Aditivos para concreto

ARTIGO ORIGINAL

DUQUE, Elisandro Pinheiro ^[1]

DUQUE, Elisandro Pinheiro. Aditivos para concreto. Revista Científica Multidisciplinar Núcleo do Conhecimento. Ano 03, Ed. 11, Vol. 07, pp. 14-24 Novembro de 2018. ISSN:2448-0959

RESUMO

Ultimamente vem se buscando a qualidade na construção civil através de processos mais racionais, aumentando assim a utilização de concreto dosado em central, devido ao maior controle dos materiais constituintes do concreto, além do controle de sua trabalhabilidade e resistência à compressão. Perante isso o crescimento dos centros urbanos tem aumentado a quantidade de superfícies impermeáveis, o que tem dificultado a infiltração da água das chuvas no solo e sobrecarregado os sistemas tradicionais de drenagem urbana. O pavimento permeável tem se mostrado com uma taxa média de 5% de escoamento superficial para base de revestimento asfáltico. Diante do exposto tornou-se como proposta de análise para o estudo avaliar os aditivos aplicados em um traço de concreto permeável afim de utilização para aplicação em componentes reciclados como em pavimentação asfáltica que possa atingir o padrão de resistência mecânica. Afim de que seja permitida a utilização dos resíduos de obras na confecção de concretos permeáveis para pavimentação com aplicação de aditivos plastificantes nos concretos para que chegue a um resultado de resistência a compressão favorável atingindo assim um elo entre a preservação do ambiente e um maior custo benefício.

Palavras-chave: Superfícies permeáveis, Concreto, Aditivo.

INTRODUÇÃO

Aditivos são produtos empregados na produção de concretos e argamassas de cimento para modificarem certas propriedades do material fresco ou endurecido. Todo concreto minimamente estudado usa aditivos, (MOREIRA, 2018).

Segundo a NBR-11768 – Aditivos para concreto de cimento Portland, aditivo são produtos adicionados durante o processo de preparação do concreto, em quantidade não maior que 5% da massa de material cimentício contida no mesmo, para o caso de concreto projetado, as dosagens podem ser superiores a 5%. Os aditivos atuam frequentemente nas propriedades reológicas do concreto e alteram as reações de hidratação do cimento: melhoram a trabalhabilidade, modificam a viscosidade, atuam na retenção de água, aceleram ou retardam o tempo de pega, controlam o desenvolvimento de resistências mecânicas intensificam a resistência à ação do congelamento, diminuem a fissuração térmica, atenuam as consequências do ataque por sulfatos, reação álcali-agregado e corrosão de armadura, entre outras propriedades (LOPES, 2010).

A efetividade de cada aditivo pode ser classificada baseando-se nas suas causas e efeitos: aditivos destinados a melhorar a trabalhabilidade do concreto (plastificantes redutores, incorporadores de ar e dispersantes ou fluidificantes), modificadores das resistências mecânicas (redutores plastificantes), modificadores das resistências do concreto a condições especiais de exposição (incorporadores de ar), modificadores de tempo de pega e endurecimento (retardadores e aceleradores), impermeabilizantes (repelentes a absorção capilar e redutores de permeabilidade), expansões (geradores de gás, estabilizadores de volume e geradores de espuma), adesivos; anticorrosivos, corantes, fungicidas, germicidas e inseticidas) (BAUER, 1994).

Dessa forma para viabilizar o uso de aditivos em um concreto é preciso analisar o desempenho deste material além de conhecer as características dos materiais empregados na mistura, tais como, a granulometria dos agregados, o teor ideal de adições no concreto e principalmente o tipo de cimento a ser utilizado, pois os elementos químicos que compõem o aditivo (MONTEIRO 1994).

Com o exposto, o objetivo geral é avaliar os aditivos aplicados em um traço de concreto permeável afim de utilização para aplicação em componentes reciclados como em pavimentação asfáltica que possa atingir o padrão de resistência mecânica.

