Aditivos químicos e Adições minerais - Materiais de Construção II

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MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO CIVIL 2
PROFª LILIAN BRASILEIRO
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ADITIVOS QUÍMICOS PARA CONCRETOS 
▪ Aditivos são produtos que, adicionados em pequena quantidade (até 5%), são capazes de modificar as
propriedades nos estados fresco e endurecido de concretos, argamassas, pastas e grautes
▪ O emprego dos “aditivos” em concretos e argamassas é tão antigo quanto o próprio cimento ou
outros aglomerantes hidráulicos
Os romanos adicionavam clara de ovo, sangue, banha, ou leite a concretos e 
argamassas rudimentares para melhorar a trabalhabilidade das misturas
ADITIVOS QUÍMICOS PARA CONCRETOS 
▪ A norma técnica brasileira ABNT NBR 11768:2011 (Aditivos químicos para concreto de cimento
Portland – Requisitos) fixa as condições exigíveis dos aditivos de acordo com os tipos a seguir
• Aditivos redutores de água
• Aditivo incorporador de ar (IA)
• Aditivos modificadores de pega
✓ Aditivo plastificante (P)
✓ Aditivo superplastificante tipo I (SP-I)
✓ Aditivo superplastificante tipo II (SP-II)
✓ Aditivo acelerador de pega e resistência (AP)
✓ Aditivo retardador de pega (RP)
ADITIVOS QUÍMICOS PARA CONCRETOS
▪ Aditivos redutores de água:
• O que irá diferenciar entre aditivo plastificante e superplastificante será o teor de redução de
água de amassamento para uma determinada consistência (trabalhabilidade), ou seja, a intensidade
dos efeitos
✓ Plastificantes: redutores de água de eficiência normal (em torno de 5%)
✓ Superplastificantes: redutores de água de alta eficiência (em torno de 40-45%)
ADITIVOS QUÍMICOS PARA CONCRETOS 
▪ Aditivos redutores de água:
✓ Estes aditivos também podem aumentar a fluidez da mistura se a quantidade de água da mistura
(relação a/c) for mantida constante
▪ Possibilidades dos redutores de água:
✓ Reduzir o consumo de água para uma mesma consistência, aumentando, assim, a resistência e a
durabilidade do concreto
✓ Aumentar a consistência e fluidez do concreto sem alterar o consumo de água
✓ Reduzir a quantidade de cimento do concreto, mantendo a consistência e a resistência à
compressão com o objetivo de reduzir custos e ainda reduzir a retração e as tensões térmicas
ADITIVOS QUÍMICOS PARA CONCRETOS
▪ Possibilidades dos redutores de água:
✓ Resumindo
ADITIVOS QUÍMICOS PARA CONCRETOS
Consumo 
de água
Consumo 
de cimento
Relação 
água/cimento
Resistência à 
compressão
Abatimento do 
tronco de cone
Menor Igual Menor Maior Igual
Igual Igual Igual Igual Maior
Menor Menor Igual Igual Igual
▪ Grupos de redutores de água com base na composição química
✓ Plastificante (redutor de água): possui lignosulfonato na constituição, que é obtido do rejeito
líquido do processo de extração da celulose da madeira
✓ Superplastificante tipo I (alta redução de água): produto sintético obtido da técnica de
polimerização, cuja composição principal são os sais condensados de naftaleno sulfonato ou
melanina sulfonato
✓ Superplastificante tipo II (alta redução de água): produto sintético obtido da técnica de
polimerização, cuja composição principal são os policarboxilato-poliésteres
ADITIVOS QUÍMICOS PARA CONCRETOS
▪ Modo de ação dos aditivos redutores de água:
