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Universidade Federal da Bahia |
Repositório Institucional da UFBA
Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://repositorio.ufba.br/handle/ri/40808
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Campo DCValorIdioma
dc.creatorMascarenhas, Ana Caroline Malta-
dc.date.accessioned2024-12-20T16:41:01Z-
dc.date.available2025-01-01-
dc.date.available2024-12-20T16:41:01Z-
dc.date.issued2024-09-26-
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufba.br/handle/ri/40808-
dc.description.abstractPortland cement concrete, essential in civil construction, faces significant challenges in terms of durability, strength, and repair costs. Additionally, cement production, an energy-intensive process, significantly contributes to CO2 emissions. Cracking of the cementitious matrix is one of the leading causes of deterioration, directly affecting the safety and durability of structures and increasing maintenance costs and demand for cement. Enabling the cementitious matrix to self-heal cracks can reduce these costs and greenhouse gas emissions. This study focuses on autonomous self-healing using 16% (v/v) biopolymeric microcapsules made of gelatin and gum arabic with different concentrations (0%, 10%, and 20% w/v) of sodium silicate as a healing agent (MC.A, MC.SS10, and MC.SS20). The effectiveness of these microcapsules was evaluated in a Portland cement matrix with pozzolan (CP II-Z-32), analyzing their impact on the physical and mechanical properties of the matrix in both fresh and hardened states. In addition to the microcapsule-containing pastes, a reference paste (REF) consisting only of water and cement and a paste with a 1% sodium silicate solution (SS), freely dispersed in the cementitious matrix, were tested. Optical analysis revealed that the microcapsules had a spherical morphology, validating the effectiveness of the adopted production process. Size distribution curves indicated that the MC.A sample had smaller particles, with an average diameter D[4;3] of 40.5 µm, while the MC.SS10 sample had 75.0 µm. The MC.SS20 sample had considerably larger particles, with an average diameter of 194.0 µm. SEM-EDS analysis confirmed sodium silicate's presence in the MC.SS10 and MC.SS20 microcapsules cores. The characterization of the cementitious matrix included rheology tests, isothermal calorimetry, axial compressive strength tests, water absorption determination, void index measurements, and microstructural analysis by SEM-EDS. The rheology test showed the presence of microcapsules, except in the MC.SS20 sample reduced the paste's workability, making it more dense than the REF paste. Calorimetry analysis showed that incorporating microcapsules into cement pastes reduced the maximum heat flow by 54%, 17%, and 16% for the MC.A, MC.SS10, and MC.SS20 samples, respectively, compared to the REF sample. The compressive strength test showed no significant differences in strength gain between the MC.SS10, MC.SS20 and SS samples compared to the REF. The water absorption of the SS, MC.SS10, and MC.SS20 samples increased by 6.6%, 14.0%, and 22.9%, respectively, compared to the REF sample, while the MC.A sample showed a reduction of 12.14% compared to the reference. Finally, SEM-EDS microstructural analysis revealed a heterogeneous distribution of hydration products in the pastes produced. The results reinforce the viability and effectiveness of using sodium silicate-containing microcapsules as carriers for beneficial additives to enhance cement performance, particularly regarding self-healing and early-stage compressive strength.pt_BR
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superiorpt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal da Bahiapt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectCimentopt_BR
dc.subjectAutocicatrização Autônomapt_BR
dc.subjectFissuraspt_BR
dc.subjectCoacervação Complexapt_BR
dc.subjectGoma Arábicapt_BR
dc.subjectGelatinapt_BR
dc.subject.otherCementpt_BR
dc.subject.otherAutonomous Self-healingpt_BR
dc.subject.otherFissurespt_BR
dc.subject.otherComplex Coacervationpt_BR
dc.subject.otherArabic Gumpt_BR
dc.subject.otherGelatinpt_BR
dc.titleAvaliação da autocicatrização de materiais cimentícios contendo diferentes concentrações de silicato de sódio incorporado em microcápsulas biopoliméricas.pt_BR
