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ANAIS DO 59º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2017 – 59CBC2017 1 Concreto Modificado Com Polímeros Concrete Modified With Polymers Mirella Martins Luize (1); Salmen Saleme Gidrão (2); Antônio Carlos dos Santos (3) (1) Graduando em Engenharia Química, Unifeb - Centro Universitário da Fundação Educacional de Barretos (2) Professor Mestre, Unifeb - Centro Universitário da Fundação Educacional de Barretos (3) Professor Doutor, Feciv - Faculdade Engenharia Civil, UFU - Universidade Federal de Uberlândia mirellaluize@gmail.com, ssggidrao@gmail.com, acds@feciv.ufu.br Resumo O concreto é um material construtivo muito utilizado e disseminado, podendo ser empregado em praticamente todas as áreas da construção civil. Dentre suas propriedades, duas destacam-se: baixa permeabilidade e plasticidade. Esta última é observada a partir das diferentes formas que uma construção pode ter. Diferentemente do aço e da madeira, o concreto deteriora menos quando exposto à água. Apesar de suas vantagens, o concreto de cimento Portland, o mais utilizado devido à relação custo-benefício, pode apresentar manifestações patológicas intensas, em parte, causadas pela sua estrutura porosa que abala a resistência mecânica do material e o torna propenso a fissuras. Dessa forma, a proposta de concretos modificados com polímeros procura incrementar a resistência mecânica e dificultar a entrada de agentes agressivos, aumentando sua durabilidade. Esse tipo de material tem o polímero como um aglomerante junto ao cimento Portland. Assim, a resina escolhida é adicionada à mistura de concreto em seu estado fresco e no processo de hidratação e cura do cimento ocorre a formação do filme polimérico. Além das notáveis alterações do concreto para a construção, esse concreto especial pode ter relativa sustentabilidade, uma vez que o polímero utilizado pode ser uma resina reciclada a partir do Polietileno tereftalato (PET). A utilização de materiais reciclados na construção pode se tornar um importante meio de eliminação de resíduos urbanos que seriam depositados de maneira indevida, aumentando o custo de deposição e tratamento, afetando o meio ambiente de forma agressiva e sem controle. Com a presente revisão bibliográfica, visa-se o maior entendimento e estudo sobre a utilização dos polímeros para aumentar a resistência e durabilidade do concreto. Palavra-Chave: Concreto – Polímeros – Resistência Mecânica – Durabilidade Abstract Concrete is a widely used construction material, and it can be used in virtually all areas of civil construction. Among its properties, two stand out: low permeability and plasticity. The last one is observed from the different forms that a construction can have. Unlike steel and wood, concrete deteriorates less when exposed to water. Despite its advantages, Portland cement concrete, the most used due to the cost-benefit ratio, can present intense pathological manifestations, in part, caused by its porous structure that shakes the mechanical resistance of the material and makes it prone to cracks. Therefore, the proposal of concrete modified with polymers seeks to increase the mechanical resistance and to hinder the entrance of aggressive agents, increasing their durability. This type of material has the polymer as a binder next to the Portland cement. Thus, the chosen resin is added to the concrete mixture in its fresh state and in the process of hydration and curing of the cement the formation of the polymeric film occurs. In addition to the notable changes in concrete for construction, this particular concrete may have relative sustainability since the polymer used can be a resin recycled from polyethylene terephthalate (PET). The use of recycled materials in construction can become an important means of eliminating urban waste that would be unduly deposited, increasing the cost of disposal and treatment, affecting the environment aggressively and uncontrolled. With the present bibliographical revision, it is aimed the greater understanding and study on the use of the polymers to increase the resistance and durability of the concrete. Keywords: Concrete - Polymers - Mechanical Strength - Durability ANAIS DO 59º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2017 – 59CBC2017 2 1 Introdução O concreto é um material de inquestionável importância para a indústria da construção civil e destacado grau de utilização. É um material que cumpre seu papel de forma satisfatória quando produzido e tratado de maneira adequada, mas, ainda assim sujeito a manifestações patológicas que reduzem a vida útil da estrutura onde está aplicado. A engenharia busca