Efeito da sílica ativa e nano sílica na durabilidade frente a cloretos e CO2 – um mapeamento da literatura para futuras pesquisas
TERNARY EFFECT OF SILICA FUME AND NANO-SILICA ON THE DURABILITY IN FRONT OF CHLORIDES AND CO2 – A LITERATURE MAPPING FOR FUTURE RESEARCH
Palavras-chave:
Durabilidade, Microestrutura, Sílica ativa, Nanosílica, Revisão da literaturaResumo
Pesquisam vêm sendo realizadas destacando que as adições minerais sílica ativa e nano sílica contribuem efetivamente com a durabilidade de estruturas de concreto, especialmente quando situadas em ambientes agressivos. Entretanto, o uso combinado dessas duas adições minerais em misturas ternárias é menos estudado. Neste sentido, o presente trabalho realizou uma extensa revisão da literatura, baseada principalmente em resultados dos anos de 2015 a 2020, de pesquisas em concretos, pastas e argamassas que utilizaram simultaneamente sílica ativa e nano sílica, submetidas ao ataque por cloretos ou por carbonatação. Para tanto, foi realizada uma RSL – revisão sistemática da literatura com string de busca nas bases de dados Scopus, Engineering Village e Web of Science. O tratamento dos resultados foi efetuado pelo software Zotero e Excel. Foi possível observar o grande desempenho, resultante da combinação dessas adições minerais pozolânicas em uso combinado, frente a agentes externos deletérios, além de um efeito sinérgico existente entre as micro e nano partículas que proporcionam alterações microestruturais muito relevantes. Isso estabelece, em geral, um aumento considerável na durabilidade e no comportamento mecânico de pastas, argamassas e concretos.
Referências
ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas). NBR 13956-1- Sílica ativa para uso com cimento Portland em concreto, argamassa e pasta Parte 1: Requisitos, 2012.
ADIL, G.; KEVERN, J. T.; MANN, D. Influence of silica fume on mechanical and durability of pervious concrete. Construction and Building Materials. V., 247 (2020) 118453.
ALEXANDER, M. G.; MAGEE, B. J. Durability performance of concrete containing condensed silica fume. Cement and Concrete Research. V., 29 (1999) 917 – 922.
ANDRADE, D. S. Microestrutura de pastas de cimento portland com nanossílica coloidal e adições minerais altamente reativas. 2017. 322 f. Tese (Doutorado em estruturas e construção civil) – Universidade de Brasília, Brasília, Brasil.
ANDRADE, D. S.; RÊGO, J. H. S.; MORAIS, P. C.; ROJAS, M. F. Chemical and mechanical characterization of ternary cement pastes containing metakaolin and nanosilica. Construction and Building Materials. V., 159 (2018) 18-26.
ASHMED, H. U.; FARAJ, R. H.; HILAL, N.; MOHAMMED, A. A.; SHERWANI, A. F. H. Use of recycled fibers in concrete composites: A systematic comprehensive review. Composites Part B: Engineering, v.125, n.15, p.108769, 2021.
BAJJAA, Z.; DRIDIA, W.; DARQUENNES, A.; BENNACER, R,; LE BESCOPA, P. Effect of aggregates on the diffusion properties and microstructure of cement with slurried silica fume based materials. Cement and Concrete Composites. V., 70 (2016) 86-97.
BALOCH. H.; USMAN, M.; RIZWAN, S. A.; HANIF, A. Properties enhancement of super absorbent polymer (SAP) incorporated self-compacting cement pastes modified by nano silica (NS) addition. Construction and Building Materials. V., 203 (2019)18-26.
BEHFARNIA, K.; ROSTAMI, M. Effects of micro and nanoparticles of SiO2 on the permeability of alkali activated slag concrete. Construction and Building Materials. V.,131 (2017) 205-213.
BERGNA, H. E. The Colloid Chemistry of Silica. Advances in Chemistry; American Chemical Society: Washington, 1994.
BODDY, A. M.; HOOTON, R. D.; THOMAS, M. D. A. The effect of the silica content of silica fume on its ability to control alkali-silica reaction. Cement and Concrete Research. V., 33 (2003) 1263-1268.
BOLHASSANI, M.; SAYYAHMANESH, M. A study on mechanical properties of cement paste using magnetite - silica nano - composites. Advances in Cement Research. V., 27 (2015) 571 – 580.
CAMPOS, H. F.; KLEIN, N. S.; MARQUES FILHO, J.; BIANCHINI. M. LOW-cement high-strength concrete with partial replacement of Portland cement with stone powder and silica fume designed by particle packing optimization. Journal of Cleaner Production, V., 261 (2020) 121228.