Com os resultados observa-se que é permitida a utilização dos resíduos de obras na confecção de concretos permeáveis para pavimentação com aplicação de aditivos plastificantes, onde se faz necessário testar vários traços ou até utilizar cimentos especiais para que se chegue a um resultado de resistência a compressão também favorável atingindo assim um elo entre a preservação do ambiente e um maior custo benefício.

DESENVOLVIMENTO

CONCRETO

O concreto é o principal material utilizado pela indústria da construção e apresenta um enorme potencial para absorver materiais alternativos provenientes de rejeitos industriais e resíduos da construção, como: aglomerante, adição, finos ou agregados (MONTEIRO, 1994). A NBR-12655 – Concreto – Controle, preparo e recebimento, define o concreto como um material formado pela mistura homogênea de cimento, agregado miúdo e graúdo e água, com ou sem a incorporação de componentes minoritários (aditivos químicos, pigmentos, metacaulim, sílica ativa e outros materiais pozolânicos) que desenvolve suas propriedades pelo endurecimento da pasta de cimento (cimento e água).

Segundo GIAMUSSO, 1992 o concreto é constituído por uma mistura de água, cimento e agregados inertes, em partículas de diversos tamanhos. A água e o cimento formam uma pasta que com o tempo se endurece adquirindo resistência mecânica e aderindo às partículas de agregado. Também o concreto oferece boa resistência à compressão, parâmetro significativo enquanto material estrutural, podendo ser dividido em três categorias com base na resistência à compressão:

Especificação	Resistência
Concreto de baixa resistência	Abaixo de 20 MPa
Concreto de resistência moderada	De 20 Mpa a 40 MPa
Concreto de alta resistência	Acima de 40 MPa

Quadro 1. Categorias de resistência do concreto Fonte: autor

Segundo dados da ABCP – Associação Brasileira de Cimento Portland, o concreto de cimento Portland é o segundo produto mais consumido no mundo, sendo seu consumo de 2.700 kg/habitante/ano, visto que a água atinge 11.000 kg/habitante/ano. Os agregados são responsáveis por 80% do volume do concreto e divididos em duas parcelas, sendo uma espessa, de rochas britadas, e a outra delgada, normalmente de areia de rios.

Para HELENE 2007, o concreto possui duas fases distintas, concreto fresco e concreto endurecido. A primeira denomina-se de concreto fresco, o qual compreende um período de tempo muito curto, varia em torno de uma hora a cinco horas. Para os autores, este tempo compreende o intervalo correspondente à mistura, ao transporte, ao lançamento e ao adensamento do concreto. A segunda denomina- se concreto endurecido, que compreende o início da hidratação do cimento e o endurecimento do concreto, estendendo-se por toda a vida útil do material compósito.

CONSTITUINTES DO CONCRETO

MEHTA, 2008 classifica a composição do concreto como um aglomerante no qual estão aglutinados partículas ou fragmentos de agregados. No concreto de cimento hidráulico, o aglomerante é formado por uma mistura de cimento hidráulico e água.

• CIMENTO

NEVILLE 2010 define que o cimento Portland é derivado da combinação de calcário, sílica, alumina e óxido de ferro. A mistura é feita em um forno rotativo onde a temperatura pode chegar a 1500°C em constante movimento. No final do processo os materiais são fundidos em forma de esfera com dimensões entre 3 e 25 mm de diâmetro (clínquer), as esferas são trituradas e misturadas com sulfato de cálcio a fim de evitar a pega imediata do cimento. Os principais componentes do cimento Portland são Silicato tricálcico (C₃S), Silicato dicálcico (C₂S), Aluminato tricálcico (C₃A) e Ferro aluminato tetra cálcico (C₄AF).

Para cada adição na fabricação do cimento, o mesmo adquire uma característica que será levada em conta na sua utilização no mercado. Por isso existem características para cada tio de cimento Portland: (Ver quadro 2).

Quadro 2 classificações dos cimentos Portland.

