Tese Final-após apresentação - ULisboa · ii necessários. A liberdade concedida e a confiança...

INTERACÇÃO CIMENTO-SUPERPLASTIFICANTE

Avaliação da estabilidade do comportamento

Júlia Paulo Vieira

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil

Júri

Presidente: Professor Doutor António Heleno Domingues Moret Rodrigues

Orientadores: Professor Doutor António Carlos Bettencourt Simões Ribeiro

Professor Doutor Augusto Martins Gomes

Vogal: Doutor Manuel Gomes Vieira

Outubro, 2010

i

AGRADECIMENTOS

A realização deste trabalho só foi possível graças ao empenho e dedicação de todos aqueles que, de

uma ou de outra forma, ajudaram à sua concretização, e que, sem mais delongas, passo a

agradecer.

Ao Eng. Bettencourt Ribeiro (LNEC), um agradecimento muito especial por ter aceitado ser meu

orientador, pela sugestão do tema, por todo o acompanhamento prestado, pelas suas críticas e

sugestões e, ainda, pelo rigor científico que incutiu no trabalho. Obrigado Professor pela oportunidade

e experiência que foi este último ano. Aprendi imenso consigo.

Ao Professor Augusto Gomes (IST), meu orientador, pela oportunidade e confiança concedida para a

realização deste trabalho e, ainda, pela sua disponibilidade para lê-lo e comentá-lo.

Ao Eng. Manuel Vieira (LNEC), pelo apoio prestado na fase inicial do trabalho laboratorial e pela

ajuda na recolha de bibliografia.

Ao Engenheiro João Custódio (LNEC), pelos esclarecimentos e sugestões relativas ao conteúdo

químico da presente dissertação. O meu sincero agradecimento por ter contribuído com o seu

conhecimento para o rigor científico deste trabalho.

À Eng.ª Sofia Azeredo Lopes (LNEC), pelo auxílio prestado na utilização do Programa R.

Ao pessoal técnico do Núcleo de Betões do LNEC, por me terem acolhido de uma forma tão afável no

seu ambiente de trabalho e pela ajuda prestada no trabalho experimental, em particular aos técnicos

experimentadores Pedro Amaral, João Balsinha, Gil Rosa e João Santos.

À secretária do Núcleo de Betões do LNEC, Carolina Rego, por ter tratado das questões burocráticas

do estágio realizado no LNEC e pela forma gentil com que sempre me tratou.

Pela disponibilização do material e apoio técnico prestado expresso o meu agradecimento às

seguintes entidades e em particular aos seus representantes que a seguir enuncío: SECIL

Companhia Geral de Cal e Cimento, S.A., pela Eng.ª Cláudia Neto; CIMPOR Indústria de Cimentos,

S.A., pelo Eng. António Mesquita e pela Eng.ª Catarina Coelho; BASF Construction Chemicals

Portugal, S.A., pelo Eng. Hélder Miguel.

Às duas instituições que contribuíram para a minha formação académica na área da engenharia civil:

Instituto Superior Técnico (IST) e o Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC). Ao IST

agradeço pelo rigor empregue no seu ensino que indiscutivelmente me tornou mais persistente na

resolução de problemas e pela oportunidade concedida de realizar a minha dissertação no LNEC. Ao

LNEC, e em especial ao seu Núcleo de Betões (NB), por ter proporcionado o desenvolvimento da

minha dissertação naquele espaço e ter permitido o meu acesso a todos os equipamentos

ii

necessários. A liberdade concedida e a confiança em mim depositada foram, sem dúvida,

fundamentais para o término deste trabalho.

A todos os meus amigos e antigos professores, desde o ensino primário até ao universitário que, de

forma directa ou indirecta, contribuíram para a minha formação enquanto pessoa e enquanto

engenheira, os meus sinceros agradecimentos. À minha amiga e antiga docente de Língua

Portuguesa, Professora Graça Maré, um agradecimento especial pela revisão cuidada que fez ao

texto.

À minha irmã, Gilda, o meu obrigado pelo seu companheirismo e por ter ouvido muitos do meus

desabafos, sobretudo, neste último ano. Não a esquecerei, também, pela ajuda prestada na sempre

morosa e aborrecida formatação do trabalho.

E, por último, mas não menos importantes, agradeço aos meus pais, Fernando e Celina, pelo apoio e

educação que me facultaram durante toda a minha vida e, como não podia deixar de referir, à

paciência que têm para me ouvir em todos os momentos. O que sou devo-o a vocês.

iii

RESUMO

As estruturas de betão na construção civil exigem um betão fresco com trabalhabilidade. Esta

trabalhabilidade pode ser conseguida com a adição de uma quantidade de água suficiente, no

entanto esta seria várias vezes superior à teoricamente necessária para a hidratação do ligante,

limitando as propriedades físicas do betão resultante. A solução para este problema consiste na

introdução de substâncias fluidificantes na mistura, que proporcionem uma diminuição da quantidade

de água. Estas substâncias são conhecidas por plastificantes ou superplastificantes.

