O redutor de água é um componente indispensável na preparação moderna do concreto. Ele é usado principalmente para:
- Reduzir o uso de água e, ao mesmo tempo, manter o teor de cimento e a fluidez do concreto, aumentando assim a resistência do concreto.
- Aumenta a fluidez, mantendo inalterados o teor de cimento e água.
Este artigo apresentará a diferença entre o tradicional e o Superplastificantes de policarboxilato.
Redutores de água tradicionais e suas limitações
O desenvolvimento de redutores de água passou por três estágios 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 apresentava baixas taxas de redução de água (geralmente abaixo de 12%).
2. Redutores de água de alta eficiência
Com o aumento das demandas de engenharia por taxas mais altas de redução de água, a segunda geração - redutores de água de alta eficiência, como os redutores de água à base de naftaleno e melamina - foi desenvolvida com sucesso na década de 1960. Eles ofereceram taxas de redução de água mais altas (14%-25%) e maior aumento de resistência, mas não conseguiram manter o abatimento do concreto recém-misturado.
3. Redutores de água de alto desempenho
Para resolver essa 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 altas taxas de redução de água, excelente retenção de slump, aumento superior da resistência e baixo encolhimento. Além disso, devido às suas estruturas moleculares altamente projetáveis, sua funcionalidade pode ser adaptada por meio 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 por meio da copolimerização de monômeros insaturados sob a ação de iniciadores, enxertando cadeias laterais com grupos ativos na espinha dorsal do polímero. Isso resulta em um produto que oferece alta eficiência, perda controlada de slump, resistência ao encolhimento e nenhum efeito adverso sobre a fixação e o endurecimento do cimento. Os redutores de água de alto desempenho à base de policarboxilato são fundamentalmente diferentes dos redutores de água à base de naftaleno sulfonato formaldeído (NSF) e melamina sulfonato formaldeído (MSF). Mesmo em baixas dosagens, eles conferem alta fluidez à argamassa e ao concreto, bem como baixa viscosidade, e mantêm o desempenho do abatimento em baixas proporções de água para cimento. Eles apresentam compatibilidade relativamente melhor com vários tipos de cimento e são materiais indispensáveis para concreto de alta resistência e alta fluidez.
Diferenças entre o superplastificante tradicional e o 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 lombadas | dentro 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 Polycarboxylate Superplasticizer oferece as seguintes vantagens:
- Alta taxa de redução de água: As taxas de redução de água podem chegar a 25-40%.
- Alta taxa de crescimento de força: Força significativamente aprimorada, especialmente no estágio inicial do desenvolvimento da força.
- Excelente retenção de slump: A excepcional retenção de slump garante uma perda mínima de slump ao longo do tempo.
- Homogeneidade superior: proporciona excelente fluidez ao concreto, facilitando o lançamento e a compactação, adequado para concreto 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 slump e propriedades de retenção de ar sob medida.
- Ampla compatibilidade: Apresenta boa dispersibilidade e retenção de slump com vários tipos de cimento, incluindo cimento Portland comum, cimento de escória e cimento misturado.
- Baixo encolhimento: Aumenta a estabilidade do volume, reduzindo o encolhimento em 28 dias em aproximadamente 20% em comparação com os redutores de água à base de naftaleno, mitigando assim os riscos de rachaduras.
- Ecologicamente correto: não tóxico, não corrosivo e livre de formaldeído e outros componentes nocivos.
Explicação adicional
Redutores de água de alto desempenho à base de policarboxilato são projetados com base nos princípios da estrutura molecular, utilizando a teoria de repulsão de carga DLVO e a teoria de impedimento estérico. Grupos ativos com diferentes funcionalidades são enxertados na cadeia principal, formando o polímero. A cadeia principal da molécula de policarboxilato é firmemente adsorvida na superfície das partículas de cimento, impedindo efetivamente a hidratação e aumentando a retenção do abatimento, enquanto as cadeias laterais envolvem as partículas de cimento, proporcionando impedimento estérico e repulsão eletrostática. Esse mecanismo, diferente da repulsão eletrostática usada pelos redutores de água tradicionais para dispersar as partículas de cimento, resulta em dispersibilidade e redução de água superiores, elevando, em última análise, o desempenho geral dos produtos de argamassa e concreto.
Os redutores de água de policarboxilato são sintetizados por meio de polimerização de solução aquosa de radical livre, contendo um mínimo de íons cloreto e exigindo apenas uma pequena quantidade de álcali para neutralização, o que resulta em um teor muito baixo de álcali. Em contrapartida, o teor de álcali dos redutores de água à base de naftaleno varia significativamente devido às diferenças nos processos de sulfonação.
O álcali é um fator primário nas reações álcali-agregado (RAA), que causaram vários casos de deterioração do concreto em todo o mundo. O álcali no concreto tem origem principalmente no cimento, cinzas volantes, redutores de água e outras matérias-primas. Globalmente, há uma ênfase significativa no controle do teor de álcalis. Por exemplo:
- A África do Sul exige um teor máximo de álcali total de 2,1 kg/m³.
- O Projeto Three Gorges da China restringe a 2,5 kg/m³.
- Os Estados Unidos o limitam a 3,3 kg/m³.
Como um dos cinco componentes essenciais do concreto, o teor de álcalis dos redutores de água, especialmente o Na2SO4, afeta diretamente o teor total de álcalis do concreto. Devido aos processos de produção que envolvem a sulfonação de ácido sulfúrico concentrado e a neutralização de hidróxido de sódio, alguns redutores de água à base de naftaleno contêm níveis de Na2SO4 tão altos quanto 30%, com a maioria em torno de 10% e teor de íons cloreto geralmente superior a 0,3% ou mais. Por outro lado, os redutores de água à base de policarboxilato são sintetizados por meio de polimerização de solução aquosa sem sulfonação, exigindo apenas um mínimo de hidróxido de sódio para ajuste de pH, resultando em um teor insignificante de íons alcalinos e cloreto. Isso aumenta significativamente a durabilidade da argamassa e do concreto e torna os redutores de água à base de policarboxilato componentes essenciais para a produção de concreto verde e de alto desempenho.
