ADITIVOS
2. CLASSIFICAÇÃO E NOMENCLATURA:
2.1. Os aditivos
modificadores da reologia da massa fresca
2.1.3. Fluidificantes aerantes
2.2. Modificadores
do tempo de pega
2.2.1. Ativadores do endurecimento
2.2.2. Aceleradores do tempo de pega
2.2.3. Retardadores do tempo de pega
3.3. Aditivos
fluidificantes - aerantes
3.4. Aditivos
hidrófugos de adição
4. EFEITOS BÁSICOS DE CADA TIPO DE ADITIVO SOBRE CONCRETOS E
ARGAMASSAS
4.1. Significado
de "abatimento"
4.2.1. Efeitos sobre a massa fresca
4.2.2. Efeitos sobre a massa endurecida:
4.3.1. Efeitos sobre a relogia do concreto fresco:
4.3.2. Efeitos sobre o concreto endurecido:
4.4. Aditivos
aerantes - fluidificantes
4.5. Aditivos
aceleradores do tempo de pega
4.5.1. Efeitos sobre a massa fresca:
4.5.2. Efeitos sobre a massa endurecida:
4.6. Aditivos
retardadores do tempo de pega
4.6.1. Efeitos sobre a massa fresca:
4.6.2. Efeitos sobre a massa endurecida:
4.7.1. Efeitos sobre a massa fresca:
4.7.2. Efeitos sobre a massa endurecida:
4.8.2. Efeitos sobre a massa endurecida:
ADITIVOS
Os aditivos de argamassas e concretos se definem como sen. do
materiais diferentes de cimento, areia, pedra e água, que se adicionam em
pequenas proporções às argamassas e aos concretos durante sua preparação, com a
finalidade de melhorar suas propriedades.
Alguns autores definem como aditivos os materiais adicionados às
argamassas em proporções não superiores a 5% do peso do cimento do traço, com
fim de diferencia-los dos produtos que são usados em maiores proporções, como é
o caso dos produtos em pó que se adicionam ao concreto durante sua preparação e
que possuem propriedades pozolânicas como as escórias, cinzas leves, etc.
Os aditivos de argamassa e concretos foram classificados, segundo
diversos critérios, por comissões especiais americanas, alemãs e francesas,
tendo sido agrupados por M.VANNAT. A
classificação, a nosso ver mais ampla, é a adotada pelo Grupo de Trabalho da
RILEM (Reunião Internacional dos Laboratórios de Ensaios de Materiais) na
conferência de Paris em 1967, dedicada aos Aditivos para Argamassas e
Concretos. Segundo os critérios básicos
adotados pela RILEM podemos classificar os aditivos em:
l
- modificadores da reologia da massa fresca;
2
- modificadores do tempo de pega;
3
- impermeabilizantes e hidrófugos;
4
- expansivos.
São produtos que permitem alterar a consistência da massa. Podem ser classificados em:
Aumentam a docilidade da
massa fresca, facilitando sua aplicação sem alterar a relação água / cimento.
Modificam a reologia da
massa fresca pela introdução de pequenas bolhas de ar.
Aumentam a coesão da
massa fresca, dificultando a segregação prematura da água de empastamento e o
arraste, pela água, do concreto recém - aplicado.
São produtos que
modificam o tempo de pega e o desenvolvimento da resistência da massa durante
seu envelhecimento.
Podem ser classificados
em:
Produtos que aceleram o
desenvolvimento da resistência do concreto nos primeiros dias, reduzindo, em
pouca proporção, e trabalhabilidade da massa fresca.
São produtos que
reduzem energicamente o tempo e trabalhabilidade da massa.
São produtos que
aumentam o tempo de trabalhabilidade da massa sem afetar o posterior
desenvolvimento da resistência do concreto.
Os aditivos
impermeabilizantes e hidrófugos são produtos que reduzem a absorção e a
permeabilidade da argamassa ou do concreto à água sob pressão.