Esta investigação dedicada aos superplastificantes, fortes redutores de água, visou melhorar o

conhecimento da variação do comportamento de pastas no estado fresco, associada à interacção

cimento-superplastificante. Para tal usaram-se distintos fornecimentos de cimento e

superplastificantes disponíveis no mercado português. Usando igual razão A/C e cimentos da mesma

origem, pretendeu-se isolar a influência da interacção cimento-superplastificante na reologia, por

medição do diâmetro de espalhamento, do tempo de escoamento e da exsudação. A influência do

lote de cimento nestas propriedades foi comparada com a variação devida à alteração da razão A/C,

no sentido de facilitar a interpretação dos resultados obtidos e conferir maior utilidade prática para o

estudo.

Procurou-se analisar que parâmetros das pastas teriam influência na variação da trabalhabilidade,

tendo-se feito esta análise de duas formas: por comparação de diferentes lotes do mesmo cimento e

de cimentos distintos, nomeadamente no que se refere à constituição do clínquer, tendo-se analisado

a finura e os teores de C3A e de álcalis; e com recurso a uma ferramenta estatística, a regressão

linear multivariável, analisar a influência da variação simultânea de parâmetros distintos.

Constatou-se que o lote de cimento pode ter influência significativa na interacção

cimento-superplastificante e que a eficiência dos superplastificantes depende também do tipo de

cimento utilizado. Foram identificadas características do clínquer relevantes para a interacção

cimento-superplastificante, tendo-se evidenciado, entre outras, o teor de álcalis.

Palavras-chave:

Interacção cimento-superplastificante; reologia; estado fresco; espalhamento; escoamento;

exsudação.

v

ABSTRACT

Concrete structures in the construction industry need fresh concrete that has workability. Workability

can be achieved if enough water is added, but the amount required would be several times more than

is theoretically needed to hydrate the binder, and this would limit the physical properties of the

resulting concrete. The solution is to add fluidifying admixtures to the mix that will allow a reduction in

the amount of water. These substances are known as plasticizers or superplasticizers.

This research concentrates on the superplasticizers, which are high-range water reducers, and the

purpose was to improve knowledge of the variation of fresh cement pastes arising from cement-

superplasticizer interaction. Different cements and superplasticizers available on the Portuguese

market were used. The same water/cement (W/C) ratio and cements from the same origin were used.

The aim was to determine the influence of the cement-superplasticizer interaction on the rheology by

measuring the spread diameter, flow time and bleeding time. The influence of the batch of cement on

these properties was compared with the change due to altering the W/C ratio, so as to facilitate

interpretation of the results and make the study more useful in practical terms.

The intention was to see which parameters of the pastes would influence the variation in workability.

The analysis took two forms: comparison of different batches of the same cement and of different

cements, with specific reference to the constitution of the clinker, and analyzing the fineness and C3A

and alkali content; using a statistical tool, multivariate linear regression, to study the influence of

simultaneous variation of different parameters.

It was found that the cement batch can significantly influence the cement-superplasticizer interaction

and that the efficiency of the superplasticizers also depends on the type of cement used.

Characteristics of the clinker that are relevant to the cement-superplasticizer interaction were also

identified, among which is the alkali content.

Keywords:

Cement-superplasticizer interaction; rheology; fresh state; spread; flow; bleeding.

Índice geral

vii

ÍNDICE GERAL

1. INTRODUÇÃO .................................................................................... 1

1.1. CONSIDERAÇÕES INICIAIS .......................................................................... 1

1.2. OBJECTIVOS DA DISSERTAÇÃO ................................................................. 1

1.3. METODOLOGIA E ORGANIZAÇÃO DA DISSERTAÇÃO ............................. 2

2. ESTADO DA ARTE ............................................................................. 5

2.1. INTRODUÇÃO ................................................................................................. 5

2.2. CIMENTO PORTLAND .................................................................................... 5

2.2.1. Composição do cimento Portland ..................................................................................... 7

2.2.2. Hidratação do cimento Portland ........................................................................................ 9

2.2.2.1. Reacções dos compostos principais do cimento Portland com a água 10

2.2.2.2. ..12

2.2.3. Adições minerais . 14

2.3. ADJUVANTES ............................................................................................... 15

2.3.1. Superplastificantes .......................................................................................................... 17

2.3.1.1. Objectivos dos superplastificantes e os seus efeitos nas propriedades do

.18

2.3.1.2. 22

2.3.1.3. .. 31

2.4. REOLOGIA DAS PASTAS CIMENTÍCIAS .................................................... 40

2.4.1. Aspectos essenciais da reologia ..................................................................................... 42

2.4.2. Reologia de fluidos e suspensões................................................................................... 43

2.4.3. Métodos de ensaio .......................................................................................................... 50

2.5. INTERACÇÃO CIMENTO SUPERPLASTIFICANTE ................................... 51

2.5.1. Factores associados ao cimento Portland ...................................................................... 52

2.5.1.1. . 52

2.5.1.2. Influência do teor de C3 52

2.5.1.3. ...54

Interacção cimento-superplastificante: avaliação da estabilidade do comportamento

viii

2.5.1.4. 57

2.5.2. Factores associados aos superplastificantes ............................................................... 57

2.5.3. Factores associados às condições de ensaio ................................................................. 58

2.5.3.1. 58

2.5.3.2. 59

2.5.4. Ensaios para averiguação da compatibilidade cimento-superplastificante..................... 60

3. TRABALHO EXPERIMENTAL.......................................................... 65

3.1. INTRODUÇÃO ............................................................................................... 65

3.2. CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS UTILIZADOS ................................. 65

3.2.1. Cimentos ............................................................................................................ 65

