Determinação do teor de aditivo redutor de água

O primeiro passo para a dosagem experimental do concreto de ultra - alta resistência foi a verificação do comportamento de vários teores do mesmo aditivo redutor de água ( também chamado de superfluidificante), quando adicionado a uma pasta confeccionada com o cimento utilizado na pesquisa. O aditivo em estudo foi apresentado no quarto capítulo, subitem 4.3.5.

A NBR 11768 (ABNT, 2011) define este tipo de aditivo como aquele que, sem modificar a consistência do concreto no estado fresco, permite reduzir seu conteúdo de água, ou, ainda, como aquele aditivo que, sem alterar a quantidade de água, modifica a consistência do concreto, aumentando o abatimento e a fluidez.

Este tipo de aditivo pode ainda produzir estes dois efeitos de maneira simultânea.

Este é o objetivo da sua incorporação nos CUAR.

No entanto, por ser uma adição química que modifica propriedades no estado fresco dos concretos, caso sua adição seja realizada sem estudo prévio, a utilização em excesso pode prejudicar características no estado endurecido do material. Isso acontece quando o percentual de aditivo ultrapassa o teor de saturação da mistura. Este teor varia normalmente entre 0,05% a 5,0% da massa dos materiais cimentícios (HARTMANN, JEKNAVORIAN, SILVA e BENINI, 2011).

De fato, diversos autores realizam estudos envolvendo compatibilização de cimentos com aditivos. Isso porque o aditivo necessita ter elevada compatibilidade com o cimento e, de preferência, deve-se estudar seu ponto de saturação através de métodos como o funil de Marsh, NBR 7682 (ABNT, 2003) ¹², ou o cone de Kantro (FREITAS, 2005).

Problemas oriundos da incompatibilidade entre estes dois materiais tornam-se perceptíveis pela rápida perda de abatimento ou pela baixa fluidez do concreto no estado fresco, o que compromete o adensamento do material (HARTMAN, et al.

2010).

Para os Concretos de Alta Resistência (CAR), material mais próximo em termos de desempenho mecânico ao CUAR em estudo, três trabalhos desenvolvidos no Programa de Pós Graduação em Engenharia em Construção Civil (PPGECC) da UFPR realizaram este tipo de verificação. Mendes (2002) estudou a influência de três tipos distintos de agregado graúdo para confecção de CAR. O pesquisador observou que a taxa ótima de aditivo a base de naftaleno sulfonado, para o concreto por ele estudado, foi de 1,20%, em relação à massa do cimento tipo CPV – ARI.

Freitas (2005) estudou diferentes métodos para dosagem para CAR e, realizando procedimento semelhante a Mendes, obteve como dosagem ótima de aditivo a base de éter carboxílico foi 0,40%, com relação à massa do mesmo tipo de cimento utilizado por Mendes. Raeder (2005), verificando a influência da utilização de cimento aluminoso em concretos de alta resistência, encontrou o ponto de saturação do aditivo a base de policarboxilatos em 0,35%, utilizando o teor de 10% de adição de sílica ativa, em relação à massa do cimento.

12 A NBR 7682/2003 foi cancelada pela ABNT no dia 20/02/2013 e substituída pela NBR 7681 – 2/2013. A modificação aconteceu após o término dos ensaios do programa experimental desta pesquisa.

No entanto, estes três trabalhos comprovam apenas a utilização dos ensaios de compatibilização para definir procedimentos experimentais de dosagem de concretos. Isso porque todos os parâmetros reológicos se alteram quando se trata dos concretos de ultra - alta resistência, devido a sua composição muito específica, com alto teor de materiais finos (cimento, pó de quartzo e sílica ativa) e baixíssima relação água/cimento.

Evidência desta diferença é exposta na Tabela 25, que apresenta quatro trabalhos de relevância neste tipo de concreto e os respectivos teores de aditivo superfluidificante utilizados em cada um deles.