AGREGADOS

É conhecido como agregado o material granular, com forma e volume variáveis, geralmente inerte e com dimensões e propriedades compatíveis para utilização na construção civil. Segundo a norma NBR-7211 – Agregados para concreto, cita que os agregados naturais são encontrados na natureza (areia, seixos) e artificiais os que são obtidos pela ação do homem através de processos industriais ou do rejeito destes.

Em relação aos termos dos agregados mais comumente empregados em concreto e argamassa, as normas NBR-7211 e NBR-9935, definem:

Figura 1. Classificação dos agregados.

• ÁGUA

Comumente tratada por “água de amassamento”, a água é utilizada em quase todos os serviços de engenharia, seja como componente ou como ferramenta. Na produção de concreto é utilizada na limpeza de equipamentos, no resfriamento e na cura do concreto. Para cada metro cúbico de concreto são utilizados em média de 160 a 200 litros (AMBROZEWICZ, 2012).

A água pode ser encontrada em vários estados dentro da mistura de concreto. Além do vapor nos poros vazios não ocupados ou parcialmente preenchidos, existe água na pasta de cimento hidratada nos estados: (MINUZZI, 2017).

– Água capilar, presente nos vazios maiores, chamada de água livre (uma vez que sua remoção não causa qualquer alteração no volume do concreto);

– Água adsorvida, que se encontra próxima à superfície do agregado, sob influência das forças de atração dos sólidos da pasta de cimento hidratada. A perda desta água é responsável pela retração da pasta de cimento;

– Água interlamelar, associada com a estrutura do C-S-H;

– Água quimicamente combinada, aquela que faz parte da estrutura de vários produtos hidratados do cimento.

• ADITIVOS

Aditivos são produtos que são adicionados ao concreto ou a argamassas para modificar suas propriedades físicas. Assim, seu manuseio e emprego são facilitados, oferecendo vantagens que naturalmente não são obtidas se tratados normalmente. Eles têm como propriedade material no estado fresco e endurecida, e são exploradas para ampliar as qualidades e minimizar desvantagens da mistura (JR, 2013). Eles se classificam em:

Produto	Descrição
Aditivos Plastificantes	São aditivos que reduzem o atrito dinâmico do concreto, tornando-o mais plástico. Esse tipo de aditivo se adiciona na mistura para o concreto na ordem de um litro por metro cúbico de concreto produzido.
Retardadores de pega	Serve basicamente para reduzir a velocidade da cura do concreto, ou seja, a sua pega. Na ordem de um litro para cada meio metro cúbico de concreto preparado.
Aceleradores de pega	Tem a função oposta dos retardadores, servem justamente para tornar mais rápida a cura do concreto, agilizando o processo construtivo. Pode ser adicionado à uma proporção até 2% do total de concreto a ser moldado.
Incorporadores de Ar	Serve para criar microbolhas de ar no interior do concreto, indicado para ambientes a temperaturas de congelamento. Esse aditivo é apresentado na forma líquida, ajuda também a combater a segregação do concreto e a exsudação dos fluídos.
Expansores	São os aditivos que causam certa expansão do concreto, para casos em que se queira preencher algum vazio, ou para compensar a retração da pasta de cimento.
Impermeabilizantes	São os aditivos que reduzem a permeabilidade do concreto e da argamassa por capilaridade. Ajuda no processo de impermeabilização parcial, aumentando a trabalhabilidade do concreto e de argamassa. Seu consumo varia de acordo a quantidade de cimento a ser usada na argamassa ou concreto.

Quadro 3. Classificação dos aditivos. Fonte: MOREIRA, 2018

METODOLOGIA

Para o desenvolvimento dessa pesquisa foram utilizados agregados reciclados disponíveis na região de Manaus/AM, compostos por miúdos e graúdos. Realizou-se ensaios de acordo com as normas de granulometria, índice de forma, analise do concreto, moldagem do corpo de prova e utilização de aditivo para execução de um traço de concreto permeável afim de utilização para aplicação em componentes reciclados. Ensaios realizados nas dependências do Centro Universitário do Norte – UNINORTE, na cidade de Manaus/AM, entre os dias 13 de setembro a 20 de outubro de 2018. No 1º momento realizou-se a caracterização dos agregados que seriam utilizados, onde foi obtido o agregado reciclado no Condomínio de Infraestrutura que está com obra em andamento na região. Todos os ensaios realizados foram realizados de forma empírica.

