Nanotecnologia aplicaes em

concreto

MARCELO ADRIANO DUART

2 ENEC - 2013

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Sequncia

Introduo nanotecnologia conceitos

Concreto cimento Portland

Nanoslica

Dixido de Titnio

Nanotubos de Carbono

Nanoindentao

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O que nanotecnologia

Uso de particulas muito pequenas de um material para manipulao destes mesmos materiais ou para criao de novos materiais em uma escala maior.

Nanopartcula uma partcula microscpica em que pelo menos 1 dimenso menor que 100 m

(Report on Nanotechnology and Construction Nanoforum , 2006).

A MANIPULAO DE MATERIAIS EM ESCALA MOLECULAR PARA CRIAR NOVOS MATERIAIS OU MELHORAR OU AINDA CRIAR NOVAS PROPRIEDADES E CARACTERSTICAS

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Tamanho faz a diferena

As drsticas e surpreendentes mudanas nas

propriedades dos materiais em nanoescala so a chave

para entender o poder e o potencial nicos da

nanotecnologia.

Essas mudanas so chamadas de efeitos qunticos.

Sem alterar a substncia, s reduzindo o tamanho dos

materiais, eles podem ter novas propriedades, como

condutividade eltrica, elasticidade, maior resistncia,

cor diferente e maior reatividade - caractersticas

diferentes das que essas mesmas substncias tm em

escala micro ou macro.

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o carbono na forma de grafite macio e malevel.

Diminudo nanoescala, pode ser mais resistente e seis

vezes mais leve do que o ao.

o xido de zinco branco e opaco. Em nanoescala

torna-se transparente.

o alumnio o mesmo das latas de refrigerante em nanoescala pode pegar fogo espontaneamente e

poderia ser utilizado como combustvel para foguetes.

a platina inerte em escala nano torna-se um potente catalisador que acelera a velocidade das

reaes qumicas

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NANOCOMPSITO

Material composto de 2 elementos bsicos matriz e reforo.

No caso de nanocompsito o reforo deve ter escalas

manomtricas e deve ser empregado em teores

menores que 5%.

Nos compsitos cada parte (matrix e reforo devem ter

suas caractersticas individuais e o material composto

tem suas propriedades melhoradas ou novas

propriedades criadas.

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Particle size and specific surface area related to concrete materials (adapted from Sobolev, 2005).

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Concreto de cimento Portland 9

Viso macroscpica 2 fases ou 3 fases

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Escala microscpica-muitas fases 11

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Concreto resistente compresso

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Deve ser reforado trao 14

Hidratao do cimento Portland

C3S + H2O C-S-H + CH

3CaO.SiO2+ (3+m-n)H2O nCaO.SiO2.mH2O + (3-n)Ca(OH)2

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Seeding aumento da nucleao de C-S-H

Aumento da cintica da

hidratao

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Nano Silica (SiO2)

Diminui a permeabilidade do concreto densificao da matriz melhorando a durabilidade (aumenta)

Aumenta a resistncia mecnica compresso

e trao.

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Concreto projetado 18

Nanoslica 3 a 150 m partcula de cimento aprox.

50.000 m

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Concreto 70 Mpa comparao entre micro e nanoslica

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Nanoslica

Journal of American Science, 2011;7(10)

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Absoro e coeficiente de

permeabilidaxe concretos Mostafa.Khanzadi

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SEM imagem

(a) CO,

(b)NS12, (c) NS60, (d) MS

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Raparos concretos especiais alta aderncia e baixa

permeabilidade

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Dixido de Titnio - TiO2 25

Titanium Dioxide (TiO2)

Tem a propriedade de repelir a sujeira (p, poluentes carreados com gua da chuva.

usado em vidros para evitar a aderncia de sujeira e inclusiva

chamado de vidro autolimpante.

Tem propriedades esterelizantes (impede proliferao de organismos infecciosos) como bactrias .

Pode ser incorporado em tintas ou cimento.

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Dixido de Titnio - TiO2 Propicia a cor branca ao concreto reflete luz e no aquece a

superfcie

Torna a superfcie repelente a poeira (facilita a manuteno)

Jubilee Church, Rome expectativa de concreto limpo por 1000 anos . Auto limpante (self cleaning).

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Concreto auto limpante

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Dixido de Titnio - TiO2

As propriedades foto catalticas do dixido de titnio (TiO2) so usadas

para auto limpeza de superfcies, materiais anti bactericidas e para a

purificao do ar e da gua.

Em contato com a luz o TiO2 pode eliminar os poluentes xido ntrico,

NO e NO2 , emitidos pelos veculos, purificando assim o ar.

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Carbon Nanotubes (CNT)

Adicionado ao concreto aprox. de 1% a 5% da massa de cimento

Pode resultar em aumento da resistncia do

concreto compresso e a trao.

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Grafeno espessura (1 tomo)

uma folha plana de tomos de carbono

densamente compactados e com espessura de

apenas um tomo, reunidos em uma estrutura

cristalina hexagonal

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Nanotubos de carbono grafenos enrrolados

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Nanotubos single wall e multiwall 33

Mtodos de produo de nanotubos 34

produo de nanotubos de carbono por

Spray Pyrolysis 35

Os nanotubos de carbono

obtidos por este mtodo so

geralmente nanotubos de

paredes mltiplas

pirlise de ferroceno [Fe(C5H5)2]

em uma soluo de tolueno [C7H8]

ou em Benzilamina [C7H9N]

DEPOSIO QUMICA DE VAPOR

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Este mtodo produz nanotubos atravs da decomposio

de gases que contm tomos de carbono como fonte

catalisador o composto Fe + MgO

Natotubos de carbono

Os nanotubos de carbono podem desempenhar papel parecido com o dos cabos de ao, atuando como

elemento de protenso do concreto em escala

nanoscpica,

Levantei a hiptese de que o clnquer seria um bom suporte para o crescimento do nanotubo de carbono,

Cheguei a esse material realizando sntese direta de nanotubo de carbono no clnquer de cimento,

Luiz Orlando Ladeira UFMG.

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nanotubos 38

Nanotubos costura da matriz de materiais cimentcios aumenta resistncia trao.

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Mdulo elasticidade

nanoindentao

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nanoindentao 43

Nanoindentao dureza e mdulo de elasticidade

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