da incorporação de óxido de grafeno rico em grupo carbonila nas propriedades termomecânicas de concretos de alto desempenho
Author: Pacífico, Gabriela dos Santos
First Advisor: Oliveira, Thaís Mayra de
Co-Advisor: Mendes, Júlia Castro
Referee Member: Farage, Michèle Crisna Resende
Referee Member: Quirino, Welber Gianini
Referee Member: Pedro, Leonardo Gonçalves
Resumo: O uso do concreto de alto desempenho (CAD), caracterizado principalmente por sua elevada resistência à compressão e durabilidade, tem crescido significativamente. No entanto, por serem concretos com menor índice de vazios, os CADs têm maior potencial de fragmentação ou lascamentos explosivos (spalling) quando sujeitos a altas temperaturas. Nos últimos anos, nanomateriais têm sido adicionados aos concretos, visando melhorar suas propriedades. Dentre eles, o óxido de grafeno tem demonstrado um potencial significativo devido à sua grande área superficial específica, elevada resistência mecânica e boa estabilidade química. Nesse cenário, o presente trabalho avaliou os efeitos da incorporação de óxido de grafeno rico em carbonila (CGO) nas propriedades termomecânicas de CAD C55 submetidos a altas temperaturas (300, 600 e 900 ºC) e temperatura ambiente (TA). Para este fim, foram produzidos dois tipos de CAD: convencional (C-REF) e com CGO na concentração de 0,02% (C-CGO) em relação à massa de cimento. Foram realizados ensaios de resistência à compressão e à tração, velocidade de propagação de onda ultrassônica (VPU), módulos de elasticidade estático e dinâmico, perda de massa, massa específica, índice de vazios, absorção de água, microscopia eletrônica de varredura (MEV), DRX e condutividade térmica. O estudo demonstrou que a adição do CGO resultou em um aumento de aproximadamente 27% na resistência à compressão e 16,5% na resistência à tração, além de um incremento de 31,5% no módulo de elasticidade, atuando como um reforço na estrutura do material em TA. No tocante às propriedades residuais após altas temperaturas, o C-CGO teve um desempenho melhor, em média, de 26% em relação à resistência à compressão, 13% à tração e 60% ao módulo de elasticidade. Os resultados de condutividade térmica do C-CGO em TA e após exposição as temperaturas adotados foram inferiores aos resultados do concreto C-REF, demonstrando o potencial da incorporação deste nanomaterial para o desenvolvimento de concretos mais isolantes. Esses resultados indicam que a adição de CGO pode atuar na melhoria das propriedades mecânicas e também no desempenho térmico de concretos de alto desempenho submetidos a elevadas temperaturas.
Abstract: The use of High-Performance Concrete (HPC), primarily characterized by its high compressive strength and durability, has grown significantly. However, due to their lower porosity, HPCs present a greater potential for fragmentation or explosive spalling when exposed to high temperatures. In recent years, nanomaterials have been incorporated into concrete to enhance its properties. Among these, graphene oxide has shown significant potential due to its large specific surface area, high mechanical strength, and good chemical stability. In this context, the present study evaluated the effects of incorporating carbonyl-rich graphene oxide (CGO) on the thermomechanical properties of C55-grade HPC subjected to elevated temperatures (300°C, 600°C, and 900°C) and ambient temperature (AT). For this purpose, two types of HPC were produced: a reference mix (C-REF) and a mix containing CGO at a concentration of 0.02% by cement weight (C-CGO). Tests were conducted to assess compressive and tensile strength, ultrasonic pulse velocity (UPV), static and dynamic modulus of elasticity, mass loss, specific mass, void index, water absorption, scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), and thermal conductivity.The study demonstrated that the addition of CGO led to an increase of approximately 27% in compressive strength, 16.5% in tensile strength, and a 31.5% increase in modulus of elasticity at ambient temperature, acting as a reinforcement in the material's structure. Regarding residual properties after high-temperature exposure, the C-CGO mix showed superior performance compared to C-REF, with improvements of approximately 26% in compressive strength, 13% in tensile strength, and 60% in modulus of elasticity. Thermal conductivity results for C-CGO at ambient temperature and after exposure to elevated temperatures were lower than those of C-REF, highlighting the potential of this nanomaterial for the development of more thermally insulating concrete. These findings indicate that CGO incorporation can enhance both the mechanical performance and thermal resistance of high-performance concretes subjected to elevated temperatures.
Keywords: Óxido de grafeno
Concreto de alto desempenho
Temperatura elevada
Propriedades mecânicas
Graphene oxide
High-performance concrete
Elevated temperature
Mechanical properties
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Institution Initials: UFJF
Department: Faculdade de Engenharia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil (PEC)
Access Type: Acesso Aberto
Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil
Creative Commons License: http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/18751
Issue Date: 11-Mar-2025
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