Aula 5 Aditivos

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Uso de aditivos no concreto
BAUER, L. A. F. Materiais de 
Construção. São Paulo: Livros Técnicos 
e Científicos, V1, 1980. Capítulo 6
Definições
Pode-se definir como ADITIVO todo produto não indisponível à
composição e finalidade do concreto, que colocado na betoneira
imediatamente antes ou durante a mistura do concreto, em
quantidades geralmente pequenas e bem homogeneizado, faz aparecer
ou reforçar certas características.
As normas Norte-Americanas (ASTM C 125) definem aditivo como
“Material outro que não a água, agregado ou cimento, empregado como
ingrediente do concreto ou da argamassa, adicionado a estes, antes ou durante
a mistura”.
Classificação
A classificação dos aditivos pode ser baseada na ação ou nos efeitos.
O critério baseado na ação é mais cientifico e distingue apenas as ações
puramente químicas, físicas ou físico-químicas.
Entende-se por ação química aquela que modifica a solubilidade dos
compostos do cimento. Assim sendo, os aditivos de ação química modificam
em um ou em outro sentido a cinética da hidratação.
Por ação física pode-se dizer que os tensoativos fazem com que as moléculas
de água da interfaces “água-ar” e “água-sólido” tenham menor coesão.
Aumentam a capacidade de molhabilidade (umectação) da água, bem como
seu poder de penetração.
Por ação físico-química, entende-se aquela que por efeito físico modifica a
tensão superficial e interfacial água e por efeito químico modifica a cinética
do processo de hidratação.
Aditivos – Incorporadores de ar
O concreto contém sempre, em sua massa, grande ou considerável
quantidade de ar nele introduzido durante o período de mistura. O ar
naturalmente se mistura à água, e as bolhas assim formadas, por
serem instáveis, agrupam-se formando outras de maiores dimensões
que escapam durante o lançamento.
Estas bolhas “aninham-se”, por vezes sob os agregados graúdos,
principalmente quando estes apresentam formas lamelares, acarretando o
rompimento da aderência pasta-agregado, e acarretando o enfraquecimento
do concreto.
As bolhas de ar assim formadas, durante ou pela mistura, podem atingir
dimensões de até 10 mm de diâmetro.
Ocorrem ainda vazios no concreto, decorrentes da evaporação da água
empregada no preparo do mesmo, com a finalidade de a ele fornecer
condições de trabalhabilidade. Quanto maior for o fator água/cimento
maiores os diâmetros desses capilares.
Aditivos – Incorporadores de ar
Os incorporadores podem ser formulados com varias matérias-primas
básicas: ácido abiético, alquil-a rilsulfonatos, 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. Fluifica 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.
O sistema de microbolhas é estável, não se desfazendo facilmente mediante
vibração convencional. As microbolhas aderem às partículas sólidas da água
e, consequentemente, numa significativa diminuição da exsudação.
A impermeabilidade do concreto é reforçada pelo fato do ar incorporado
formar alvéolos, não interligados, ao longo dos capilares oriundos da
evaporação da água.
Aditivos – Incorporadores de ar
A ação e os efeitos do incorporador de ar sobre o concreto recém-
misturado são resumidamente, agir como um fluido, substituindo uma
parte da água. A experiência mostra que, ao aumentar a porcentagem
igual a X de ar em um concreto, o aumento da fluidez resultante é
comparável ao acréscimo de X/2% de água de mistura.
Exemplo: No caso de termos consumo de 200 l de água por m3 de concreto e
viermos incorporar 5% de ar (ou 50 l por m3), teremos uma redução de
50/2=25 l no volume de água a ser adicionado para obtenção da mesma
fluidez. A redução, no entanto, é influenciada pela dosagem e pela quantidade
de ar efetivamente incorporado.
Aditivos – Incorporadores de ar
As bolhas de ar incorporada melhoram a durabilidade do concreto,
tornando-o mais resistente à ação do gelo e degelo, bem como à ação
de elementos agressivos que penetram no concreto por meio dos
canalículos.
Aditivos – Redutores de água, dispersantes 
e fluidificantes-retardadores
São materiais orgânicos ou combinados orgânicos e inorgânicos que
reduzem a quantidade de água necessária para a obtenção de um
concreto de uma certa consistência, ou que modificam o tempo de
pega e/ou o de endurecimento.
A ASTM classifica os aditivos deste grupo em:
A - Redutores;
B - Retardadores;
C - Aceleradores;
D - Redutores-Retardadores;
E - Redutores-Aceleradores.
