Aditivos para concreto em ação: Tudo o que você precisa para formulação do concreto

Jul 11, 2019

Os aditivos tornaram-se componentes essenciais do concreto moderno. Por causa deles, o concreto hoje possui uma série de novas aplicações e as construções tornaram-se economicamente muito mais acessíveis e versáteis. No entanto, os aditivos para concreto são, com frequência, responsabilizados – e em geral de forma indevida – por problemas na construção. Sem dúvida, a interação dos diversos materiais que compõem a formulação do concreto é cada vez mais complexa.
A antiga mistura de cimento, agregados e água utilizado desde a antiguidade, hoje, evoluiu para um complexo sistema químico de cimento, aditivos e outros componentes, que requer precisão e coordenação em suas diversas fases de produção. O equilíbrio e a correta aplicação de cada elemento do concreto moderno demanda, ainda, conhecimento técnico especializado e profissionais capazes de fazer as combinações que vão fazer do concreto o insumo certo para a aplicação desejada. Esses profissionais ainda têm de equacionar o processo de construção escolhido e as condições de deposição e manipulação no local da obra, segundo as especificações determinadas para o material. Esta reportagem vai abordar vários exemplos de como tudo isso se faz na prática.

Em evolução

Os aditivos para concreto tornaramse tão importantes na construção moderna que, sem eles, avanços no campo da construção teriam seguido numa direção completamente diferente. Os aditivos tornaram possível, por exemplo, o surgimento do concreto autoadensável, ou o (UHPC) concreto com resistências extremamente elevadas, que permitiram a aplicação do material de forma inédita em projetos de construção de estruturas mais resistentes, funcionais e de menor custo. Na Alemanha, a primeira norma técnica para formulações de concreto com aditivos plastificantes surgiu em 1986. Hoje, com a evolução desse tipo de aditivo, essa normativa está completamente defasada, já que atualmente é possível atingir concreto com tempos de manuseio e aplicação de três ou quatro horas com grande facilidade. Na época, os superplastificantes eram produtos que apenas melhoravam a fluidez do concreto fresco, sem alterar de forma significativa a coesão do material. Concreto de alta fluidez há trinta anos era, no máximo, um concreto de fluidez e coesão razoáveis segundo os parâmetros de hoje.

Atualmente, muito além dos plastificantes, as concreteiras têm à disposição uma série de ferramentas na forma de superplastificantes, agentes incorporadores de ar, estabilizadores, retardadores e aceleradores de resistência. Os aditivos de dispersão, popularmente conhecidos como plastificantes e superplastificantes, são os mais utilizados. Eles compõem atualmente 80% de todo aditivo demandado pela indústria de construção na Alemanha, como se vê no gráfico da página 9, que mostra a evolução do consumo desse tipo de produto no país, particularmente de superplastificantes à base de éteres policarboxilato. A evolução dos aditivos acompanha as demandas da indústria de concreto, que hoje precisa disponibilizar material de construção para edifícios com centenas de metros de altura em países de clima desértico ou para plataformas em alto mar, no Oceano Ártico. A mais moderna normativa de concreto alemã, a EN 206-1 (integra a DIN 1045-2), já traz, no entanto, uma ampliação das classes de consistência do material. A normativa agora traz a inédita classe de concreto F6, com parâmetros possíveis graças ao desenvolvimento de novos aditivos, que seguem a tendência global no desenvolvimento de formulações de concretos, cada vez mais fáceis de trabalhar e leves. A seguir, alguns exemplos das vantagens do uso de aditivos:

• Concreto produzido com superplastificantes são mais fáceis de manusear, requer menor energia para adensamento e, portanto, emitem menos ruído, uma vantagem em ambientes urbanos. 
• Aditivos Estabilizadores permitem que o concreto de fundações entre em contato com água do lençol freático sem segregar. Dessa forma, a confecção das sapatas pode ser feita sem prejuízo ao meio ambiente e sem ade bombear a água do subsolo.
• Agentes incorporadores de ar permitem que o concreto fique resistente a baixas temperaturas e a ataques químicos provocados por sais de degelo.