dc.title.alternativeEvaluation of the self-healing of cementitious materials containing different concentrations of sodium silicate incorporated in biopolymeric microcapsulespt_BR
dc.typeDissertaçãopt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Industrial (PEI) pt_BR
dc.publisher.initialsUFBApt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICApt_BR
dc.contributor.advisor1Albuquerque, Elaine Christine de Magalhães Cabral-
dc.contributor.advisor2Gonçalves, Jardel Pereira-
dc.contributor.referee1Albuquerque, Elaine Christine de Magalhães Cabral-
dc.contributor.referee2Gonçalves, Jardel Pereira-
dc.contributor.referee3Cabral, Antônio Eduardo Bezerra-
dc.contributor.referee4Souza, Lívia Ribeiro de-
dc.creator.Latteshttps://wwws.cnpq.br/cvlattesweb/PKG_MENU.menu?f_cod=68DB770D64F51D87C64214444560FF71#pt_BR
dc.description.resumoO concreto de cimento Portland, essencial na construção civil, enfrenta desafios consideráveis em termos de durabilidade, resistência e custos de reparação. Além disso, a produção de cimento, um processo de alto consumo energético, contribui significativamente para as emissões de CO2. A fissuração da matriz cimentícia é uma das principais causas de deterioração, afetando diretamente a segurança e a durabilidade das estruturas, aumentando os custos de manutenção e a demanda por cimento. Capacitar a matriz cimentícia para a autocicatrização de fissuras pode reduzir esses custos e as emissões de gases do efeito estufa. Este estudo foca na autocicatrização autônoma, utilizando 16% (v/v) de microcápsulas biopoliméricas de gelatina e goma arábica com diferentes concentrações (0%, 10% e 20% m/v) de silicato de sódio como agente cicatrizante (MC.A, MC.SS10 e MC.SS20). A eficácia dessas microcápsulas foi avaliada em uma matriz cimentícia de cimento Portland composto com pozolana (CP II-Z-32), analisando seu impacto nas propriedades físicas e mecânicas da matriz nos estados fresco e endurecido. Além das pastas com microcápsulas, foram testadas uma pasta de referência (REF) composta apenas por água e cimento, e uma pasta com solução de silicato de sódio 1% (SS), disperso livremente na matriz cimentícia. A análise óptica revelou que as microcápsulas têm morfologia esférica, validando a eficácia do processo de produção adotado. As curvas de distribuição de tamanho indicaram que a amostra MC.A tem partículas menores, com um diâmetro médio D[4;3] de 40,5 µm, enquanto MC.SS10 tem 75,0 µm. Por sua vez a amostra MC.SS20 possui partículas consideravelmente maiores, com um diâmetro médio de 194,0 µm. A análise por MEV-EDS confirmou a presença do silicato de sódio no núcleo das microcápsulas MC.SS10 e MC.SS20. A caracterização da matriz cimentícia abrangeu ensaios de reologia, calorimetria isotérmica, resistência à compressão axial, determinação da absorção de água e índice de vazios, além da análise microestrutural por MEV-EDS. O ensaio de reologia demostrou que a presença das microcápsulas, com exceção à amostra MC.SS20, reduziu a trabalhabilidade da pasta, tornando-a mais viscosa em comparação à pasta REF. A análise por calorimetria mostrou que a incorporação de microcápsulas nas pastas de cimento resultou em uma redução do fluxo máximo de calor em 54%, 17% e 16%, respectivamente, para as amostras MC.A, MC.SS10 e MC.SS20 em comparação com a amostra REF. Por meio do ensaio de resistência à compressão verificou-se que não houve diferenças significativas no ganho de resistência das amostras MC.SS10, MC.SS20 e SS em comparação com a amostra REF. As pastas das amostras SS, MC.SS10 e MC.SS20 apresentam aumentos de 6,6%, 14,0% e 22,9%, respectivamente, na absorção de água em comparação com a amostra REF. Por sua vez, a amostra MC.A apresentou uma redução de 12,14% na absorção em relação à referência. Finalmente, por meio da análise microestrutural por MEV-EDS foi possível observar uma distribuição heterogênea dos produtos de hidratação nas pastas produzidas. Os resultados obtidos reforçam a viabilidade e eficácia do uso das microcápsulas contendo silicato de sódio como veículos de aditivos benéficos para aprimorar o desempenho do cimento, especialmente no que se refere à autocicatrização e à resistência à compressão nas fases iniciais.pt_BR
dc.publisher.departmentEscola Politécnicapt_BR
dc.type.degreeMestrado Acadêmicopt_BR
Aparece nas coleções:Dissertação (PEI)

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