✓ A função dos aditivos redutores de água é dispersar as partículas de cimento em hidratação,
liberando a água presa entre os grãos do cimento, aumentando, assim, a fluidez da mistura
ADITIVOS QUÍMICOS PARA CONCRETOS
▪ Consequência do modo de ação dos aditivos redutores de água:
✓ Garantir menor quantidade de água na mistura que, por sua vez, possibilita a redução da
porosidade e aumento da durabilidade do concreto
ADITIVOS QUÍMICOS PARA CONCRETOS 
▪ Aplicações:
• Plastificantes: centrais dosadoras de concreto
✓ Melhora a fluidez dos concretos bombeáveis
✓ Reduzir o consumo de cimento
• Superplastificantes: dosagem de concretos especiais, como os concretos de elevada resistência,
concretos autoadensáveis, concretos pré-moldados e concretos pré-fabricados
✓ Melhora a fluidez dos concretos
✓ Possibilidade de concretar peças mais esbeltas e muito armadas
✓ Aumentar as resistências
ADITIVOS QUÍMICOS PARA CONCRETOS
▪ Aditivos incorporadores de ar:
✓ Visam introduzir, em argamassas e concretos, um sistema de bolhas de ar microscópico que seja
estável e uniforme
ADITIVOS QUÍMICOS PARA CONCRETOS
▪ A finalidade dos aditivos incorporadores de ar é:
✓ Aumentar a resistência à deterioração causada por ciclos de gelo-degelo em países de clima frio
✓ Melhorar o desempenho térmico e acústico obtido quando uma incorporação de ar suficiente é
alcançada no concreto
✓ Melhorar a trabalhabilidade de concretos contendo agregados de graduação pobre e falta de finos
✓ Diminuir a massa específica
ADITIVOS QUÍMICOS PARA CONCRETOS
ADITIVOS QUÍMICOS PARA CONCRETOS
Desvantagem: afeta negativamente
a resistência mecânica do concreto
▪ Aditivos incorporadores de ar
▪ Composição química dos aditivos incorporadores de ar:
• Sais derivados de madeira, como as resinas
• Óleos ácidos vegetais, como os sais alcalinos e aminoalcalinos de ácidos graxos de coco
• Detergentes sintéticos, como os sulfonatos
• Agentes sintéticos de trabalhabilidade, como os etoxilatos
• Materiais miscelâneos, como os resíduos de petróleo
ADITIVOS QUÍMICOS PARA CONCRETOS 
▪ Modo de ação dos aditivos incorporadores de ar:
• Todos os aditivos incorporadores de ar são agentes tensoativos (ou surfactantes) que ficam
fortemente adsorvidos nas interfaces ar-líquido ou sólido-líquido.
• Sua molécula possui uma porção polar (tem afinidade por água) e outra apolar (não tem afinidade
por água)
ADITIVOS QUÍMICOS PARA CONCRETOS
▪ Modo de ação dos aditivos incorporadores de ar:
ADITIVOS QUÍMICOS PARA CONCRETOS 
▪ Importante:
ADITIVOS QUÍMICOS PARA CONCRETOS
▪ Importante:
ADITIVOS QUÍMICOS PARA CONCRETOS 
Ar incorporado
✓ É intencional
✓ Promovido pelo aditivo 
incorporador de ar
✓ Vazios têm forma circular
✓ Traz benefícios ao concreto
Ar aprisionado
✓ Não é intencional
✓ Pode ocorrer durante os processos de 
mistura, transporte e lançamento em 
qualquer tipo de concreto
✓ Vazios podem ter forma irregular
✓ É prejudicial ao concreto
▪ Aplicações dos aditivos incorporadores de ar:
✓ Países de clima frio: para a redução dos danos causados por ciclos de gelo-degelo.
ADITIVOS QUÍMICOS PARA CONCRETOS
Nos EUA mais de 80% dos traços
para pavimento de concreto
utilizam incorporadores de ar
▪ Aplicações dos aditivos incorporadores de ar:
✓ Concreto leve: para a redução do peso específico do concreto.