3.2.1.1. 65

3.2.1.2. 66

3.2.1.3. 70

3.2.2. Superplastificantes .......................................................................................................... 73

3.2.2.1. ..73

3.2.2.2. 74

3.2.2.3. Supe .. 74

3.2.3. Água ................................................................................................................................ 75

3.3. AMASSADURA ............................................................................................. 75

3.3.1. Equipamentos utilizados ................................................................................................. 75

3.3.2. Procedimento para a realização da amassadura ............................................................ 76

3.4. ESTABELECIMENTO DA RAZÃO A/C DAS PASTAS ................................ 77

3.5. ENSAIOS LABORATORIAIS ........................................................................ 78

3.5.1. Encadeamento dos ensaios realizados .......................................................................... 79

3.5.2. Ensaio de Espalhamento ................................................................................................ 79

3.5.2.1. .. 79

3.5.2.2. 80

3.5.2.3. 80

3.5.2.4. ... 80

3.5.2.5. . 81

Índice geral

ix

3.5.3. Ensaio de Escoamento ................................................................................................... 81

3.5.3.1. .. 81

3.5.3.2. . 82

3.5.3.3. .. 82

3.5.3.4. 82

3.5.3.5. . 84

3.5.4. Determinação da água exsudada ................................................................................... 84

3.5.4.1. ..84

3.5.4.2. . 84

3.5.4.3. 84

3.5.4.4. 85

3.5.4.5. . 86

4. APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS ....................... 87

4.1. INTRODUÇÃO ............................................................................................... 87

4.2. EFICIÊNCIA DOS ADJUVANTES NA REDUÇÃO DE ÁGUA ...................... 88

4.3. ENSAIOS DE ESPALHAMENTO .................................................................. 92

4.3.1. Cimentos de referência ................................................................................................... 92

4.3.2. Cimentos CA I 52,5 R e CS I 42,5 R ............................................................................... 95

4.3.3. Cimentos tipo II: CA II/A-L 42,5 R e CS II/A-L 42,5 R ..................................................... 99

4.4. ENSAIOS DE ESCOAMENTO .................................................................... 101

4.4.1. Cimentos de referência ................................................................................................. 102

4.4.2. Cimentos CA I 52,5 R e CS I 42,5 R ............................................................................. 105

4.4.3. Cimentos tipo II: CA II/A-L 42,5 R e CS II/A-L 42,5 R ................................................... 108

4.5. ENSAIOS DE EXSUDAÇÃO ....................................................................... 110

4.5.1. Cimentos de referência ................................................................................................. 110

4.5.2. Cimentos CA I 52,5 R e CS I 42,5 R ............................................................................. 112

4.5.3. Cimentos tipo II: CA II/A-L 42,5 R e CS II/A-L 42,5 R ................................................... 114

4.6. PARÂMETROS DAS PASTAS DE CIMENTO COM INFLUÊNCIA NA TRABALHABILIDADE ................................................................................. 115

4.6.1. Fundamentação para a utilização do programa de estatística R .................................. 115


x

4.6.2. Apresentação e análise dos resultados obtidos no programa de estatística R para os

ensaios de espalhamento, escoamento e exsudação .................................................. 118

5. CONCLUSÕES E DESENVOLVIMENTOS FUTUROS ................... 127

5.1. CONSIDERAÇÕES FINAIS ......................................................................... 127

5.2. CONCLUSÕES GERAIS ............................................................................. 127

5.3. PROPOSTAS DE DESENVOLVIMENTOS FUTUROS ............................... 129

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................... 131

Anexo A Resultados dos ensaios de espalhamento efectuados para o estabelecimento das

razões A/C de referência

Anexo B Resultados dos ensaios de espalhamento, escoamento e exsudação para uma

variação da razão A/C em ± 0,03

Anexo C Resultados dos ensaios de espalhamento para a razão A/C de referência

Anexo D Gráficos ilustrativos da escala de valores obtida através da variação da razão A/C

em ± 0,03 para os ensaios de espalhamento realizados aos 30 minutos

Anexo E Gráficos ilustrativos da evolução do espalhamento em função das várias amostras

do cimento, para cada par cimento de referência-superplastificante, ao longo dos três

períodos de tempo para os quais foram realizados os ensaios (10, 30 e 60 minutos)

Anexo F Resultados dos ensaios de escoamento para a razão A/C de referência

Anexo G Gráficos ilustrativos da escala de valores obtida através da variação da razão A/C

em ± 0,03 para os ensaios de escoamento realizados aos 30 minutos para 300

gramas de pasta escoada

Anexo H Gráficos ilustrativos da evolução do escoamento (para 300 gramas de pasta

escoada) em função das várias amostras do cimento, para cada par cimento de

referência-superplastificante, ao longo dos três períodos de tempo para os quais

foram realizados os ensaios (10, 30 e 60 minutos)

