O redutor de água é um componente indispensável na preparação moderna do betão. É utilizado principalmente para:
- Reduzir a utilização de água, mantendo o teor de cimento e a fluidez do betão, aumentando assim a resistência do betão.
- Aumentar a fluidez mantendo inalterados o teor de cimento e de água.
Este artigo pretende apresentar a diferença entre o tradicional e o Superplastificantes de policarboxilatos.
Redutores de água tradicionais e suas limitações
O desenvolvimento dos redutores de água passou por três fases principais:
1. Redutores de água comuns
A primeira geração de redutores de água, os redutores de água comuns, como o resinato de sódio, o lignossulfonato de cálcio e o lignossulfonato de sódio, surgiu na década de 1930, mas tinha baixas taxas de redução de água (geralmente abaixo de 12%).
2. Redutores de água de alta eficiência
Com o aumento da procura de taxas de redução de água mais elevadas por parte dos engenheiros, a segunda geração - redutores de água de elevada eficiência, como os redutores de água à base de naftaleno e melamina - foi desenvolvida com sucesso na década de 1960. Estes redutores ofereceram taxas de redução de água mais elevadas (14%-25%) e melhoraram a resistência, mas não conseguiram manter o abatimento do betão acabado de misturar.
3. Redutores de água de alto desempenho
Para resolver esta limitação, a terceira geração - representada pelos superplastificantes de policarboxilato - foi desenvolvida em meados da década de 1980. Os redutores de água de alto desempenho apresentam elevadas taxas de redução de água, excelente retenção do abatimento, aumento superior da resistência e baixa retração. Além disso, devido às suas estruturas moleculares altamente concebíveis, a sua funcionalidade pode ser adaptada através da modificação das estruturas moleculares ou da introdução de novos grupos funcionais.
O que é um superplastificante de policarboxilato?
Superplastificante de policarboxilato é um aditivo inovador sintetizado através da copolimerização de monómeros insaturados sob a ação de iniciadores, enxertando cadeias laterais com grupos activos na espinha dorsal do polímero. Isto resulta num produto que oferece uma elevada eficiência, perda controlada de abatimento, resistência à retração e sem efeitos adversos na fixação e endurecimento do cimento. Os redutores de água de alto desempenho à base de policarboxilatos são fundamentalmente diferentes dos redutores de água à base de naftaleno sulfonato formaldeído (NSF) e melamina sulfonato formaldeído (MSF). Mesmo em dosagens baixas, conferem uma elevada fluidez à argamassa e ao betão, bem como uma baixa viscosidade, e mantêm o desempenho do abatimento com rácios baixos de água/cimento. Apresentam uma compatibilidade relativamente melhor com vários tipos de cimento e são materiais indispensáveis para betão de alta resistência e alta fluidez.
Diferenças entre o superplastificante tradicional e o superplastificante de policarboxilato
| Superplastificante tradicional | Superplastificante de policarboxilato | |
|---|---|---|
| Mecanismo de dispersão | Repulsão eletrostática | Repulsão eletrostática e efeitos estéricos |
| Taxa de redução de água | 15-25% | até 40% |
| Preservação de lombas | num prazo de 30 a 60 minutos | até 2 horas |
| Impacto ambiental | Contêm formaldeído e outros produtos químicos | Sem formaldeído |
| Compatibilidade | Problemas de incompatibilidade | Altamente compatível com vários aditivos |
Em resumo, em comparação com os redutores de água tradicionais, o superplastificante de policarboxilato oferece as seguintes vantagens
- Elevada taxa de redução de água: A taxa de redução de água pode atingir 25-40%.
- Elevada taxa de crescimento da força: Aumento significativo da força, particularmente na fase inicial do desenvolvimento da força.
- Excelente retenção de slump: A excecional retenção de slump assegura uma perda mínima de slump ao longo do tempo.
- Homogeneidade superior: Proporciona uma excelente fluidez ao betão, facilitando o vazamento e a compactação, adequado para betão autonivelante e autocompactante.
- Produção controlável: Ajustes no peso molecular do polímero, no comprimento da cadeia lateral, na densidade e no tipo de grupos da cadeia lateral permitem taxas de redução de água, retenção de abatimento e propriedades de retenção de ar personalizadas.
- Ampla compatibilidade: Apresenta boa dispersibilidade e retenção de abatimento com vários tipos de cimento, incluindo cimento Portland comum, cimento de escória e cimento misturado.
- Baixa retração: Aumenta a estabilidade do volume, reduzindo a retração de 28 dias em aproximadamente 20% em comparação com os redutores de água à base de naftaleno, atenuando assim os riscos de fissuração.
- Amigo do ambiente: Não tóxico, não corrosivo e isento de formaldeído e outros componentes nocivos.
Explicação adicional
Redutores de água de elevado desempenho à base de policarboxilatos são concebidos com base nos princípios da estrutura molecular, utilizando a teoria da repulsão de carga DLVO e a teoria do impedimento estérico. Grupos activos com diferentes funcionalidades são enxertados na cadeia principal, formando o polímero. A cadeia principal da molécula de policarboxilato adsorve-se firmemente à superfície das partículas de cimento, impedindo eficazmente a hidratação e melhorando a retenção do abatimento, enquanto as cadeias laterais rodeiam as partículas de cimento, proporcionando impedimento estérico e repulsão eletrostática. Este mecanismo, distinto da repulsão eletrostática utilizada pelos redutores de água tradicionais para dispersar as partículas de cimento, resulta numa dispersibilidade e redução de água superiores, elevando, em última análise, o desempenho global dos produtos de argamassa e betão.
Os redutores de água de policarboxilato são sintetizados através de polimerização de solução aquosa de radical livre, contendo iões cloreto mínimos e exigindo apenas uma pequena quantidade de álcali para neutralização, resultando num teor de álcali muito baixo. Em contraste, o conteúdo alcalino dos redutores de água à base de naftaleno varia significativamente devido a diferenças nos processos de sulfonação.
Os álcalis são um fator primário nas reacções álcali-agregado (RAA), que têm causado numerosos casos de deterioração do betão em todo o mundo. Os álcalis no betão têm origem principalmente no cimento, cinzas volantes, redutores de água e outras matérias-primas. A nível mundial, há uma ênfase significativa no controlo do teor de álcalis. Por exemplo:
- A África do Sul impõe um teor máximo de álcalis totais de 2,1 kg/m³.
- O Projeto das Três Gargantas da China limita-o a 2,5 kg/m³.
- Os Estados Unidos limitam-no a 3,3 kg/m³.
Como um dos cinco componentes essenciais do betão, o teor de álcalis dos redutores de água, particularmente o Na2SO4, tem um impacto direto no teor total de álcalis do betão. Devido aos processos de produção que envolvem a sulfonação com ácido sulfúrico concentrado e a neutralização com hidróxido de sódio, alguns redutores de água à base de naftaleno contêm teores de Na2SO4 tão elevados como 30%, com a maioria a rondar os 10% e um teor de iões cloreto geralmente superior a 0,3% ou mais. Em contrapartida, os redutores de água à base de policarboxilato são sintetizados através da polimerização de soluções aquosas sem sulfonação, necessitando apenas de um mínimo de hidróxido de sódio para o ajuste do pH, resultando num teor insignificante de iões alcalinos e cloreto. Isto aumenta significativamente a durabilidade da argamassa e do betão e torna os redutores de água à base de policarboxilato componentes essenciais para a produção de betão ecológico e de elevado desempenho.
