Aditivos para Concreto - Propriedades e Aplicações na Engenharia Civil

ADITIVOS Aditivos Propriedades e aplicações MATERIAIS DE CONSTRUÇAO Engenharia Civil Professor Fernando Souza Aditivos agentes químicos adicionados ao concreto imediatamente antes ou durante a mistura influenciam propriedades do concreto no estado fresco e endurecido adições variam entre 05 a 2 massa de cimento apresentamse como plastificantes superplastificantes aceleradores ou retardadores de pega incorporadores de ar Aditivos plastificantes alteram trabalhabilidade da matriz concreto principais tipos constituídos a base de ácidos lignosulfonados ou hidroxicarboxílicos reduzem consumo de água fator ac considerando mesmo consumo de cimento melhoram trabalhabilidade provocam aumento da resistência não são caros possuem algumas impurezas Aditivos plastificantes compostos por longas cadeias poliméricas influenciam misturas no estado fresco devido à atividade de superfície das moléculas da cadeia polimérica reduzindo a tensão superficial na interface sólidolíquido são adsorvidos pela superfície dos grãos de cimento de forma orientada grupos iônicos pra fora induzem cargas negativas em toda superfície dos grãos de cimento impedindo agrupamento destes grãos Aditivos plastificantes induzem a formação de filme de água polarização das moléculas barreira estérica impedem aproximação dos grãos de cimento maior hidratação para os grãos de cimento melhoria das propriedades mecânicas no estado endurecido maior lubrificação e fluidez para concreto melhoria propriedades reológicas no estado fresco podem funcionar como retardadores ou incorporadores de ar Aditivos plastificantes a Adsorption on to cement particle surface b Dispersion of particles and release of entrapped water to give greater fluidity Aditivos superplastificantes mais potentes que os plastificantes utilizados em concretos de alto desempenho produzem misturas mais trabalháveis mais fluídas reduzem drasticamente o fator ac considerando matrizes ainda trabalháveis ou fluídas são constituídos de cadeias moleculares mais pesadas e possuem alta pureza Aditivos superplastificantes podem ser classificados em 4 tipos lignossulfonatos modificados MLSs lignosulfonatos de maior peso molecular com menor quantidade de impurezas mecanismo de ação repulsão eletrostática formaldeído melamínico sulfonato SMFs presença de sódio mecanismo de ação repulsão eletrostática Aditivos superplastificantes formaldeído naftaleno sulfonato condensado presença de sódio mecanismo de ação repulsão eletrostática grupos poliméricos de ácidos carboxílicos policarboxilatos aditivos de última geração poliacrilatos ésteres acrílicos e poliestirenos sulfonatos mecanismo de ação combinada repulsão eletrostática e barreira estérica Aditivos superplastificantes Barreira estérica induzida por superplastificantes policarboxílicos Efeitos plastificante e superplastificante na consistência de argamassas Aditivos superplastificantes ação depende tempo perda de eficiência menor para os policarboxílicos verificada na 1ªh de dosagem para maiores distâncias de transporte devem ser previstas combinações entre superplastificantes e retardadores redosagens insitu adição de retardadores compatibilidade entre aditivo e cimento tipo de cimento composição finura relação ac Aditivos superplastificantes para maior desempenho devem ser adicionados à mistura entre 12 minutos após contato do cimento com a água adição simultânea acelera reação do C3A com gesso induzindo perda de trabalhabilidade maior perda de trabalhabilidade para os aditivos lignosulfonatos e sulfonatos menor perda de trabalhabilidade para aos aditivos policarboxílicos Aditivos superplastificantes ponto de saturação dosagem ótima maiores concentrações provocam segregação incorporação de ar e retardo excessivo Aditivos aceleradores aumento da taxa de endurecimento ganho de resistência redução do tempo de cura e desforma aspecto importante para concretagens em climas frios agente acelerador CaCl2 cloreto de cálcio potencializam corrosão presença de cloretos livres uso proibido em concretos protendidos incrementam