Os superplastificantes mais modernos atualmente permitem até a conciliação de parâmetros antagônicos, por exemplo, baixa relação água/cimento e manutenção da consistência após 90 minutos; elevada de resistência inicial e a desforma possível em menos que 24 horas. Alguns produtos dispensam até a adição ao concreto no local da obra, o que evita erros e economiza um tempo valioso. Ainda sim, aditivos de concreto são, com frequência, responsabilizados por problemas estruturais – o que, também, com frequência, não se confirma. Não há dúvida que as interações químicas dos muitos aditivos que compõem as formulações modernas de concreto são cada vez mais complexas. A mistura básica de cimento, água e agregados utilizada desde a antiguidade evoluiu a um composto multifásico, cuja produção requer uma logística elaborada e um cuidado extra com a qualidade do cimento, dos agregados e dos aditivos utilizados. Via de regra, o concreto fresco é classificado conforme sua consistência (slump-test) e a especificação constante na nota de entrega. Isso quer dizer que o comportamento reológico não pode ser adequadamente descrito tampouco avaliado.

Outras características de desempenho importantes são a “coesão” do concreto, a “bombeabilidade” e a estabilidade da mistura, que não pode ser determinada apenas a partir da avaliação inicial do material. A obtenção dessas especificações na produção de concreto requer tanto tecnologia como pessoal especializado e com experiência no equacionamento das muitas variáveis do processo construtivo, das condições ambientais no local da obra, dos métodos de deposição e dos parâmetros especificados.

Estabilidade do concreto

Durante a construção do sistema de navegação fluvial de Wusterwitz, na Alemanha, ocorreu uma extensa segregação no concreto das paredes de várias das eclusas do sistema. O caso fez com que o Instituto Federal de Engenharia Hidráulica (BAW, na sigla em alemão) fizesse uma revisão significativa nas normativas de uso de superplastificantes à base éteres policarboxilato compatíveis com a aplicação (estrutura de concreto submersa), até então em vigor na Alemanha. Em maio de 2015, o instituto divulgou a súmula ZTV-W LB 215 e, só então, com os parâmetros da nova regulamentação definidos, a correção da estrutura pôde ser feita. De acordo com o BAW, o concreto das paredes das esclusas de Wusterwitz sofreram segregação por uma falha na estabilidade da mistura de concreto, que teria sido causada por vibração. A resistência do concreto foi afetada, ainda segundo o instituto, por fatores adicionais, como consistência incorreta, escolha de agregados inapropriados, com curva de granulometria e adesão insuficientes. O instituto, no entanto, concluiu que a segregação foi causada pelo superplastificante à base de éteres policarboxilatos utilizado de maneira incorreta.

"A antiga mistura de cimento, agregados e água utilizado desde a antiguidade, hoje, evoluiu para um complexo sistema químico de cimento, aditivos e outros componentes, que requer precisão e coordenação em suas diversas fases de produção."

Teste de estabilidade de concreto autoadensável: à esquerda, formulação instável e, à direita, concreto com a estabilidade desejada

