Desenvolvimento de dispositivo rotacional em plasma CC pulsado para a deposição de filmes finos de nanomateriais em agregados graúdos sujeitos à reação álcali-agregado

Abstract

Resumo.A reação álcali-agregado (AAR) é um tipo de ataque químico presente em boa parte dos concretos de cimento Portland. São reações químicas formadas normalmente por álcalis, os quais estão presentes no agregado, no cimento, na água de amassamento e nos agentes externos ambientais. O produto da sua interação é um silicato amorfo com característica de um gel higroscópico, cuja expansão propaga trincas na matriz e no agregado, resultando em fenômenos deletérios para estruturas civis. Para reduzir estes efeitos, alguns trabalhos apresentam alternativas como a adição de materiais pozolânicos, compostos a base de lítio, nano-Fe3O4, nano-TiO2, entre outros. Neste trabalho, teve-se como objetivo desenvolver uma forma de depositar nano-Al sobre a superfície de agregados com a utilização da técnica de plasma magnetron sputtering. Para utilizar esta técnica, foi necessário rotacionar os agregados para que houvesse a formação do filme fino em toda a superfície, uma vez que a deposição acontece no sistema de forma direcional. Neste sentido, desenvolveu-se um dispositivo cilíndrico rotacional para haver uma homogeneidade do filme formado. As análises de microscopia óptica demonstraram haver um recobrimento em uma batelada de 500 g do agregado, sendo avaliada a sua eficácia a partir dos testes de expansão em meios de envelhecimento acelerado. Os resultados quanto à expansão dos agregados in natura mostraram valores médios de (0,765 ± 0,011)%, enquanto que os recobertos com os filmes nano de alumínio de (0,160 ± 0,003)%, aos 30 dias, respectivamente.Palavras-chave: RAA, plasma CC pulsado, agregado de concreto, nano alumínio.Abstract. The alkali-aggregate (AAR) reaction is a type of chemical attack presented in most concrete Portland cement. They are chemical reactions normally formed by alkalis, which are presented in the aggregate, cement, kneading water and environmental external agents. The product of its interaction is an amorphous silicate with the characteristic of a hygroscopic gel, whose expansion propagates cracks in the matrix and in the aggregate, resulting in deleterious phenomena for civil structures. To reduce these effects, there are studies with alternatives such as the addition of pozzolanic materials, lithium-based compounds, nano-Fe3O4, nano-TiO2, among others. In this work, was aimed to develop a way of depositing nano-Al on the surface of aggregates using the magnetron sputtering plasma technique. In order to use this technique, it was necessary to rotate the aggregates so that the thin film formed on the whole surface, since the deposition happens in the system in a directional way. For that, a rotational cylindrical device was developed to have homogeneity of the formed film. Optical microscopy analysis showed that the coating was done in a batch of 500 g of the aggregate, and its effectiveness was evaluated from the expansion tests in accelerated aging media. The results on the expansion of the reference aggregates (without film) showed average values of (0.765 ± 0.011)%, whereas those covered with n...