A calorimetry analysis of Portland cement pastes containing superabsorbent polymer (SAP) and nanosilica (NS)

Agostinho, Lívia Borba; Borges, Juliana Gonçalves; Silva, Eugênia Fonseca da; Cupertino, Daiane Vitória Machado Ramos

Lívia Borba Agostinho e-mail: liviaborbagostinho@gmail.com, juliana.gborges@hotmail.com, eugenia@unb.br, dvmramos@gmail.com

Universidade de Brasília, Programa de Pós-graduação em Estruturas e Construção Civil, Prédio SG-12, 1º andar, Campus Darcy Ribeiro, Universidade de Brasília, CEP: 70910-900, Brasília, DF, Brasil.

Autor Responsável: Lívia Borba Agostinho

https://orcid.org/0000-0002-7546-1499

Juliana Gonçalves Borges e-mail: liviaborbagostinho@gmail.com, juliana.gborges@hotmail.com, eugenia@unb.br, dvmramos@gmail.com

Universidade de Brasília, Programa de Pós-graduação em Estruturas e Construção Civil, Prédio SG-12, 1º andar, Campus Darcy Ribeiro, Universidade de Brasília, CEP: 70910-900, Brasília, DF, Brasil.

https://orcid.org/0000-0001-9075-4591

Eugênia Fonseca da Silva e-mail: liviaborbagostinho@gmail.com, juliana.gborges@hotmail.com, eugenia@unb.br, dvmramos@gmail.com

Universidade de Brasília, Programa de Pós-graduação em Estruturas e Construção Civil, Prédio SG-12, 1º andar, Campus Darcy Ribeiro, Universidade de Brasília, CEP: 70910-900, Brasília, DF, Brasil.

https://orcid.org/0000-0001-8097-6107

Daiane Vitória Machado Ramos Cupertino e-mail: liviaborbagostinho@gmail.com, juliana.gborges@hotmail.com, eugenia@unb.br, dvmramos@gmail.com

Furnas Centrais Elétricas, Centro Tecnológico de Engenharia Civil, BR-153, s/n, Zona Rural, CEP: 74923-650, Aparecida de Goiânia, GO, Brasil

https://orcid.org/0000-0003-1322-9472

Autor Responsável: Lívia Borba Agostinho

e-mail: liviaborbagostinho@gmail.com, juliana.gborges@hotmail.com, eugenia@unb.br, dvmramos@gmail.com

PROPRIEDADES DETERMINADAS		CP V - ARI	LIMITAÇÕES: NBR 16697:2018 [¹⁷17 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 16697: Cimento Portland – Requisitos. Rio de Janeiro, 2018.]	MÉTODO DE ENSAIO
Finura	Retido na # 200 (%)	0,4	≤ 6,0	NBR 11579/2012 [¹⁸18 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 11579: Cimento Portland - Determinação da finura por meio da peneira 75 µm (nº 200). Rio de Janeiro, 2012.]
Área específica (cm²/g) Blaine		5.440	Não especificado	NBR 16372/2015 [¹⁹19 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 16372: Cimento Portland e outros materiais em pó - Determinação da finura pelo método de permeabilidade ao ar (método de Blaine). Rio de Janeiro, 2015.]
Tempos de Pega	Início (h:min)	02:30	≥ 1:00	NBR 16607/2018 [²⁰20 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 16607: Cimento Portland - Determinação dos tempos de pega. Rio de Janeiro, 2018.]
Tempos de Pega	Fim (h:min)	03:10	≤ 10:00	NBR 16607/2018 [²⁰20 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 16607: Cimento Portland - Determinação dos tempos de pega. Rio de Janeiro, 2018.]
Resistência à Compressão	1 dia (MPa)	32,1	≥ 14,0	NBR 7215/2019 [²¹21 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7218: Cimento Portland - Determinação da resistência à compressão de corpos de prova cilíndricos. Rio de Janeiro, 2019.]
	3 dias (MPa)	37,2	≥ 24,0	NBR 7215/2019 [²¹21 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7218: Cimento Portland - Determinação da resistência à compressão de corpos de prova cilíndricos. Rio de Janeiro, 2019.]
	7 dias (MPa)	41,8	≥ 34,0	NBR 7215/2019 [²¹21 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7218: Cimento Portland - Determinação da resistência à compressão de corpos de prova cilíndricos. Rio de Janeiro, 2019.]