ADITIVOS QUÍMICOS PARA CONCRETOS 
Visa reduzir o peso
próprio da edificação
▪ Aplicações dos aditivos incorporadores de ar:
✓ Argamassa: para melhorar a trabalhabilidade, principalmente das argamassas sem cal
ADITIVOS QUÍMICOS PARA CONCRETOS 
No mercado, também encontra-se
esse aditivo com o nome “cal líquida”
▪ Aditivos modificadores de pega:
✓ Aceleradores de pega e resistência
ADITIVOS QUÍMICOS PARA CONCRETOS
Também existem aceleradores de
resistência sem modificação no
tempo de pega
▪ Aditivos aceleradores de pega e resistência
• Visam acelerar os tempos de pega e/ou acelerar o desenvolvimento de resistência do concreto
nas idades iniciais
• Em geral, esses aditivos reagem com os compostos da fase intersticial do cimento (C3A e C4AF)
ADITIVOS QUÍMICOS PARA CONCRETOS 
Aceleram a taxa de hidratação do cimento
Responsável pela pega do cimento
Tem importante papel na
resistência química do cimento
contra o ataque de sulfatos às
estruturas de concreto
▪ Aditivos aceleradores de pega e resistência
• Compostos químicos mais comuns
o Grupo 1 (teores de 0,5% a 2,0%)
Cloreto de cálcio (CaCl2)
Cloreto de Sódio (NaCl)
o Grupo 2 (teores de 0,01% a 0,05%)
Trietanolamina
o Grupo 3 (teores de 1,0% a 3,0%)
Formiato de cálcio
Nitrato de cálcio
Fluoreto de cálcio
Tiossulfato de potássio
ADITIVOS QUÍMICOS PARA CONCRETOS 
Mais utilizado: elevado desempenho no
aumento de resistências e mais barato
▪ Aditivos aceleradores de pega e resistência• Cuidados com o cloreto de cálcio (CaCl2): dependendo da dosagem utilizada, o cloreto de cálcio
pode causar efeitos indesejáveis ao concreto:
✓ Aumento da retração por secagem devido ao enrijecimento precoce do concreto
✓ Perda de resistências finais
✓ Aumento do risco de corrosão das armaduras
ADITIVOS QUÍMICOS PARA CONCRETOS 
Cuidado com os aditivos à base de cloretos em concretos armados, concretos protendidos, 
concreto contendo agregados reativos, concretos expostos a água e solos sulfatados
▪ Aditivos modificadores de pega:
✓ Retardadores de pega
ADITIVOS QUÍMICOS PARA CONCRETOS 
Aumenta o tempo de transição
do estado plástico para o estado
endurecido do concreto
▪ Aditivos retardadores de pega
• Visam retardar a dissolução dos cátions e ânions do cimento, especialmente aqueles com alta
velocidade de dissolução inicial
o Compostos mais comuns (teor máximo de 0,5%)
✓ Carbohidratos (açúcares)
✓ Ácidos hidróxi-carboxílicos e dicarboxílicos
✓ Fosfatos
✓ Sais de chumbo e de zinco
ADITIVOS QUÍMICOS PARA CONCRETOS 
▪ Aditivos retardadores de pega
• Modo de ação
o Tendem a formar um precipitado na superfície das partículas, promovendo a formação de
uma camada pouco permeável ao redor dos grãos do cimento e impedindo a evolução da
hidratação durante algum período
ADITIVOS QUÍMICOS PARA CONCRETOS 
Estes precipitados são formados nos primeiros
compostos a se hidratar: C3A, C4AF e C3S
▪ Aditivos retardadores de pega
• Aplicações
✓ Concretagem de grandes peças (manutenção da trabalhabilidade)
✓ Transporte do concreto por longo período
✓ Temperaturas elevadas
ADITIVOS QUÍMICOS PARA CONCRETOS 
A capacidade e a taxa de exsudação do concreto são aumentadas na presença de retardadores de pega
Normalmente há redução das resistências iniciais (até 3 dias)
ADIÇÕES MINERAIS – HISTÓRICO 
▪ 1500 a.C.: cinzas vulcânicas (Grécia), tufos vulcânicos (Alemanha), argilas calcinadas (outras regiões)
▪ Século XIX: Louis Vicat observou semelhanças entre as propriedades de alguns subprodutos de
indústrias siderúrgicas e do cimento
▪ Fabricação do cimento Portland com adição de escória
• Início: grandes desconfianças
• Após 1950: divulgação e informação
• Êxito: após a segunda guerra mundial
ADIÇÕES MINERAIS 
▪ As adições minerais são materiais finamente moídos (da ordem de 150 µm, geralmente provenientes
