Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais

Campus de Poços de Caldas

Curso de Engenharia Civil

Materiais de Construção Civil I

ADIÇÕES E ADITIVOS

Relatório de pesquisa sobre Adições e

Aditivos na área da construção civil

realizada como parte da avaliação da

disciplina.

Aluno:

Danilo Alves Flausino

Professor responsável: Luiz Antônio dos Reis

Poços de Caldas / MG

1o semestre de 2011

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ADIÇÕES E ADITIVOS

Relatório de pesquisa sobre Adições e

Aditivos na área da construção civil

realizada como parte da avaliação da

disciplina.

Aluno:

Danilo Alves Flausino

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1. RESUMO

Aditivo ou adição?

As normas brasileiras não definem exatamente os termos para os componentes

minoritários do concreto

Como chamamos o produto que é adicionado ao concreto e que não faz parte dos

constituintes convencionais: cimento, água, areia e brita? É aditivo ou adição?

Os aditivos mais populares na construção civil são os plastificantes, retardadores de pega,

incorporadores de ar e outros. As adições normalizadas para concreto, NBR 12653 –

Materiais Pozolânicos, são o Metacaulim e a Sílica ativa.

Saiba quais são os fatores que definem a diferença na nomenclatura entre estes produtos.

A NBR 11768 – Aditivos para concreto de cimento Portland, define-os como “Produtos

que adicionados em pequenas quantidades, modificam algumas de suas propriedades, no

sentido de melhor ajudá-las a determinadas condições”. Ou seja, o concreto precisa ter,

antecipadamente, determinada característica para que o aditivo possa acentuar, retardar,

acelerar ou plastificar. No sentido mais amplo, não é um remédio que se adiciona e, como

em um passe de mágica, o concreto fica adequado.

Já a NBR 12653, traz a seguinte definição: “Materiais silicosos ou silicoaluminosos que,

por si só, possuem pouca ou nenhuma atividade aglomerante, mas que, quando finamente

dividido e na presença de água, reagem com o hidróxido de cálcio à temperatura ambiente

para formar compostos com propriedades aglomerantes”. Diferentemente do aditivo, que

não possui nenhuma característica semelhante. Neste caso, as adições conferem ao

concreto propriedades que ele originalmente não tinha.

A maioria dos fabricantes de aditivos recomenda, exceto em casos especiais, não adicionar

teores maiores que 5% em relação à massa do cimento. A quantidade em excesso do

produto no concreto poderá causar efeito colateral, como o retardo da pega na

superdosagem de um plastificante. Os aditivos alteram as características do cimento sem

alterar sua proporção na composição do concreto.

As adições atuam somando ou substituindo parcialmente o cimento, dadas as suas

propriedades semelhantes e, em geral, adiciona-se teor maior ou igual a 5% em relação ao

peso do cimento, melhorando significativamente o desempenho do concreto.

Os efeitos que os aditivos provocam podem ser temporários ou permanentes, sem alterar as

demais propriedades. Ou seja, o concreto deve resistir às mesmas solicitações e ataques

que resistiria sem nenhum aditivo*. Por exemplo, os aditivos retardadores ou aceleradores

de pega, que influenciam o endurecimento. Neste caso, sem o aditivo, o concreto irá

adquirir sua resistência mecânica de forma habitual.

As adições, por sua vez, são materiais extremamente finos, diminuem o volume de vazios

(contribuindo para uma menor porosidade), reduzem a permeabilidade e,

conseqüentemente, melhoram a resistência mecânica. Portanto, provocam efeitos

permanentes.

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Todavia, há certos cuidados que devem ser observados com a mesma importância para os

dois materiais. A verificação da compatibilidade com outros componentes do concreto

através de dosagens experimentais é um deles. Cuidados com o prazo de validade, a

conservação do material e a mistura adequada também devem ser observados. Aditivos

e/ou adições em excesso, prejudicam as propriedades do concreto.

* Fonte: ABCP – Associação Brasileira de Cimento Portland.

Definição:

Aditivos:

Aditivos são produtos empregados na elaboração de concretos, argamassas e caldas de

cimento para modificar certas propriedades do material fresco ou endurecido, tornando-os

mais fáceis de manusear e incrementando sua resistência diante das solicitações físico-

químicas.

Adições:

Materiais silicosos, finamente moídos, adicionados ao concreto em quantidades

relativamente grandes, geralmente na faixa de 20 a 70% sobre a massa de cimento.

Adições

Cimento quando hidrata = silicatos de cálcio hidratado

2. INTRODUÇÃO

Os romanos já empregavam em suas obras o uso do concreto simples, como material

estrutural, em centenas de quilômetros de rodovias, pavimentos e no Panteão, na antiga

Roma, obras existentes até hoje. Usavam neste concreto certas substâncias que hoje

chamaríamos de aditivos e adições: albumina (sangue e clara de ovos), álcalis (cal), cinza

de arroz.

No Brasil, possuímos obras históricas, igrejas e pontes, ainda em bom estado de

conservação. Em muitas delas foi usado o óleo de baleia na argamassa de assentamento das

pedras com o intuito de plastificá-la, no entanto, o desenvolvimento das adições e aditivos

só foi efetivo a partir da descoberta do cimento Portland.

Hoje os aditivos e as adições são largamente empregados no preparo de concretos,

argamassas e caldas de cimento. Podem até mesmo serem considerados como um dos

componentes do concreto, além da água, do cimento e dos agregados em geral.

A tecnologia das adições e dos aditivos tem se desenvolvido, acompanhando o ritmo

crescente do setor da construção civil e permitindo soluções inovadoras e práticas.

É preciso, porém, esclarecer que os aditivos e as adições não transformam um concreto mal

dosado e mal manuseado em um concreto bom. Eles aprimoram certas características

positivas do concreto acabado, adequando-o às exigências da obra e do projeto.