CARNEIRO, L. R. S.; Garcia, D. C. S.; Costa, M. C. F.; Houmard, M.; Figueiredo, R. B. Evaluation of the pozzolanicity of nanostructured sol-gel silica and silica fume by electrical conductivity measurement. Construction and Building Materials. V., 160 (2018) 252-257.
CAUDURO, F. Estudo da incorporação de nanotubos de carbono e nanossílica em pasta de cimento Portland. 2015. 119 f. Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, Brasil.
DAHLAN, A. S. Impact of nanotechnology on high performance cement and concrete. Journal of Molecular Structure. V. 1223 (2021) 128896.
DANTAS, M. H. O. Avaliação dos efeitos da adição de nanossílicas em pó e coloidal em pastas de cimento Portland. 2013. 103 f.Dissertação (Mestrado) – Universidade Federal do Pernambuco, Caruaru, Brasil.
DU, H. Properties of ultra-lightweight cement composites with nano-silica. Construction and Building Materials. V., 199 (2019) 696-704.
FLORES, Y. C.; CORDEIRO, G. C.; FILHO, R. D. T.; TAVARES, L. M. Tavares. Performance of Portland cement pastes containing nano-silica and different types of silica. Construction and Building Material. V., 146 (2017) 524-530.
FU, C.; GUO, R.; LIN, Z.; XIA, H., YANG, Y.; MA, Q. Effect of nanosilica and silica fume on the mechanical properties and microstructure of lightweight engineered cementitious composites, Construction and Building Materials. V., 298 (2021) 123788.
GAO, X.; Yu, Q. L.; Brouwers, H. J. H. Characterization of alkali activated slag–fly ash blends containing nano-silica. Construction and Building Materials. V., 98 (2015) 397 – 406.
GHAFARI, E.; COSTA, H.; JÚLIO, E.; PORTUGAL, A.; DURÃES, L. The effect of nanosilica addition on flowability, strength and transport properties of ultra-high performance concrete. Materials and Design. V., 59 (2014) 1 – 9.
GHAHARI, S. A.; RAMEZANIANPOUR, A. M.; RAMEZANIANPOUR, A. A.; ESMAEILI, M. An Accelerated Test Method of Simultaneous Carbonation and Chloride Ion Ingress: Durability of Silica Fume Concrete in Severe Environments. Advances in Materials Science and Engineering. V., 2016 (2016) 1650979.
GARG, R.; BANSAL, M.; AGGARWAL, Y. Strength, Rapid Chloride Penetration and Microstructure Study of Cement Mortar Incorporating Micro and Nano Silica. International Journal of Electrochemical Science. V., 11 (2016) 3697 – 3713.
GESOGLU, M.; GÜNEYISI, E.; ASAAD, D. S.; MUHYADDIN, G. F. Properties of low binder ultra-high performance cementitious composites: Comparison of nanosilica and microsilica. Construction and Building Materials. V., 102 (2016) 706 – 713.
HAN, K.; RIET, G.; GLANVILLE, J.; SOWDEN, A.; KLEIJNEN, J. Undertaking Systematic Reviews of Research on Effectiveness: CRD’s Guidance for those Carrying Out or Commissioning Reviews. NHS Centre for Reviews and Dissemination, University of York, 2001.
HARUEHANSAPONG, S.; PULNGERN, T.; CHUCHEEPSAKUL, S. Effect of Nanosilica Particle Size on the Water Permeability, Abrasion Resistance, Drying Shrinkage, and Repair Work Properties of Cement Mortar Containing Nano-SiO2. Advances in Materials Science and Engineering. V., 2017 (2017) 4213690.
HMED, H. U.; FARAJ, R. H.; HILAL, N.; MOHAMMED, A. A.; SHERWANI, A. F. H. Use of recycled fibers in concrete composites: A systematic comprehensive review. Composites Part B: Engineering, v.125, n.15, p.108769, 2021.
HASSAN, A. A. A.; LACHEMI, M. ; HOSSAIN, K. M. A. Effect of metakaolin and silica fume on the durability of self-consolidating concrete. Cement and Concrete Composites. V., 34 (2012) 801 801– 807.
HOOTON. R. D. Influence of silica fume replacement of cement on physical properties and resistance to sulfate attack freezing and thawing, and alkali-silica reactivity. ACI Materials Journal. V., 90 (202) 143–152.
HOR, D. W. S.; LEWIS, K. Effectiveness of fly ash for strength and durability of concrete. Cement and Concrete Research. V., 15 (1985) 793-800, 1985.
