abstract: This study evaluates the effects of three carbon nanotubes with different geometric characteristics on the rheological behaviour and mechanical performance, as well as on the microstructure of mortars and cement pastes. For nanotube content ranging from 0.025 to 0.2 wt%, the yield stress and viscosity were determined by rotational rheometry, and mechanical performance was evaluated by flexural strength and dynamic modulus of elasticity. The microstructural analysis was performed by X-ray diffraction, thermo-gravimetric analysis and scanning electron microscopy (SEM). The obtained results showed that the yield stress presents a considerable increase as the carbon nanotube content increases. The viscosity was also influenced by the presence of carbon nanotubes. The flexural strength of mortars increases for different amounts of carbon nanotubes, and depending on the geometric characteristics of the carbon nanotubes, the material behaves like a composite. The microstructural analysis showed the nucleation of hydration products on the surface of the carbon nanotubes, and that the better mechanical performance of matrices containing carbon nanotubes is not related to the increase in hydration products.

resumo: este estudo avaliou os efeitos de três nanotubos de carbono com diferentes características geométricas no comportamento reológico e desempenho mecânico, assim como na microestrutura de argamassas e pastas de cimento. Para teores de nanotubos de carbono variando de 0.025 a 0.2%, a tensão de escoamento e a viscosidade foram determinadas por meio de reometria rotacional, e o desempenho mecânico foi avaliado através da resistência a flexão e módulo de elasticidade dinâmico. A análise microestrutural foi conduzida através da difração de raios-X, análise termogravimétrica, e microscopia eletrônica de varredura. Os resultados obtidos mostram que a tensão de escoamento apresenta um aumento considerável com o aumento no teor de nanotubos. E a viscosidade também é influenciada pela presença dos nanotubos de carbono. A resistência à flexão das argamassas aumenta para os diferentes teores de nanotubos de carbono. E dependendo das características geométricas dos nanotubos, o material se comporta como um compósito. A análise microestrutural mostrou a nucleação de produtos de hidratação sobre a superfície dos nanotubos de carbono, e que o melhor desempenho mecânico das matrizes contendo nanotubos de carbono não está relacionada com o aumento dos produtos de hidratação.

ABSTRACT Two different sizes of aggregates of glass microspheres were compared in suspension with silicone oils of different viscosities. The concentration of the suspension was kept constant and equal to 62 vv.%. The rheological behavior of the suspensions was evaluated by the squeeze flow test, for two test speeds. For both particles size, when immersed in less viscous silicone oil, the yield stress did not show a good correlation with the tests speeds. Meanwhile, the more viscous silicone oil led to a good correlation between the yield stress and tests speeds. For the finer granulometry, the “viscosity” of suspensions increases with increasing viscosity of silicone oils and test speeds. But for the coarser granulometry, the “viscosity” of suspensions increases with the test speeds, and decreases as the viscosity of the silicone oils increases. These differences in the rheological behavior are closely related to the occurrence of non-homogenous flow, which depends on the relation between the percolation speed of silicone oils and the test speeds of the squeeze flow test. Thus, the size of particles influences in different ways the rheological behavior of these suspensions of glass microspheres. Consequently, a combination of the matrix phase viscosity and granulometry of aggregates phase can lead to a homogeneous flow.

RESUMO Dois tamanhos diferentes de agregados de microesferas de vidro foram comparados em suspensão com óleos de silicone de diferentes viscosidades. A concentração da suspensão foi mantida constante e igual a 62% vv. O comportamento reológico das suspensões foi avaliado pelo teste de squeeze-flow, para duas velocidades de ensaio. Para ambos os tamanhos de partícula, quando imersas no óleo de silicone menos viscoso, a tensão de escoamento não apresentou boa correlação com as velocidades de ensaio. Enquanto isso, o óleo de silicone mais viscoso levou a uma boa correlação entre a tensão de escoamento e as velocidades de ensaio. Para granulometria mais fina, a “viscosidade” das suspensões aumenta com o aumento da viscosidade dos óleos de silicone e com a velocidades de ensaio. Para a granulometria mais grossa, a “viscosidade” das suspensões aumenta com as velocidades de ensaio e diminui conforme a viscosidade dos óleos de silicone aumenta. Essas diferenças no comportamento reológico estão intimamente relacionadas à ocorrência de fluxo não homogêneo, que depende da relação entre a velocidade de percolação dos óleos de silicone e as velocidades de ensaio do teste de squeeze-flow. Assim, o tamanho dos agregados influencia de diferentes maneiras o comportamento reológico dessas suspensões de microesferas de vidro. Consequentemente, a combinação da viscosidade da fase da matriz com a granulometria dos agregados pode levar a um escoamento homogêneo.

resumo: Para uma granulometria controlada, este estudo avalia o efeito da nanossílica nas propriedades mecânicas e reológicas, bem como na microestrutura de matrizes de cimento Portland contendo uma quantidade fixa de materiais cimentícios suplementares e três diferentes tipos de cimentos. O comportamento reológico das pastas cimentícias foi avaliado por reometria rotacional e o desempenho mecânico foi medido através da resistência à compressão. A microestrutura foi analisada por porosimetria de intrusão de mercúrio e microscopia eletrônica de varredura. Houve um aumento da viscosidade das matrizes cimentícias, como consequência da redução na distância de separação das partículas dessas suspensões. O teor ótimo de nano-sílica variou de acordo com a relação Ca/Si das matrizes de cimento Portland contendo materiais cimentícios suplementares. O uso da nanossílica permitiu modificar a distribuição do tamanho dos poros das matrizes cimentícias. E a estrutura da nanossílica nas matrizes cimentícias ocorreu em camadas ou aglomerados de nanopartículas recobertas por produtos de hidratação.

abstract: For a controlled granulometry, this study evaluates the effect of nano-silica on mechanical and rheological properties, as well in the microstructure of Portland cement matrices containing a fixed amount of supplementary cementitious materials and three different types of cements. The rheological behavior of cement pastes was evaluated by rotational rheometry and mechanical performance was measured througth the compressive strength. The microstructure was analyzed by intrusion mercury porosimetry and scanning electron microscopy. There was an increasing on the viscosity of the cementitious matrices, as a consequence of the reduction in the inter particle separation of these suspensions. The optimum content of nano-silica varied according to Ca/Si ratio of Portland cement matrices containing supplementary cementitious materials. The use of nano-silica allowed to modify the pore size distribution of cementitious matrices. And the structure of nano-silica in cementitious matrices has occurred in layers or agglomerates of nano-particles covered by hydration products.