Transformam um concreto bom, em um concreto ainda melhor.

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O uso de ambos deve ser criterioso. Recomenda-se sempre um estudo prévio para cada

traço e para cada situação. O comportamento varia de acordo com a natureza, a dosagem

do cimento e dos agregados. Dependem também da temperatura ambiente e dos processos

de lançamento, adensamento, cura, etc.

É necessário que os profissionais conheçam bem as características dos materiais existentes:

seu desempenho, modo de usar, bem como suas contra indicações. Assim, pode-se tirar o

máximo proveito dos grandes benefícios proporcionados pelos aditivos e pelas adições.

3. DESENVOLVIMENTO

Adições normalizadas Hoje, muitos cimentos Portland já recebem adições na fabricação, como as escórias de

alto-forno, pozolanas e fíleres calcários (veja a tabela 1). Essas adições são normalizadas.

As escórias de alto-forno são subprodutos da fabricação do ferro gusa nas siderúrgicas.

Quando moídas e ativadas com substâncias alcalinas, comportam-se como um aglomerante

hidráulico. Contudo, o termo adição, nesse caso, é até discutível. "Alguns pesquisadores

defendem que o próprio clínquer Portland seria a adição, caso o cimento tenha mais de

50% de escória", levanta a polêmica Carlos Tango, consultor e ex-pesquisador do IPT.

Já as pozolanas são materiais de elevada finura provenientes de cinzas vulcânicas

(pozolanas naturais), cinzas de queima de carvão mineral colhidas em filtros de

termelétricas (cinzas volantes), argilas calcinadas ou cinzas de queima de casca de arroz.

Essas adições melhoram a resistência e fluidez do concreto, mas ainda "não estão

normalizados cimentos brasileiros com adição conjunta de escórias e pozolanas", lembra

Tango. "Mas a mistura de materiais carbonáticos com escórias ou com pozolanas é

permitida."

Os fíleres calcários estão entre as adições mais utilizadas pelas indústrias cimenteiras. O

calcário moído não precisa passar pelo forno, fato que colabora para a redução do consumo

de energia das empresas, e seu uso é permitido em todos os tipos de cimento, com exceção

do Portland comum puro. "Há efeitos físicos que favorecem a trabalhabilidade e uma

reação inicial acelerada, mas a adição de fíler diminui a reserva de resistência após os 28

dias", esclarece Tango.

Atualmente está em discussão a possibilidade de profissionais especializados

acrescentarem adições ao concreto, na própria obra ou usina, além das já disponibilizadas

no cimento pelas empresas. Na Inglaterra, por exemplo, é comum adicionar escórias

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moídas ao concreto na própria usina. A dúvida é se as concreteiras teriam condições de

fazer a dosagem tão rigorosa quanto a indústria de cimento. "De fato, o controle industrial

é mais aprimorado, mas não se pode coibir um bom tecnologista de concreto de fazer, ele

mesmo, a adição", defende Tango.

Adições utilizadas

Pozolanas naturais ou após ativação térmica. Subprodutos industriais fonte primária

de adições.

Devem possuir sílica na sua composição química e uma estrutura não cristalina-

desordenada.

Reações pozolanicas são as mesmas, independente se a adição é colocada no concreto

ou já embutida no cimento.

Benefícios de uso das adições:

Menos fissuração térmica

Baixo calor de hidratação

Aumento da resistência final

Fortalecimento da zona de transição

Aumento da durabilidade

Materiais Pozolanicos NATURAIS

Derivadas das rochas e minerais vulcânicos.

Resfriamento rápido do magma, resulta em uma estrutura vítrea e desordenada;

Vidros vulcânicos

Tufos vulcanicos

Argilas ou folhetos calcinados Terras diatomáceas

Materiais Pozolanicos de SUBPRODUTOS

As cinzas de combustão do carvão

Alguns resíduos agrícolas, como a palha e casca de arroz

Sílica ativa de certos processos metalúrgicos

Escória granulada de alto

CINZA VOLANTE

Resultante da combustão do carvão em usinas termoelétricas;

As impurezas do carvão (argilas, quartzo e feldspato), fundem-se em altas

temperaturas.

A matéria prima formada é levada a zonas de baixa temperatura, onde se

solidifica em forma de partículas esféricas de vidro.

Cinza volante

1. Cinzas de baixo teor de cálcio (menos de 10% de CaO)

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2. Cinzas de alto teor de cálcio (15 a 40% de CaO).

Cinzas de baixo teor de cálcio (menos de 10% de CaO)

Classificação: Pozolana comum

Composição química: silicato de vítreo + alumínio +

ferro e álcalis.

Característica da partícula: partículas esféricas, com diâmetro médio de 20 µm.

Cinzas de alto teor de cálcio (15 a 40% de CaO)

Classificação: Cimentantes e pozolanicos

Composição química: silicato de vítreo + cálcio + magnésio + alumínio e álcalis.

Característica da partícula: partículas esféricas, com diâmetro médio de 20 µm,

de superfície lisa.

ESCÓRIA DE ALTO FORNO

Resíduos da produção de ferro fundido (ferro gusa).

Se a escória é resfriada lentamente = escória de alto forno.

Se a escória é resfriada bruscamente = escória granulada de alto forno.

Características de reatividade semelhante a cinza volante.

Quanto mais rápido o resfriada, mais desordenada será a estrutura = mais reativo.

Escória granulada de alto forno.

Classificação: Cimentantes e pozolanicos

Composição química: silicato de vítreo + cálcio + magnésio + alumínio e sílica.

Característica da partícula: Material não processado é da dimensão da areia,

depois de triturado resulta em partículas menores que 45µm, as partículas tem textura

áspera.

SÍLICA ATIVA

Também conhecida por microssílica ou fumo de sílica.