resistência em curta duração para tempos maiores não há diferença entre concretos normais e acelerados mecanismo de ação influenciam na hidratação dos C3A C4AF e gesso aceleram catálise dos silicatos C3S e C2S tipo de cimento composição finura relação ac Aditivos aceleradores Efeito do cloreto de cálcio a tempo de pega b resistência inicial Aditivos retardadores redução da taxa de endurecimento ganho de resistência aspecto importante para concretagens em climas quentes inibição da formação de juntas em grandes concretagens uniformidade das peças produzidas agente retardador ácidos cítricos e açúcares mecanismo de ação alteração na cinética da formação dos produtos de hidratação tempo de retardo depende ainda do tipo de cimento composição finura relação ac temperatura ambiente Aditivos retardadores Efeito dos aditivos retardadores no tempo de pega Aditivos incorporadores de ar incorporação de bolhas de microbolhas de ar dimensões 0021mm bolhas suficientemente estáveis para manutenção de sua integridade durante processos de produção lançamento e compactação do concreto ar incorporado é diferente de ar preso falta de compactaçãovibração Aditivos incorporadores de ar mecanismo de ação poderoso surfactante atua na interface arágua da pasta de cimento cadeias de hidrocarbonetos orientam seus grupos polares hidrofílicos para água e hidrofóbicos para o ar formando bolhas estáveis e dispersas sistema de bolhas dispersas produz concretos resistentes a ciclos de gelodegelo água é armazenada nos poros reduzindo pressão exercida na matriz proveniente do comportamento anômalo da água o que evita degradação do concreto Aditivos incorporadores de ar Esquema da incorporação de ar a superfícies ativas das moléculas surfactantes b bolhas de ar estabilizadas Aditivos incorporadores de ar outros efeitos da incorporação de ar aumento da trabalhabilidade bolhas funcionam como pequenas esferas aumentando plasticidade da matriz redução do fator ac aumento da porosidade reduz resistência no estado endurecido para concentrações normais de AIA não ha influência nas reações de hidratação Aditivos NBR11768 Concreto cimento Portland Aditivos NBR11768 Concreto cimento Portland Aditivos Superplastificante Observações Baixa exsudação e segregação concretos superplastificados partículas coloidais do aditivo obstrução dos canais de fluxo de água de exsudação aceleração da taxa de hidratação do cimento boa dispersão Superplastificantes lignossulfonatos policondensado de formaldeído e melamina sulfonada ou policondensado de formaldeído e naftaleno sulfonado Fabricantes SIKA FOSROC VEDACIT OTTO BAUMGART HYDRONORTH BASF VIAPOL RHEOTEC ADITIVOS Condições de aplicação Plastificantes A Melhorar a plasticidade reduzir o atrito das argamassas e concretos B Melhor compactação com redução de água MAIOR resistência trabalhabilidade durabilidade coesão MENOR retração consumo de cimento custo C Concreto bombeado submerso préfabricação peças muito armadas injeções protendido ou fissuras D Tensoativos ácido glucônico cítrico lignossulfonatos de Na Ca NH4 etc Plastificante Dosagem 1 em relação a massa de cimento Comparativo Plastificantes SuperPlastificantes e HiperPlastificantes SuperPlastificante Dosagem 1 em relação a massa de cimento Comparativo Plastificantes SuperPlastificantes e HiperPlastificantes HiperPlastificante Dosagem 1 em relação a massa de cimento Comparativo Plastificantes SuperPlastificantes e HiperPlastificantes HIPER PLASTIFICANTES Adiment Premium e Adiment Premium Fast Base Química Éter Policarboxilato Ação Repulsão estérica atração repulsão Carga de mesmo sinal repulsão dispersão Desempenho mais potente Aumento do tempo de trabalhabilidade Ação combinada Plastificante eou Retardador laterais neutras cadeia polimérica principal cadeia lateral carga negativa repulsão estérica Eter Policarboxilato Dosagens 150 ml03 a 500ml10 saco cimento de 50 Kg Redosagem Com a hidratação do cimento o efeito de dispersão diminui portanto pode ser redosado para voltar o abatimento Adições Sílica Ativa Metacaulim Pozolana Dosagem do Aditivo Cimento Adição HIPER PLASTIFICANTES Adiment