alternativas para minimizar os efeitos desta condição; dentre elas destaca-se o uso de aditivos, que em geral são produtos capazes de alterar as propriedades do concreto no contexto específico de sua utilização, e cuja hipótese de aplicação também é plausível para aqueles aditivos cuja natureza possa ser classificada como polimérica. Devido às características peculiares dos polímeros, como resistência química, baixa densidade relativa e boa aparência, esses materiais que representam uma parcela considerável do volume de produtos aplicados nas obras da construção civil tanto na forma de tubulações como revestimentos, constituem uma interessante opção para utilização na condição de aditivo e matriz para argamassas e concretos de alto desempenho (GORNINSKI; KAZMIERCZAK, 2008). Segundo Ferreira (2001), o consumo dos compostos poliméricos no concreto ainda é limitado no Brasil, em contraposição ao que ocorre em países industrialmente desenvolvidos. Para o autor os concretos e argamassas contendo polímeros em sua composição incorporam, ainda que diversificados, resultados favoráveis no desempenho das construções e em sua durabilidade. O motivo se dá pelo fato de que o concreto convencional apresenta uma microestrutura porosa que permite o ingresso de agentes agressivos em sua massa endurecida, condição esta capaz de propiciar o desenvolvimento de manifestações patológicas superficiais ou internas no concreto, afetando sua durabilidade e desempenho. A utilização de resinas poliméricas em matrizes de cimento condiciona um amplo espectro de aplicação deste material na construção civil. Seu emprego pode se dar de três maneiras distintas: através da impregnação de elementos de concreto endurecido ou tratamento superficial (PIC); como concreto polimérico, na qual uma resina assume a função de aglomerante junto aos agregados (PC); e finalmente como agente modificador do concreto (PMC), condição que favorece a alteração de suas propriedades e permitindo, por exemplo, a colagem de elementos de concreto endurecido. A propósito, vale ressaltar para este último, os concretos modificados com polímeros e elemento principal desta revisão, são desenvolvidos como alternativa para o concreto convencional, e representam mais que uma ação para a melhoria de sua condição de permeabilidade, ou seja, as resinas poliméricas utilizadas como aglomerantes, além de proporcionar o preenchimento dos poros do concreto, impedindo a entrada de agentes agressivos, reduz consideravelmente o volume de água potável necessária a produção de concreto de boa qualidade o que corresponde a uma situação com foco nos problemas do meio ambiente. Segundo Mehta e Monteiro (2008), o volume de vazios de uma pasta de cimento está relacionado com a água utilizada no seu preparo. Uma parte da água adicionada ao cimento serve para hidratá-lo; outras, distribuídas em condições distintas, estão retidas na pasta de cimento. A permeabilidade, definida como a facilidade com que um fluido pode penetrar através de um sólido, tem relação com a continuidade dos poros na estrutura dos ANAIS DO 59º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2017 – 59CBC2017 3 sólidos. Poroutro lado, a qualidade da água sugerida para a adequada produção do concreto corresponde àquela própria ao consumo do ser humano. A presença de impurezas quando excessivas podem influenciar no seu comportamento e propriedades sendo a queda de resistência, a alteração do tempo de pega, a ocorrência da eflorescência, o aparecimento de manchas e a corrosão da armadura alguns dos efeitos a serem considerados. 2 Concreto O concreto é uma pedra artificial criada pelo homem para atender sua criatividade construtiva. A similaridade com as rochas naturais no seu estado endurecido e a sua plasticidade no estado fresco fazem do concreto um material construtivo muito utilizado, sendo considerável seu consumo volumétrico anual (PEDROSO, 2009). 4.1 Composição Segundo Pedroso (2009), o concreto é um material composto essencialmente de um meio aglomerante constituído de cimento e água, no qual estão mergulhados partículas ou fragmentos de agregados. Estes são quaisquer materiais granulares, como areia, pedregulho, pedra britada, escória de alto forno e resíduos de construção. Os agregados graúdos são as partículas maiores que 4,8mm e os miúdos, entre 4,8mm e 75μm. Além disso, o concreto também pode conter aditivos, ou seja, substâncias químicas que alteram algumas propriedades, adequando-as às necessidades construtivas. Dessa forma, o concreto é tido como uma mistura cuja eficiência está na presença do cimento. Este é constituído de compostos inorgânicos calcinados (calcário, argila) finamente moídos que