Aditivos para argamassas e concretos

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1 Pontifícia Universidade Católica de Goiás Engenharia Civil Aditivos para argamassas e concretos Materiais de Construção II Professora: Mayara Moraes Introdução Mehta: Quarto componente do concreto ; Estados Unidos, Japão e Alemanha: Cerca de 80% de concreto aditivado. Os aditivos aprimoram certas características positivas do concreto, mas não transformam um concreto mal dosado em um bom concreto. 1

2 Histórico Romanos e incas: Albumina Sangue e clara de ovos; Álcalis (cal) Brasil: Óleo de baleia (plastificante) Gesso cru (Regulagem do tempo de pega) Cloreto de cálcio Alemanha e França: Graxa de cal (plastificante e hidrofugante) Definições ADMIXTURES: Produtos empregados na elaboração de concretos ou argamassas de cimento para modificar certas propriedades do material fresco ou endurecido. Tradução: Aditivos OU adições! 2

3 Definições Fonseca, 2010: Aditivos químicos Adições minerais Alterar as características do cimento, sem alterar sua proporção na composição do concreto Base orgânica ou inorgânica Somar ou substituir parcialmente o cimento (devido às suas propriedades semelhantes às do cimento) Efeitos Genéricos Aumento da trabalhabilidade ou plasticidade do concreto; Redução do consumo de cimento (custo, calor liberado...); Aceleração ou retardo do tempo de pega; Redução da retração do concreto; Aumento da durabilidade: Inibição da corrosão das armaduras; Neutralização das reações álcali-agregado; Redução do efeito do ataque por sulfatos; Diminuição da permeabilidade. 3

4 Classificação - NBR 11768/92 Tipo P: Aditivo plastificante Tipo R: Aditivo retardador de pega Tipo A: Aditivo acelerador de pega Tipo PR: Aditivo plastificante retardador Tipo PA: Aditivo plastificante acelerador Tipo IAR: Aditivo incorporador de ar Tipo SP: Aditivo superplastificante Tipo SPR: Aditivo superplastificante retardador Tipo SPA: Aditivo superplastificante acelerador Aditivos Não-normalizados Inibidores de corrosão; Redutores de retração; Expansores; Impermeabilizantes; Redutores de ar incorporado; Promotores de viscosidade; Redutores de expansão álcali-agregado; Promotores de adesão; Fungicidas, inseticidas e bactericidas; Agentes de cura. 4

5 Substâncias Tensoativas As substâncias tensoativas consistem essencialmente de moléculas orgânicas de cadeias longas, com uma extremidade hidrófila (que atrai moléculas de água) e uma hidrófoba (que repele água). Aditivos tensoativos: - Incorporadores de ar - Redutores de água Substâncias Tensoativas Concreto com pequenas quantidades de água: Sistema mal disperso Tensão superficial elevada da água Tendência das partículas de cimento a formar flocos e se aglomerarem As substâncias tensoativas atuam nas interfaces: Ar Água (Incorporadores de ar) Cimento Água (Redutores de Água) 5

6 Substâncias Tensoativas Aditivos Tensoativos (de ação física) Aditivos incorporadores de ar: Incorporam ou adicionam ar ao concreto, em bolhas de 0,1 a 0,8 mm. Aditivos redutores de água: Melhoram a trabalhabilidade dos concretos frescos. 6

7 Incorporadores de Ar Reduzem a tensão superficial da água e incorporam ou adicionam ar ao concreto, em bolhas de 0,1 a 0,8 mm. O grau de eficiência do aditivo depende da presença de finos: Quanto mais finos na composição do concreto (por ex., concretos com altos consumos de cimento), menos ar é incorporado. Incorporadores de Ar Reduzem a tensão superficial da água e incorporam ou adicionam ar ao concreto, em bolhas de 0,1 a 0,8 mm. O grau de eficiência do aditivo depende da presença de finos: Quanto mais finos na composição do concreto (por ex., concretos com altos consumos de cimento), menos ar é incorporado. Obs.: O excesso de ar incorporado diminui a resistência mecânica do concreto. 7

8 Incorporadores de Ar Principais vantagens: Aumentar a plasticidade por diminuir o atrito entre os sólidos. Aumentar a durabilidade por reduzir a demanda de água para dada trabalhabilidade. Reduzir a segregação e exsudação. Aumentar a resistência do concreto ao fenômeno gelo-degelo. As bolhas deixam espaço para a formação dos cristais de gelo. Aumento do volume da água em cerca de 9%. Incorporadores de Ar Aumento da resistência do concreto ao fenômeno gelo-degelo pela adição de aditivos incorporadores de ar: 8

9 Incorporadores de Ar f das microbolhas: 0,1 a 0,8 mm Micro bolhas de ar Zonas desprotegidas por estarem distantes das micro bolhas Zona de concreto protegida da ação do gelo Redutores de Água Plastificantes, Superplastificantes ou Polifuncionais. Aumentam a trabalhabilidade do concreto. Principal mecanismo de ação Tensoatividade: Moléculas com extremidades laterais carregadas negativamente. Um dos lados adere aos grãos de cimento (superfície positiva), e outro lado fica exposto, com cargas negativas. A repulsão elétrica entre as cargas negativas afasta os grãos de cimento cobertos pelo aditivo, dando plasticidade à mistura. 9