Premium e Adiment Premium Fast ADITIVOS Condições de aplicação Aceleradores A Ganhos de resistência em MENOR tempo reduz custos de execução porém B EFEITOS NEGATIVOS EM LONGO PRAZO como MENOR durabilidade podem conter álcalis que causam expansões ou íons cloreto que são corrosivos MENOR resistência final MAIOR retração MAIOR fissuração Obs possuindo cloreto são proibidos em concreto armado C Tamponamentos de trincas concretagens submersas Recuperação de Estruturas nas zonas de marés reparos rápidos e concretagem em tempo frio D Cloretos de Cálcio de sódio potassa ou soda etc Base Química AluminatosSilicatosSulfatos Ação Acelera a dissolução da cal Campo de Aplicação Concreto projetado Tamponamentos Desformas urgentes Chumbamento rápido ACELERADORES Vedacit Rapidíssimo 100 150 200 Pó e Vedacit Rápido CL ADITIVOS Condições de aplicação Retardadores A Transportes a longas distâncias centrais de concreto evitar juntas frias temperaturas altas etc B Cristalização mais perfeita desenvolvimento regular dos cristais com isso MAIOR qualidade técnica e vantagens estéticas C Concretagem em clima quente atraso de transporte ou de lançamento e trabalhos muito demorados D Lignossulfonato de Ca fosfatos ácido fosfórico açúcar etc RETARDADORES Retard Retard 100 Retard CCR Retard SP e Retard VZ Base Química Carboidratos Ação Bloqueia temporariamente a dissolução da cal Facilita dissipação do calor Diminui a retração Aumenta a Resistência Ajuda na plasticidade Ação combinada Plastificante cimento Aditivo retardador Campo de Aplicação Concreto massa Concreto bombeável Garantia de transporte Concretagem com interrupções evitando juntas frias Retardo superficial de estrutural Modo de Usar Adicionar o retardador à água de amassamento do concreto Lançar a mistura no concreto RETARDADORES Retard Retard 100 Retard CCR Retard SP e Retard VZ ADITIVOS Condições de aplicação Incorporadores de ar A MAIOR durabilidade por reduzir a percolação da água B MENOR Exsudação MENOR permeabilidade MAIOR trabalhabilidade e MENOR resistência C Concretos sujeitos a gelo e degelo concretos menos permeáveis D Tensoativos resinas de madeira azeites gorduras animais ou vegetais incorporam 3 a 6 de ar com 500000 a 800000 bolhasm3 Base Química Alquil Aril Sulfonados Ação Geração de microbolhas estáveis 100 a 300 µm Repulsão eletrostática atração repulsão Carga de mesmo sinal repulsão dispersão Diminui a permeabilidade alvéolos não se interligam Ação combinada Plastificante eou Retardador Incorporador de ar cemix air e mixoil ADITIVOS Condições de aplicação Produtos para cura A Impedir a evaporação rápida da água de amassamento B MENOR Retração Reter a água para a hidratação do cimento C Grandes superfícies em locais de baixa higrometria e fortes ventos Obs Se for usado CaCl2 o mesmo deve ser raspado e retirado após período de cura 7 a 10 dias para evitar corrosão das armaduras ADITIVOS Condições de aplicação Impermeabilizantes A Melhorar a estanqueidade dos concretos B Hidrofugação das paredes dos capilares do cimento precipitação de sais insolúveis nos capilares do cimento obturandoos combater a capilaridade e combater a água sob pressão C Estruturas destinadas a conter água e nas Impermeabilizações D1 Hidrófugos de massa orgânicos como oleatos e estearatos de Ca Mg Na K Al minerais como silicatos alcalinos fluorsilicatos sulfatos de alumínio cloretos e fluoretos de Zn Pozolanas em concretos de boa qualidade são também eficientes D2 Hidrófugos de superfície asfaltos e alcatrões silicones e outras resinas da indústria plástica acrílicas alquídicas vinílicas etc silicatos fluorsilicatos tetrafluoreto de silício óleos secativos e outros ADITIVOS Condições de aplicação Dispersores A Para obter argamassas injetáveis tixotrópicas e MAIOR Trabalhabilidade B Os grãos de cimento polarizados tendem a se afastar uns dos outros possibilitando as injeções a longas distâncias MAIOR Resistência C Injeções de bainha em concretos protendidos concretos arrumados D Os grãos podem ser eletrizados por laminação choques e atritos Expansores A preenchimento de cavidades injeções etc B Compensar a retração