Os aditivos expansivos
são produtos que se contrapõem à retração, produzindo uma ligeira expansão, sem
afetar a posterior estabilidade da massa curada.
Obs.: Alguns aditivos
apresentam efeitos múltiplos, e quase todos, além de exercerem sua função
principal, possuem efeitos fluidificantes, benéficos a todas as condições de
trabalho (retardadores de pega - fluidificantes, impermeabilizantes -
fluidificantes, etc.)
A utilização racional
da argamassa e do concreto, tanto em obras quanto em fábricas de pré - moldados,
exige um estudo profundo das dosagens mais adequadas, como também um controle
rigoroso da regularidade das características dos materiais empregados. Um dos aspectos mais importantes neste
sentido é a determinação da relação ideal de água/cimento para a mistura
específica.
Esta relação é função
do tipo e da granulometria dos agregados utilizados, do conteúdo de cimento da
mistura e da consistência necessária para uma correta utilização da massa.
Interessa sempre a
preparação de argamassas e concretos com a menor relação de água/cimento, já
que a resistência mecânica de uma determinada composição diminui ao se aumentar
o valor da referida relação. A
utilização de concreto com baixa relação água/cimento apresenta várias
dificuldades. Em primeiro lugar a
perfeita consistência da massa seca exige métodos de compactação ou de vibração
enérgicos. Por outro lado, a fabricação
de concretos muito secos requer um processo de mistura bastante eficaz para ser
conseguida uma adequada homogeneização.
Há
bastante tempo que vêm sendo utilizados, para melhorar as condições de trabalho
de misturas com baixa relação água/cimento, diferentes tipos de produtos que
atuam de
forma distinta, segundo
sua natureza.
Para melhor
conhecimento desses aditivos, por parte dos técnicos, achamos interessante
resumir as características físico - químicas de alguns, já que, sendo
fabricados sob patentes, nem sempre trazem informações que permitam a perfeita
avaliação de como atuam, o que ajudaria na escolha do produto adequado para uma
determinada obra.
Os primeiros aditivos
aerantes foram utilizados a partir de 1938.
Foram descobertos
casualmente nos Estados Unidos ao se comprovar que pequenas quantidades de uma
resina adicionada ao clínquer como lubrificante durante a moagem, conferia ao
concreto maior durabilidade frente à ação destrutiva do gelo/degelo.
Pesquisas posteriores
permitiram comprovar que esse aumento da durabilidade era devido à presença, na
massa, de minúsculas bolhas de ar com um diâmetro variável de 50 a 200
mícrons. Os agentes aerantes são
formados por moléculas orgânicas que, em solução aquosa, se dissociam em íons
complexos, cujo agrupamento polar é absorvido pelas superfícies das partículas
finas do cimento e dos agregados.
O agrupamento polar,
responsável pelo efeito tensoativo, permite a formação, durante a mistura do
concreto, de pequenas bolhas de ar que permanecem oclusas entre a pasta do
cimento e as partículas finas do agregado.
O ar assim retido proporciona um aumento considerável da docilidade do
concreto, diminuindo a exsudação e, em conseqüência, a tendência à segregação
que apresenta o concreto fresco.
Assim,
como foi indicado, o principal efeito do ar ocioso reside na influência sobre a
durabilidade do concreto endurecido frente à ação destrutiva do gelo/degelo,
águas sulfatadas, etc.
O aumento da durabilidade do concreto que contém aditivo aerante
provém das pequenas bolhas de ar entre os capilares contidos na pasta de
cimento hidratado, permitindo maior espaço para suportar o aumento de volume
originado pelo congelamento da água.
Nota-se também que a absorção de água de um concreto aerado é inferior à
de um concreto idêntica preparado sem o aditivo aerante, devido à redução da
pressão capilar no concreto aerado.
