Corpo Discente - Egressos
Maria Carolina de Paula Estevam D`Oliveira
| Título | ANÁLISE DA EFICIÊNCIA DO USO DE BIOPOLÍMEROS A BASE DE CARBOIDRATOS COMO INIBIDORES DE CORROSÃO DO AÇO DO CONCRETO ARMADO | ||||||||||||||||||||||||
| Data da Defesa | 24/05/2024 | ||||||||||||||||||||||||
| Download | Visualizar a Tese(18.86MB) | ||||||||||||||||||||||||
Banca
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| Palavras-Chaves | Biopolímero; HPMC; Inibidor de corrosão; Solução de poro de concreto simulado; Célula eletroquímica; Potenciostato | ||||||||||||||||||||||||
| Resumo | Devido ao aumento da consciência ambiental e da legislação rígida, nos últimos anos tem havido uma tendência crescente de usar abordagens verdes caracterizadas por uma carga ambiental mínima. Os inibidores de corrosão verdes têm atraído mais atenção nos últimos anos como uma técnica eficaz e ecológica. Os biopolímeros a base de carboidratos estão disponíveis na natureza, são renováveis e uma alternativa ecológica aos inibidores orgânicos com potencial tóxico. Os principais polissacarídeos de interesse comercial são a celulose e o amido, em especial aos carboidratos mais complexos, pois tais polímeros são formados por unidades básicas de glicose, ligadas como anéis de grupos acetais e, portanto, com alta hidrofilicidade. Dentro desse contexto, o presente trabalho realizou ensaios exploratórios para seleção dos candidatos potenciais entre os compostos testados, com base na dissolução, para avaliação em solução de poros de concreto simulado (SPC), composta de cimento e água filtrada á vácuo, além da simulação de ambiente corrosivo com o uso de cloreto de sódio (NaCl). O aditivo que apresentou melhor potencialidade para uso como inibidor de corrosão foi a hidroxipropilmetilcelulose (HPMC). Para otimização do experimento foi utilizado um delineamento experimental para determinar as melhores concentrações de HPMC como inibidor de corrosão em ambiente contaminado por cloretos. Para tal análise foram executados os seguintes experimentos em células eletroquímicas: circuito de potencial aberto (OCP), espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS) e voltametria linear de varredura (LSV), além da aferição do pH e da condutividade. O planejamento experimental adotado foi do tipo delineamento composto central rotacional (DCCR), tendo como variáveis a quantidade de HPMC e NaCl, e como respostas o potencial de corrosão (Ecor), a resistência a polarização (Rp), e a condutividade. A avaliação estatística do planejamento mostrou que para Ecor, Rp e condutividade, as variáveis HPMC e NaCl foram significativas (p<0,10), sendo que o modelo estatístico mostrou correlação superior a 90% com os dados experimentais. As análises do OCP e das curvas de polarização indicam a formação de um filme passivo no aço imerso em solução contendo HPMC. A polarização Tafel demonstra desempenho anticorrosivo promissor de HPMC. A análise estatística, por meio do DCCR, confirmou que o meio contendo HPMC apresenta melhores propriedades passivantes, mostrando que esse biopolímero pode ser utilizado como inibidor de corrosão para concreto armado na construção civil. Já os resultados de EIS revelaram um aumento na resistência a transferência de carga das amostras na presença de HPMC, em comparação com o sistema referência. O HPMC teve uma maior eficiência como inibidor de corrosão nas amostras contaminadas com 17,5 g/L de NaCl, de 75% a 98%. Já nas soluções que continham 35,1 g/L de NaCl somente a dosagem máxima de HPMC (1,2 g/L) obteve êxito como inibidor de corrosão, com eficiência de 58%. | ||||||||||||||||||||||||
| Abstract | Due to increasing environmental awareness and strict legislation, in recent years there has been an increasing tendency to use green approaches characterized by a minimal environmental load. Green corrosion inhibitors have attracted more attention in recent years as an effective and environmentally friendly technique. Carbohydrate-based biopolymers are available in nature, renewable and an ecological alternative to organic inhibitors with toxic potential. The main polysaccharides of commercial interest are cellulose and starch, especially more complex carbohydrates, as these polymers are formed by basic glucose units, linked as rings of acetal groups and, therefore, have high hydrophilicity. Within this context, the present work carried out exploratory tests to select potential candidates among the tested compounds, based on dissolution, for evaluation in simulated concrete pore solution (SPC), composed of cement and vacuum filtered water, in addition to simulation corrosive environment with the use of sodium chloride (NaCl). The additive that showed the best potential for use as a corrosion inhibitor was hydroxypropylmethylcellulose (HPMC). To optimize the experiment, an experimental design was used to determine the best concentrations of HPMC as a corrosion inhibitor in an environment contaminated by chlorides. For this analysis, the following experiments were carried out in an electrochemical cell: open potential circuit (OCP), electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and linear scanning voltammetry (LSV), in addition to measuring pH and conductivity. The experimental design adopted was a central composite rotational design (DCCR), with variables being the amount of HPMC and NaCl, and the responses being corrosion potential (Ecor), polarization resistance (Rp), and conductivity. The statistical evaluation of the planning showed that for Ecor, Rp and conductivity, the HPMC and NaCl variables were significant (p<0.10), and the statistical model showed a correlation greater than 90% with the experimental data. OCP and polarization curve analyzes indicate the formation of a passive film on steel immersed in a solution containing HPMC. Tafel polarization demonstrates promising anticorrosive performance of HPMC. Statistical analysis, through DCCR, confirmed that the medium containing HPMC has better passivating properties, showing that this biopolymer can be used as a corrosion inhibitor for reinforced concrete in civil construction. The EIS results revealed an increase in the charge transfer resistance of the samples in the presence of HPMC, compared to the reference system. HPMC had greater efficiency as a corrosion inhibitor in samples contaminated with 17.5 g/L of NaCl, from 75% to 98%. In solutions containing 35.1 g/L of NaCl, only the maximum dosage of HPMC (1.2 g/L) was successful as a corrosion inhibitor, with an efficiency of 58%. | ||||||||||||||||||||||||
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