HOU, P.; QIAN, J.; CHENG, X.; SHAH, S. P. Effects of the pozzolanic reactivity of nanoSiO2 on cement-based materials. Cement e Concrete Composites. V., 55 (2015) 250 – 258.
JAISHANKAR, P.; MOHAN, S. R. K. Behaviour of nano silica on strength characteristics of high performances concrete. Revista Romana de Materiale. V., 47 (2017) 470-475.
JALAL, M.; MANSOURI, E.; SHARIFIPOUR, M.; POULADKHAN, A. R. Mechanical, rheological, durability and microstructural properties of high performance self-compacting concrete containing SiO2 micro and nanoparticles. Materials and Design. V., 34 (2012) 389 – 400.
JIN, Z.; ZHAO, X.; DU, Y.; YANG, S.; WANG, D.; ZHAO, T.; BAI, Y. Comprehensive properties of passive film formed in simulated pore solution of alkali-activated concrete, Construction and Building Materials, v. 319, p. 126142, 2022.
JÚNIOR, P. F. S. Estudo da estabilidade dimensional de concretos de alta resistência com adição de polímero superabsorvente e nanopartículas de sílica. 2017. 368 f. Tese (Doutorado em estruturas e construção civil).) – Universidade de Brasília, Brasília, Brasil.
KAREIN, S. M. M.; RAMEZANIANPOUR, A. A.; EBADI, T.; ISAPOUR, S.; KARAKOUZIAN, M. A. A new approach for application of silica fume in concrete: Wet granulation. Construction and Building Materials. V., 157 (2017) 573-581.
KAYALI, O.; ZHU, B. Corrosion performance of medium-strength and silica fume high-strength reinforced concrete in a chloride solution. Cement & Concrete Composites. V., 27 (2005) 117-124.
KHAN, K.; RIET, G.; GLANVILLE, J.; SOWDEN, A.; KLEIJNEN, J. Undertaking Systematic Reviews of Research on Effectiveness: CRD’s Guidance for those Carrying Out or Commissioning Reviews. NHS Centre for Reviews and Dissemination, University of York, 2001.
KITCHENHAM B.; CHARTERS, S. Guidelines for Performing Systematic Literature Reviews in Software Engineering. EBSE Technical Report, EBSE-2007-001, 2007.
KONTOLEONTOS, F.; TSAKIRIDIS, P. E.; MARINOS, A.; KALOIDAS, V.; KATSIOTI, M. Influence of colloidal nanosilica on ultrafine cement hydration: Physicochemical and microstructural characterization. Construction and Building Materials. V., 35 (2012) 347 – 360.
LI, L. G.; HUANG, Z. H.; ZHU, J.; KWAN, A. K. H.; CHEN, H. Y. Synergistic effects of micro-silica and nano-silica on strength and microstructure of mortar. Construction and Building Materials. V., 140 (2017a) 229 – 238.
LI, L. G.; ZHU, J.; HUANG, Z. H.; KWAN, A. K. H.; LI, L. J. Combined effects of micro-silica and nano-silica on durability of mortar. Construction and Building Materials. V., 157 (2017b) p. 337 – 247.
LI, L. G.; ZHENG, J. Y.; ZHU, J.; KWAN, A. K. H. Combined usage of micro-silica and nano-silica in concrete: SP demand, cementing efficiencies and synergistic effect. Construction and Building Materials. V., 168 (2018) 622 – 632, 2018.
LI, X.; QIN D.; HU, Y.; AHMAD, W.; AHMAD, A.; ASLAM, F.; JOYKLAD, P. A. systematic review of waste materials in cement-based composites for construction applications. Journal of Building Engineering, v. 45, p. 103447, 2022.
LIMA, C. J. O. Efeito da moagem conjunta da nanossílica e do cimento Portland no desempenho de pastas cimentícias. 2017. 172 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, Brasil.
MADANI, H.; BAGHERI, A.; PARHIZKAR, T.; RAISGHASEMI, A. Chloride penetration and electrical resistivity of concretes containing nanosilica hydrosols with different specific surface areas. Cement and Concrete Composites. V., 53 (2014) 18-24.
MALAGONI, M. A. A. Contribuição ao estudo da durabilidade e do transporte de fluidos em concretos contendo adições minerais. 2016. 176 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Universidade Federal de Goiás, Goiânia, Brasil.
MARTINS, A. M. Transporte de cloretos em concretos com adições minerais e o desempenho em relação à corrosão das armaduras. 2016. 166 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Universidade Federal de Goiás, Goiânia, Brasil.