com vantagens melhoras técnicas e estéticas C recomposições injeções de bainhas concretos arrumados D Reações Expansivas ferro finamente dividido álcali hidróxido sulfoaluminato de cálcio Reações Geradoras de gases pó de alumínio Ca OH2 libera hidrogênio CaC2 H2O libera bolhas de acetileno Aditivos Redutores de água plastificantes Aditivos Redutores de água plastificantes Aditivos Redutores de água Superplastificantes Aditivos Redutores de água Superplastificantes éter policarboxílico 3a geração Ação do Superplastificante Ação de um superplastificante normal Com o início do processo de hidratação do cimento o efeito de dispersão eletrostática é minimizado fazendo com que o concreto perca trabalhabilidade necessitando de adição de água para manter a mesma trabalhabilidade Ação do policarboxilato sobre as partículas de cimento o policarboxilato possui longas cadeias laterais que aumentam o espaço físico em um sistema de partículas de cimento resultando em uma redução de água muito superior devido ao chamado efeito estério Manutenção da trabalhabilidade mesmo com o início do processo de hidratação do cimento quando se perde o efeito da repulsão eletrostática Ref httpwwwbasfcccombr PASTA CIMENTO sem a presença de tensoativos não se obtém um sistema bem disperso água tensão superficial elevada estrutura molecular com ligação tipo ponte de hidrogênio partículas de cimento tendem a se aglomerar ou formar flocos forças de atração por cargas e geradas na moagem PASTA CIMENTO ação de tensoativos cadeia hidrófila adicionada ao sistema águacimento o tensoativo extremidade polar em direção à água reduz a tensão superficial do cimento que passa a se comportar como hidrófilo camadas de moléculas de água dipolares circundam as partículas hidrófilas de cimento evitam a floculação sistema com boa dispersão é obtido aumento da trabalhabilidade menor consumo de água MENORA Pasta com ac 030 Para fck de 60 MPa Pasta com ac 040 Para fck de 40 MPa Pasta com ac 050 Para fck de 30 MPa Pasta com ac 060 Para fck de 20 MPa Ref Helene P Tiberio A Cap 27 Concreto de Cimento Portland Livro Materiais de Construção Civil 2005 Aditivos Redutores de água Efeito dos superplastificantes Aplicações Concreto autoadensável NBR15823 Aplicações Concreto autoadensável NBR15823 Aplicações Concreto autoadensável NBR15823 Aplicações Concreto autoadensável NBR15823 Aplicações Concreto autoadensável NBR15823 Aplicações Concreto autoadensável NBR15823 Método Cone de Abrams Aplicações Concreto autoadensável NBR15823 Método Cone de Abrams Concreto pouco fluido Concreto segregado Concreto fluido sem segregação ClassificaçãoConcreto autoadensável NBR15823 Requisitos Concreto autoadensável NBR15823 Requisitos Concreto autoadensável NBR15823 Requisitos Concreto autoadensável NBR15823 Requisitos Concreto autoadensável NBR15823 Requisitos Concreto autoadensável NBR15823 Requisitos Concreto autoadensável NBR15823 Requisitos Concreto autoadensável NBR15823 Classificação CAA estado fresco NBR15823 Classificação Concreto auto adensávelNBR15823 CAA Resistência a segregação NBR15823 CAA Resistência a segregação NBR15823 CAA Resistência a segregação NBR15823 CAA Resistência a segregação NBR15823 CAA Resistência a segregação NBR15823 CAA Controle qualidade NBR15823 Freqüência dos ensaios de aceitação O espalhamento do concreto deve ser determinado a cada betonada A habilidade passante pelo anel J deve ser determinada no mínimo a cada 30m³ ou a cada jornadade trabalho o que ocorrer primeiro Outros ensaios quando exigidos devem ter sua frequência de realização estabelecida em comum acordo entre as partes CAA Indicação de uso NBR15823 Ref Walraven 2005 apud Repette W L Isaia G 2011 Concreto Ciência e Tecnologia IBRACON CAA Dosagem NBR15823 Para se conseguir elevada fluidez a pasta do concreto deve lubrificar e espaçar adequadamente os agregados de forma que o atrito interno entre os mesmos não comprometa a capacidade do concreto de escoar Tão importante quanto a fluidez é a sua manutenção durante o tempo necessário para a aplicação do CAA Para que o CAA apresente resistência à segregação dinâmica a pasta