Anexo I Resultados dos ensaios de exsudação para a razão A/C de referência

Anexo J Gráficos ilustrativos da escala de valores obtida através da variação da razão A/C

em ± 0,03 para os ensaios de exsudação

Anexo K Gráficos ilustrativos do espalhamento em função de características do cimento:

teores de álcalis, C3A, C3S, C2S, C2S+C3S, C4AF, SO3 e fíler, e ainda a finura Blaine

Índice geral

xi

Anexo L Gráficos ilustrativos do tempo de escoamento em função de características do

cimento: teores de álcalis, C3A, C3S, C2S, C2S+C3S, C4AF, SO3 e fíler, e ainda a

finura Blaine

Anexo M Gráficos ilustrativos da exsudação em função de características do cimento: teores

de álcalis, C3A, C3S, C2S, C2S+C3S, C4AF, SO3 e fíler, e ainda a finura Blaine

Anexo N Exemplo de um output das análises efectuadas no programa de estatística R

Anexo O Quadros com os resultados das análises efectuadas no programa de estatística R

para os ensaios de escoamento

Anexo P Quadros com os resultados das análises efectuadas no programa de estatística R

para os ensaios de exsudação


xii

Índice de figuras

xiii

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 2.1 Ilustração da natureza heterogénea de um grão de cimento: à esquerda sob a forma

esquemática (Vikan, 2005) e à direita através de uma imagem obtida por micrografia óptica do

clínquer do cimento Portland (não hidratado), com uma ampliação de 100 vezes (Donald et al., 1998).

................................................................................................................................................................. 9

Figura 2.2 Desenvolvimento da hidratação dos componentes principais do cimento segundo Neville

(1995) e Mounanga et al. (2004), respectivamente à esquerda e direita. ............................................ 11

Figura 2.3 Ilustração das agulhas de etringite que resultam da interacção entre aluminatos e o

sulfato de cálcio (Coutinho, 1988). ........................................................................................................ 12

Figura 2.4 Ilustração da curva do calor de hidratação de uma pasta de cimento Portland corrente,

com indicação dos estágios do processo de hidratação (Bishop et al., 2003). .................................... 13

Figura 2.5 Utilização dos superplastificantes (Griesser, 2002). ......................................................... 19

Figura 2.6 Esquema da molécula duma substância tensioactiva. A parte hidrófoba não é molhada

pela água ou tende a sair do seu contacto, e a parte que é ionizável fica em contacto com a água

(Coutinho, 1988). ................................................................................................................................... 23

Figura 2.7 Unidade molecular que é repetida no MLS (Roncero, 2000). .......................................... 24

Figura 2.8 Unidade molecular de SNF (à esquerda) e SMF (à direita) (Roncero, 2000). ................. 25

Figura 2.9 Unidade molecular que é repetida num policarboxilato, onde X representa um grupo polar

ou iónico, R1 representa H ou CH3 e R2 representa uma cadeia lateral de poliéter (por exemplo, óxido

polietileno) (Vikan, 2005). ...................................................................................................................... 25

Figura 2.10 Perda de abaixamento ao longo do tempo, a 20ºC, para betão fabricado com e sem

superplastificantes, para o mesmo abaixamento inicial. A dosagem de superplastificante foi de 0,4%

de polímero (material sólido) SNF relativamente à massa de cimento (Collepardi e Valente, 2006). . 27

Figura 2.11 Perda de abaixamento ao longo do tempo em betões fabricados com

superplastificantes, a 20ºC, do tipo PC ou SNF. As percentagens indicadas junto às curvas referem-

se à dosagem de superplastificante, ou seja, o teor de polímero em relação à massa de cimento

(Collepardi e Valente, 2006). ................................................................................................................. 28

Figura 2.12

.................................................................................................... 28

Figura 2.13 Superplastificante baseado em CLAP hidrolisado na água alcalina da pasta de cimento:

o número de COO- aumenta progressivamente com o tempo e é responsável pela baixa perda de

abaixamento ao longo do tempo (Collepardi e Valente, 2006). ............................................................ 29

Figura 2.14 Representação esquemática da tendência da perda de abaixamento ao longo do tempo

em betões com diferentes superplastificantes acrílicos (PC, PE, SLCA, PE+SLCA) e cimento do tipo

CEMII/A-L 32,5 R (340 Kg/m3), A/C=0,45 (Collepardi e Valente, 2006). .............................................. 30

Figura 2.15 Efeito dos superplastificantes sobre as pastas de cimento (Azevedo, 2002). ............... 32

Figura 2.16 Esquema do modelo de Stern (Vieira, 2008). ................................................................. 33


xiv

Figura 2.17 Esquema elucidativo da repulsão electrostática. A superfície do lado direito mostra uma

parcela de uma superfície com carga positiva, na qual as moléculas de superplastificante absorvem

directamente, por sua vez, no lado esquerdo, na parcela de uma superfície com carga negativa, a

adsorção das moléculas do superplastificante são intermediadas por catiões (Ramachandran et al.,

1998). ..................................................................................................................................................... 33

Figura 2.18 Ilustração esquemática (não à escala) de um polímero sulfonatado (SNF) e o efeito da

sua repulsão electrostática na dispersão de partículas de cimento (Collepardi et al., 1999). .............. 34

Figura 2.19 Esquema elucidativo da repulsão estérica. As partículas são repelidas devido à

sobreposição das cadeias dos polímeros (Ramachandran et al., 1998). ............................................. 35