Aditivos – Redutores
Redutores causam sobre o concreto recém misturado:
• Redução do consumo de água para a mesma plascidade;
• Os aditivos das classes A, D e E aumentam a plasticidade do concreto para
uma mesma quantidade de água de mistura;
• Para o mesmo “abatimento” o concreto preparado com aditivo redutor
usualmente apresenta melhor trabalhabilidade, menor segregação e melhor
condição de vibração e bombeamento;
• Os redutores reduzem a temperatura do “concreto massa” durante o
período de hidratação, graças à diminuição do consumo de cimento.
Aditivos – Redutores
Redutores alteram as seguintes características sobre o concreto
endurecido:
• Pela redução do fator água/cimento, para uma mesma trabalhabilidade, o
aumento das resistências mecânicas;
• Os aditivos do tipo A e E aumentam as resistências em todas as idades;
• Os redutores são empregados como meio de atender simultaneamente as
especificações no que diz respeito ao máximo consumo de cimento, alta
resistência inicial e boa trabalhabilidade.
Aditivos – Retardadores
Modificam o tempo de pega, o que permite sobre o concreto recém
misturado :
• Evitar as juntas “frias” nas concretagens de peças de grande porte e a
consequente descontinuidade;
• Obter, na concretagem de grande volume, resistência homogênea em todas
as seções;
• Permitem a concretagem em dias de elevada temperatura ambiente.
Aditivos – Retardadores
Os retardadores interferem nas propriedades do concreto endurecido
conforme segue:
• Os aditivos tipo B e D empregados em concreto com o mesmo consumo
de cimento, mesmo abatimento, mesmo teor de ar incorporado terão
geralmente a mesma resistência à compressão que o concreto padrão sem
aditivo nas primeiras idades (24 e 48 h);
• Aos 28 dias a resistência pode resultar 15 a 25% maior. Em idades
posteriores, aumento de resistência são menores;
• O controle da pega em elementos estruturais de grande volume diminui o
aparecimento de fissuras decorrentes da movimentação das formas
causadas pela concretagem de elementos adjacentes, quando o concreto se
encontra ainda em início de endurecimento.
Aditivos – Retardadores Densificadores
Os agentes retardares agem sobre o cimento, regulando a formação de
gel. Seu efeito principal é retardar a pega do cimento, conservando a
massa em estado plástico, durante um maior período de tempo.
O componente quimicamente ativo dos retardadores detém a formação do gel,
em proporção direta da quantidade empregada.
O recolhimento da partícula de gel, ainda relativamente pequena, retém em
dado instante, menos água, permitindo que a quantidade de água não
adsorvida melhore as condições de trabalhabilidade.
Aditivos – Aceleradores
Denomina-se aceleradores o material que adicionado ao concreto,
diminui o tempo de início de pega e desenvolve mais rapidamente as
resistências iniciais.
Neste grupo estão os aceleradores que combinam quimicamente com o
cimento durante a hidratação e os estabilizadores que somente pela sua
presença facilitam eapressam a hidratação (catalizadores) ou endurecimento.
Os produtos químicos que aceleram a pega do cimento são: cloreto de cálcio,
cloreto de sódio, carbonatos, silicatos, fluossilicatos e hidróxidos, e entre os
catalizadores, a trietanolamina composta com outras substancias.
Aditivos – Aceleradores
Os aceleradores são empregados com a finalidade de modificar as
propriedades do concreto no que diz respeito a:
• Redução do tempo de pega inicial e final. Efeito este que varia com:
quantidade de aditivo empregado; temperatura ambiente e do concreto.
• Aumento da resistência à compressão nas primeiras idades. As resistências
finais podem ser reduzidas.
• Aumento da variação de volume que parece ocorrer, tanto para concreto
submetido `cura úmida, quanto curado ao ar.
• Resistência ao sulfatos que é diminuída.
• Aumento da reação provocada pelos álcalis dos agregados.
• Corrosão dos metais- O cloreto de cálcio (o mais usual dos aceleradores)
não deve ser usado em concreto curado a vapor, a menos que testes
específicos comprovem a viabilidade de seu emprego. Causa ainda a
corrosão de formas metálicas incorporadas à estrutura e de barras de aço
de armadura, quando o recobrimento de concreto é insuficiente.