PROPRIEDADES DETERMINADAS		CP V - ARI	LIMITAÇÕES: NBR 16697:2018 [¹⁷17 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 16697: Cimento Portland – Requisitos. Rio de Janeiro, 2018.]	MÉTODO DE ENSAIO
Perda ao fogo (%)		1,82	≤ 6,5	NBR NM 18/2012 [²²22 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 18: Cimento Portland - Análise química - Determinação de perda ao fogo. Rio de Janeiro, 2012.]
Resíduo insolúvel (%)		0,79	≤ 3,5	NBR NM 15/2012 [²³23 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 15: Cimento Portland - Cimento Portland - Análise química - Determinação de resíduo insolúvel. Rio de Janeiro, 2012.]
Trióxido de enxofre (SO₃) (%)		3,28	≤ 4,5	NBR NM 16/2012 [²⁴24 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 16: Cimento Portland - Análise química - Determinação de anidrido sulfúrico. Rio de Janeiro, 2012.]
Óxido de magnésio (MgO) (%)		4,36	≤ 6,5	NBR NM 11-2/2012 [²⁵25 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 11-2: Cimento Portland - Análise química - Determinação de óxidos principais por complexometria. Parte 2: Método ABNT. Rio de Janeiro, 2012.]
Dióxido de silício (SiO₂) (%)		24,41	Não especificado	NBR NM 11-2/2012 [²⁵25 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 11-2: Cimento Portland - Análise química - Determinação de óxidos principais por complexometria. Parte 2: Método ABNT. Rio de Janeiro, 2012.]
Óxido de ferro (Fe₂O₃) (%)		3,02	Não especificado	NBR NM 11-2/2012 [²⁵25 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 11-2: Cimento Portland - Análise química - Determinação de óxidos principais por complexometria. Parte 2: Método ABNT. Rio de Janeiro, 2012.]
Óxido de alumínio (Al₂O₃) (%)		7,09	Não especificado	NBR NM 11-2/2012 [²⁵25 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 11-2: Cimento Portland - Análise química - Determinação de óxidos principais por complexometria. Parte 2: Método ABNT. Rio de Janeiro, 2012.]
Óxido de cálcio (CaO) (%)		53,74	Não especificado	NBR NM 11-2/2012 [²⁵25 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 11-2: Cimento Portland - Análise química - Determinação de óxidos principais por complexometria. Parte 2: Método ABNT. Rio de Janeiro, 2012.]
Óxido de cálcio livre (CaO) (%)		2,16	Não especificado	NBR NM 13/2013 [²⁶26 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 13: Cimento Portland - Análise química - Determinação de óxido de cálcio livre pelo etileno glicol. Rio de Janeiro, 2013.]
Álcalis Totais (%)	Óxido de sódio (Na₂O)	0,29	Não especificado	NBR NM 17/2012 [²⁷27 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 17: Cimento Portland - Análise química - Método de arbitragem para a determinação de óxido de sódio e óxido de potássio por fotometria de chama. Rio de Janeiro, 20132.]
	Óxido de potássio (K₂O)	0,77	Não especificado	NBR NM 17/2012 [²⁷27 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 17: Cimento Portland - Análise química - Método de arbitragem para a determinação de óxido de sódio e óxido de potássio por fotometria de chama. Rio de Janeiro, 20132.]
	Equiv. alcalino	0,80	Não especificado	NBR NM 17/2012 [²⁷27 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 17: Cimento Portland - Análise química - Método de arbitragem para a determinação de óxido de sódio e óxido de potássio por fotometria de chama. Rio de Janeiro, 20132.]
Álcalis Solúveis em Água (%)	Óxido de sódio (Na₂O)	0,18	Não especificado	NBR NM 17/2012 [²⁷27 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 17: Cimento Portland - Análise química - Método de arbitragem para a determinação de óxido de sódio e óxido de potássio por fotometria de chama. Rio de Janeiro, 20132.]
	Óxido de potássio (K₂O)	0,64	Não especificado	NBR NM 17/2012 [²⁷27 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 17: Cimento Portland - Análise química - Método de arbitragem para a determinação de óxido de sódio e óxido de potássio por fotometria de chama. Rio de Janeiro, 20132.]
	Equiv. alcalino	0,60	Não especificado	NBR NM 17/2012 [²⁷27 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 17: Cimento Portland - Análise química - Método de arbitragem para a determinação de óxido de sódio e óxido de potássio por fotometria de chama. Rio de Janeiro, 20132.]
Sulfato de cálcio (CaSO₄) (%)		5,57	Não especificado	NBR NM 16/2012 [²⁴24 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 16: Cimento Portland - Análise química - Determinação de anidrido sulfúrico. Rio de Janeiro, 2012.]