É um subproduto da indústria de fornos a arcos nas indústrias de silício metálico e

ligas de ferro-silício.

Mais finas que as partículas do cimento.

Material altamente pozolânico, mas de difícil manuseio e aumenta

consideravelmente a quantidade de água no concreto.

Sílica ativa

Classificação: Pozolânas altamente reativas

Composição química: sílica pura.

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Característica da partícula: pó extremamente fino, constituído de esferas

sólidas de 0,1µm de diâmetro médio.

CINZA DE CASCA DE ARROZ

Produzidas durante o beneficiamento do arroz.

Cada tonelada de arroz colhido produz cerca de

200kg de casca, que na combustão produz 40kg de cinza.

Cinza altamente pozolânica é produzida por combustão não controlada - mantém a

sílica na forma não-cristalina

Cinza de casca de arroz

Classificação: Pozolânas altamente reativas

Composição química: sílica pura.

Característica da partícula: constituído de esferas sólidas menores que 45µm

de diâmetro médio.

Aplicações:

Melhoria na trabalhabilidade

Partículas menores melhoram a trabalhabilidade pela redução de tamanho e volume

de vazios

Quanto mais fina a adição mineral, melhor é a coesão e a trabalhabilidade do

concreto fresco.

Cinza volante e escória de alto forno = redutoras de água.

Cinza de casca de arroz e sílica ativa = aumenta a demanda de água. Durabilidade á fissuração térmica

Adições reduzem o calor de hidratação

Calor produzido pelas reações das adições é metade do calor produzido pelas

reações do cimento puro.

Durabilidade ao ataque químico

As reações envolvendo as adições causam refinamentos dos poros que reduz a

permeabilidade do concreto.

Reações secundárias se formam nos vazios das reações primárias.

Produção de concreto de alto desempenho

Concretos de alta resistência

Concretos alto - adensáveis

> consistência

> resistência e durabilidade alta resistência final

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Aditivos

Adicionados em pequenas quantidades à água de amassamento na mistura do concreto, os

aditivos permitem a modificação de determinadas propriedades observadas antes, durante

ou depois do endurecimento. Dificilmente se utiliza um concreto para piso sem aditivos. A

escolha do aditivo correto propiciará o menor consumo de água e, consequentemente, a

maior resistência mecânica do concreto.

Dentre os aditivos existentes e normalizados, pode-se citar os plastificantes, retardadores,

aceleradores, inibidores de ar e superplastificantes (veja a tabela 2). Segundo Paulo

Fernando Araújo da Silva, diretor da Concremat, "o uso de retardadores em pisos

industriais não é muito recomendado". Exposto por um período prolongado até a cura, o

concreto pode ter suas propriedades alteradas por agentes em suspensão.

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Entretanto, aditivos como os impermeabilizantes, hiperplastificantes, inibidores de retração

e endurecedores de superfície também podem ser encontrados. Os impermeabilizantes se

incorporam à mistura de concreto e podem ser de origem orgânica ou mineral. Sua atuação

se dá por hidrofugação das paredes dos poros capilares do cimento ou pela precipitação de

sais insolúveis. De acordo com Tango, "esse tipo de aditivo pode interferir nos tempos de

pega e na velocidade de endurecimento, podendo também alterar a quantidade de água

necessária à trabalhabilidade requerida".

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Paulo Sérgio Oliveira conta que uma novidade no mercado é o hiperplastificante. "Esse

aditivo permite a máxima redução de água com maior ganho de resistência mecânica,

prestando-se à obtenção de concretos auto-adensáveis." Outro produto de grande

relevância é o inibidor de retração, que usado de forma associada ao hiperplastificante e

fibras de polipropileno permite a obtenção de concretos de retração com fissuração muito

baixa. Isso é possível porque, durante a evaporação, a água responsável pelo aparecimento

de tensões de tração nos capilares do concreto tem sua tensão superficial alterada pelos

inibidores, o que provoca a retração. "Em casos especiais, redutores de retração são

utilizados de forma a se obter o máximo desempenho e a mínima retração do piso de

concreto", explica Oliveira.

Já os aditivos de superfície consistem em produtos incorporados à superfície do concreto

fresco, que incluem as películas de cura (que dificultam ou impedem a perda de água

contida no concreto).

Caso se use adições e aditivos no concreto, ambos podem ser misturados na mesma

operação. "Entretanto, em situações nas quais está previsto o uso de aditivo

superplastificante, recomenda-se que a operação seja feita momentos antes da descarga do

caminhão-betoneira", esclarece Tango.

Apesar do controle da qualidade realizado pelos fabricantes de aditivos, recomenda-se sua

avaliação em conjunto com o concreto por laboratórios especializados. A conformidade

com as especificações, desempenho requerido e características podem ser averiguados por

meio de ensaios efetuados com amostras dos materiais, em laboratório ou na própria obra,

antes do lançamento do concreto.

Classificação dos Aditivos:

Os aditivos são classificados pela sua função principal, embora devam ser mencionadas

também suas funções secundárias que, muitas vezes, são desejáveis.

Na classificação, são excluídos determinados aditivos sólidos que são adicionados ao

cimento, geralmente em grandes quantidades, como é o caso da pozolana, escória e gesso,

que na verdade, são considerados adições.

Os fenômenos ligados à hidratação do cimento – formação de grande superfície cristalina,

densidade da pasta, intensidade do calor desenvolvido e períodos das reações – foram os

critérios básicos que levaram ao desenvolvimento dos aditivos.

Embora tais ocorrências não sejam perfeitamente controláveis, podem ser influenciadas

positivamente pela ação dos aditivos.

A ABNT, através da NBR-11768, estabelece a seguinte classificação para os aditivos:

Aditivo retardador (tipo R)

Produto que aumenta os tempos de início e fim de pega do concreto.