Figura2. Armazenamento do agregado reciclado em uma obra na cidade de Manaus/AM.

Com o objetivo de determinar a granulometria do agregado utilizado, foram seguidos os procedimentos contidos na norma NBR-NM-24, que rege sobre a determinação da composição granulométrica de agregados. O ensaio foi executado tanto para o material reciclado (parcelas miúda e graúda) quanto para os materiais virgens (areia e brita).

Figura 3. Ensaio de granulometria do agregado reciclado.

O material para o ensaio foi inserido em uma estufa com 100ºC, durante 24h. Aguardou-se resfriar para determinar a massa inicial e assim realizado o peneiramento e a cada peneira utilizada de acordo com o tamanho dos grãos realizou-se a coleta da massa determinada.

De acordo com a coleta dos índices da massa determinada, utilizou-se o método de confecção do concreto para a execução da moldagem dos corpos de provas. O traço utilizado baseou-se em estudos pré-existentes e adaptado conforme as caraterísticas do agregado reciclado com traço 1:1:5:0.43 (sendo os valores de cimento, agregado miúdo, agregado graúdo e água, sequencialmente), nesse primeiro momento não foi utilizado aditivo onde no 2º corpo de prova foi acrescido de aditivo plastificante. A homogeneização consistiu em misturar por 30 min e, possibilitou a incorporação de bolhas de ar em até 15% do volume da mistura, tornando-a mais leve e de consistência plástica.

Figura 4. Corpo de prova após a moldagem.

CONSIDERAÇÕES FINAIS

Como principais conclusões da pesquisa, destaca-se que os traços que não utilizaram aditivo não proporcionaram nenhuma trabalhabilidade, debilitando o alcance do traço trabalhável visualmente, o que dificultou bastante a confecção dos corpos-de-prova para esses traços.

Após a mistura da argamassa celular com o aditivo plastificante verifica-se que o agente parece ter maior influência que a compacidade a seco dos componentes, pelo seu poder de gerar bolhas interpolando entre os grãos.

As pesquisas que relacionam o estudo do agregado reciclado de concreto (ARC) frente à penetração de íons cloreto são muito recentes e a bibliografia referente ao tema é bastante escassa e contraditória também. Na bibliografia não existe um consenso em relação ao uso de ARC na produção de novos concretos, nem tampouco sobre o estudo da durabilidade, referente aos ataques agressivos dos íons cloreto. Agente esse considerado o mais problemático no meio científico.

Quanto à permeabilidade, notou-se que todos os dois traços são altamente porosos, sendo todos superiores ao mínimo dito em norma. Justificou-se a afirmação de que, quanto maior a resistência que se procura, menos permeável será o pavimento. Isso porque o agregado natural, mesmo tendo a mesma composição granulométrica, ao apresentar valores maiores de resistência do que o reciclado oferece valores quase três vezes menores de coeficiente de permeabilidade.

Os 2 (dois) modelos de corpo de prova confeccionado o que não foi acrescido de aditivo plastificante apresentou um coeficiente de determinação insatisfatório para aplicação num pavimento, tendo sido, portanto, descartado. Entretanto, o outro corpo de prova foi satisfatório como aplicação em pavimento, pois apresenta propriedade (resistência à compressão, módulo de deformação e volume de poros permeáveis) e ainda apresentaram excelentes coeficientes de determinação. O modelo proposto aponta que a adição do aditivo resulta em um acréscimo da resistência à compressão dos concretos produzidos.