de resíduos industriais) incorporados ao concreto com a finalidade de obter características específicas
▪ Reduzem o impacto ambiental causado pela disposição inadequada de resíduos industriais
▪ Diminuição do volume de extração de matéria prima pela indústria da construção civil, do consumo de
energia e da emissão de gases poluentes
▪ Ao aumentar o pacote de partículas finas, cresce a compacidade da pasta, dificultando a penetração de
agentes externos agressivos menor porosidade
ADIÇÕES MINERAIS 
▪ Os finos atuam como pontos de nucleação, ou seja, quebram a inércia do sistema, fazendo com que as
partículas de cimento reajam mais rapidamente com a água maior resistência à compressão nas
primeiras idades
▪ Há uma alteração da microestrutura da zona de transição, reduzindo ou eliminando o acúmulo de água
livre que, normalmente, fica retido sob os agregados maior resistência à compressão
▪ Promovem redução de custos e melhoram a trabalhabilidade do concreto no estado fresco melhor
plasticidade e coesão e menor exsudação e segregação
▪ Podem melhorar a resistência à fissuração térmica, à expansão álcali-agregado e ao ataque por sulfatos
no concreto
ADIÇÕES MINERAIS 
▪ Efeito físico das adições:
• Microfíler: ocorre devido ao tamanho reduzido das partículas das adições minerais, permitindo
que estas preencham os espaços vazios entre as partículas de cimento;
• Refinamento das estruturas dos poros e dos produtos de hidratação: pontos de nucleação e
formação de cristais de C-S-H (silicato de cálcio hidratado);
• Alteração da microestrutura da zona de transição.
▪ Efeito químico das adições
• Capacidade de reação com o hidróxido de cálcio (C-H), formando C-S-H a partir de C-H.
ADIÇÕES MINERAIS 
▪ Incorporadas ao cimento e/ou ao concreto.
▪ Devem ser escolhidas após uma análise técnica e econômica e podem ser diversas: 
• Inertes
• Cimentantes
• Pozolânicas
ADIÇÕES MINERAIS 
ADIÇÕES MINERAIS 
▪ Adições minerais inertes
✓ Adição mineral finamente dividida, praticamente sem atividade química
ADIÇÕES MINERAIS 
▪ Adições minerais inertes
✓ Agem como ponto de nucleação para o C-S-H (silicato de cálcio hidratado) e o C-H (hidróxido
de cálcio) durante a hidratação nas primeiras idades, acelerando a hidratação dos minerais do
clínquer, especialmente o C3S (silicato tricálcico - alita), resultando em um aumento da resistência
nas primeiras idades
✓ São exemplos de adições minerais inertes
• Fíler calcário
• Pó de pedra
• Pó de quartzo
• Resíduo de beneficiamento de mármore e granito
ADIÇÕES MINERAIS 
▪ Adições minerais cimentantes
✓ Não são condicionadas à presença de H-C (hidróxido de cálcio) presente no cimento Portland
para formar produtos cimentantes, como o C-S-H (silicato de cálcio hidratado).
✓ Sua autohidratação é normalmente lenta e a quantidade de produtos cimentantes formados é
insuficiente para aplicação do material para fins estruturais.
✓ A presença de hidróxido de cálcio e gipsita acelera sua hidratação
ADIÇÕES MINERAIS
▪ Exemplo de adição mineral cimentante:
✓ Escória granulada de alto-forno
• Resíduo não metálico proveniente da produção do ferro gusa
• Principais efeitos no concreto: melhor trabalhabilidade, refinamento dos poros, maiores
resistências
• Moagem para finura adequada
ADIÇÕES MINERAIS
▪ Adições minerais pozolânicas
✓ Esse tipo de adição pode melhorar significativamente a durabilidade do concreto
✓ Segundo a ABNT NBR 12653:2014:
• Pozolanas são materiais silicosos ou silicoaluminosos que, por si sós, possuem pouca ou
nenhuma atividade aglomerante, mas que, quando finamente divididos e na presença da água,
reagem com o hidróxido de cálcio à temperatura ambiente para formar compostos com
propriedades aglomerantes.