TABELA 25. TEORES DE ADITIVO SUPERFLUIDIFICANTE UTILIZADO NOS CUAR.

Autor/Companhia Teor de aditivo (%) (relação à massa do cimento) Base química

Feylessoufi et al. (1996) 4,4 Melamina sulfonato

Yazici et al. (2009) 6,6 Policarboxilato

Vanderlei (2004) 3,0 Policarboxilato

Lafarge (Ductal^® – FM) 4,0 a 4,5 Policarboxilato

Pela observação da Tabela 25, verifica-se que o teor de aditivo praticado para os CUAR, em geral, é muito superior ao empregado nos concretos de alta resistência, citados anteriormente.

Nesta etapa da pesquisa, foram testados seis teores de aditivo na pasta de cimento, com o auxilio do funil de Marsh, NBR 7682 (ABNT, 2003). A faixa superior de estudo foi estipulada em 3,0% com relação à massa de cimento em virtude do alto custo do material. O ensaio foi realizado utilizando uma relação a/c fixa em 0,50.

As leituras aconteceram aos 10, 30, 60, 90 e 120 minutos após ter sido adicionada água e aditivo ao cimento. O cimento utilizado para a execução deste ensaio foi apresentado no subitem 4.3.1. A água contida no aditivo foi descontada da água adicionada a cada percentual estudado.

A Figura 54 apresenta os resultados obtidos neste ensaio, onde foi traçado no eixo das ordenadas o tempo de escoamento do concreto, apresentado em segundos, bem como no eixo das abscissas foi plotado o tempo de medição individual dos teores de aditivos, em minutos. A mesma figura apresenta o funil

padronizado que era preenchido com a pasta. O ensaio era iniciado cinco minutos após a incorporação de água com aditivo ao cimento. Para a medição do período de escoamento, foi utilizado um cronômetro, que media o tempo decorrido entre o início da passagem do material pelo orifício inferior do funil, até o momento final da passagem pelo mesmo, desprezando o gotejamento final de material.

Figura 54. Influência do teor de aditivo na pasta de cimento e imagem do equipamento utilizado.

Pela análise dos resultados do ensaio, pode-se verificar que existe uma tendência de que as pastas sob a influência do aditivo mantenham a fluidez por um tempo maior do que a pasta sem esta adição (referência). A pasta de referência perdeu 20% do tempo da sua fluidez inicial, comparado à primeira observação, realizada aos 10 minutos, com a última verificação, aos 120 minutos. O percentual de aditivo de 0,50% obteve a mesma perda de fluidez no período analisado, 20%.

A partir da inclusão de 1,0% de aditivo, até o limite superior de adição, 3,0%, foi percebido aumento considerável na fluidez do material, verificado pela passagem mais rápida da pasta pelo funil. Este ganho de fluidez variou de 14,3% até 23,5%, respectivamente. Observou-se ainda que o melhor desempenho do aditivo em termos de trabalhabilidade aconteceu aos 60 minutos (ver Figura 54). A mesma trabalhabilidade se manteve praticamente constante até a última verificação realizada com 120 minutos, para estes teores de adição.

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A partir da inclusão de 2,0% de aditivo, observou-se pouco ganho relativo de viscosidade aparente na pasta. A inclusão de mais aditivo a partir deste ponto não apresentou ganho significativo de fluidez do material em análise.

Como nessa primeira experiência não foi realizada a inclusão de sílica ativa na mistura, o teor de 2,0% de aditivo com relação à massa de cimento foi tomado como base para o início dos estudos. No entanto, pretendia-se que, após a inclusão da sílica ativa, o teor de aditivo incorporado tenderia naturalmente a um aumento substancial, visto que a SA possui grande superfície específica e, dependendo do teor de adição empregado na mistura, ocasionaria dificuldade na trabalhabilidade do concreto. Esta dificuldade será observada na próxima etapa do trabalho de dosagem, que consistiu na definição do teor de aglomerante a ser utilizado no traço de referência. O procedimento adotado será apresentado a seguir.