Figura 2.20 Ilustração esquemática (não à escala) de um polímero policarboxilato (PC) e o efeito da

sua repulsão electrostática na dispersão de partículas de cimento (Collepardi et al., 1999). .............. 35

Figura 2.21 Ilustração esquemática do efeito da dimensão da partícula (Kjeldsen, Bergström e

Geiker, 2004). ........................................................................................................................................ 36

Figura 2.22 Relação entre o espalhamento da pasta de cimento e o potencial zeta (a) e a força

entre partículas (b) (Uchikawa, Hanehara e Sawaki, 1997). ................................................................. 37

Figura 2.23 Ilustração esquemática do efeito de depleção (a) e tribilógico (b) (Ohta et al., 1997). .. 38

Figura 2.24 Adsorção de moléculas de superplastificante numa partícula de cimento: (A)

monocamada e (B) enrolado (Huyhn, 1996). ........................................................................................ 39

Figura 2.25 Aplicação de uma tensão de corte num volume elementar de material (Vieira, 2008). . 43

Figura 2.26 Escoamento de um fluido laminar (Azevedo, 2002). ...................................................... 44

Figura 2.27 Distribuição de velocidades de um fluido laminar (Azevedo, 2002). .............................. 44

Figura 2.28 Gráficos de tensão-deformação para sólidos Hookiano e líquidos Newtonianos (Vieira,

2008). ..................................................................................................................................................... 45

Figura 2.29 Fluido de Bingham (Ferraris, 1999). ............................................................................... 47

Figura 2.30 Representação gráfica de alguns modelos reológicos que relacionam a tensão de corte

com o gradiente de velocidade (Azevedo, 2002). ................................................................................. 48

Figura 2.31 Reogramas de diversos comportamentos reológicos (Vieira, 2008). ............................. 50

Figura 2.32 Representação esquemática das várias interacções existentes entre o clínquer, as

diferentes formas de sulfato de cálcio (CaSO4) e o superplastificante (Ramachandran et al., 1998). . 52

Figura 2.33 Efeito da adição de sulfato de sódio, em função do tempo de hidratação, no ensaio de

mini-abaixamento de pastas de cimento com A/C=0,35, em cimentos do tipo V (de acordo com a

ASTM C150) com baixo teor de álcalis: 0,31%, 0,35% e 0,31%, respectivamente (Jiang, Kim e Aïtcin,

1999). ..................................................................................................................................................... 55

Figura 2.34 Efeito da adição de sulfato de sódio, em função do tempo de hidratação, no ensaio de

mini-abaixamento de pastas de cimento com A/C=0,35, em cimentos do tipo V (de acordo com a

ASTM C150) com elevado teor de álcalis: 0,52%, 0,92% e 0,74%, respectivamente (Jiang, Kim e

Aïtcin, 1999). ......................................................................................................................................... 55

Figura 2.35 Influência da adição de Na2SO4 na adsorção de superplastificantes PNS e na

viscosidade aparente de pastas de cimento (A/C=0,5; dosagem do PNS: 0,6 e 1,2 em relação à

massa de cimento) (Ramachandran et al., 1998). ................................................................................ 56

Índice de figuras

xv

Figura 2.36 Definição de ponto de saturação dos superplastificantes (cone de Marsh) (Azevedo,

2002). ..................................................................................................................................................... 58

Figura 2.37 Ensaios em pastas (Aïtcin, 1998). .................................................................................. 60

Figura 2.38 Diferentes tipos de comportamento reológico (Aïtcin, 1998). ......................................... 62

Figura 3.1 Armazenamento dos cimentos: a) provenientes do produtor C, b) provenientes do

produtor S (cada bidão contem vários sacos conforme ilustrado em c)). ............................................. 65

Figura 3.2 Misturadora utilizada na amassadura das pastas............................................................. 76

Figura 3.3 Colocação de um pano húmido sobre o balde da misturadora, que contém a pasta, a fim

de evitar a evaporação da sua água. .................................................................................................... 77

Figura 3.4 Procedimento do ensaio de espalhamento com o mini-cone de Kantro. ......................... 81

Figura 3.5 Procedimento adoptado para a execução do ensaio de escoamento. ............................. 83

Figura 3.6 Preparação da proveta para medição da água exsudada: a) introdução da pasta na

proveta; b) recobrimento da proveta com parafilme. ............................................................................ 86

Figura 3.7 Determinação da água exsudada com recurso a vidros de relógio e a uma estufa a

100ºC. .................................................................................................................................................... 86

Figura 4.1 Resultados dos ensaios de espalhamento, realizados aos 30 minutos, para o cimento S I

42,5 R. ................................................................................................................................................... 92

Figura 4.2 Resultados dos ensaios de espalhamento, realizados aos 30 minutos, para o cimento CA

I 42,5 R. ................................................................................................................................................. 93

Figura 4.3 Espalhamento obtido nos ensaios realizado aos 30 minutos para as 3 amostras do

cimento CA I 52,5 R. ............................................................................................................................. 98

Figura 4.4 Espalhamento obtido nos ensaios realizado aos 30 minutos para as 3 amostras do

cimento CS I 42,5 R. ............................................................................................................................. 99

Figura 4.5 Espalhamento obtido nos ensaios realizados aos 30 minutos para as 3 amostras do

cimento ................................................................................................................................................ 101