Aditivo acelerador (tipo A)

Produto que diminui os tempos de início e fim de pega do concreto e que acelera o

desenvolvimento das suas resistências iniciais.

Aditivo incorporador de ar (tipo IAR)

Produto que incorpora pequenas bolhas de ar ao concreto.

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Aditivo plastificante (tipo P)

Produto que aumenta o índice de consistência do concreto, mantida a quantidade de água

de amassamento, ou que possibilita a redução de, no mínimo 6% da quantidade de água de

amassamento para produzir um concreto com determinada consistência.

Aditivo plastificante retardador (tipo PR)

Produto que combina os efeitos dos aditivos plastificantes e retardadores.

Aditivo plastificante acelerador (tipo PA)

Produto que combina os efeitos dos aditivos plastificantes e aceleradores.

Aditivo superplastificante (tipo SP)

Produto que aumenta o índice de consistência do concreto, mantida a quantidade de água

de amassamento, ou que possibilita a redução de, no mínimo 12% da quantidade de água

de amassamento para produzir um concreto com determinada consistência.

Aditivo superplastificante retardador (tipo SPR)

Produto que combina os efeitos dos aditivos superplastificante e retardador.

Aditivo superplastificante acelerador (tipo SPA)

Produto que combina os efeitos dos aditivos superplastificante acelerador.

Generalidades

Armazenamento e Dosagem

Os aditivos devem ser armazenados protegidos das intempéries e do sol e também das

variações bruscas de temperatura ou das contaminações. A maior parte dos aditivos é

fornecida na forma líquida, para serem adicionados à água de amassamento. Assim,

obtém-se uma perfeita distribuição do produto na massa de concreto. O volume do

aditivo deve ser incluído no volume total de água a ser utilizada. Em casos específicos,

como na projeção por via seca, a adição é feita em forma de pó.

A dosagem do aditivo pode ser feita por massa ou volume, dependendo dos recursos

disponíveis no canteiro, sendo o primeiro o mais preciso.

Há dosadores automáticos, para grandes centrais de concreto, ou manuais. Em ambos

os casos, porém, é aconselhável que seja feito simultaneamente um controle visual para

eliminar o risco de superdosagem.

Os dosadores funcionam pelo sistema de ar comprimido ou injeção direta.

Possuem sistema de bloqueio que evita dosagens múltiplas.

Em caso de obras menores, os fabricantes fornecem um corpo metálico graduado que

permite dosagens com relativa precisão.

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Compatibilidade

Existem situações nas quais é necessária a utilização de mais de um aditivo para de

obter um concreto com determinadas características. O mais habitual é o emprego de

retardadores/plastificantes, associados a incorporadores de ar, no concreto-massa das

hidrelétricas. Nessas ocasiões é preciso testar a compatibilidade entre eles, sendo ainda

o mais recomendável consultar os respectivos fabricantes.

1. Plastificantes

São elaborados a partir de lignosulfonatos, ácidos hidroxi-carboxílicos ou

polímeros hidroxilados. Mas, geralmente contém componentes secundários,

necessários para melhorar as suas características.

Melhoram a deformabilidade dos concretos frescos quando submetidos a um meio

de compactação, eliminando a formação dos flóculos provocados pelas forças de

atração de Van der Waal. Ou seja, reduzem o coeficiente de atrito dinâmico entre a

fase líquida e os materiais sólidos em suspensão. Essa redução, junto à

característica tixotrópica do gel de cimento (propriedade que todo gel tem de

modificar sua viscosidade quando submetido à movimentação), resulta na

plasticidade.

Certas substâncias tensoativas são as responsáveis pela ação de tais aditivos.

Elas reduzem a tensão superficial da água, fazendo com que as moléculas de água

tenham menos coesão e, portanto, capacidade de aumentar sua superfície de contato

(maior molhabilidade) e poder de penetração no gel do cimento.

As moléculas desses tensoativos são orgânicas, possuindo uma extremidade

hidrófoba e outra hidrófila, geralmente aniônica. Isso faz com que a molécula

tensoativa translade automaticamente sobre a superfície da água, pois a

extremidade hidrófoba afaste-se, embora continue ligada a ela pela extremidade

hidrófila. Sua energia superficial substitui a energia superficial da água.

Tendo a água como veículo, as moléculas dos produtos orgânicos são absorvidas

nas superfícies dos grãos em dezenas de camadas moleculares. O radical hidrófilo

aniônico faz com que os grãos finos se afastem (as cargas são iguais), resultando na

dispersão do cimento e dos finos de tamanho equivalente. Também, torna hidrófilos

os grãos de cimento, permitindo que absorvam água rapidamente, determinando o

inicio da formação dos géis.

A dispersão dos finos e a aceleração na formação do gel de cimento reduzem o

esforço de cisalhamento necessário para movimentar e deslizar as partículas ao se

lançar e adensar o concreto. O efeito dispersante expõe maior superfície de cimento

ao contato com a água, resultando uma melhor hidratação.

A coesão entre a pasta de finos e os agregados também aumenta, evitando a

segregação.

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Os tensoativos orgânicos têm a propriedade, em maior ou menos escala, de formar

pequenas bolhas de ar estáveis, com diâmetros variando entre 0,01 e 0,25 mm, que

são responsáveis também pela plastificação.

Os plastificantes tornam o concreto homogêneo, denso, coeso e mais trabalhável ou

ainda permitem apreciável redução do fator água/cimento.

Os plastificantes possibilitam várias aplicações, pois proporcionam:

Maior resistência mecânica;

Maior impermeabilidade e durabilidade;

Minimização de retração, fissuramento e exsudação;

Melhor proteção e aderência da armadura;

Fácil adensamento e bombeamento;

Melhor aspecto, em caso de concreto aparente.

São recomendados para traços que apresentem consumos de cimento maior que 300 kg/m³.