MASSANA, J.; REYES, E.; BERNAL, J.; LEÓN, N.; SÁNCHEZ-ESPINOSA, E. Influence of nano - and micro-silica additions on the durability of a high-performance self-compacting concrete. Construction and Building Materials. V., 165 (2018) 93 – 103.
MENDES, T. M.; REPETTE, W. L.; REIS, P. J. Effects of nano-sílica on mechanical performance and microstructure of ultra-high-performance concrete. Cerâmica. V., 63 (2017) 387 – 394.
MEHTA, A.; ASHISH, K. Silica fume and waste glass in cement concrete production: A review. Journal of Building Engineering. V., 29 (2019) 100888.
MORAES, M. Q.; GEYER, A. Análise da contribuição das adições de nanossílica em concretos de cimento Portland. In. 9º Congresso de Pesquisa, Ensino e Extensão, 22-26 de Outubro, Goiânia, Brasil, 2012 (Anais).
NILI, M.; EHSANI, A.. Investigating the effect of the cement paste and transition zone on strength development of concrete containing nanosilica and silica fume. Materials and Design. V., 75 (2015) 174 – 183.
NOCHAIYA, T.; JEENRAM, T.; DISUEA, P.; TORKITTIKUL, P. Microstructure, compressive strength, and permeability of Portland-condensed silica fume cement. Monatsh Chem. V., 48 (2017) 1363-1370.
OLIVEIRA, A. P. Estudo de matrizes cimentícias ternárias contendo sílica ativa e nanossílica. 2019. 144 f. Dissertação de mestrado (Mestrado em Engenharia Civil) - Universidade Federal de Goiás, Goiânia, Brasil.
OLIVEIRA. A.M. Avaliação do desempenho de concretos com adições minerais quanto a corrosão das armaduras induzida por cloretos. 2008. 276 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil). - Universidade Federal de Goiás, Goiânia, GO, Brasil, 2008.
OLIVEIRA, A. M., CASCUDO, O. Effect of mineral additions incorporated in concrete on thermodynamic and kinetic parameters of chloride-induced reinforcement corrosion. Construction and Building Materials. V., 192 (2018) 467 - 477.
OLIVEIRA, A. M.; FERREIRA, R. A. R.; MARTINS FILHO, P. C. Production of Silica Gel From Waste Metal Silica Residue. Materials Letters. V., 275, p. 1-6, 2022.
OLIVEIRA, A. M., OLIVEIRA, A. P., VIEIRA, J. D., NEVES JUNIOR, A., CASCUDO, O. Study of the development of hydration of ternary cement pastes using X-ray computed microtomography, XRD-Rietveld method, TG/DTG, DSC, calorimetry and FTIR techniques, Journal of Building Engineering, V., 64, (2023), 105616.
OLENA, K.; YELENA, K.; MAKSIM, B. The impact of the COVID-19 pandemic on the creative industries: A literature review and future research agenda. Journal of business research, v.139 p.1192 -1210, 2021.
OLTULU, M.; ŞAHIN, R. Pore structure analysis of hardened cement mortars containing silica fume and different nano-powders. Construction and Building Materials. V., 53 (2014) 658 – 664.
OLIVEIRA, A. M.; OLIVEIRA, A. P. ; VIEIRA, J. D. ; NEVES JR., A. ; CASCUDO, O. . Study of the development of hydration of ternary cement pastes using X-ray computed microtomography, XRD-Rietveld method, TG/DTG, DSC, calorimetry and FTIR techniques. JOURNAL OF BUILDING ENGINEERING, v. 64, p. 1-17, 2023. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2022.105616
PEREIRA, A. P. O; CASCUDO, O; CARASEK, H. Durabilidade de concretos, argamassas e pastas contendo nanossílica: Mapeamento e revisão sistemática da literatura. In: 3º Encontro Luso-Brasileiro de Degradação em Estruturas de Concreto Armado, 22-24 de Agosto, São Carlos, Brasil, 2018 (Anais).
PETERSEN, K.; FELDT, R.; MUJTABA, S.; MATTSSON, M. Systematic MappingStudies in Software Engineering.12th International Conference on Evaluation and Assessment in Software Engineering, 2008 (Anais).
PINHEIRO, S. C. Influência de sílica gel e de partículas micro e submicrométricas produzidas a partir da cinza do bagaço de cana-de-açúcar na hidratação e estrutura de poros de pastas de cimento. 2015. 292 f. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) – Universidade Federal do Rio de Janeiro, Brasil.