deve ter viscosidade suficientemente elevada a fim de manter os agregados em suspensão Para aumentar a retenção de água e a viscosidade da mistura empregamse mais finos no CAA do que no concreto convencional as viscosidades da pasta e da argamassa devem ser suficientes para que o concreto escoe homogeneamente através das restrições com coesão CAA Dosagem NBR15823 Valores típicos Não há restrições para os teores dos materiais componentes do CAA Para CAA produzidos com a incorporação de finos e de materiais comumente empregados no concreto convencional temse em geral teor de cimento entre 350 a 450 kgm³ incorporação de partículas finas entre 150 e 250kgm³ relação águafinos em volume entre 08 e 110 volume de agregado miúdo na fração de argamassa entre 35 e 50 e volume de agregado graúdo no concreto entre 25 e 35 Ref Repette W L Isaia G 2011 Concreto Ciência e Tecnologia IBRACON CAD Concreto de alto desempenho Concreto que atende uma combinação especial entre desempenho e requisitos de uniformidade que não pode ser atingida sempre rotineiramente com o uso de componentes convencionais e práticas normais de mistura lançamento e cura ACI 1990 Misturas de concreto que possuem as três propriedades a seguir alta trabalhabilidade alta resistência alta durabilidade Mehta e Aitcin1990 É um concreto que possui relação água cimento menor que 04 Aitcin2000 Aditivos Propriedades e aplicações MATERIAIS DE CONSTRUÇAO Engenharia Civil Adições Definições Classificações Propriedades Fabricação Composição Química MATERIAIS DE CONSTRUÇAO Engenharia Civil Professor Fernando Souza Adições Pozolanas Materiais inorgânicos naturais ou artificiais que na presença de água reagem com o hidróxido de cálcio CaOH2 CH liberando CSH lentamente diminuindo a porosidade e aumentando a resistência e durabilidade da matriz à médiolongo prazo Possui quantidade considerável de sílica amorfa Cimento Portland rápido C3S H CSH CH Cimento Portland pozolânico lento Pozolana CH H CSH Adições Pozolanas Calor de hidratação Calg 100 90 dias 90 28 80 70 7 60 50 0 10 20 30 40 50 Teor de pozolana no cimento Teor de hidróxido de cálcio Idade de cura dias Resistência a compressão MPa 30 20 10 0 0 10 20 30 Idade dias Cimento Portland Cimento Portland pozolânico contendo 40 de pozolana Mehta e Monteiro 1994 Cimento Portland 10 de pozolana 20 de pozolana 30 de pozolana Adições Pozolanas Vantagens Fechamento dos poros menor permeabilidade maior resistência e durabilidade Redução do cimento economia melhor resistência à fissuração térmica devido ao baixo calor de hidratação Uso de subprodutos escória cinza de casa de arroz cinza volante benefícios ambientais Metacaulim Argila Calcinada 700º C 05 µm Silica Ativa SiO2 amorfo 01 µm Cinzas volantes Cinza da casca de arroz Adições Metacaulim PRODUÇÃO Argila caulinítica processada secagem moagem e calcinação 700 1000 graus C Pozolana de altareatividade Caulim Al2Si2O5OH4 Metacaulim Al2Si2O7 Metacaulim Argila Calcinada 700ºC 05 µm Adições Sílica Ativa PRODUÇÃO Produzida a partir da redução de quartzo a silício a 2000 graus Celsius que é vaporizado e condensado em esferas minúsculas Depois de solidificadas as partículas são coletadas em filtros eletrostáticos Adições Cinzas volantes PRODUÇÃO Pó proveniente de fornos que queimam carvão mineral moído como combustível termoelétricas a carvão Usina termoelétrica a carvão mineral Coleta das cinzas volantes PRODUÇÃO A casca de arroz removida durante o refinamento do grão é um resíduo derivado do rejeito agrícola A casca de arroz armazena sílica durante o crescimento da planta A incineração da casca é feita para que a quantidade de sílica seja aumentada Subproduto obtido durante a produção do ferro gusa nas indústrias siderúrgicas É composta de uma série de silicatos que ao serem adicionados ao clínquer do cimento são capazes de sofrer reações de hidratação e posterior endurecimento Melhora de algumas propriedades do concreto tais como resistência mecânica e durabilidade Adições Definições Classificações Propriedades Fabricação Composição Química MATERIAIS DE CONSTRUÇAO Engenharia Civil Professor Fernando Souza