endurecem ao entrar em contato com a água. A reação de hidratação é responsável pela formação da pasta de cimento reunindo em torno de si os agregados. De acordo com Pedroso (2009), existem dois tipos básicos de cimento: os que não endurecem em presença de água ou dissolvem-se quando a ela expostos e os hidráulicos, ou seja, que permanecem sólidos em ambiente aquoso. O cimento Portland é um cimento hidráulico largamente empregado no concreto moderno. Seu nome é o mesmo de uma ilha localizado no sul da Inglaterra, onde se encontravam rochas com cor e propriedades semelhantes ao cimento (CICHINELLI, 2008). Esse tipo de cimento apresenta diversas variações. Contudo, em sua forma básica, o cimento Portland comum é composto de calcário, argila e minério de ferro ou bauxita queimados em um forno, cujo resultado é um material chamado clínquer, que depois de resfriado e adicionado com gesso, é moído e misturado para formar esse pó bem fino. Ao clínquer é possível fazer adições dando características especiais ao cimento. A figura 1 ilustra, esquematicamente, a fabricação do cimento. Figura 1 – Processo da produção de cimento. ANAIS DO 59º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2017 – 59CBC2017 4 Na figura 2, estão descritas as etapas para a produção do concreto e uma de suas aplicações. Figura 2 – Etapas da fabricação do concreto (adaptado de SILVA (2016)) 4.2 Propriedades As razões que tornam o concreto um material amplamente utilizado na engenharia são: excelente resistência à água; seu custo de produção e a disponibilidade no mercado; e a relativa facilidade de execução (MEHTA; MONTEIRO, 1994). Para Amianti (2005), outras propriedades são importantes: a durabilidade e a resistência. A durabilidade é a capacidade para resistir às ações de intempéries, ataques químicos, abrasão ou qualquer outro processo de degradação, assim, um concreto durável manterá sua forma original, propriedades e funcionalidade, quando utilizado. Dependendo das condições climáticas e ambientais, o concreto estará submetido aos efeitos de um conjunto de agentes agressivos e diferentes fatores destrutivos. Esses agentes podem ser de natureza mecânica, física, química e biológica, associando-se a cada um desses agentes efeitos destrutivos. Já a resistência pode ser simplificadamente definida como sendo a máxima capacidade do material em suportar as cargas aplicadas sobre ele, sem que o mesmo sofra lesões. Conforme a Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) através da Norma Brasileira Regulamentadora, NBR 8953:2015, o concreto pode ser classificado de acordo com sua resistência à compressão aos 28 dias, como formaliza o quadro 1. Quadro 1 – classificação do concreto segundo sua resistência à compressão aos 28 dias (ABNT (2015)). Resistência Resistência à compressão (MPa) Baixa Menor que 20 Normal Entre 20 e 50 Alta Maior que 50 Entretanto, de acordo com Silva (1995), o concreto não é um sólido perfeito, pois, em verdade, ele é poroso. Essa porosidade permite a entrada de água, ar e agentes agressivos, sendo, por essa razão, o concreto um material defectível. ANAIS DO 59º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2017 – 59CBC2017 5 A figura 3 apresenta como a relação de água/cimento influencia na resistência mecânica e na durabilidade do concreto. Por ela é possível observar que quanto maior a relação água/cimento, maior a quantidade de poros na massa sólida do concreto. O aumento de sua permeabilidade diminui, por efeito de percolação de substâncias indesejáveis, a sua durabilidade. Figura 3 - efeitos da relação água-cimento (GIDRÃO (2014)). Segundo Mehta e Monteiro (1994), “a impermeabilidade do concreto deve ser a primeira linha do sistema de defesa contra qualquer processo físico-químico de deterioração”. De maneira geral, acredita-se que para reduzir a degradação do concreto deve-se mexer em sua microestrutura, ou seja, fazer do concreto um material menos poroso. Dessa forma, se o concreto convencional adquirir baixa permeabilidade, sua durabilidade aumenta, visto que não existiria ou, pelo menos, minimizaria a passagem de água, gases e agentes agressivos para a estrutura interna do material. A interação do meio ambiente com sua microestrutura causam mudanças no comportamento do concreto com o tempo. Além disso, não são apenas as propriedades fundamentais que se alteram, outro fator importante é a aparência das estruturas de concreto. Este material sofre ações do meio em que é inserido; ações estas que podem ser biológicas, como o surgimento de plantas e musgos; químicas, como a corrosão e desagregação; e humanas, com atos de vandalismos e poluição. 