Evitam os inconvenientes de ter que aumentar o consumo de aglomerante para se obter um

concreto melhor, ou seja: alto calor de hidratação e suas conseqüências negativas, alem do

aumento dos custos.

Agem como plastificantes quando, para uma mesma relação água/cimento, aumentam a

trabalhabilidade da mistura. E como redutores, reduzir a água de amassamento, mantendo a

mesma trabalhabilidade. De qualquer forma, para potencializar suas propriedades, o uso

destes aditivos pode requerer a modificação em alguns parâmetros no traço: relação

cimento/agregado, proporção dos agregados, relação água/cimento, etc.

Quando usados com a função específica de plastificar, mantendo-se a mesma quantidade

de água indicada no traço, chega-se a uma trabalhabilidade tal, que permite melhor

adensamento, evitando bicheiras e segregações, mesmo em ferragens densas. Além de

possibilitarem maiores resistências e aderência à armadura, conferem ainda um ótimo

aspecto à peça concretada.

Quando usados como redutores, permitem uma diminuição no consumo de água de até

15% e todas as vantagens inerentes a um concreto com fator água/cimento baixo. O

aumento da resistência, em torno de 20%, possibilita desformas mais rápidas, podendo ser

considerados, neste aspecto, aceleradores de endurecimento.

A redução de água assegura, igualmente, um concreto coeso, denso e impermeável, sem

fissuramento.

O concreto aditivado com plastificante tem aparência “encorpada” ao se tirar o “slump”,

mas se desmorona com facilidade quando submetido à vibração. Esse fato comprova a sua

característica tixotrópica.

Os plastificantes são os aditivos mais empregados, visto que oferecem grande número de

vantagens, alem de uma apreciável margem de segurança em casos de superdosagem. As

superdosagens permitem, até certo ponto, retardação extra e expressiva trabalhabilidade,

mesmo em dias de forte calor.

O tempo de pega é ligeiramente aumentado ao se utilizarem os plastificantes.

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2. Superplastificantes

São elaborados os superplastificantes tipo I a partir de naftalenos sulfonados, melamina

formaldeído e resinas sintéticas e para os superplastificantes tipo II a partir de

policarboxilatos.

Os superplastificantes são feitos à base de polímeros sintetizados e têm as mesmas

características dos plastificantes, porém de maneira extremamente realçada.

São indicados para misturas relativamente ricas em cimento.

Ideais em casos de armaduras densas, bombeamentos, concretos aparentes de alta

resistência e também para evitar os efeitos negativos das altas dosagens de cimento. As

grandes resistências atingidas possibilitam,

ainda, desformas em prazos menores.

Permitem reduzir consideravelmente a relação água/cimento ou ainda, mantendo-a

inalterada, transformar um concreto seco

em um concreto fluido.

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Em ambos os casos, são necessários uma pequena alteração no traço, aumentando a

proporção de areia ou de finos em torno de 5%.

Com todas as características positivas trazidas por uma relação água/cimento muito

baixa, a resistência pode chegar a valores em torno de 40% maiores do que em um

concreto similar, não aditivado.

Mantendo a relação água/cimento estabelecida na dosagem, obtém-se um concreto

autonivelante que praticamente não exige vibração, bastando apenas um ligeiro

soqueamento nos cantos das fôrmas para eliminar o ar carreado durante o lançamento.

O efeito de fluidificação dura aproximadamente 35 minutos, com exceção dos

superplastificantes à base de policarboxilatos que podem manter a fluidificação

em até 1h 30 min, dependendo da temperatura e da dosagem. Caso necessário, pode-se

redosá-lo para que volte à fluidez inicial. A adição de uma pequena proporção de

retardador (cerca de 5% sobre a massa do superplastificante) prolonga sua vida útil em

torno de 60 minutos, sem praticamente alterar o tempo de pega.

Em qualquer situação, entretanto, para se ter maior tempo de trabalhabilidade, aconselha-se

dosá-lo logo antes do lançamento e posteriormente deixar a betoneira na rotação mais

baixa possível, evitando que a energia cinética desenvolvida venha a diminuir o tempo de

fluidez.

Nos cimentos ricos em C3A, como também ocorre nos plastificantes, a perda do "slump" é

mais rápida, além da redução de água ser um pouco menor.

Os superplastificantes podem ser trabalhados sem problemas de incompatibilidade com

adições no concreto, como por exemplo, sílica ativa, metacaulim, cinzas pozolânicas , etc,

para obtenção de concretos de alta resistência. Porém nestes casos devem considerar a

soma das massas de cimento e das adições para a dosagem dos aditivos no traço, pois as

adições, devido às suas áreas específicas, absorvem uma quantidade de água e de aditivos

do traço que ficam inertes em reações.

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3. Incorporadores de ar

Os incorporadores de ar podem ser formulados com várias matérias-primas básicas:

ácido abiético, alquil-aril-sulfonados, sais de ácidos graxos, etc.

São tensoativos iônicos, orgânicos ou sintéticos, caracterizados por cadeias longas de

carbono, que reduzem a tensão superficial da água.

O caráter aniônico dos incorporadores leva à dispersão dos finos, incluindo o cimento.

Fluidifica e plastifica fortemente, graças à formação de grande quantidade de bolhas de

ar que se repelem devido às cargas de igual polaridade atuantes em suas superfícies.

Proporcionam aos concretos com baixo consumo de cimento maior plasticidade,

impermeabilidade e resistência aos ataques químicos de águas agressivas, além de

menor segregação e exsudação.

São utilizados principalmente em concretos massa (barragens), obras marítimas, de

saneamento e fábricas de blocos.

Os incorporadores de ar têm a função primordial de suprir a deficiência de finos.