Figura 4.6 Espalhamento obtido nos ensaios realizados aos 30 minutos para as 3 amostras do

cimento ................................................................................................................................................ 101

Figura 4.7 Resultados dos ensaios de escoamento, realizados aos 30 minutos para 300 gramas de

pasta escoada, para o cimento S I 42,5 R. ......................................................................................... 102

Figura 4.8 Resultados dos ensaios de escoamento, realizados aos 30 minutos para 300 gramas de

pasta escoada, para o cimento CA I 42,5 R. ....................................................................................... 102

Figura 4.9 Escoamento obtido no ensaio realizado aos 30 minutos (para 300 gramas de pasta

escoada) para as 3 amostras do cimento CA I 52,5 R. ...................................................................... 107

Figura 4.10 Escoamento obtido no ensaio realizado aos 30 minutos (para 300 gramas de pasta

escoada) para as 3 amostras do cimento CS I 42,5 R. ...................................................................... 108

Figura 4.11 Tempo de escoamento obtido no ensaio realizado aos 30 minutos (para 300 gramas de

pasta escoada) para as 3 amostras do cimento CA II/A-L 42,5 R. ..................................................... 109

Figura 4.12 Tempo de escoamento obtido no ensaio realizado aos 30 minutos (para 300 gramas de

pasta escoada) para as 3 amostras do cimento CS II/A-L 42,5 R. ..................................................... 110

Figura 4.13 Resultados da exsudação de pastas fabricadas com o cimento S I 42,5 R. ................ 110


xvi

Figura 4.14 Resultados da exsudação de pastas fabricadas com o cimento CA I 42,5 R. ............. 111

Figura 4.15 Exsudação obtida ao fim de 3 horas para as 3 amostras do cimento CA I 52,5 R. ..... 113

Figura 4.16 Exsudação obtida ao fim de 3 horas para as 3 amostras do cimento CS I 42,5 R. ..... 114

Figura 4.17 Exsudação obtida ao fim de 3 horas para as 3 amostras do cimento CA II/A-L 42,5 R.

............................................................................................................................................................. 115

Figura 4.18 Exsudação obtida ao fim de 3 horas para as 3 amostras do cimento CS II/A-L 42,5 R.

............................................................................................................................................................. 115

Figura 4.19 Espalhamento em função do teor de C3A para as pastas fabricadas com os cimentos

CEM I e superplastificante G. .............................................................................................................. 116

Índice de quadros

xvii

ÍNDICE DE QUADROS

Quadro 2.1 Notação utilizada na química do cimento. ........................................................................ 7

Quadro 2.2 Compostos principais do cimento Portland (Coutinho, 1988). .......................................... 7

Quadro 2.3 Custo comparativo de vários superplastificantes (em percentagem) em relação ao custo

de 1 kg de polímero acrílico (Collepardi et al., 1999). ........................................................................... 30

Quadro 2.4 Relações entre a viscosidade e a concentração de suspensões (Ferraris, 1999). ........ 46

Quadro 2.5 Relações entre a tensão de corte e o gradiente de velocidade (Ferraris, 1999). ........... 46

Quadro 3.1 Origem, tipos e classes de resistência dos cimentos utilizados no trabalho experimental

e respectivas datas das colheitas das amostras. .................................................................................. 66

Quadro 3.2 Características químicas e mineralógicas (método de Bogue) das amostras do cimento

S I 42,5 R. .............................................................................................................................................. 67

Quadro 3.3 Características químicas e mineralógicas (método de Bogue) das amostras do cimento

CA I 42,5 R. ........................................................................................................................................... 68

Quadro 3.4 Características químicas e mineralógicas (método de Rietveld) das amostras do

cimento CA I 42,5 R. ............................................................................................................................. 68

Quadro 3.5 Características químicas e mineralógicas (método de Bogue) das amostras dos

cimentos CS I 42,5 R e CA I 52,5 R. ..................................................................................................... 69

Quadro 3.6 Características químicas e mineralógicas (método de Rietveld) das amostras do

cimento CA II/A-L 42,5 R. ...................................................................................................................... 69

Quadro 3.7 Características químicas das amostras dos cimentos CA II/A-L 42,5 R e CS II/A-L 42,5

R. ........................................................................................................................................................... 70

Quadro 3.8 Características físicas, mecânicas e da pasta normal das amostras do cimento S I 42,5

R. ........................................................................................................................................................... 70

Quadro 3.9 Características físicas, mecânicas e da pasta normal das amostras do cimento CA I

42,5 R. ................................................................................................................................................... 71

Quadro 3.10 Características físicas, mecânicas e da pasta normal das amostras do cimento CS I

42,5 R. ................................................................................................................................................... 71

Quadro 3.11 Características físicas, mecânicas e da pasta normal das amostras do cimento CA I

52,5 R. ................................................................................................................................................... 72

Quadro 3.12 Características físicas, mecânicas e da pasta normal das amostras do cimento CA II/A-

L 42,5 R. ................................................................................................................................................ 72

Quadro 3.13 Características físicas, mecânicas e da pasta normal das amostras do cimento CS II/A-

L 42,5 R. ................................................................................................................................................ 73