Diante do exposto é permitida a utilização do RCD na confecção de concretos permeáveis para pavimentação, para isso se faz necessário testar vários traços, adicionar aditivos plastificantes ou até utilizar cimentos especiais para que se chegue a um resultado de resistência a compressão também favorável atingindo assim um elo entre a preservação do ambiente e um maior custo benefício.

Logo, para trabalhos e pesquisas futuras, são sugeridos diferentes estudos, como: a avaliação mais aprofundada de um agregado reciclado com diferentes tipos de traços; utilização de aditivos; dosar concretos com diferentes composições granulométricas, afim de encontrar um denominador comum do binômio resistência/permeabilidade.

REFERÊNCIAS

Manual de utilização de aditivos para concreto dosado em central. 1º Ed. Belo Horizonte. Disponível em: < http://www.casadagua.com/wp-content/uploads/20 14/02/MANUAL-DE-ADITIVOS-PARA-CONCRETO.pdf>. Acessado em 10 de out 2018.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 11768: Aditivos para concreto de cimento Portland. Rio de Janeiro, 2011.

LOPES, Rafaela Rocha. Análise da contribuição de adições de Microssílica e Nanossílica na resistência à compressão de concretos convencionais. p. 65. Goiânia, 2010.

BAUER, Luiz Alfredo Falcão. Materiais de Construção: 5.ed. Rio de Janeiro: ABDR Afiliada, 1994. v.1.

MONTEIRO, P. J. M. Concreto: Estrutura, Propriedades e Materiais. São Paulo: PINI, 1994.

Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT. NBR 12655: Concreto – Controle, preparo e recebimento. Rio de Janeiro, 2015.

GIAMUSSO,S.E. Manual do Concreto. São Paulo. 2ª Ed. Pini, 1992.

ABCP – Associação Brasileira de Cimento Portland. Dados de Consumo no mundo. Disponível em: < https://www.abcp.org.br/>. Acessado em: 15 de Out 2018.

HELENE, Paulo E ANDRADE, Tibério. Concreto de Cimento Portlan. Cap. 27. In: ISAIA, G. C. (Ed.1) Materiais de Construção Civil e Princípios de Ciência e Engenharia de Materiais. São Paulo, Instituto Brasileiro do Concreto- IBRACON. 2007.

MEHTA, P.K.; MONTEIRO, P.J.M. Concreto: Microestrutura Propriedades e Materiais. 3ª ed. São Paulo: Pini, 2008. 674 p.

NEVILLE, A. M. BROOKS, J. J. Concrete technology. 2nd ed. 2010.

CASTRO, F. A. Estudo de traço de concreto permeável de cimento portland. Trabalho de Conclusão de Curso, Universidade de Santa Cruz do Sul, 2015. 57 p.

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SILVA, Bruno Araújo. Análise da influência do tipo de cura na resistência à compressão de corpos de prova de concreto. Monografia. p. 48. São José dos Campos, 2009.

AMBROZEWICZ, P. H. L. Materiais de Construção – Normas, Especificações, Aplicações e Ensaios de Laboratório. 1. ed. São Paulo. Pini, 2012.

MINUZZI, F. N., 2017, “Corrosão das armaduras de concreto armado: prevenção e recuperação”. Trabalho de conclusão de curso, Pontífica Universidade Católica do Rio Grande do Sul, Porto Alegre.

JR, José de Almendra Freitas. Materiais de Construção. Aditivos para concreto. Ed. 02. Produção de textos. São PAULO, 2013.

MOREIRA, Deborah. Aditivos para concreto: principais tipos e para que servem. (2015). Disponível em:< https://www.tecnosilbr.com.br/aditivos-para-concreto-principais-tipos-e-para-que-servem-2/>. Acessado em: 16 de out 2018.

Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT. NM 248 – Agregados – Determinação composição granulométrica. Rio de Janeiro, 2003.

^[1] Engenheiro Civil-Universitário do Norte UNINORTE.

Enviado: Outubro, 2018

Aprovado: Novembro, 2018