DESENVOLVIMENTO E AVALIAÇÃO DE DESEMPENHO DE COMPÓSITO CIMENTÍCIO AUTO-SENSOR COM INCORPORAÇÃO DE BIOCHAR COMO SUBSTITUIÇÃO PARCIAL OU TOTAL AO CARBON BLACK

Descrição

A crescente demanda por estruturas inteligentes tem impulsionado o desenvolvimento de compósitos cimentícios auto-sensores, capazes de detectar deformações por meio da variação de sua resistividade elétrica. Esses compósitos utilizam nano-adições condutoras, como o Carbon Black (CBN), para formar redes condutivas sensíveis às tensões mecânicas. Contudo, o CBN apresenta limitações, como alto custo e origem não renovável. Nesse contexto, o presente trabalho investiga o uso do biochar — um material carbonáceo obtido da pirólise de biomassas — como alternativa mais sustentável e de baixo custo para a produção de argamassas auto-sensoras. Este projeto de pesquisa visa ao desenvolvimento de argamassas cimentícias auto-sensoras com propriedades piezoresistivas otimizadas, por meio da incorporação de biochars obtidos a partir de diferentes biomassas, condições de pirólise e processos de produção. Os biochars, após moagem e peneiramento na peneira 200, serão submetidos a ensaios de granulometria a laser, condutividade, massa específica, área superficial (BET), composição química (EDX), grupos funcionais (FTIR) e geração de imagens por microscopia eletrônica de varredura (MEV). A investigação busca identificar um biochar cujas características físico-químicas apresentem maior potencial para a produção de compósitos cimentícios piezoresistivos, tanto de forma isolada quanto em combinação com nanopartículas de Carbon Black (CBN). Com o biochar selecionado, serão produzidas argamassas na proporção 1,00:1,35:0,65+0,04 (cimento:areia:água+superplastificante), com 8% de substituição do cimento por CBN, por biochar ou por misturas de ambos. Os traços serão avaliados no estado fresco quanto à reologia (mini-flow e reometria). Após 28 dias de cura em câmara úmida, 2 corpos de prova cilíndricos serão avaliados quanto à resistência à compressão, ao módulo de elasticidade e, após ruptura, amostras serão extraídas para obtenção de imagens por MEV, determinação da composição química (EDX), identificar e caracterizar as fases cristalinas (DRX) e identificação de grupos funcionais (FTIR). Para cada traço, três sensores prismáticos (4,0 cm × 4,0 cm × 7,5 cm), com eletrodos de kanthal (1,4 cm × 5,0 cm × 0,1 cm), serão submetidos a ensaios para determinação da resistividade elétrica (pelo teste de corrente bifásica) e da resposta piezoresistiva (fator gauge). Os sensores com melhor resposta serão aplicados em pilares de concreto C30 submetidos à compressão estática e cíclica, para que se valide o seu uso em estruturas reais. As argamassas produzidas também passarão por ensaios de durabilidade, sendo expostas à carbonatação acelerada e à migração de íons cloreto. A profundidade de carbonatação será avaliada em 3 corpos de prova cúbicos, com 4,0 cm de aresta, via pH do material aos 7, 14 e 28 dias, e a concentração de cloretos será determinada por migração de íons, em corpos de prova cilíndricos com 5,0cm de diâmetro e 3,5 cm de espessura, por meio da condutividade elétrica.

Palavras-chave

• biochar
• compósitos auto-sensores
• piezoresistividade

Grupo de pesquisa

DEC UFV Estruturas

Financiamento

Com financiamento