Nano-TiO2 em Argamassas: Propriedades Físico-Mecânicas

O estudo aborda a problemática da poluição atmosférica e os altos custos para a saúde pública. A pesquisa se concentra no uso de nano-TiO2, devido à sua atividade fotocatalítica, como agente purificador do ar em materiais de construção. O trabalho avaliou especificamente o impacto da adição de nano-TiO2 em argamassa comercial em suas propriedades físicas e mecânicas, considerando a densidade aparente, absorção de água, porosidade aberta, retração e resistência à compressão. Foram utilizadas dosagens de 0%, 0,5%, 1,0% e 1,5% de nano-TiO2 em massa, mantendo a trabalhabilidade constante através do ajuste da quantidade de água. O objetivo principal é determinar a influência do nano-TiO2 nessas propriedades até 28 dias de cura, buscando identificar formulações com melhor desempenho prático. A escolha da argamassa comercial e a metodologia empregada são descritas com maior detalhe nas seções subsequentes, fornecendo uma base sólida para a interpretação dos resultados.

A pesquisa utilizou uma argamassa mista comercial da empresa Argamassa 2 Irmãos Ltda., comum na Grande Florianópolis, com uma composição de 80 litros de cal hidratada por metro cúbico de areia fina. O cimento utilizado foi o Portland Votoran CP-II Z32 da Votorantim Cimentos, um cimento composto com 6 a 14% de material pozolânico, indicado para revestimentos. Foram elaboradas amostras de argamassa com diferentes porcentagens de nano-TiO2 (0%, 0,5%, 1,0%, e 1,5%), ajustando a relação água/cimento para manter a trabalhabilidade constante em todas as misturas. Corpos de prova foram moldados e submetidos a ensaios de retração, resistência à compressão, densidade aparente, absorção de água e porosidade aberta, após 28 dias de cura. A metodologia seguiu os procedimentos normatizados para cada ensaio, buscando garantir a confiabilidade e comparabilidade dos resultados obtidos, assegurando a precisão das medidas e a validade das conclusões do estudo.

Os resultados mostram que a presença de nano-TiO2 causou alterações nas propriedades físicas e mecânicas da argamassa. A densidade aparente diminuiu gradativamente com o aumento da concentração de nano-TiO2, enquanto a porosidade aberta, absorção de água e retração aumentaram. A resistência à compressão apresentou variações menos significativas. As formulações com 0,5% e 1,0% de nano-TiO2 (0,5nT + 0,67a/c e 1,0nT + 0,69a/c) apresentaram o melhor desempenho considerando as propriedades avaliadas. A análise detalhada de cada propriedade (densidade, absorção, porosidade, retração e resistência à compressão) é crucial para entender completamente a influência do nano-TiO2 e a relação com a relação água/cimento. A influência da relação a/c também é considerada na análise dos dados, buscando determinar o seu impacto nas propriedades finais da argamassa. A observação da retração em diferentes períodos de cura (inicialmente pequena e crescente após 14 dias) é um ponto importante na análise da influência do nano-TiO2.

O estudo utilizou uma argamassa comercial mista da empresa Argamassa 2 Irmãos Ltda., comum na região da Grande Florianópolis, composta por uma mistura de 80 litros de cal hidratada por metro cúbico de areia fina. A escolha desta argamassa se baseia em sua utilização comum na região, permitindo resultados mais representativos para aplicações locais. Como cimento, foi empregado o Portland Votoran CP-II Z32, da Votorantim Cimentos, classificado como cimento composto com teores de material pozolânico entre 6% e 14%, segundo a ABCP (2002), e indicado para argamassas de revestimento. A escolha deste cimento considera suas propriedades e aplicação usual em argamassas. O nano-TiO2, principal foco do estudo, não teve sua marca especificamente mencionada, mas suas características físicas e químicas foram apresentadas em uma tabela (Tabela 5 no documento original), fornecendo informações relevantes para a replicação do experimento e a compreensão da sua contribuição nas propriedades da argamassa.

Para a realização do estudo, foram produzidas amostras de argamassa com diferentes concentrações de nano-TiO2, variando entre 0%, 0,5%, 1,0% e 1,5% em massa. Em todas as misturas, foi mantida a mesma trabalhabilidade através do controle da relação água/cimento (a/c), ajustando-se a quantidade de água necessária para cada concentração de nano-TiO2. Este procedimento é crucial para garantir que as variações observadas nas propriedades se devam apenas à presença do nano-TiO2 e não a diferenças na trabalhabilidade. Corpos de prova foram moldados para a realização dos ensaios. Os ensaios realizados foram: retração (NBR 15261/2005), resistência à compressão, densidade aparente, absorção de água e porosidade aberta. Todos os ensaios foram realizados no estado endurecido da argamassa, após 28 dias de cura, seguindo as normas e procedimentos técnicos específicos para cada tipo de ensaio, garantindo a precisão e a reprodutibilidade dos resultados.