3 Polímeros Os polímeros são macromoléculas constituídas pela união de pequenas partes, denominadas de monômeros, que estão ligados entre si através de ligações covalentes. A celulose (madeira) e a borracha são classificadas como polímeros naturais enquanto que os plásticos são denominados polímeros sintéticos. Os monômeros são matérias-primas ricas em carbono, obtidas do petróleo, gás natural, madeira, álcool, carvão e até do gás carbônico. Assim, a polimerização é a reação na qual estas moléculas se agrupam e determina a quantidade de meros que a cadeia possui (TONET, 2009). Dessa forma, os polímeros podem ser classificados em copolímeros, quando formado por mais de um tipo de mero, e em homopolímeros, quando a cadeia é constituída por um tipo de mero. Segundo Cedrón, Landa e Robles (2011) o processo de polimerização pode se dar por adição ou policondensação. A primeira é formada por sucessivas reações de monômeros ANAIS DO 59º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2017 – 59CBC2017 6 contendo dupla ligação carbono-carbono (monômeros vinílicos), é o caso do policloreto de vinila (PVC) e do polietileno (PE), por exemplo. Já reação por policondensação ocorre por etapas, envolvendo mais de um monômero e gerando uma molécula que é eliminada durante o processo. Por meio desse tipo de reação pode-se formar o poli tereftalato de etileno (PET), resina epóxi (ER) e poliuretano (PU). A figura 4 representa a classificação de polímeros de acordo com Marques (2009). Figura 4 – classificação dos polímeros quanto à origem, fusibilidade e aplicação(adap. MARQUES (2009)). Por ela, Tonet (2009) indica que, no quesito fusibilidade, os polímeros podem ser termoplásticos, os quais possuem cadeias lineares ou ramificadas, ou termofixos, apresentando estruturas tridimensionais. Termoplástico: por apresentar ligações intermoleculares fracas, tipo Van der Waals, as mesmas podem ser rompidas facilmente, o que justifica a capacidade desse tipo de polímero ser frágil em processos de aquecimento e resfriamento. De acordo com Andrade (2007), a capacidade de amolecerem e fluírem quando submetidos à certa temperatura e pressão permitem sua moldagem e remoldagem, ou seja, tornam o polímero reciclável. Os principais exemplos que podem ser citados são o polietileno e o policloreto de vinila. Termofixos: são materiais fluidos e que podem ser moldados quando submetidos à certa temperatura e pressão, formando ligações cruzadas entre as cadeias. Contudo, após solidificarem, novas aplicações de calor e pressão não alteram o material, portanto, sua capacidade de reciclagem é praticamente nula. Entre os termofixos mais conhecidos pode-se citar o poliéster insaturado e a resina epóxi (TONET, 2009). De acordo com Gorninsk e Kazmierczak (2008), tanto os polímeros naturais, quanto os sintéticos, podem ser classificados quanto à sua aplicação em elastômeros, fibras e plásticos. Elastômeros: nesse tipo de polímero é necessário o processo de vulcanização para a formação de cadeias cruzadas, as quais tornam o material mais resistente a deformações. As principais propriedades dos elastômeros (borracha) são: flexibilidade em baixas temperaturas, resiliência e alta resistência a óleos, graxas, ácidos e bases. ANAIS DO 59º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2017 – 59CBC2017 7 Fibras: para Tonet (2009), “as fibras são macromoléculas orientadas longitudinalmente, tendo relação entre seu comprimento e diâmetro bastante elevada”. As fibras são adicionadas aos compósitos para aumentar propriedades da sua matriz. Na construção civil, a fibra mais utilizada é de polipropileno. Plásticos: são materiais compostos por polímeros orgânicos sintéticos e são fluidos no momento de seu processamento. O poli tereftalato de etileno (PET) se destaca pela sua vasta utilização na indústria por sua leveza, transparência e resistência a impactos. Quando reciclado, produz resinas poliéster não saturadas quimicamente e, segundo Tonet (2009), se corretamente formuladas, podem ser misturadas a agregados inorgânicos para produzir concretos de excelentes propriedades mecânicas. Para Canevarolo Júnior (2006), a classificação sugerida por Tonet (2009) é, na verdade, uma subdivisão daquela proposta por Gorninsk e Kazmierczak (2008). Assim, o polímero classificado como plástico pode se subdividir em termoplástico e termofixos. Ainda de acordo com o autor, a categoria “plástico” pode possuir mais uma subdivisão, que são os baroplásticos. Estes são polímeros que possuem estado físico borrachoso. A figura 5 representa a classificação segundo Canevarolo Júnior (2006). Figura 5 – classificaçao dos polímeros de acordo com seu comportamento mecânico (adapt. CANEVAROLO JÚNIOR (2006)) 4 Compósitos