Quadro 3.14 Principais características do superplastificante R (BASF, 2006b). ............................... 74

Quadro 3.15 Principais características do superplastificante G (BASF, 2006a)................................ 74

Quadro 3.16 Principais características do superplastificante GS (BASF, 2009). .............................. 75

Quadro 4.1 Valor médio das características dos cimentos consideradas preponderantes para a

selecção dos cimentos CA I 52,5 R e CS I 42,5 R para todos os cimentos CEM I estudados. ........... 88


xviii

Quadro 4.2 Indicação dos cimentos incluídos no estudo, para além dos dois cimentos de referência,

e as propriedades consideradas preponderantes para a sua selecção. .............................................. 88

Quadro 4.3 Razões A/C de referência determinadas para cada cimento de referência, respectiva

composição das pastas e resultados obtidos nos ensaios de espalhamento para o seu

estabelecimento. ................................................................................................................................... 89

Quadro 4.4 Composição das pastas fabricadas com uma variação de ± 0,03 na razão A/C,

relativamente à de referência. ............................................................................................................... 90

Quadro 4.5 Resultados dos ensaios de espalhamento (realizado aos 30 minutos) para a variação da

razão (A/C)referência em ± 0,03. ................................................................................................................ 90

Quadro 4.6 Resultados dos ensaios de escoamento (realizado aos 30 minutos para 300 gramas de

pasta escoada) para a variação da razão (A/C)referência em ± 0,03. ....................................................... 91

Quadro 4.7 Resultados dos ensaios de exsudação para a variação da razão (A/C) referência em ± 0,03.

............................................................................................................................................................... 91

Quadro 4.8 Valores médios, máximos, mínimos, amplitude máxima de variação ( e coeficiente de

variação dos ensaios de espalhamento realizados aos 30 minutos para os cimentos de referência. . 94

Quadro 4.9 Limite superior e inferior para os ensaio de espalhamento (realizado aos 30 minutos)

para a variação da razão (A/C)referência em ± 0,03. ........................................................................... 94

Quadro 4.10 Valor médio, máximo, mínimo, amplitude máxima de variação ( e coeficiente de

variação, para os vários períodos de tempo para os quais se efectuou os ensaios de espalhamento

com os cimentos de referência. ............................................................................................................ 95

Quadro 4.11 Média, amplitude de variação ( ) e coeficiente de variação dos ensaios de

espalhamento (30 minutos) para os cimentos CA I 52,5 R e CS I 42,5 R. ........................................... 96

Quadro 4.12 Indicação da variação esperada e da verificada para o cimento CA I 52,5 R, relativa ao

espalhamento. ....................................................................................................................................... 97

Quadro 4.13 Indicação da variação esperada e da verificada para o cimento CS I 42,5 R, relativa ao

espalhamento. ....................................................................................................................................... 98

Quadro 4.14

espalhamento (30 minutos) para os cimentos CA II/A-L 42,5 R e CS II/A-L 42,5 R............................. 99

Quadro 4.15 Valores

variação dos ensaios de escoamento realizados aos 30 minutos para 300 gramas de pasta escoada

para os cimentos de referência. .......................................................................................................... 103

Quadro 4.16 Resultados dos ensaios de escoamento (realizados aos 30 minutos para 300 gramas

de pasta escoada) para a variação da razão (A/C)referência em ± 0,03. ................................................ 104

Quadro 4.17 Valor médio, máximo, mínimo, amplitude máxima de variação ( e coeficiente de

variação, para os vários períodos de tempo para os quais se efectuou os ensaios de escoamento com

os cimentos de referência. .................................................................................................................. 105

Quadro 4.18 Média, amplitude de variação ( ) e coeficiente de variação dos ensaios de

escoamento (30 minutos para 300 gramas de pasta escoada) para os cimentos CA I 52,5 R e CS I

42,5 R. ................................................................................................................................................. 105

Índice de quadros

xix


escoamento. ........................................................................................................................................ 106


escoamento. ........................................................................................................................................ 107

Quadro 4.21

escoamento (30 minutos para 300 gramas de pasta escoada) para os cimentos CA II/A-L 42,5 R e

CS II/A-L 42,5 R. ................................................................................................................................. 108

Quadro 4.22

variação dos ensaios de exsudação para os cimentos de referência. ............................................... 112

Quadro 4.23 Resultados dos ensaios da exsudação para a variação da razão (A/C) referência

em ± 0,03. ............................................................................................................................................ 112

Quadro 4.24

para os cimentos CA I 52,5 R e CS I 42,5 R. ...................................................................................... 113

Quadro 4.25

para os cimentos CA II/A-L 42,5 R e CS II/A-L 42,5 R. ...................................................................... 114

Quadro 4.26 Variáveis com influência nos modelos que traduzem os ensaios de espalhamento (30

minutos), que envolvem os dois cimento de referência, e respectivos p-value do teste F. ................ 119

Quadro 4.27 Número de variáveis que surgem nos modelos com p-value 0,05 em relação ao

número total destes modelos que traduzem os ensaios de espalhamento (30 minutos) envolvendo os

dois cimentos de referência................................................................................................................. 120