10 Redutores de Água Redutores de Água 10

11 Redutores de Água Redutores de Água 11

12 Redutores de Água Para uma dada trabalhabilidade: Plastificantes (P) até 12% de redução de água. Polifuncionais (PF) até 20% de redução de água. Superplastificantes (SP) mais de 20% de redução de água. Possibilidades: Aumentar a trabalhabilidade mantendo o a/c e a resistência mecânica. Aumentar a resistência diminuindo o a/c, mantendo a trabalhabilidade. Redutores de Água 12

13 Redutores de Água Redutores de Água Aditivos superplastificantes: 1ª Geração Lignosulfonados, Melanina-formaldeído; Período de eficiência muito curto; Adição no local da obra, e não na usina. 2ª Geração Naftalênicos: Eficiência por cerca de uma hora. 3ª Geração (Hiperplastificantes) Policarboxilatos Eficiência por cerca de 1 hora e meia; Poder plastificante muito maior (cerca de 30% de redução de água) Custo alto - R$ 14,00/kg (04/2006) - ADVA e GLENIUM. 13

14 Redutores de Água Superplastificantes Redutores de Água Maior resistência mecânica; Maior impermeabilidade e durabilidade; Minimização de retração, fissuramento e exsudação; Melhor proteção e aderência da armadura; Fácil adensamento e bombeamento; Concretos com baixo consumo de cimento sem segregação, preservando as características durante o processo de bombeamento. Melhor o acabamento em concreto aparente. Facilitam o preenchimento de formas com alta concentração de armadura. 14

15 Modificadores de Tempo de Pega Afetam o tempo de pega e desenvolvimento do endurecimento do concreto. Interferem na facilidade de dissolução na água do cimento. Aceleradores facilitam a dissolução do cimento; Retardadores dificultam a dissolução do cimento. A composição química e a finura do cimento influenciam a velocidade da aceleração ou do retardo. Um mesmo composto pode acelerar ou retardar, conforme a concentração na água de amassamento. Ex.: CaCl 2 ou K 2 CO 3 : 0,1 a 0,3% - Retarda; mais que 1% - Acelera. Obs.: Aditivos com cloretos são nocivos às armaduras de aço pela ação potencializadora de corrosão do cloro. Modificadores de Tempo de Pega Retardadores Trazem flexibilidade ao uso do concreto, aumentando o tempo de trabalhabilidade e acabamento do material. Retardamento entre seis e oito horas; Afetam as resistências iniciais (primeiras horas e dias); Não prejudicam a resistência final. Adequados para aplicações complexas em climas quentes. Concretagens longas Melhor distribuição do calor de hidratação menos retração. Dosagem máxima: cerca de 0,5% do peso do cimento: Acima do limite: Comportamento instável no início de pega 15

16 Modificadores de Tempo de Pega Retardadores Modificadores de Tempo de Pega Retardadores Principais efeitos: Possibilidade de moldagem em temperaturas mais baixas do concreto, reduzindo tempo de acabamento dos projetos. Concretagens em clima frio; Possibilidade de lançamento do concreto em temperaturas de até -7 C sem o congelamento da água. Redução do tempo de aplicação de procedimentos de cura; Aumento da resistência inicial (desforma mais rápida); Redução da exsudação; Aceleração do início de serviços acabamento; Concentração do calor de hidratação Mais retração. 16

17 Modificadores de Tempo de Pega Aceleradores Provocam pega mais rápida e desenvolvimento mais rápido de resistência. Os aceleradores à base de cloreto são os mais eficientes; Quanto maior o consumo de cimento, maior a eficiência do acelerador. Modificadores de Tempo de Pega Aceleradores Pavimentos de concreto: Liberação mais rápida do tráfego. Pré-moldados: Liberação mais rápida da forma (maior produtividade). 17

18 Inibidores de Hidratação Também chamados Estabilizadores. Interrompem processo de hidratação do cimento. Retardamento de até 60 horas. Pouco afeta resistências iniciais do concreto. Inibidores de Hidratação 18

19 Resistência mecânica Influência dos aditivos sobre a resistência de concretos de mesma relação a/c Dias Meses Anos Plastificante Acelerador Retardador Sem aditivo com consistência mais seca Outros Aditivos Aditivos Impermeabilizantes: Obturam os poros do concreto, reduzindo a penetração de umidade sobre pressão. Aditivos hidrofugantes: Repelem eletricamente a água e reduzem a penetração de umidade. Aditivos Expansores Agentes de Cura Aditivos Controladores da Reação Álcali-agregado 19

20 Aditivos Hidrofugantes Aditivos Expansivos Aluminatos ou sulfoaluminatos que reagem c/ cal do cimento e a água, provocando expansão. Aumentos de 3 a 8 % no volume da massa de concreto. Aumento da aderência e da impermeabilidade. Usos recomendados: Ancoragem / chumbamento de equipamentos Encunhamento de alvenarias Caldas para injeção em solo Explosivos Cimentos expansivos Cimento Portland comum + aditivo expansor. 20

21 Aditivos Expansivos Agentes de Cura Mecanismo principal de ação: A evaporação do solvente propicia a formação de uma película contínua que impede a evaporação da água de amassamento. Uso recomendado Locais onde a cura úmida com água é impraticável 21

22 Controladores da Reação Álcali-agregado 22