Disto
resulta maior estabilidade à ação de produtos corrosivos. A influência do ar ocluso nas propriedades
de uma argamassa ou de um concreto fresco, é que as bolhas de ar se comportam
como um grão de areia fina e flexível conferindo uma falsa tixotropia à massa
do concreto, proporcionando, por um lado, aumento da trabalhabilidade e
conferindo, por outro lado, maior coesão entre os elementos, o que evita a
sedimentação dos agregados.
Ap6s a utilização dos
aditivos aerantes a partir de 1958, iniciou-se a utilização de outros tipos de
aditivos para melhorar as características reológicas sem introduzir ar. Estes
compostos possuem moléculas que permanecem absorvidas pelas partículas de
cimento, originando uma camada monomolecular na superfície da partícula, de tal
forma que a mesma adquire uma carga elétrica que facilita sua dispersão no
meio, diminuindo consideravelmente a viscosidade da pasta de cimento e
possibilitando a preparação de concreto de menor relação água/cimento.
Foi verificado que as moléculas
do agente fluidificante são absorvidas preferencialmente pelo alumínio
tricálcio e pelo ferro aluminato tetracálcio, os quais, por esta razão, tendem
a diminuir a velocidade de reação do cimento Portland com a água.
Os agentes
fluidificantes são apresentados em diversos tipos, podendo afetar em maior ou
menor intensidade a rapidez da pega do concreto, ou em maior ou menor proporção
suas propriedades mecânicas a curto prazo, permitindo, entretanto, a obtenção
de aumentos consideráveis de resistência.
Os aditivos
fluidificantes - aerantes apresentam as vantagens dos dois tipos de aditivos,
isto é, atuam como fluidificantes, diminuindo a viscosidade da pasta de cimento
e permitindo a introdução de uma pequena porção de ar à mistura. Estes aditivos permitem reduzir a relação
água/cimento e conseguir aumento das resistências mecânicas em relação ao mesmo
concreto sem aditivo. Introduzem ar à
massa, o que permite reduzir a tendência à segregação do concreto fresco e
aumentam a durabilidade do curado (resistência ao gelo/degelo e aos sulfatos).
Os aditivos hidrófugos de adição são produtos que,
adicionados em pequenas quantidades ao concreto, tendem a colmatar os capilares
na pasta do cimento hidratado.
- Os primeiros produtos utilizados foram materiais
pulverulentos, à base de sílica, finamente divididos, que colmatavam os poros
existentes no concreto. Normalmente
possuem certa capacidade de reagir à cal liberada, durante a hidratação dos
cimentos para formar silicatos insolúveis.
Também é verdade que a atividade, pozolânica destes materiais é muito
limitada e os resultados obtidos com eles não são satisfatórios.
- O segundo tipo de produtos utilizados foram
os materiais orgânicos, que atuam reagindo à cai livre do cimento hidratado,
formando sais cálcicos insolúveis, com radicais fortemente hidrófugos, que
tamponam os capilares existentes na pasta de cimento hidratado. A ação dos
aditivos hidrófugos é mais ou menos eficaz, segundo o tipo de molécula e da
substância impermeabilizante. Somente devem atuar tamponando os capilares e
devem apresentar um efeito tensoativo suficiente para diminuir a atração na
superfície cimento-água, o que evita a absorção desta por capilaridade.
A consistência de um concreto é testada moldando-se o
concreto em forma de um tronco de cone, que é colocado sobre uma superfície
plana não absorvente. Ao desmoronar, o
concreto perde altura. Esta perda de
altura é chamada "abatimento" ou "slump". Neste texto usaremos o termo
"abatimento".
- Quando usados em
argamassa de emboço conferem suficiente coesão à massa e assim é eliminado
totalmente o uso da cal, do saibro e da terra de emboço, que eram
tradicionalmente adicionados para se obter a necessária trabalhabilidade.
Os efeitos dos aditivos
aerantes podem ser medidos através do aumento do abatimento e da redução da
densidade da massa.