Natureza química	Sílica amorfa
Apresentação – estado físico	Solução aquosa coloidal – líquido
Cor	Claro (ligeiramente turvo)
Odor	Suave
Teor de sílica	30%
Tamanho aproximado das partículas	~ 5nm
Área superficial	300 m²/g
pH	10,5 (9 – 11)
Viscosidade	< 50 MPa∙s
Densidade	1,2 g/cm³
Teor NaO₂	0,55%

Composição química	C, O, Na, S
Forma das partículas	Esférica
Processo de produção	Suspensão inversa
Massa específica	1,456 g/cm³
Diâmetro seco	66,3 µm
Diâmetro inchado	189,6 µm
Absorção em meio aquoso	95,8 g/g
Absorção em meio cimentício	15,0 g/g

NOMENCLATURA DO TRAÇO	TEOR DE NS (%)	TEOR DE SAP (%)	A/C TOTAL
REF	0,00	0,00	0,40
NS1	1,00	0,00	0,40
NS2	2,00	0,00	0,40
SAP15	0,00	0,15	0,43
SAP15 NS1	1,00	0,15	0,43
SAP15 NS2	2,00	0,15	0,43
SAP30	0,00	0,30	0,45
SAP30 NS1	1,00	0,30	0,45
SAP30 NS2	2,00	0,30	0,45

PROCEDIMENTO	TEMPO	TIPO DE MISTURA /VELOCIDADE
Mistura materiais líquidos (água, NS e SP)	2 min	Mecânico – 2500 rpm
Mistura líquidos e materiais secos	2 min	Mecânico – 2500 rpm
Raspagem paredes béquer	1 min	Manual
Mistura final	5 min	Mecânico – 2500 rpm

Amplitude de temperatura	5^oC a 90^oC
Tipo do termostato	Air
Estabilidade do termostato	±0,02^oC
Capacidade máxima de amostra	20 ml
Limite de detecção	4µW
Precisão de detecção	±20µW

PASTAS	Calor acumulado total (J/g)	PICO DE HIDRATAÇÃO C₃S (mW/g)	Tempo do pico DE HIDRATAÇÃO C₃S (h)	Taxa de aceleração (‰)
REF	268,5	4,5	27,3	0,78
NS1	288,1	5,7	17,6	0,97
NS2	291,3	5,7	13,5	1,08
SAP15	281,5	4,6	27,9	0,70
SAP15 NS1	297,1	5,4	18,2	0,93
SAP15 NS2	296,8	5,6	13,8	1,01
SAP30	284,4	4,5	28,6	0,70
SAP30 NS1	299,9	5,1	19,6	0,88
SAP30 NS2	352,7	5,3	14,5	0,92

[1] Autor Responsável: Lívia Borba Agostinho

Brasil

Brasil

A calorimetry analysis of Portland cement pastes containing superabsorbent polymer (SAP) and nanosilica (NS)

ABSTRACT