Introduzem no concreto minúsculas bolhas de ar, de 100 a 300μ, estáveis e elasticamente

deformáveis. Tais bolhas podem ser eliminadas mediante vibração bastante intensa.

As microbolhas possuem curva granulométrica contínua, cuja zona cobre a do cimento

e a da areia fina. Elas permitem maior coesão entre os agregados e o cimento, evitando

a segregação e a exsudação durante o transporte e o lançamento.

As microbolhas geradas pelos incorporadores são repelentes entre si e, quando duas delas

se

colidem durante a mistura, não resultam em uma maior, como ocorre nos concretos sem

aditivo. Elas ainda diminuem a tensão superficial da água e facilitam o rolamento entre o

cimento e os agregados. Conferem maior homogeneidade e plasticidade ao concreto.

A plasticidade conferida permite reduzir a quantidade de água sem prejudicar a

trabalhabilidade original. O traço necessita ser redosado, tendo em vista que, em linhas

gerais,

1% de ar incorporado equivale a uma redução próxima a 2,5% de água e 20 kg de areia

fina por metro cúbico. Visto que fazem a função de finos numa faixa granulométrica

próxima à do cimento, os incorporadores de ar possibilitam também reduzir o cimento que

não tem a função de aglomerante, e sim dos citados finos.

A redução da relação água/cimento e o fato de não haver continuidade entre as bolhas

de ar, que por sua vez interrompem a rede de canalículos formados pela evaporação da

água de amassamento, ajudam na obtenção de um concreto impermeável.

Essa redução compensa ainda a diminuição da resistência ocasionada pela maior

incorporação de ar. Entretanto, é necessário controlar o volume de ar incorporado

porque, sendo excessivo, pode levar a expressivas quedas das resistências.

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Nas hidrelétricas, os incorporadores permitem a obtenção de concretos massa, com

baixo consumo de cimento (até mesmo da ordem de 80 kg/m³). Os baixos consumos

evitam a ocorrência de trincas térmicas, passíveis de ocorrerem durante o resfriamento

da estrutura e resultantes do alto calor de hidratação e do gradiente térmico estabelecido

nos grandes volumes de concreto.

Outra característica importante proporcionada pela incorporação de ar é a resistência

do concreto ao ataque dos sulfatos, principalmente do sulfato de magnésio contido na

água do mar. Ao reagir com a cal livre, desenvolvida durante a hidratação do cimento,

forma-se o sulfato de cálcio (gesso), cuja expansão provoca a desintegração da peça.

As bolhas de ar formadas dão espaço a essa expansão, além de impedir a passagem de

novas quantidades do agente agressivo, preservando a integridade da estrutura.

Fatores que influenciam o volume de ar incorporado:

- Quantidade de finos no traço. Acima de 300 kg/m³ (incluindo o cimento) a incorporação

de ar é restrita por haver pouco espaço livre para geração de bolhas.

- Proporção de água na mistura. Quanto mais seca, menos ar é introduzido.

- Temperatura: inversamente proporcional ao ar produzido.

4. Retardadores

São, geralmente, combinações de retardadores e plastificantes.

Podem ser constituídos de carboidratos (monossacarídeos, polissacarídeos, ácidos

hidro-carboxílicos, etc.), bem como de produtos inorgânicos (sais de chumbo, fosfatos,

boratos, etc.).

Retardam a osmose da água nos grãos de cimento, agindo por defloculação e adsorção.

Assim, dificultam e bloqueiam temporariamente a dissolução da cal dos silicatos e

aluminatos, precipitando em forma de hidróxidos menos solúveis do que o hidróxido

de cálcio.

Os retardadores têm a função de retardar a hidratação inicial dos grãos de cimento,

em particular, dos aluminatos. Também plastificam a mistura, pois incluem certa

porcentagem de plastificantes em suas respectivas formulações.

Permitem maior tempo de manuseio do concreto, além de evitar o efeito acelerador

das temperaturas elevadas. Após a pega, entretanto, não interferem no processo de

endurecimento do cimento.

Inibem o surgimento de juntas frias quando a concretagem for interrompida. Permitem a

concretagem das peças de difícil acesso e vibração ou nos casos de grandes volumes

de concreto, evitando o surgimento de trincas térmicas.

O aumento da superfície de cimento em contato com a água garante melhor hidratação,

resultando em um maior volume de cristais e densidade. Conseqüentemente, em

comparação a um concreto padrão, obtém-se aumento das resistências mecânicas,

menor permeabilidade e ausência da fissuração de origem térmica, que ocorre

freqüentemente quando a elevação da temperatura durante a pega é alta e repentina.

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O concreto aditivado desenvolve maior calor total de hidratação, sendo, porém,

dissipado de forma lenta, gradual e menos intensa. Necessita, assim, ser bem curado,

principalmente quando o período de retardação for maior. Esse procedimento evita a

secagem prematura da mistura ainda não endurecida, o que acarreta queda nas resistências,

fissuramentos e juntas frias.

A pega retardada faz o cimento absorver mais água e uma redução maior pode ocasionar o

enrijecimento antecipado, levando à perda de trabalhabilidade. É bastante relativo

diminuir a quantidade de água apenas em função do "slump". Deve-se levar em

consideração, também, o tempo disponível para realizar o lançamento.

É importante lembrar que o efeito de retardação cresce geometricamente com o aumento

de dosagem, embora o efeito da plasticidade não acompanhe esse crescimento na mesma

proporção.

As superdosagens podem levar à uma retardação de até alguns dias e à uma perda

excessiva de água por evaporação. Conseqüentemente, ocorrerão fissuras, esfarelamento

superficial e queda de resistência, caso não se faça uma cura adequada.

Em dosagens exageradas, aproximadamente 1% sobre a massa de cimento, a pega

pode se dar após vários dias. O concreto se desintegra ao serem removidas as

fôrmas.