ADIÇÕES MINERAIS
▪ Adições minerais pozolânicas
ADIÇÕES MINERAIS
▪ Principais efeitos das adições minerais pozolânicas
• Refinamento dos poros
• Melhoria das resistências mecânicas
• Aumento da coesão
• Aumento do consumo de água
• Redução da porosidade
• Menor penetração de cloretos e sulfatos
• Retardamento do tempo de pega
• Baixo calor de hidratação
• Mitigação da reação álcali-agregado
• Aumento da resistividade elétrica
• Redução da ocorrência de eflorescências
ADIÇÕES MINERAIS 
▪ Adições minerais pozolânicas
✓ Atenção: as propriedades no estado fresco e endurecido de concretos, argamassas e pastas,
conferidas pelos materiais pozolânicos, quando comparadas às propriedades desses produtos sem
a sua presença, dependem:
• Do tipo e desempenho do material utilizado
• Do teor adicionado em relação à massa do cimento Portland
• Do proporcionamento dos materiais (traço), incluindo aditivos
• Do tipo de preparo, lançamento, adensamento, condições de cura e outros
ADIÇÕES MINERAIS 
▪ Adições minerais pozolânicas
✓ Requisitos:
ADIÇÕES MINERAIS 
▪ Adições minerais pozolânicas
✓ Requisitos:
ADIÇÕES MINERAIS
▪ Exemplos de adições minerais pozolânicas
✓ Sílica ativa
• Subproduto da produção de silício metálico (insumo da produção de
alumínio) e de ferrosilício (insumo da produção de aço comum)
• Pozolana altamente reativa
• Diâmetro médio: 0,1 a 0,12 µm
✓ Cinza volante
• Subproduto da combustão de carvão mineral em usinas termelétricas
• Pozolana altamente reativa
• Diâmetro médio: ~10 µm
ADIÇÕES MINERAIS
▪ Exemplos de adições minerais pozolânicas
✓ Metacaulim:
• Proveniente da calcinação, entre 600ºC e 900ºC, de alguns tipos de argila, como as cauliníticas
e os caulins de alta pureza
• Pozolana com boa reatividade
• Diâmetro médio: 1,5 µm
ADIÇÕES MINERAIS
▪ Exemplos de adiçõesminerais pozolânicas
✓ Cinza de casca de arroz
• Material resultante da combustão da casca de arroz no processo de secagem e parboilização
dos grãos
• Pozolana altamente reativa
• Diâmetro médio: 10 a 20 µm
ADIÇÕES MINERAIS
▪ Exemplos de adições minerais pozolânicas
✓ Cinza do bagaço da cana de açúcar
• Gerado como resíduo do processamento do açúcar e do álcool
• Utilizado na cogeração de energia por meio da queima em caldeiras
• Pozolana com boa reatividade
• Diâmetro médio: 10 a 30 µm
ADIÇÕES MINERAIS
▪ Exemplos de adições minerais pozolânicas
✓ Argila calcinada
• Materiais provenientes de calcinação de certas argilas submetidas a temperaturas, em geral,
entre 500ºC e 900 ºC
• Pozolana medianamente reativa
• Diâmetro médio: 250 a 900 µm
ADIÇÕES MINERAIS – MATERIAIS POZOLÂNICOS
▪ Exemplos de adições minerais pozolânicas
✓ Pozolana natural
• Material de origem vulcânica, geralmente ácidos, ou de origem sedimentar
• Em geral, o processamento destes materiais resume-se à britagem, moagem e peneiramento
• Composições e propriedades muito variadas
• Pozolana pouco reativa
• Diâmetro médio: depende do processo de beneficiamento adotado
ADIÇÕES MINERAIS 
▪ Teste de Índice de Atividade Pozolânica