poliméricos Os compósitos são considerados produtos formados pela combinação de dois ou mais materiais, com propriedades diferentes, que possam ser identificados, mesmo após a combinação (TONET, 2009). Com os materiais compósitos é possível alcançar produtos com diferentes atributos, tais como: leveza, ductilidade, resistência a altas temperaturas e choque, cortes e a propagação de trincas. Os concretos combinados com polímeros têm recebido considerável atenção pelo mercado da construção civil. Estes compósitos consistem na substituição parcial ou total do aglomerante, cimento Portland, por resinas poliméricas. Tendo conhecimento da microestrutura do concreto, a utilização de polímeros pode preencher os poros, parcial ou totalmente. Assim, a área de apoio da carga efetiva, à qual ANAIS DO 59º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2017 – 59CBC2017 8 o concreto é submetido, é ampliada, favorecendo a resistência mecânica, bem como dificultando a passagem de agentes agressivos e, portanto, aumentando a durabilidade do concreto (FERREIRA, 2001). O quadro 2 apresenta algumas propriedades dos compósitos de polímeros, como as do concreto impregnado de polímeros (PIC), do concreto modificado com polímeros (PMC) e do concreto polímero (PC). Quadro 2 – propriedades dos compósitos poliméricos (TONET (2009)). Compósito Resistência à tração (MPa) Resistência à elasticidade (GPa) Resistência à compressão (MPa) Absorção de água % PIC 10,5 42 140 0,6 PMC 5,6 14 38 - PC 22 28 120 - Segundo Tonet (2009), o comportamento mecânico dos compósitos poliméricos pode ser considerado elevado principalmente do PIC e do PC, como mostrado na tabela. Esse comportamento favorece a utilização desses concretos em situações que exijam maior resistência, principalmente na tração à flexão. Cabe ressaltar que a diferença entre esses tipos de compósitos está na forma como o polímero é empregado. No concreto impregnado de polímeros, os monômeros, de baixa viscosidade, vão ser utilizados como agregados para preencher, total ou parcialmente, os poros vazios do concreto. Já no concreto polimérico e no concreto modificado com polímeros, os polímeros são utilizados como aglomerante, substituindo o cimento convencional. A diferença é que no PC o cimento Portland é totalmente substituído por uma resina polimérica, enquanto que no PMC é parcialmente substituído. Diferentes resinas podem ser empregadas nos compósitos. O tipo de resina pode influenciar nas propriedades finais do concreto. O quadro 3 apresenta os tipos mais comuns de acordo com Ferreira (2001), levando em consideração alguns aspectos importantes dentro da tecnologia do concreto. Quadro 3 – vantagens e desvantagens de diferentes tipos de resinas (FERREIRA (2001)). Propriedade da resina Tipo de resina Poliéster Epóxi Metacrilato poliuretana Custo V D D D Toxidade V D D D Aplicação N N V D Odor D D D V Cura em baixa temperatura N D V N Utilização V N D V Desgaste - - - - Retração D V D V V=vantagem D=desvantagem N=neutro ANAIS DO 59º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2017 – 59CBC2017 9 De forma geral, as resinas poliéster, epóxi, vinílicas, fenólicas e o metilmetacrilato, derivadas do petróleo, são utilizadas como aglomerante, apresentando boa resistência química, especialmente aos meios ácidos e contribuindo para características de flexibilidade, algo que o concreto convencional ou com aditivos não possui (RIBEIRO, 2007). 4.3 Concreto modificado com polímeros (PMC) O PMC é um concreto convencional com a adição de monômeros antes de sua cura, ou seja, um compósito que possui dois aglomerantes, o cimento Portland e um polímero. Segundo Tonet (2009), os monômeros mais utilizados são o SBR (borracha de butadieno- estireno), o acetato polivinílico e o polimetil metacrilato. Ademais, o processo produtivo do PMC é semelhante ao do concreto convencional, o que possibilita maior aceitação na construção civil, além de poder ser moldado in loco. De acordo com o mesmo, a produção desse concreto especial consiste em adicionar o polímero, disperso em água, à mistura de concreto em seu estado fresco. Assim, na hidratação e na cura do cimento, forma-se um filme polimérico. Esse método pode aumentar em 50% a resistência do concreto, entretanto, alguns monômeros podem gerar efeito contrário, visto que pode existir incompatibilidade destes com o meio aquoso do concreto. O concreto modificado é mais viável que o concreto polímero, uma vez que utiliza componentes poliméricos em menor quantidade.Além dessa questão econômica, o PMC apresenta a questão estética, pois a utilização de certos monômeros, como o polimetil metacrilato, permite que o compósito fique colorido, o que atrai atenção para a arquitetura. Segundo Ribeiro (2007), o PMC pode apresentar as seguintes vantagens: baixa porosidade e absorção de água; permeabilidade e módulo de elasticidade reduzido; resistência à flexão e tração; resistência química e à abrasão; resistência a gelo/degelo; elevada aderência nos pontos de ligamento entre um concreto pré-existente e um concreto novo, nos casos de recuperação estrutural. Apesar das inúmeras vantagens, este tipo de concreto precisa de cuidados em seu processo de fabricação, onde devem ser consideradas variáveis como sua cura, que é bastante rápida, justificando a sua aplicabilidade na recuperação estrutural. 