The mechanical properties of Portland cement mortars blended with carbon nanotubes and nanosilica: A study by experimental design

Abstract

The pozzolanic effect of nanosilica (NS) particles when combined with Multi Walled Carbon Nanotubes (MWCNT) was studied in Ca(OH)2 pastes and Portland cement mortars. Experimental design techniques were used to plan the experiments and identify the effect of the nanoparticles on the properties of the cementing matrices by means of Analysis of Variance (ANOVA). Samples were prepared with different combinations of NS and MWCNT. Ca(OH)2 pastes were used to study the effect the nanoparticles had on the Calcium-Silicate-Hydrate (C-S-H) production. Portland cement mortars were used to study the effect of the nanoparticles on the compressive and flexural strength of the cementing matrices. We found that only NS had a significant effect on the C-S-H formation for up to 21 days of hydration, and that MWCNT did not present a positive effect on the mechanical strength of mortars due to the effects of reagglomeration.

El efecto puzolánico de partículas de nanosílice (NS) combinadas con Nanotubos de Carbono de Pared Múltiple (MWCNT) fue estudiado en pastas de Ca(OH)2 y morteros de cemento Pórtland. Técnicas de diseño experimental fueron aplicadas para planear los experimentos e identificar el efecto de las nanopartículas sobre las propiedades de las matrices cementantes usando Análisis de Varianza (ANOVA). Se prepararon muestras con diferentes combinaciones de NS y MWCNT. Las pastas de Ca(OH)2 fueron usadas para estudiar el efecto de las naopartículas en la producción de Silicato de Calcio Hidratado (C-S-H), y los morteros de cemento Pórtland se usaron para estudiar el efecto de las nanopartículas en las resistencias a compresión y flexo-tracción de las matrices. Se encontró que solo la NS tuvo un efecto significativo sobre la producción de C-S-H hasta 21 días de hidratación, y que los MWCNT no presentaron un efecto positivo sobre las propiedades mecánicas de los morteros debido a efectos de reagomeración.