Aditivos – Aceleradores
Os aceleradores são empregados com a finalidade de modificar as
propriedades do concreto no que diz respeito a:
• O cloreto de cálcio acelera o desprendimento do calor de hidratação, não
tendo, no entanto, efeito sobre a quantidade total de calor desprendido.
• Cloreto de sódio, empregado no preparo de concreto usado na moldagem
de elementos estruturais armados com aço simples ou especial, mas que
tenham peças de alumínio ou galvanizados, embutidos em sua massa,
acarreta a formação de pequenos circuitos elétricos que ocasionam ou
agravam a corrosão dos metais.
• Cloreto de cálcio não deve ser empregado em concreto destinado à
moldagem de elementos estruturais protendidos, pela possível corrosão
por ele causada, das barras protendidas.
Aceleradores ultra-rápidos são empregados nos casos de selamento de
vazamento de água.
Aditivos – Aceleradores (Cloreto de cálcio)
É o mais empregado dos aceleradores. Cuidados especiais devem ser
tomados quanto ao seu emprego.
O aditivo é normalmente fornecido sob forma de escamas. Pode ainda ser
fornecido concentrado sob forma “lamelar”, ou ainda, granular, ou “pelets”.
Impermeabilizantes Integrais
Denomina-se “impermeabilizante integral” o produto ou substancia
química que afeta as propriedades do concreto endurecido.
Os impermeabilizantes integrais são substancias capazes de tornar o concreto
praticamente impermeável, desde que este tenha sido preparado, lançado e
curado convenientemente.
Os aditivos “impermeabilizantes integrais” podem ser divididos em:
• Aditivos à absorção capilar;
• Redutores de porosidade e de permeabilidade.
Aditivos à absorção capilar
São substâncias dentro dos grupos de estearatos, oleatos e alguns
derivados do petróleo. Os mais empregados são os estearatos, uma
que os oleatos formam espuma, e os derivados de petróleo podem
causar desintegração do concreto.
Os estearatos quando em contato com a cal liberada durante a hidratação do
cimento, formam estearatos de cálcio, que por sua vez aderem às paredes dos
poros e pequenos capilares, onde formam uma película delgadíssima ao secar.
Tornam assim o concreto repelente à água ou criam uma capilaridade
negativa.
Os estearatos ainda fixam a cal ao formarem estearatos de cálcio, evitando a
sua perda por exsudação ou pela absorção de água e secagem que possa
ocorrer posteriormente durante a vida do concreto. Este efeito naturalmente
não ocorre quando se emprega o próprio estearato de cálcio.
Redutores de porosidade e de permeabilidade
Podem ser empregados como redutores de porosidade pós muito finos
como as terras pozolânicas, e betonita ou ainda pó de ferro. As duas
primeiras aumentam de volume ao hidratar-se e a última, ao se
oxidar. Por este processo obstruem a passagem de água pelos poros ou
fissuras.
Os incorporadores de ar reduzem também o fluxo de água através do concreto
pela formação de bolsas de ar.
Expansores
Os aditivos que produzem expansão de concreto durante o período de
hidratação combinam com o cimento, gerando gás, ou aumentando
seu volume. Devido aos efeitos que podem estes aditivos produzir, só
devem ser empregados após cuidadosos estudos.
O mais comum dos aditivos geradores de gás é o alumínio em pó. Outros
agentes geradores de gás são hipoclorito de cálcio e o peróxido de hidrogênio.
O pó de alumínio reage coma cal liberada durante a hidratação do cimento,
gerando hidrogênio em forma de pequenas bolhas. Os aditivos preparados
com base no pó de alumínio são geralmente compostos com dispersantes
retardadores ou com pozolanas. Esta composição tem por finalidade facilitar
a homogeneização da mistura do alumínio na massa do concreto e melhorar
as condições de impermeabilidade.
São empregados os pós de alumínio com bastante proveito nos reparos de
estruturas, bem como, com finalidade de melhorar a aderência do aço.
Superfluidificantes
São constituídos, principalmente por polímeros de formaldeído-
naftaleno sulfonado (NSF) ou por polímeros de formaldeído-
melamina sulfonada (MSF).
Com relação aos efeitos, os superfluidificantes distinguem-se dos
plastificantes normais, somente do ponto de vista quantitativo; a redução da
relação água/cimento que, em média é de 5% para um plastificante, alcança
de 20 a 30%, para um superfluidificante. Pode transformar um concreto seco
em um concreto fluido.
