ADITIVOS

ADITIVOS

1. DEFINIÇÃO

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.

2. CLASSIFICAÇÃO E NOMENCLATURA:

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.

2.1. Os aditivos modificadores da reologia da massa fresca

São produtos que permitem alterar a consistência da massa. Podem ser classificados em:

2.1.1. Fluidificantes

Aumentam a docilidade da massa fresca, facilitando sua aplicação sem alterar a relação água / cimento.

2.1.2. Aerantes

Modificam a reologia da massa fresca pela introdução de pequenas bolhas de ar.

2.1.3. Fluidificantes aerantes

Combinam os dois efeitos.

2.1.4. Coesivos

Aumentam a coesão da massa fresca, dificultando a segregação prematura da água de empastamento e o arraste, pela água, do concreto recém - aplicado.

2.2. Modificadores do tempo de pega

São produtos que modificam o tempo de pega e o desenvolvimento da resistência da massa durante seu envelhecimento.

Podem ser classificados em:

2.2.1. Ativadores do endurecimento

Produtos que aceleram o desenvolvimento da resistência do concreto nos primeiros dias, reduzindo, em pouca proporção, e trabalhabilidade da massa fresca.

2.2.2. Aceleradores do tempo de pega

São produtos que reduzem energicamente o tempo e trabalhabilidade da massa.

2.2.3. Retardadores do tempo de pega

São produtos que aumentam o tempo de trabalhabilidade da massa sem afetar o posterior desenvolvimento da resistência do concreto.

2.3. Hidrofugantes

Os aditivos impermeabilizantes e hidrófugos são produtos que reduzem a absorção e a permeabilidade da argamassa ou do concreto à água sob pressão.

2.4. Expansor

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.)

3. GENERALIDADES

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.

3.1. Aditivos aerantes

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.

3.2. Aditivos fluidificantes

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.

3.3. Aditivos fluidificantes - aerantes

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).

3.4. Aditivos hidrófugos de adição

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.

4. EFEITOS BÁSICOS DE CADA TIPO DE ADITIVO SOBRE CONCRETOS E ARGAMASSAS

4.1. Significado de "abatimento"

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".

4.2. Aditivos aerantes

4.2.1. Efeitos sobre a massa fresca

- 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.

4.2.2. Efeitos sobre a massa endurecida:

- 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.

4.2.3. Aplicações

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.

4.3. Aditivos fluidificantes

4.3.1. Efeitos sobre a relogia do concreto fresco:

- 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.

4.3.2. Efeitos sobre o concreto endurecido:

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.

4.3.3. Aplicações:

- 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.

4.4. Aditivos aerantes - fluidificantes

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

4.5. Aditivos aceleradores do tempo de pega

4.5.1. Efeitos sobre a massa fresca:

- 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.

4.5.2. Efeitos sobre a massa endurecida:

- 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.

4.5.3. Aplicações:

- 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.

4.6. Aditivos retardadores do tempo de pega

4.6.1. Efeitos sobre a massa fresca:

- 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.

4.6.2. Efeitos sobre a massa endurecida:

- 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.

4.6.3. Aplicações:

- 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.

4.7. Aditivos hidrófugos

4.7.1. Efeitos sobre a massa fresca:

- De um modo geral, os aditivos hidrófugos de massa melhoram a trabalhabilidade, permitindo uma redução na relação água/cimento.

4.7.2. Efeitos sobre a massa endurecida:

- 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.

Aplicações:

- 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. Aditivos expansivos

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.

4.8.2. Efeitos sobre a massa endurecida:

- Diminuição da densidade, em conseqüência dos vazios existentes na massa.

- Diminuição das resistências mecânicas.

4.8.3. Aplicações:

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.