- Permitem a redução da
quantidade de cimento usado no traço.
- Reduzem a relação
água/cimento para manter o mesmo abatimento.
- Aumentam a
homogeneidade.
- Aumentam o volume.
Com um aditivo de boa
qualidade, o volume do traço aumenta 12%.
- Diminuem a tendência
à segregação.
- Tendem a aumentar o
tempo de cura.
- Diminuem a absorção
de água por capilaridade
- Diminuem a densidade
- Aumentam a
resistência ao gelo/degelo
- Eliminam as trincas
por retração
- De um modo geral,
diminuem a resistência mecânica.
Comparando-se dois
traços de areia e cimento, um com aditivo e outro sem aditivo, o que contém aditivo
terá menor resistência à compressão, devido à sua expansão.
Comparando-se dois
traços com o mesmo teor de cimento, um com areia e saibro e outro com areia e
aditivo, o que contém aditivo terá maior resistência à compressão.
Como conseqüência das
propriedades acima descritas, o uso dos aditivos aerantes é indicado nos
seguintes casos:
- Quando é necessário
aumentar a trabalhabilidade de argamassas e de concretos pobres.
- Em concretos sujeitos
a transporte entre a sua confecção e o lançamento, diminuindo a segregação.
- Para o preparo de
argamassas usadas em revestimentos, com o objetivo de reduzir os custos, as
trincas pela retração, a penetração da água projetada ou absorvida por
capilaridade.
- Em concretos e
argamassas usados em climas frios.
OBS.: Não é aconselhável
o emprego de aditivos aerantes em concretos estruturais e concretos em
ambientes corrosivos, onde haja presença de vapores ácidos ou haja contato com
água do mar.
- Diminuem a relação
água/cimento.
- Facilitam o
lançamento nas fôrmas e reduzem o tempo e a intensidade da vibração.
Exemplo:
- Em uni concreto seco, com abatimento de 0 a 3cm, ao se introduzir
o aditivo fluidificante o concreto torna-se fluido, com um abatimento igual ou
maior do que 12 cm.
- Em um concreto cujo abatimento é de 5 a 7 cm, o efeito é de
transformá-lo em um concreto muito mais fluido, com abatimento maior do que 15
cm.
Aumento das resistências mecânicas, o que pode ser constatado nos
testes feitos nas primeiras 24 horas e 72 horas.
Diminuição do consumo de cimento para a mesma resistência final.
Aumento da densidade do concreto e, portanto, maior proteção das
armaduras em ambientes corrosivos, como locais perto do mar, ambientes
industriais, etc.
- Em virtude das propriedades descritas, o uso dos aditivos
fluidificantes é recomendado nos seguintes casos:
- Em concretos estruturais,
com teor de cimento maior do que 250kg/m3 usados em edifícios,
pontes, fundações, reservatórios ou quaisquer outras estruturas de concreto
armado.
- Em concretos
pretendidos.
- Em concretos
aparentes, porque evitam as falhas que prejudicam a aparência.
- Sempre que se
pretenda um concreto fluido coeso e que, depois de curado, não apresente
trincas, fissuras ou "ninhos" de concretagem.
- Quando se pretende
acelerar as obras, antecipando-se a retirada das fôrmas.
São aditivos que,
incorporados aos concretos ou argamassas, lhes conferem propriedades relativas
aos dois grupos tratados anteriormente, tais como:
- Diminuição da relação
água/cimento.
- Aumento da
trabalhabilidade.
- Diminuição da
tendência à segregação.
- Diminuição da
absorção de água por capilaridade.
- Aumento das
resistências mecânicas, embora menor que o aumento conseguido com
fluidificantes.
- Aumento da
resistência gelo/degelo.
Obs.: Estes aditivos devem ser usados em
concretos com um consumo de cimento de 200kg/m3
- Aceleram as reações de hidratação do cimento, aumentando,
por conseqüência, a viscosidade da massa.