Materiais Pulverulentos
São materiais pétreos minerais ou terras finamente moídos que
adicionados ao concreto, durante seu preparo, podem modificar suas
características físicas e mecânicas. Estes materiais podem ser:
• Inertes;
• Cimentantes;
• Pozolantes;
• Agentes de cristalização.
Materiais Pulverulentos - Inertes
Como a própria designação indica, são matérias quimicamente não
reativos ou quase não reativos, tais como o quartzo, a betonita e o
talco.
Os efeitos do emprego de materiais inertes finamente divididos no preparo do
concreto dependem de suas próprias características de finura e da forma das
partículas do agregado fino.
• Em concretos pobres e sem finos (partículas que passam na peneira 200) o
emprego de materiais pulverulentos causa a diminuição da exsudação e da
segregação, bem como, melhoria da trabalhabilidade;
• Em concretos ricos ou preparados com partículas passantes pela peneira
200, adição do material pulverulento acarreta diminuição da
trabalhabilidade do concreto;
• A adição do material pulverulento quase totalmente inertes podem
melhorar as características de resistência à compressão do concreto;
Materiais Pulverulentos - Inertes
• A sílica finamente dividida, em estado ativo natural pode formar coma cal,
ao hidratar-se em temperatura normal, hidratos coloidais de silicato de
cálcio (os silicatos de cálcio são responsáveis pelas resistências iniciais e
finais do concreto);
• A areia quartzosa praticamente inertes, não obstante diminuírem a
resistência à compressão dos concretos ricos, podem ser empregados com
a finalidade de reduzir a retração e a consequente formação de fissuras;
• Materiais pulverulentos inertes, não obstante diminuírem a resistência à
compressão dos concretos ricos, podem ser empregados com a finalidade
de reduzir a retração e a consequente formação de fissuras.
Os materiais inertes empregados na proporção de 5 a 15 % do peso do
cimento.
Materiais Pulverulentos - Cimentantes
São os cimentos naturais de alto-forno, os cimentos pobre e a cal
hidráulica.
Os efeitos do emprego dos materiais cimentantes coincidem em vários
aspectos com os dos materiais inertes.• Em concretos pobres e sem finos (partículas que passam na peneira 200) o
emprego de materiais pulverulentos causa a diminuição da exsudação e da
segregação, bem como, melhoria da trabalhabilidade;
• Em concretos ricos ou preparados com partículas passantes pela peneira
200, adição do material pulverulento acarreta diminuição da
trabalhabilidade do concreto;
• A adição do material pulverulento quase totalmente inertes podem
melhorar as características de resistência à compressão do concreto.
Os cimentos de alto-forno ou metalúrgicos reduzem o calor de hidratação do
concreto.
Materiais Pulverulentos - Pozolanas
São materiais que por si não possuem propriedades cimentantes mas
que, quando finamente dividido na presença de umidade, reagem
quimicamente com a cal, formando compostos que tem propriedades
cimentantes.
Podem ser classificados em:
• Cinzas vulcânicas soltas ou compactas, rochas ígneas;
• Rochas silicosas sedimentares (terras diatomáceas, argilas);
• Argilas calcinadas;
• Subprodutos industriis, tais como escória de alto-forno, cinzas volantes.
Os efeitos do emprego da pozolana são:
• Melhoria na trabalhabilidade do concreto dentro das 3 primeiras condições
mencionadas para o material inerte;
Materiais Pulverulentos - Pozolanas
• Proteção do concreto contra a expansão entre alguns componentes
silicosos de certos agregados e os álcalis do cimento (óxido de sódio Na2O
e óxido de potássio K2O);
• diminuição da reação álcali-agregado às seguintes pozolanas: terra
diatomáceas, vidro vulcânicos, argilas calcinadas do tipo caolim e cinza
vulcânicas; betonita calcinada à temperatura entre 500 e 1000C;
• Melhoria da resistência do concreto a ação da água do mar, ou outras
águas agressivas, com as sulfatadas.
Materiais Pulverulentos – Agentes de cristalização
O cimento já hidratado, quando finamente moído, atua como agente
de cristalização, além de agir como acelerador. Os microcritais do
cimento hidratado desempenham o papel de acelerador, podendo
ainda desencadear a precipitação dos cristais do cimento ativo.
O grau de finura do cimento moído tem que ser, pelo menos, igual ao do
cimento novo. Quanto mais finos, porém, forem os grãos de cimento
hidratado e moído, maior será seu efeito.