O CP III e CP IV, por conterem relativamente menor teor de C3A, necessitam menor

proporção de aditivo para proporcionar a mesma retardação do CP I, CP II e CP V.

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5. Aceleradores

Aceleram o início e o fim da pega e o desenvolvimento de altas resistências nas

idades iniciais.

Substâncias como o silicato, o carbonato de cálcio e o aluminato são as matériasprimas

básicas mais usuais dos aceleradores de pega instantânea, indicados para

tamponamentos e para concretos projetados.

Esses aditivos facilitam a dissolução da cal e da sílica, nos silicatos, e da alumina, nos

aluminatos. Os aceleradores possíveis são os ânions fortes que aceleram a dissolução

da cal, ou os cátions fortes que aceleram a dissolução da alumina e da sílica.

Aceleram fortemente as reações iniciais de hidratação e endurecimento, especialmente

do C3S. A proporção deste componente no cimento e o respectivo módulo de finura são

diretamente proporcionais à velocidade de endurecimento.

São empregados quando o concreto necessite ser solicitado a curto prazo: fundações,

túneis, pavimentações, canalizações, chumbamentos, reparos urgentes, etc. Reduzem

o tempo de desforma e permitem que o concreto resista, mesmo em baixas idades,

às pressões hidrostáticas, evitando o carreamento da pasta de cimento por

água corrente.

Em todos os casos, quanto maior for o consumo de cimento do traço, maior

será a eficiência do acelerador. Menores consumos de água também induzem a uma

pega mais rápida.

Adequados para serem empregados com cimentos, CP II e CP V, os aceleradores à base

de cloreto exigem uma cura cuidadosa devido à intensidade do calor desenvolvido durante

a

hidratação do cimento.

O uso em concreto armado e protendido traz riscos de corrosão as armaduras, caso o

concreto não tenha recobrimento adequado e/ou tenha sido mal dosado e adensado, por

isso,

segundo a NBR 6118/03 está proibido o uso de aditivo a base de cloreto nestas situações.

A presença de peças galvanizadas ou de alumínio, embutidas no concreto aditivado e

ligadas à sua armadura, também podem provocar um processo de corrosão devido à

formação de pequenos circuitos elétricos.

6. Impermeabilizantes

Os impermeabilizantes podem ser formulados a partir dos elementos abaixo descritos

ou, então, pela conjugação dos mesmos, visando sempre tamponar e tornar hidrófugos

os poros da argamassa.

Basicamente, existem três tipos de impermeabilizantes:

1 - Sais orgânicos em forma líquida, pastosa ou em pó, que reagem com a cal livre do

cimento formando sais cálcicos insolúveis.

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2 - Materiais hidrófugos que se diferem daqueles do primeiro grupo apenas pela razão

de já se apresentarem em sua forma final, não reagindo, portanto, com os componentes

do cimento.

3 - Géis orgânicos ou inorgânicos à base de emulsão, constituídos de partículas

globulares que, após a quebra da emulsão no meio alcalino do cimento, aglutinam-se

em presença da água, reduzindo a seção dos capilares.

Nos sistemas rígidos de impermeabilização (argamassa e concreto impermeáveis), os

impermeabilizantes são empregados para evitar os danos causados pela chuva, umidade do

solo, água de infiltração ou água sob pressão.

Concreto impermeável

A permeabilidade do concreto é potencialmente maior do que a da argamassa.

Isso se dá devido à sua porosidade, à possível falta de aderência pasta/agregado, às falhas

na compactação e cura, à presença excessiva de agregados de forma lamelar, etc.

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Os aditivos impermeabilizantes reforçam a impermeabilidade do concreto ao formar nos

seus

poros uma fina película higroscópica, além de tamponá-los parcialmente. Entretanto, é

necessário também reduzir ao máximo sua relação água/cimento e, conseqüentemente, a

sua porosidade.

O principal determinante da porosidade excessiva é a adoção de relação água/cimento alta.

A relação água/cimento máxima aceitável é de 0,55 e o consumo mínimo de cimento é de

300 kg/m³. Os inertes devem obedecer à uma curva granulométrica contínua, de modo

a possibilitar o menor número de vazios, além de trabalhabilidade que garanta um

perfeito adensamento.

Os aditivos plastificantes e superplastificantes permitem reduzir a água e proporcionar

uma trabalhabilidade satisfatória.

A cura do concreto é fundamental, pois implica numa melhor hidratação do cimento

(diminuição do índice de vazios). A cura úmida deve ser mantida por, no mínimo,

7 dias. Alternativamente, pode-se empregar agentes de cura como o CURING e o

TRI-CURING.

Segundo a DIN 1048, o concreto impermeável deve impedir a passagem de água mais

de 3 cm, nas seguintes condições:

a) pressão de 1 kgf/cm² durante 48 horas

b) pressão de 3 kgf/cm² e 7 kgf/cm² por 24 horas, sucessivamente.

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7. Polímeros

Polímero ou resina sintética é uma macromolécula orgânica, de massa molecular

elevada, formada pela combinação de monômeros que assim constituem uma cadeia

linear ou ramificada.

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Polimerização é a reação de síntese que converte monômeros em polímeros. A

polimerização de um mesmo monômero produz um homopolímero. Quando dois ou

mais monômeros diferentes são polimerizados tem-se um copolímero. No caso da

polimerização de dois ou três monômeros diferentes tem-se, respectivamente, um

dipolímero e um terpolímero.

Os tipos de polímeros podem variar muito, e fazem o mesmo com suas características,

portanto é necessário saber cada atribuição destes polímeros, antes de aditivá-los

ao concreto.

O Estireno-Butadieno (SBR) é uma resina sintética obtida pela copolimerização dos

monômeros estireno e butadieno.

Normalmente, o aumento da proporção de estireno no sistema resulta num filme de

látex com resistência à tração aumentada e elongação diminuída.