Dependendo do tipo de aditivo, as reações de pega podem processar em
alguns segundos, como no caso dos aditivos usados em tamponamento.
- O calor da hidratação desenvolve-se mais rapidamente numa massa
com este tipo de aditivo.
Este fato contribui para se manter temperatura mais elevada no
interior do concreto e permite concretagens em climas frios.
- Aumentam as resistências mecânicas nas primeiras horas,
porém a resistência final é normalmente inferior à de uma massa sem acelerador.
O emprego dos aceleradores não é, pois, muito aconselhado e deve-se
dar preferência, sempre que possível, ao emprego de cimentos de alta
resistência inicial e de aditivos fluidificantes.
- Os aceleradores são usados em trabalhos de urgência,
como, por exemplo, estancamento de fugas de água em galerias, túneis, etc.
- Reparação de estradas, pistas, aeroportos, etc.
- Em indústria de pré - moldados, quando se pretenda uma
desmoldagem rápida.
- Em concretagens realizadas a temperaturas baixas.
- Os aditivos retardadores do tempo de pega são produtos solúveis
em água, que agem quimicamente, tornando mais lentas as reações de hidratação
do cimento. Deste modo, o aumento de
viscosidade da massa é mais lento e o tempo de trabalhabilidade da massa fresca
é maior.
- Diminuem o calor da hidratação da massa, o que facilita a
concretagem quando a temperatura ambiente é muito alta e o volume de concreto é
muito grande.
- Diminuem as resistências mecânicas nas primeiras horas,
porém após o terceiro dia, as resistências são superiores às de um concreto ou
de argamassa sem retardador.
- Quando é necessário aumentar o tempo de pega, devido a
temperaturas ambientes elevadas, demoras no transporte e no lançamento do
concreto ou da argamassa.
- Em obras onde, por razões estruturais ou arquitetônicas, não
convenha fazer juntas de trabalho, pois permite a concretagem contínua.
- Em obras onde o volume de concreto é muito grande.
- Em trabalhos de injeção a grandes profundidades e a temperaturas
elevadas.
- De um modo geral, os
aditivos hidrófugos de massa melhoram a trabalhabilidade, permitindo uma
redução na relação água/cimento.
- Permitem a confecção
de argamassas pouco permeáveis e de maior durabilidade, porque impedem a
penetração de agentes agressivos.
Assim, os hidrófugos de
massa são utilizados na execução de revestimentos impermeáveis.
- Nos concretos o
desempenho deste tipo de aditivo não está bem comprovado, visto que se o
concreto for bem proporcionado, misturado e lançado, por si só já possui uma boa
impermeabilidade.
- Em argamassas de revestimento utilizadas para
impermeabilizações de tanques, piscinas, reservatórios, etc., que não estejam
sujeitos a movimentações estruturais, que ocasionariam a formação de trincas e
fissuras.
4.8.1. Efeitos sobre a massa fresca:
- Aumentam sensivelmente a fluidez das pastas de cimento,
argamassas e concretos.
- Diminuem a segregação da água e melhoram a retenção da mesma no
seio da massa.
-
Aumentam a coesão e a homogeneidade da massa.
-
Evitam a retração característica de argamassas e pastas muito fluidas e
proporcionam uma expansão controlada da massa, que se verifica durante a pega.
-
Aumentam a plasticidade, permitindo uma diminuição na relação água/cimento.
- Diminuição da
densidade, em conseqüência dos vazios existentes na massa.
- Diminuição das
resistências mecânicas.
Em argamassas para:
- Preenchimento de
fissuras em rochas, fundições, barragens e túneis;
- travamento de paredes
de alvenaria;
- preenchimento de
bainhas em concreto protendido, desde que na composição não haja produtos
químicos que ataquem as armaduras;
- preparo de concreto
coloidal, usado no enchimento de vazios entre pedras graúdas.