Efeito de nanofolhas de MXenes (Ti3C2Tx) nas resistências à compressão e ao desgaste de um concreto estrutural
Resumo
Características como versatilidade, durabilidade e desempenho fazem do concreto o produto líder para uso estrutural. É crescente o número de pesquisas relacionadas ao reforço do concreto com adição de novos materiais à sua composição. Neste trabalho, estudou-se o efeito de nanofolhas de MXenes (Ti3C2Tx) no desgaste por abrasão e por fretting de concretos. MXene refere-se a uma nova classe de materiais bidimensionais (2D) bastante promissor devido à sua nanoestrutura em camadas. Focado no aumento da durabilidade de estruturas de concreto frente à ação de desgastes, este trabalho desenvolveu um modelo de análise do efeito de um concreto com uma pequena quantidade (0,02% em peso) de nanofolhas de MXenes no desgaste por abrasão e no desgaste por fretting. Para tal, foram avaliadas inicialmente as propriedades mecânicas de resistência à compressão de concreto convencional e concreto reforçado com nanofolhas de MXenes aos 3 e 28 dias. Posteriormente, investigou-se seu desgaste por abrasão (concreto convencional e com nanofolhas de MXenes) e o comportamento tribológico no desgaste por fretting. Além disso foram realizados ensaios de porosidade e absorção de água pelo Princípio de Arquimedes (PA), análise por microscopia eletrônica de varredura (MEV), EDS e espectroscopia Raman. Dos ensaios mecânicos de resistência à compressão, as amostras com nanofolhas de MXenes aos 3 dias apresentaram aumento de resistência à compressão de 15,0% em relação à referência. No uso de adições de nanofolhas de MXenes não houve alterações significativas em relação à referência no que se refere à porosidade e à absorção de água. Dos ensaios de desgaste por abrasão se obteve uma redução da taxa de desgaste média dos concretos com nanofolhas de MXenes somente no uso do abrasivo 100. A melhora na resistência à compressão e abrasão dos concretos pelas nanofolhas de MXenes foi explicada por possível melhora na reologia da pasta de concreto pelo caráter lubrificante das nanofolhas, refletindo em superfícies com menor rugosidade (Sq, Sz) e maior capacidade de apoio (Sbi). Nos ensaios de fretting, avaliou-se não só a adição de nanofolhas de MXenes ao concreto como também a sua deposição superficial por dropcasting (1 aplicação e 5 aplicações). Para todas as condições de velocidade e tempo investigadas, não houve diferença significativa no atrito pelo uso de nanofolhas de MXenes. Em relação ao desgaste, os ensaios com deposição por dropcasting levaram a menor desgaste e trilhas de desgaste mais lisas, em particular para 1 aplicação. Assim, apesar dos efeitos do uso de nanofolhas de MXenes terem sido pequenos, os resultados são promissores, de forma que o aumento da quantidade de nanofolhas de MXenes poderia representar ganhos mais significativos na sua utilização em concretos.