Analyzing the dispersion of carbon nanotubes solution for use in Portland cement concrete

C. G. N. Marcondes, M. H. F. Medeiros

Abstract


Analyzing the dispersion of carbon nanotubes solution for use in Portland cement concrete

ABSTRACT

Carbon nanotubes (CNTs) are nanometric carbon structures with cylindrical formats. For use in concretes, one of the difficulties is in its dispersion, focus this work. It used a tool known as hierarchical analysis to investigate the efficiency of the dispersion of carbon nanotubes in concrete kneading water. Were studied 12 forms of dispersions in aqueous medium containing hum Miscellaneous Chemicals. Carbon nanotubes multi-walled in powder form and Processed already dispersed in water were used. The study showed that the hierarchical analysis tool might constitute an alternative to the election of the best choice among the available options, considering the factors of influence in a systemic way.

Keywords: Analytical hierarchy process; concrete; carbon nanotubes.

 

Análisis de la dispersión de soluciones conteniendo nanotubos de carbono para su uso en concretos de Cemento Portland

RESUMEN

Los nanotubos de carbono (NTC) son estructuras nanométricas de carbono en formas cilíndricas. Para su uso en hormigón, una de las dificultades es su dispersión, enfoque de este trabajo. Se utilizó una herramienta conocida como análisis jerárquico para investigar la eficiencia de dispersión de los NTC en el agua de la mezcla de hormigón. Fueron estudiados 12 maneras de dispersiones en medio acuoso que contiene diferentes productos químicos. Se usaron los nanotubos de carbono de pared múltiple en forma de polvo y los ya procesados, dispersos en agua. El estudio mostró que la herramienta de análisis jerárquico podría constituir una alternativa eficaz para la elección de una mejor dispersión, teniendo en cuenta los factores que influyen en forma sistémica.

Palabras clave: Proceso de análisis jerárquico; hormigón; nanotubos de carbón.


Análise da dispersão de soluções contendo nanotubos de carbono para uso em concretos de Cimento Portland

RESUMO

Os nanotubos de carbono (NTC) são estruturas nanometricas de carbono com formatos cilindricos. Para uso em concretos, uma das dificuldades está na sua dispersão, foco deste trabalho. Foi usada uma ferramenta conhecida como análise hierárquica. Para investigar a eficiência da dispersão dos nanotubos de carbono na água de amassamento do concreto, foram estudados 12 formas de dispersões em um meio aquoso contendo diversos produtos químicos. Foram utilizados os nanotubos de carbono de paredes múltiplas em forma de pó e os industrializados, já dispersos em água. O trabalho demonstrou que a ferramenta de análise hierárquica poderia se constituir em uma alternativa eficiente para a eleição da melhor dispersão, considerando os fatores de influência de forma sistêmica.

Palavras-chave: Análise Hierárquica; concreto; nanotubos de carbono.


Keywords


analytical hierarchy process; concrete; carbon nanotubes

References


American Society for Testing and Materials. Standard Specification for Chemical Admixtures for Concrete. ASTM C494/C494M. In: Annual book of ASTM Standards, West Conshohocken, 2013.

American Society for Testing and Materials. Standard Specification for Chemical Admixtures for Use in Producing Flowing Concrete. ASTM C1017/C1017M. In: Annual book of ASTM Standards, West Conshohocken, 2007.

American Society for Testing and Materials. Standard practice for applying analytical hierarchy process (AHP) to multi attribute decision analysis of investments related to buildings and buildings systems. ASTM E 1765. In: Annual book of ASTM Standards, West Conshohocken, 2011.

Associação Brasileira de Normas Técnicas. “Chemical additives for Portland cement concrete – Requirements”, (Aditivos químicos para concreto de cimento Portland – Requisitos). NBR 11768. Rio de Janeiro, 2011.

Batiston E. R. (2012), “Carbon Nanotubes incorporation in Portland cement matrices”, (Incorporação de Nanotubos de Carbono em Matrizes de Cimento Portland). Tese (Doutorado em Engenharia Civil), Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis.

Costa H. G., Correa P.S. (2010), “Construction of an AHP-based model to catch criteria weights in port-occupancy evaluation” International Journal of the Analytic Hierarchy Process; 2(1) 30-43.

Costa H. G. (2002), “Introduction to hierarchical analysis method : multi-criteria analysis in the decision aid” (Introdução ao método de análise hierárquica: análise multicritério no auxílio à decisão), Niterói, R. J.

Couto, G. G. (2006), “Nano nickel particles: synthesis, characterization , properties and study their use as catalysts in obtaining carbon nanotubes” (Nano partículas de níquel: síntese, caracterização, propriedades e estudo de sua utilização como catalisadores na obtenção de nano tubos de carbono), Dissertação (Mestrado em Química) – Departamento de Química, Universidade Federal do Paraná, Curitiba.