4.4 Resinas utilizáveis Segundo Ferreira (2001), as resinas podem se apresentar na forma de emulsão, solução de polímeros ou na forma de monômeros solúveis (polimerizam após a mistura). Para Rossignolo (2003), o látex pode ser definido como pequenas partículas de polímeros orgânicos dispersas em água, originando um fluido de aspecto leitoso e coloração branca. Assim, o látex é formado por um sistema de copolímeros que compõem cerca de 50% de sua massa. O quadro 4 apresenta algumas propriedades do látex. ANAIS DO 59º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2017 – 59CBC2017 10 Quadro 4 – propriedades de alguns látex (FERREIRA (2001)). Tipo de polímero Sólido (%) Massa específica (Kg/dm 3 , 20 o C) pH Viscosidade (cP, 20 o C) Estireno-butadieno 48 1,01 10,0 26 Acrilonitrila-butadieno 41 1,01 9,1 27 Metacrilato de metila- butadieno 43 1,03 6,1 21 Acrílico 46 1,05 9,5 250 Neopreno 42 1,10 9,0 10 Acetato de polivinila 50 1,09 2,5 17 De acordo com Tonet (2009), a resina poliéster reciclada a partir do poli tereftalato de etileno (PET) já está sendo estudada em diversos países onde os compósitos poliméricos já ganharam força. Muitas são as indústrias que utilizam poliéster reciclado e a da construção civil já faz uso em divisórias e esquadrias. No Brasil, existem poucos registros de trabalhos desenvolvidos com esta resina poliéster reciclada como alternativa para aglomerantes em compósitos poliméricos. 4.5 Etapas de produção No processo natural de hidratação do cimento, o polímero acrescenta uma alteração no processo de aglutinação. As partículas do polímero preenchem os espaços formados entre os grãos de agregados, tornando o concreto menos permeável (RIBEIRO, 2007). De acordo com Rossignolo (2003), dentre as maneiras de utilização de polímeros em concreto, a modificação com látex é mais vantajosa, permitindo a mesma utilização das tecnologias de produção do concreto convencional. Ballista (2001) ainda afirma que o processo convencional não se altera a não ser pela introdução do novo componente polimérico. Ainda segundo o autor, a ordem com que os elementos são misturados pode alterar algumas propriedades do compósito. Assim, para maximizar os benefícios da adição do polímero a ordem de colação na betoneira deve ser a seguinte: agregados graúdos, parte de água (60%), cimento, agregado miúdo, resina/látex diluída no restante de água. O polímero adicionado por último se justifica pelo fato de que ele deve ficar disperso na matriz, envolvendo o gel de cimento, os poros e os agregados, caso contrário, os agregados secos o absorveriam. Para produzir o concreto modificado com polímeros é necessário fazer a dosagem dos materiais, que segundo Ferreira (2001) é análoga a dos concretos convencionais. A dosagem é feita com relação em massa, como mostra o quadro 5. Quadro 5 – relação de materiais para dosagem (FERREIRA (2001)). Materiais Relação (em massa) Cimento Portland 1,0 Látex (em sólidos) 0,15 Areia 2,0 a 2,7 Agregado graúdo 1,6 a 2,8 Água 0,36 a 0,45 ANAIS DO 59º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2017 – 59CBC2017 11 A mistura e o adensamento são iguais ao processo do concreto comum, devendo ser lançado dentro de 15 a 30 minutos para evitar fissuras. Já para a cura, são necessárias 24 horas de cura úmida, e depois ao ar, na temperatura de 15oC a 27oC, isso porque ocorre a formação de um filme polimérico na superfície. Dessa forma, a limpeza dos materiais utilizados deve ser feita rapidamente logo após o uso, uma vez que o látex é aderente e seca com a exposição ao ar. 4.6 Propriedades dos concretos modificados com látex Para Ballista (2001) as principais propriedades físicas e mecânicas do concreto modificado com látex em seu estado fresco são: Consistência: aumento da trabalhabilidade devido ao efeito dispersante do látex combinado com água. Além disso, a inclusão do látex reduz o fator água/cimento. Este fator, segundo Rissognolo (2003), também pode ser relacionado com o efeito lubrificantes das partículas de polímeros. Tempo de pega: esta