POON, C. S.; KOU, C. S.; LAM. L. Compressive strength, chloride diffusivity and pore structure of high performance metakaolin and silica fume concrete. Construction and Building Materials. V., 20 (2006) 858-865.
QUERCIA, G.; SPIESZ, P.; HÜSKEN, G.; BROUWERS, H. J. H. SCC modification by use of amorphous nano-silica. Cement and Concrete Composites. V., 45 (2014) 69-81.
RAZAVI, S.M.; NAZARPOUR, H.; BEYGI, M. H. Investigation of the efficacy of nano-silica on mechanical properties of Green-Engineered Cementitious Composite (GECC) containing high volume natural zeolite. Construction and Building Materials. V., 291
REIS, P. F. O.; JÚNIOR, F. E.; SILVA, E. F. Profile of internal relative humidity and depth of drying in cementitious materials containing superabsorbent polymer and nano-silica particles. Construction and Building Materials. V., 237 (2020) 1-9.
RÊGO, J. H. S.; ROJAS, M. F.; TERRADES, A. M.; FERNÁNDEZ-CARRASCO, L.; MORALES, E. R.; ROJAS, M. I. S. Effect of Partial Substitution of Highly Reactive Mineral Additions by Nanosilica in Cement Pastes. Journal of Materials in Civil Engineering. V., 31 (2018) 1.
SAID, A. M.; ZEIDAN, M. S.; BASSUONI, M. T.; TIAN, Y. Properties of concrete incorporating nano-silica. Construction and Building Materials. V., 36 (2012) 838-844.
SANTOS, M. A.; OLIVEIRA, A. P.; OLIVEIRA, A. M. Um Estudo da Perspectiva do Uso de Resíduo Industrial de Silício como Adição Mineral em Matrizes Cimentícias: Origem, Processamento e Propriedades. Revista De Engenharia Da Universidade Católica De Petrópolis. V., 15, p. 103-118, 2021.
SENFF, L. Efeito da adição de micro e nanossílica no comportamento reológico e propriedades no estado endurecido de argamassas e pastas de cimento. 2009. Tese (Doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, SC, Brasil, 2009.
SENFF, L.; HOTZA, D.; REPETTE, W. L.; FERREIRA, V.; LABRINCHA, J. A. Rheological characterisation of cement pastes with nanosilica, silica fume and superplasticiser additions. Advances in Applied Ceramics (Print), v. 109, p. 213 – 218, 2010.
SHAIKH, F.U.A; SUPIT, S.W.M. Chloride induced corrosion durability of high volume fly ash concretes containing nano particles. Construction and Building Materials. V., 99 (2015) 208-225.
SHANNAG, M. J.; SHAIA, H. A Sulfate resistance of high-performance concrete. Cement & Concrete Composites. V., 25 (2003) 363-369.
SIKORA, P.; CHUNG, S. Y.; LIARD, M.; LOOTENS, D.; DORN, T.; KAMM, P. H.; STEPHAN, D.; ELRAHMAN, M. A. The effects of nanosilica on the fresh and hardened properties of 3D printable mortars. Construction and Building Materials. V., 281 (2021) 122574.
SINGH, L. P.; GOEL, A.; BHATTACHARYYA, S. K.; SHARMA, U.; MISHRA, G. Hydration studies of cementitious material using silica nanoparticles. Journal of Advanced Concrete Technology. V., 13 (2015) 345-354.
SOARES, A. L. M. Efeito da adição de nanosilica nas propriedades mecânicas e microestruturais de argamassas para construção. 2014. 60 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de Santa Catarina, Joinville, Brasil.
TRIPATHI, D.; KUMAR, R.; MEHTA, P.K.; SINGH, AMRENDRA. Silica fume mixed concrete in acidic environment. Materials Today: Proceedings. V., 27 (2020) 1001.
XU, Z.; ZHOU, Z.; DU, P.; CHENG, X. Effects of nano-silica on hydration properties of tricalcium silicate. Construction and Building Materials. V., 125 (2016) 1169-1177.
WANG, D.; SHI, C.; WU, Z.; WU, L.; XIANG, S.; PAN, X. Effects of nanomaterials on hardening of cement–silica fume–fly ash-based ultrahigh-strength concrete. Advances in Cement Research. V., 28 (2016) 555-566.
ZHANG, X.; DU, X.; ZHAO, X.; ZHANG, R.; HOU, P.; ZONGHUI, Z.; CHENG, X. The synergistic effect of nano-SiO2 with silica fume in cement-based material. Journal of Sustainable Cement-Based Material. V., 6 (2016) 267-279.
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