Gleize P. J. P. (2007), “Nanotechnology and construction materials” (Nanotecnologia e materiais de construção), In: ISAIA, Geraldo C. (Ed.). Materiais de construção civil e princípios de ciência e engenharia de materiais. São Paulo: IBRACON. v. 2. cap. 50, p. 1659-1685.

Ibarra Y. S., Gaitero J. J., Erkizia E., Campillo I. (2006), “Atomic force microscopy and nanoindentation of cement pastes with nanotube dispersions”, Physica Status Solidi; 203(6) 1076–1081. doi: 10.1002/pssa.200566166

Koshio A., Yudasaka M., Zhang M., Lijima S. (2001), “A Simple Way to Chemically React Single-Wall Carbon Nanotubes with Organic Materials Using Ultrasonication”, Nano Letters; 1(7) 361-363. doi: 10.1021/nl0155431

Konsta-Gdoutos M. S., Zoi S. M., Surendra P. S. (2010), “Highly dispersed carbon nanotube reinforced cement based materials”, Cement and Concrete Research; 40(7) 1052-1059. doi:10.1016/j.cemconres.2010.02.015

Lai Y., Wang W., Wang H. (2008), “AHP and simulation-based budget determination procedure for public building construction projects. Automation in Construction”, 17(5) 623-632. doi: 10.1016/j.autcon.2007.10.007

Marcondes C. G. N. (2012), “Addition of carbon nanotubes in concrete portland cement - absorption, permeability, chloride penetration and mechanical properties” (Adição de nanotubos de carbono em concretos de cimento portland – absorção, permeabilidade, penetração de cloretos e propriedades mecânicas). Dissertação (Mestrado em Engenharia de Construção Civil) – Departamento de Construção Civil, Universidade Federal do Paraná, Curitiba.

Marchezetti A. L., Kaviski E., Braga M. C. B. (2011), “Application of AHP method for ranking of alternative treatment of solid waste” (Aplicação do método de AHP para a hierarquização das alternativas de tratamento de resíduos sólidos domiciliares). Ambiente Construído; 11(2) 173-187.

Mattana A. J, Medeiros M. H. F., Silva N. G, Costa M. R. M. M. C. (2012), “Hierarchical analysis to choose between natural aggregate and sand rock crushing for making mortar coating” (Análise hierárquica para escolha entre agregado natural e areia de britagem de rocha para confecção de argamassas de revestimento), Ambiente Construído; 12(4) 63-79. doi: 10.1590/S1678-86212012000400006

Makar J., Margeson J., Luh J. (2005), “Carbon nanotube / cement composites – early results and potential applications”, in: International Conference on Construction Materials: Performance, Innovations and Structural Implications, 3, Vancouver; p. 1-10.

Metaxa Z. S., Seo J., Konsta-Gdoutos M. S., Hersam M. C., Shah S. P. (2012), “Highly concentrated carbon nanotube admixture for nano-fiber reinforced cementitious materials”. Cement and Concrete Composites; 34(5) 612-617. doi: 10.1016/j.cemconcomp.2012.01.006

Mehta P. K., Monteiro P. (2013) “Concrete Microstructure Properties and Materials”, New York: McGraw-Hill.

Neville A. M. (1996), “Properties of Concrete”, John Wiley & Sons.

Nochaiya T., Chaipanich A. (2011), “Behavior of multi-walled carbon nanotubes on the porosity and microstructure of cement-based materials”, Applied Surface Science; 257(6) 1941-1945. doi:10.1016/j.apsusc.2010.09.030

Pereira E., Medeiros M. H. F., Levy S. M. (2012) “Concrete durability with recycled aggregates : an application hierarchical analysis” (Durabilidade de concretos com agregados reciclados: um aplicação de análise hierárquica), Ambiente Construído; 12(3) 125-134. doi: 10.1590/S1678-86212012000300009

Sobolkina A., Mechtcherine V., Khavrus V., Maier D., Mende M., Ritschel M., Leonhardt A. (2012) “Dispersion of carbon nanotubes and its influence on the mechanical properties of the cement marix”, Cement and Concrete Composites; 34(10) 1104-1113. doi: 10.1016/j.cemconcomp.2012.07.008.

Saaty T. L. (1978) “Exploring the interface between hierarchies, multiple objectives and Fuzzy sets”, Fuzzy Sets Systems”; 1 57-68.

Zarbin A. J. G. (2007) “Chemistry of nanomaterials” (Química de nano materiais), Quim. Nova; 30(6) 1469-1479.




DOI: http://dx.doi.org/10.21041/ra.v6i2.131

Refbacks

  • There are currently no refbacks.


 

Reservation of rights for exclusive use No.04-2013-011717330300-203  e-ISSN: 2007-6835. Revista ALCONPAT, Copyright © 2011 - 2017