A análise da densidade aparente da argamassa com diferentes concentrações de nano-TiO2 revelou uma redução gradativa dessa propriedade com o aumento da porcentagem de nano-TiO2. Este resultado era esperado, uma vez que a densidade da titânia é menor que a dos outros componentes da argamassa. A diminuição da densidade aparente sugere uma menor compactação do material, o que pode ter implicações em outras propriedades, como a porosidade e a resistência mecânica. A influência da relação água/cimento (a/c) na densidade aparente também precisa ser considerada, pois um aumento da a/c pode contribuir para a redução da densidade. A Figura 9, apresentada no documento original, ilustra graficamente essa relação entre a concentração de nano-TiO2 e a densidade aparente após 28 dias de cura. A discussão completa desta relação e a consideração de outros fatores, como a distribuição granulométrica dos agregados, é necessária para uma análise completa deste resultado.

Em relação à porosidade aberta e à absorção de água, os resultados demonstram um aumento dessas propriedades com o incremento da concentração de nano-TiO2. Esta observação é consistente com a diminuição da densidade aparente, já que a porosidade aberta e a absorção de água são propriedades inversamente proporcionais à densidade. O aumento da porosidade indica um maior número de vazios no material, o que explica a maior absorção de água. A Figura 10 (porosidade aberta) e a Figura 11 (absorção de água), ambas presentes no documento original, mostram graficamente esses resultados. É importante notar que o aumento da relação a/c poderia também influenciar a porosidade e a absorção de água, tornando-se um fator a ser considerado na interpretação dos dados. Uma análise mais aprofundada dessas relações e a discussão sobre a influência de outros fatores na microestrutura da argamassa são fundamentais.

Os resultados referentes à retração das amostras de argamassa mostraram um comportamento não totalmente esperado. A retração foi mais significativa após 14 dias de cura, ao invés dos primeiros dias, como normalmente ocorre. Além disso, o aumento da retração está diretamente relacionado ao aumento da porosidade e da relação a/c. A comparação entre amostras com a mesma concentração de nano-TiO2 mas diferentes relações a/c (ex: 0,5nT + 0,65a/c e 0,5nT + 0,67a/c) evidencia a influência da água na retração. Quanto à resistência à compressão, as variações foram menores em comparação com a amostra de referência, não sendo possível determinar claramente se a redução da resistência foi causada pelo nano-TiO2 ou pelo aumento da relação a/c. Uma análise mais detalhada, talvez incluindo outras variáveis, seria necessária para uma conclusão mais precisa. A discussão completa sobre esses resultados deve incluir uma análise comparativa entre as amostras, visando elucidar o papel de cada fator nas propriedades finais da argamassa.

O estudo conclui que a adição de nano-TiO2 em argamassa influencia significativamente suas propriedades físicas e mecânicas. A densidade aparente diminui com o aumento da concentração de nano-TiO2, enquanto a porosidade aberta e a absorção de água aumentam, confirmando a relação inversa entre densidade e porosidade em materiais porosos. A retração apresentou um comportamento atípico, sendo mais pronunciada após 14 dias de cura. Já a resistência à compressão mostrou variações menos significativas, dificultando a conclusão sobre a influência direta do nano-TiO2 ou da relação água-cimento. As formulações com 0,5% e 1,0% de nano-TiO2 (0,5nT + 0,67a/c e 1,0nT + 0,69a/c) apresentaram melhor desempenho global, considerando todas as propriedades avaliadas. Esses resultados demonstram que o nano-TiO2 pode impactar a performance da argamassa, sendo necessário aprofundar os estudos para uma melhor compreensão da interação entre o nano-TiO2 e os componentes da argamassa.

O estudo destaca a necessidade de pesquisas futuras para aprofundar o conhecimento sobre a utilização de nano-TiO2 em argamassas. Embora este trabalho tenha apresentado resultados relevantes, ele aponta para a necessidade de investigações a longo prazo para avaliar os efeitos duradouros do nano-TiO2 nas propriedades da argamassa e seu comportamento em diferentes condições ambientais. A influência do nano-TiO2 em outras propriedades não analisadas neste estudo, como a durabilidade, a permeabilidade ao vapor d'água e o comportamento frente a ciclos de umidade, merece ser explorada em pesquisas futuras. Adicionalmente, uma análise mais detalhada da interação entre o nano-TiO2 e a matriz cimentícia, utilizando técnicas microscópicas avançadas, pode auxiliar na compreensão dos mecanismos que afetam as propriedades da argamassa. A influência da granulometria e do tipo de agregado também poderiam ser investigadas para otimizar o desempenho da argamassa com nano-TiO2. Em suma, o campo de estudo da incorporação de nano-TiO2 em argamassas é vasto e promissor, exigindo novas pesquisas para uma melhor compreensão e aplicação desta tecnologia.