De forma geral, agentes estabilizadores podem exercer uma influência positiva na estabilidade da sedimentação. Para isso, é preciso uma formulação precisa do estabilizador, já que pequenas variações nas quantidades (para cima ou para baixo) podem resultar na redução da estabilidade. Tempos de mistura muito curtos ou com baixa intensidade podem resultar em concreto de composição heterogênea e comprometer a estabilidade da mistura, situação bastante comum nos casos em que aditivos (por exemplo, superplastificantes) não foram suficientemente dispersados no misturador, demandando dosagens adicionais. Mas, o que quer dizer estabilidade e robustez da mistura de concreto fresco? Concreto fresco estável é o que resiste de forma apropriada à segregação, quando exposto, por exemplo, à vibração, ao bombeamento e às demais condições da deposição do material no canteiro de obras que possam vir a resultar na desagregação dos seus elementos. No mundo ideal, o concreto precisa passar por todas essas situações e manter-se homogêneo, de modo a garantir que as propriedades desejadas quando estiver seco sejam atingidas. Estabilidade da sedimentação (como parte da estabilidade da mistura de concreto) refere-se ao não “afundamento” do agregado grosso na pasta do concreto.
O concreto fresco precisa permanecer estável e, desejavelmente, manter nenhuma ou muito pouca segregação entre argamassa e brita. A tendência dos componentes do concreto fresco separarem-se uns dos outros é chamada propensão à segregação. O concreto tem maior ou menor propensão à segregação dependendo da capacidade de resistir aos inúmeros fatores que podem influenciar sua estabilidade. A separação da água no concreto é chama-se exsudação e resulta em porosidades elevadas na superfície do material. Robustez, por outro lado, é a capacidade do concreto reagir de forma “benigna” e com previsibilidade a influências inesperadas, tais como variação da quantidade de água e variações dos propriedades dos componentes de concreto variando o lote, nas condições ambientais, atrasos no processo de construção ou adensamento prolongado.
Em resumo, um concreto de boa estabilidade é definido segundo os seguintes parâmetros:
• Exsudação mínima
• Segregação mínima do ligante e da argamassa
• Segregação mínima do agregado grosso
• Formação mínima de espuma, no caso de concreto tratado com incorporador de ar
Antes de mais nada, um bom cronograma de concretagem precisa ser montado de forma a considerar parâmetros como tensões da estrutura derivado da colocação de concreto dependendo da largura da camada, as aberturas oriundas da deposição, a altura de queda livre, a amplitude de movimentação horizontal, tipo e duração da energia do adensamento, pontos de imersão do equipamento de adensamento, entre outros fatores. Concreto de boa robustez é produzido com a escolha correta dos agregados, que devem apresentar curva de granulometria adequada, aderência suficiente entre argamassa e agregados, sob avaliação e testes ao longo de toda produção.
Entre os testes mais importantes estão:
• Determinação de incorporação de ar com simulação de transporte:
• Teste logo após da mistura do concreto e 10 minutos depois
• Teste com maior tempo de adensamento
• Teste com temperatura elevada do concreto fresco
Métodos de avaliação Muitas das propriedades anteriormente descritas para a estabilidade da mistura de concreto ou propensão à segregação ainda não podem ser determinadas de forma conclusiva pelos testes atualmente existentes. Por essa razão, o Instituto de Materiais de Construção de Hannover (ifB, na sigla em alemão) pesquisa métodos de avaliação que vão permitir determinar uma série de parâmetros para o concreto fresco. Uma das linhas de pesquisa busca justamente criar um teste de sedimentação para determinar a estabilidade do concreto sujeito à vibração. O objetivo é desenvolver um dispositivo portátil que pode ser levado facilmente ao local da obra, capaz de avaliar a variação de parâmetros de compactação.
Os pesquisadores já têm até um protótipo, apelidado de “panela de sedimentação”. Essa pesquisa, além de resultar no desenvolvimento de um método de avaliação de estabilidade e de um protótipo preliminar, ambos em processo certificação, também gerou um grupo de trabalho formado pelos maiores especialistas alemães que discute uma série de questões sobre concreto fresco, no âmbito do Comitê Nacional de Concreto Estrutural da Alemanha (DafStb, na sigla em alemão). As hipóteses atualmente em investigação têm relação com a compactação completa do concreto e a pergunta o que é um adensamento completo?
• Se o adensamento completo do concreto fresco é ou não um pré-requisito básico para se atingir as propriedades do concreto endurecido e, portanto, seria um fator-chave no sucesso da concretagem.
• Se, com classes de consistências maiores, o esforço do adensamento necessário à completa desincorporação de ar seria menor e, dessa forma, o método de adensamento precisaria considerar parâmetros relacionados à consistência do concreto fresco.
Essas e outras hipóteses relacionadas ao adensamento, tais como duração e intensidade (frequência/amplitude) ideais do compactador escolhido, ainda precisam ser comprovadas antes de virarem métodos práticos presentes na obra.

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