propriedade é equivalente ou pouco maior se comparada aos concretos convencionais, uma vez que ela fica em função da hidratação do cimento. Contudo, Rissognolo (2003) afirma que a utilização de látex pode causar aumento significativo nos tempos de início e fim de pega. Os polímeros podem cobrir os grãos de cimento, diminuindo o contato destes com a água para hidratação. O aumento do tempo de pega pode delongar o desenvolvimento das resistências mecânicas iniciais dos concretos e argamassas. Já em relação ao concreto modificado com látex em seu estado endurecido, Ballista (2001) destaca as seguintes propriedades: Resistência à compressão: ganhos significativos podem ocorrer devido à diminuição de água de amassamento. Essa propriedade é muito influenciada pelo teor e pelo tipo de látex utilizado, assim como pela quantidade de monômeros do polímero. Entretanto, Rissognolo (2003) diz que aumento de valores não são normalmente observados nesta propriedade e que, ainda, pode sofrer quedas caso haja incorporação excessiva de ar. Resistência à tração: segundo Ballista (2001), os ganhos nessa característica podem chegar a 100%, afirmando que a adição do látex gera concretos mais resistentes à tração, flexão e aderência. Módulo de elasticidade: tanto Ballista (2001) quanto Garcia, F. e Garcia, R. (2014) afirmam que a adição de látex gera concreto com menor elasticidade se trabalhado em altas temperaturas. Permeabilidade: redução da permeabilidade e absorção devido o preenchimento parcial dos poros e vazios com o filme polimérico formado na etapa da cura. ANAIS DO 59º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2017 – 59CBC2017 12 Resistência à carbonatação: o preenchimento dos poros também causa a melhora dessa propriedade. 5 Análise A partir dos elementos propostos por esta revisão é factível considerar que o concreto modificado com polímeros (PMC), apesar de suas finalidades, não tem os mesmos atrativos que os demais compósitos poliméricos. Considerados os dados registrados no quadro 2, acerca das propriedades dos compósitos poliméricos, é possível destacar que as propriedades do concreto impregnado com polímeros (PIC) torna sua aplicação mais vantajosa, principalmente quanto à resistência à compressão, pois nesse tipo de compósito o polímero reduz a relação água/cimento, o que favorece o aumento da resistência à compressão. Além disso, o preenchimento dos poros pelos polímeros também contribui para tal propriedade. Por outro lado, o concreto de polímeros (PC) apresenta o melhor desempenho em relação à tração, ainda mais se analisado em corpos de prova de menor idade, visto que quanto maior a idade de ruptura, menor o percentual assumido pela tração em relação à compressão, indicando que o tempo favorece mais à compressão que àtração. Contudo, o concreto modificado com polímeros (PMC) também tem sua relevância, principalmente relacionada à absorção de água, a qual se pode dizer nula. Além disso, a cura rápida do PMC permite sua utilização em reparos de construções e pisos, que normalmente exigem ligeira liberação. Para modificar o concreto e atribuir tais características, a escolha do polímero a ser utilizado tem grande significância. O quadro 3 que apresenta as vantagens dos materiais poliméricos ressalta os benefícios das resinas de poliéster, principalmente quanto ao custo, toxidade e aplicação. Com relação às propriedades do concreto modificado com polímeros, existem poucas divergências, sendo mais discutidas no tempo de pega e na resistência à compressão. Enquanto Basillas (2001) afirma que o tempo de pega do concreto modificado com látex é equivalente ao do concreto convencional, Rissognolo (2003) diz que pode haver aumento significativo. A explicação para o acréscimo do tempo de pega está relacionada à hidratação dos grãos de cimento, os quais podem ser encapsulados pelos polímeros. No quesito resistência à compressão, Basillas (2001) defende que esta propriedade pode aumentar. Já Rissognolo (2003) rebate, dizendo que é uma característica que não se altera e que pode, inclusive, diminuir dependendo do teor de ar incorporado. Ademais, ambos concordam que a escolha do látex pode influenciar e causar variações na resistência, ainda mais tendo em vista que o látex contem estabilizadores que aumentam a incorporação de ar. 6 Considerações finais A adição de polímeros em argamassas e concretos pode atribuir propriedades de interesse para sua aplicação na engenharia. A leveza e a resistência química dos polímeros são algumas das características que justificam a análise deste material como um objeto de estudo para a formação de compósitos poliméricos. ANAIS DO 59º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2017 – 59CBC2017 13 A combinação entre o cimento Portland e os monômeros possibilita a síntese de três concretos especiais: PIC, PC e PMC. Apesar dos dados apresentados serem mais favoráveis para o PC, este possui custo de produção mais elevado, limitando sua aplicação. Já o PMC, por ser constituído parcialmente de resina polimérica, passa a ser mais acessível. De acordo com este trabalho, o concreto modificado com polímeros pode apresentar vantagens em relação ao concreto convencional como resistência à tração e à carbonatação. Além disso, sua cura rápida possibilita maior empregabilidade em reparos industriais. Contudo, esta mesma característica atribui maior cuidados para a confecção do PMC. 8 Referências AMIANTI, M. Uso e Aplicação do Poliestireno Expandido (EPS) Reciclado para Impermeabilização por Impregnação de Superfícies de Concreto Pré-fabricado. 2005. 123 p. Dissertação de mestrado. Engenharia de materiais, Rede temática em engenharia de materiais, Ouro Preto, 2005. ANDRADE, J. J. O. Propriedade dos polímeros. Materiais de construção civil e princípios de ciência e engenharia de materiais. São Paulo: IBRACON, 2007. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NBR 8953: Concreto para fins estruturais - Classificação por grupos de resistência. Rio de Janeiro, 2015. BALLISTA, L. P. Z. Concreto modificado com látex. São Carlos: USP, 2001. Dis oní el em:<http://wwwp.feb.unesp.br/pbastos/c.especiais/conc%20polimero%20osny.pdf>. Aces so em: 26 fev. 2017. CANEVAROLO JÚNIOR, S. B. Ciência dos polímeros: um texto básico para tecnólogos e engenheiros. 2. ed. São Paulo: Artliber Editora Ltda, 2006. 282 p. CEDRÓN, J. C.; LANDA, V.; ROBLES, J. Materiales modernos: Polímeros. 2011. Pontificia Universidad Católica del Peru. Disponível em: < http://corinto.pucp.edu.pe/quimicageneral/contenido/82-polimeros.html>. Acesso em: 01 abr 2017. CICHINELLI, G. Cimento não é tudo igual, não. Equipe de obra, São Paulo, Ed. 16, março. 2008. Disponível em: <http://equipedeobra.pini.com.br/construcao- reforma/16/materiais-cimento-nao-e-tudo-igual-nao-76288-1.aspx>. Acesso em: 26 fev 2017. FERREIRA, O. P. Concretos polímeros. São Carlos: USP, 2001. Dis oní el em: <http://wwwp.feb.unesp.br/pbastos/c.especiais/conc%20polimero%20osny.pdf>. Acesso em: 26 fev. 2017. ANAIS DO 59º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2017 – 59CBC2017 14 GARCIA, F. A. M.; GARCIA, R. S. Avaliação da viabilidade de utilização do concreto polimérico em substituição ao concreto convencional. 2014. Disponível em: <http://www.unilago.edu.br/revista/edicaoatual/Sumario/2014/downloads/8.pdf>. Acesso em: 02 abr. 2017. GIDRÃO, S. S. Avaliação experimental do grau de confiabilidade dos ensaios à compressão do concreto efetivados em laboratórios. 2014, 159 p. Dissertação de mestrado. Faculdade de Engenharia Civil, Universidade federal de Uberlândia, 2014. GORNINSKI, J. P; KAZMIERCZAK, C. S. Avaliação da resistência química de concretos poliméricos em ambientes agressivos. Ambiente construído, Porto alegre, v. 8, n. 1, p. 105-113, jan./mar. 2008. MARQUES, L. O que são polímeros e porque são interessantes?. 2009 . Dis oní el em: <http://www.videos.uevora.pt/oquesaopolimeros.pdf>. Acesso em: 01 mar. 2017. MEHTA, P. K; MONTEIRO, P. J. M. Concreto: Estrutura, Propriedades e Materiais. São Paulo: Editora PINI, 1994. 01 volume. MEHTA, P. K.; MONTEIRO, P. J. M. Concreto: Microestrutura, Propriedades e Materiais. São Paulo: Ibracon, 2008 PEDROSO, F. L. Concreto: as origens e a evolução do material constrituvo mais usado pelo homem. Concreto e construções, São Paulo, n 53, jan/fev/mar. 2009. Disponível em:<http://ibracon.org.br/publicacoes/revistas_ibracon/rev_construcao/pdf/Revista_Concr eto_53.pdf>. Acesso em: 26 fev 2017. RIBEIRO, R. Concreto modificado com polímeros. 2007. Disponível em: <http://www.cimentoitambe.com.br/concreto-modificado-com-polimero/>. Acesso em: 26 fev. 2017. ROSSIGNOLO, J. A.Concreto leve de alto desempenho modificado com SB para pré fabricados: dosagem, produção, propriedades e microestrutura. 2003, 211 p. Dissertação de doutorado. Universidade de São Paulo, São Carlos, 2003. SILVA, F. M. Novo desafio para a sustentabilidade: concreto reciclável. 2016. Disponível em: <http://www.deviante.com.br/noticias/ciencia/novo-desafio-para- sustentabilidade-o-concreto-reciclado/>. Acesso em: 05 mar 2017. TONET, K. G. Concreto polímero com resina reciclada de PET: influência na combustibilidade frente à adição de resíduos industriais. 2009. 149 p. Dissertação de pós- graduação em engenharia civil, Universidade do Vale do Rio dos Sinos, São Leopoldo, 2009.
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