Propriedades nanomecânicas do silicato de cálcio hidratado de síntese

Ano: 2009 | Volume: 9 | Número: 4

Autores: Fernando Pelisser, Philippe Jean Paul Gleize, Alexandre Mikowski

Palavras-chave: c-s-h, nanoestrutura, nanoindentação

Resumo Português:

O silicato de cálcio hidratado (C-S-H), principal fase proveniente da
hidratação do cimento Portland, tem grande influência na maioria das
propriedades físicas e mecânicas dos materiais cimentícios. No
entanto, até o momento, não existem modelos estruturais relacionando
sua composição química, nano e microestrutura com suas propriedades físicoquímicas
e mecânicas. Neste trabalho, utilizou-se a técnica de indentação
instrumentada para avaliar as propriedades nanomecânicas de dois C-S-H de
síntese, com relações Ca/Si diferentes. Os resultados mostraram que é possível
estimar com precisão o módulo de elasticidade e a dureza utilizando-se somente 16
pontos indentados, com vários ciclos de carga para cada indentação, e que a
intensidade da carga de indentação não se mostrou um fator significativo.
Mostrou-se também que o módulo de elasticidade do C-S-H aumenta quando a
relação Ca/Si diminui, confirmando os cálculos baseados nos métodos de campo
de forças, de Manzano et al. (2009). Porém, constatou-se que micro e
nanoporosidade influenciam de maneira significativa o resultado. Por fim, há uma
discussão sobre alguns dos parâmetros a serem controlados para poder modificar
as características mecânicas do gel de C-S-H produzido pela hidratação do cimento
Portland.

Resumo Inglês:

Calcium silicate hydrate (C-S-H), the main product from portland cement
hydration, has a great influence on most physical and mechanical properties of
cement based materials. However, until now, there are no structural models
relating chemical composition, micro and nanostructure with its physical-chemical
and mechanical properties. In this study, we used the technique of instrumented
indentation to evaluate the nanomechanical properties of two synthetic C-S-H with
different Ca/Si ratio. The results showed that it is possible to estimate with a good
accuracy the elastic modulus and hardness using only 16 indented points, with
several cycles of loading for each indentation, and that the intensity of the
indentation load is not significant. It was also shown that the C-S-H elastic
modulus increases when the Ca/Si ratio decreases, confirming the calculations
based on field forces methods of Manzano et al. (2009). However it was found that
micro and nanoporosity have a significant effect on the result. Finally, a
discussion about some of the parameters to be controlled to modify the mechanical
characteristics of the C-S-H gel produced by the portland cement hydration is
presented.