As resinas vinílicas são polímeros termoplásticos obtidos por polimerização de

monômeros que contém grupo vinil.

Os monômeros vinílicos polimerizam por adição e através da copolimerização são

obtidas substâncias com características físicas, químicas e mecânicas especiais.

As resinas acrílicas ou acrílicas-estirenadas são polímeros termoplásticos resultantes

da polimerização por adição de derivados acrílicos, como o ácido acrílico, ácido

metaacrílico,

etil acrilato, butil acrilato, metil acrilato, bem como estireno.

Um item importante nas reações poliméricas no concreto é que elas devem ser

resistentes à hidrólise em meio altamente alcalino do cimento Portland.

Outro item é a dispersão do polímero. Não deve produzir ou ter na sua composição

qualquer promotor corrosivo ou agente redutor de resistência.

As características que os polímeros alteram nas reações com o concreto são:

aumento de aderência, aumento da resistência à tração, aumento da impermeabilidade,

baixo módulo de elasticidade, redução da retração por secagem, redução ao

fissuramento, aumento da resistência ao intemperismo, aumento da resistência química

e maior durabilidade.

Tipos de Polímeros

Existem três tipos de adições de polímeros no concreto:

• Concreto polímero: material composto formado pela polimerização de um monômero

e mistura de agregados. O monômero polimerizado age como um ligante para o

agregado.

• Concreto modificado com polímero: material pré-misturado no qual tanto um

monômero como um polímero é adicionado à mistura de concreto fresco na forma

líquida, pó ou dispersão.

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• Concreto impregnado com polímero: um concreto com cimento Portland hidratado

que foi impregnado com polímero e polimerizado no local.

Propriedades do concreto modificado com polímeros

No concreto fresco o polímero age como redutor de água, incorporador de ar e aumenta

a trabalhabilidade.

Já no concreto endurecido o polímero proporciona aumento de adesão, interna e

externamente, pelo preenchimento dos poros e pela formação de uma rede tridimensional

na matriz do concreto. As partículas do polímero aderem tanto às partículas do cimento

como às partículas do agregado e à pasta de cimento. O polímero também promove

aderência entre o concreto modificado e outros materiais nos quais são aplicados.

A rede tridimensional se extende por todo o concreto e reduz consideravelmente a

permeabilidade do concreto.

Aplicações do concreto modificado com polímeros

• Revestimentos de pontes, viadutos, estruturas aparentes, decks e lajes;

• Pisos auto-nivelantes;

• Argamassas;

• Grauths;

• Adesivos.

Preparação do concreto modificado com polímero

Preparação da superfície: a superfície onde será aplicado o concreto modificado

com polímero deve estar limpa e umedecida para evitar absorção da água do traço e

assegurar boa aderência.

Proporção: considerar um fator água/cimento de 0,4 ou menor e o polímero de 5 a 20%

da massa de cimento.

Acabamento: a superfície do concreto modificado com polímero deve ser acabada

enquanto ainda úmida, mas antes de formar crosta. Esta é devido à formação do

filme do polímero. O acabamento se feito após a formação do filme irá resultar em

craqueamento. Não há exsudação, devido ao baixo fator água/cimento.

Cura: dois processos importantes ocorrem no endurecimento do concreto modificado

com polímero: um é a hidratação do cimento e o outro é a formação do filme do

polímero. A hidratação do cimento requer uma umidade no ambiente acima de 75%;

quanto mais umidade, melhor será a cura. Contudo, o sistema deve perder água para a

coagulação das partículas de polímero dispersadas e para ocorrer à formação do filme.

Condições ótimas de cura: umidade relativa entre 80 e 95%.

Cura úmida por 24 horas ou de preferência 48 horas e depois secagem ao ar, mas devese

tomar cuidado para evitar secagem rápida do concreto, pois poderá formar fissuras

na superfície. Altas temperaturas, ventos e absorção de água pelo substrato podem

produzir fissuras também.

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Conclusões quanto ao uso do concreto modificado com polímeros

As vantagens mais econômicas do concreto modificado com polímeros são aumento

de aderência e redução de permeabilidade. Estas vantagens sugerem aplicações

importantes como um material de reparo de concreto e para novas construções quando

impermeabilidade e proteção à corrosão são fatores preponderantes. O concreto

modificado com polímeros reduz a intensidade de micro-fissuras. Uma aplicação com

sucesso requer uma cura apropriada.

4. CONCLUSÃO

De acordo com a pesquisa realizada e com o conteúdo apresentado, conclui-se que: O

estudo aprofundado de Adições e Aditivos é uma importante e indispensável ferramenta

para o dia-a-dia de um Engenheiro Civil, tendo em vista os benefícios e a fácil utilização

dos mesmos na composição do cimento e do concreto respectivamente, visando um melhor

resultado nas obras civis seja de pequeno ou grande porte.

5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1. http://www.revistatechne.com.br/engenharia-civil/101/artigo31611-1.asp; Acessado

dia 17/05/2011, às 09h: 15min.

2. http://www.cimentoitambe.com.br/massa-cinzenta/aditivo-ou-adicao/; Acessado dia

17/05/2011, às 10h: 04min.

3. Manual Técnico: ADITIVOS para concretos e argamassas: Vedacit

Impermeabilizantes Otto Baumgart, 5ª e 6ª Edição, Anos: 2008 e 2011.

4. Concreto: Mehta, P. Kumar; Monteiro, Paulo J. M., Microestrutura, propriedades e

materiais, 3° Edição, Ibracon, São Paulo – 2008.

5. Apostila: Propriedades Físicas e Mecânicas dos Componentes do Concreto:

Agregados e Adições, Aulas: 4 e 5 (Notas de Aula); Profª. MSc. Piovesan, Angela

Zamboni.