Resumo A sonicação é amplamente utilizada para dispersão de nanomateriais em matrizes cimentícias. Aditivos superplastificantes à base de policarboxilato (SP) são geralmente incorporados na suspensão aquosa de nanomateriais antes da sonicação para melhorar a dispersão desses materiais. No entanto, o efeito da sonicação na estrutura molecular e no desempenho de dispersão do SP não foi totalmente investigado. Este trabalho avaliou o efeito da sonicação de um SP comercial a 20 kHz, potência de 750 W, amplitude de 50 e 80%, durante 15 e 30 min. Inicialmente, o efeito de sonicação foi avaliado em suspensão aquosa, determinando a distribuição de tamanho do SP (através de espalhamento dinâmico de luz – DLS) e potencial zeta. Posteriormente, as suspensões aquosas de SP foram utilizadas para a produção de pastas de cimento Portland. Foram realizados ensaios reológicos durante os primeiros 120 minutos de hidratação e a resistência à compressão foi avaliada aos 14 e 28 dias. Os resultados do potencial zeta e DLS sugeriram que a sonicação reduz o tamanho das cadeias de SP. Como resultado, a sonicação do SP aumentou a tensão de escoamento dinâmica inicial, a viscosidade e a área de histerese das pastas de cimento. Em contraste, a sonicação SP melhorou seu desempenho de dispersão ao longo do tempo, resultando em pastas com viscosidade reduzida a partir de 80 minutos. Finalmente, a sonicação SP não afetou a resistência à compressão das pastas de cimento aos 14 e 28 dias de hidratação. Em geral, quando o SP é disperso via sonicação juntamente com nanopartículas para aplicação em matrizes cimentícias, o efeito de sonicação do aditivo químico deve ser levado em consideração quando as propriedades de estado fresco do compósito são avaliadas.
Abstract Sonication is widely used for nanomaterials dispersion in cementitious matrices. Polycarboxylate-based superplasticizer (SP) admixtures are usually incorporated in the aqueous nanomaterials suspension before sonication to improve the dispersion of these materials. Nevertheless, the effect of sonicating SP on its molecular structure or dispersing performance has not been fully investigated. This work assessed the effect of sonicating a commercial SP at 20 kHz, 750 W power, 50 or 80% amplitude, during 15 and 30 min. Initially, the sonication effect was evaluated in aqueous suspension by determining the SP size distribution (through dynamic light scattering – DLS) and zeta potential. Subsequently, the aqueous SP suspensions were used for Portland cement paste production. Rheological tests up to 120 minutes and compressive strength at 14 and 28 days were conducted. DLS and zeta potential results suggested that sonication reduce the size of SP chains. As a result, SP sonication increased the initial dynamic yield stress, viscosity, and hysteresis area of cement pastes. In contrast, SP sonication improved its time-dependent dispersing performance, resulting in pastes with reduced viscosity from 80 minutes onwards. Finally, SP sonication did not affect the compressive strength of cement pastes at 14 and 28 days of hydration. Overall, when SP is sonicated together with nanoparticles for application in cementitious matrices, the effect of sonicating the chemical admixture must be considered when the fresh-state properties of the composite are evaluated.
