Effects of using chemical admixture with nanosilica in the consistency and mechanical strength of concrete

• Published in: Revista IBRACON de estruturas e materiais Vol. 12; no. 2; pp. 371 - 385
• Main Authors: CAMPOS NETO, T. F., GEYER, A. L. B.
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: IBRACON - Instituto Brasileiro do Concreto 01-04-2019; Instituto Brasileiro do Concreto (IBRACON)
• Subjects: concrete; ENGINEERING, CIVIL; mechanical strength; nanosilica; superplasticizer admixture; workability; concrete; mechanical strength; aditivo superplastificante; nanosílica; trabalhabilidade; resistência mecânica; workability; concreto; nanosilica; superplasticizer admixture
• ISSN: 1983-4195; 1983-4195
• DOI: 10.1590/s1983-41952019000200009

Abstract The concrete’s performance depends on its behavior in the fresh and hardened states, since the workability corroborates for the transport and application processes of the material, while the mechanical strength guarantees structural effectiveness and functionality. Generally, studies of nanosilica (nS) are focused on performance analysis in the hardened state and they are founded on the use of the mineral admixture in dry grains. Thus, this article aims to evaluate the effects of superplasticizer admixture use with nanosilica in colloidal suspension in the consistency and mechanical strength of the concrete. Two concrete mixtures were produced with the same materials and identical proportions, however with different superplasticizes, one with nanosilica (CnS) and the other without nanosilica (CC) used as reference to analyse the effects of the presence of mineral admixture in the development of the consistency and the mechanical strength of the concrete. For evaluation of these properties were carried slump tests as a function of time and compressive strength at 28 days, according to ABNT NBR 10342 and NBR 5739, respectively. The results showed that the concrete without nanosilica presented longer time available for handling, achieving 135 minutes, extending its period of slump loss for fifteen minutes besides the concrete with nanosilica, which reached 120 minutes; and, also presented higher slump values throughout the test, reaching up to 60.0 mm above at 75 minutes after the beginning of test. However, the CnS presented better performance in the hardened state, achieving the C70 high performance concrete class with 70.92 MPa; while the CC reached 65.57 Mpa, fitting within the C60 class.
Resumo O desempenho do concreto depende do seu comportamento nos estados fresco e endurecido, haja vista que a trabalhabilidade corrobora para os processos de transporte e aplicação do material, enquanto a resistência mecânica garante eficácia e funcionalidade estrutural. Geralmente, estudos de misturas com nanosílica (nS) são voltados para análise do desempenho no estado endurecido e são fundados no uso da adição mineral em grãos secos. Dessa forma, este artigo tem o objetivo de avaliar os efeitos do uso de aditivo superplastificante com nanosílica em suspensão coloidal na consistência e resistência mecânica do concreto. Foram produzidos dois concretos com mesmos materiais e traços idênticos, no entanto com aditivos superplastificantes diferentes, sendo uma mistura incorporada com aditivo com nanosílica (CnS) e outra sem a adição mineral (CC) utilizada como referência para análise dos efeitos da presença da nanosílica, tanto na evolução da consistência como na resistência mecânica do concreto. Para avaliação dessas propriedades foram realizados ensaios de perda de abatimento em função do tempo e resistência à compressão aos 28 dias conforme ANBT NBR 10342 e NBR 5739, respectivamente. Os resultados mostraram que o concreto dosado com aditivo sem nanosílica apresentou maior tempo disponível para manuseio, alcançando 135 minutos, estendendo o período de perda de abatimento por quinze minutos além do concreto com nanosílica em suspensão coloidal, que atingiu 120 minutos; bem como apresentou maiores valores de abatimento durante todo o ensaio, chegando a atingir 60,0 mm a mais de abatimento aos 75 minutos após o início do ensaio. Entretanto, o CnS apresentou melhor desempenho no estado endurecido, batendo a classe C70 de concreto de alto desempenho com 70,92 MPa; enquanto o CC alcançou 65,57 MPa, se enquadrando na classe C60.