Quadro 4.28 Variáveis com influência nos modelos que traduzem os ensaios de espalhamento (30

minutos), que envolvem os cimentos S I 42,5 R, CA I 42,5 R, CS I 42,5 R e CA I 52,5 R, e respectivos

p-value do teste F. ............................................................................................................................... 120

Quadro 4.29 Número de variáveis que surgem nos modelos com p-value 0,05 em relação ao

número total destes modelos que traduzem os ensaios de espalhamento (30 minutos) envolvendo os

cimentos S I 42,5 R, CA I 42,5 R, CS I 42,5 R e CA I 52,5 R .121

Quadro 4.30 Variáveis (método de Rietveld) com influência nos modelos que traduzem os ensaios

de espalhamento (30 minutos), que envolvem os cimentos CA I 42,5 R e CA II/A-L 42,5 R e

respectivos p-value do teste F. ........................................................................................................... 121

Quadro 4.31 Óxidos da análise química com influência nos modelos que traduzem os ensaios de

espalhamento (30 minutos), que envolvem todos os cimentos estudados (S I 42,5 R; CA I 42,5 R;

CA II/A-L 42,5 R; CS II/A-L 42,5 R; CS I 42,5 R; CA I 52,5 R), e respectivos p-value do teste F. ..... 122

Quadro 4.32 Sinal dos coeficientes de regressão

cimentos-superplastificante(s) obtidos para o espalhamento. ............................................................ 123


cimentos-superplastificante(s) obtidos para o escoamento. ............................................................... 124


cimentos-superplastificante(s) obtidos para a exsudação. ................................................................. 125

Quadro 4.35 Sentido da variação (incremento ou decremento) provocado pelas variáveis

consideradas nas análises. ................................................................................................................. 126


xx

Lista de abreviaturas

xxi

LISTA DE ABREVIATURAS

A área do plano paralelo à força

A/C razão água-cimento em massa

A/L razão água-ligante

ACI American Concrete Institute

AFm monosulfoaluminato de cálcio ou monosulfato

AFM microscopia por forças atómicas

AFt trisulfoaluminato de cálcio ou etringite

AP polímeros acrílicos

ASTM American Society for Testing and Materials

C sulfato de cálcio

C2S silicato bicálcico ou belite

C3A aluminato tricálcico ou celite

C3S silicato tricálcico ou alite

C4AF aluminoferrato tetracálcico ou felite

CAE copolímero de ácido acrílico carboxílico com éster acrílico

CANMET Canada Centre for Mineral and Energy Technology

CH hidróxido de cálcio ou portlandite

CLAP reticulado de polímero acrílico

C-S-H silicato de cálcio hidratado

EN norma europeia

EO óxidos etilenos

F força de corte aplicada

Fel forças electrostáticas repulsivas

Fst forças repulsivas estéricas

Ftot força total que actua entre as partículas de cimento e o superplastificante

FvdW forças de van der Waals

G módulo de distorção

LNEC Laboratório Nacional de Engenharia Civil

MLS linhossulfonatos modificados

NB Núcleo de Betões

NP norma portuguesa

PC polímero policarboxilato


xxii

PE polímero com cadeias laterais de óxido etileno

PEO óxidos polietilenos

PMS sulfonatos polimelaminas

PNS sulfonatos polinaftalenos

RILEM les Matériaux et les Constructions

SLCA agente controlador da perda de abaixamento ao longo do tempo

SMF policondensado de sulfonato de melamina e formaldeído

SNF policondensado de ácido naftaleno-2-sulfónico e formaldeído

SP superplastificante

Letras gregas

compacidade

compacidade máxima

velocidade de corte ou gradiente de velocidade

ângulo de deformação

coeficiente de viscosidade

tensão de corte

tensão limite de escoamento ou tensão de cedência

Introdução

1

1. INTRODUÇÃO 1.1. CONSIDERAÇÕES INICIAIS

Actualmente, o fabrico de betões envolve quase sempre a utilização de adjuvantes redutores de

água. Entre estes, os superplastificantes são aqueles que exibem maior eficiência, sendo a sua

utilização fundamental para se obterem betões de elevado desempenho. Estão actualmente

disponíveis no mercado produtos desenvolvidos nos últimos anos, que são extremamente eficientes,

mas cuja acção está fortemente dependente das características do cimento. Não é possível,

conhecendo o tipo de superplastificante e o cimento a utilizar, prever a compatibilidade entre os

materiais, uma vez que com a simples alteração do lote de cimento fornecido pode variar a adsorção

do adjuvante e, portanto, a sua eficiência. Esta variação não é, porém, impeditiva da utilização dos

adjuvantes nos betões, mas reduz as possibilidades de optimização das misturas e pode levar a

comportamentos inesperados, dada a sensibilidade à dosagem. Outra limitação associada reside na

dificuldade em isolar a origem de variações de comportamento, quando se utilizam estes

superplastificantes.

O conhecimento do intervalo de variação do comportamento esperado quando se usam diferentes

lotes de um mesmo cimento, mantendo o tipo e a origem, é útil, não só para a formulação das

misturas e para melhor identificação da causa de alterações de comportamento, mas também para o

desenvolvimento de métodos de caracterização da eficiência dos superplastificantes.

1.2. OBJECTIVOS DA DISSERTAÇÃO

O presente trabalho tem como objectivo melhorar o conhecimento da variação do comportamento de

pastas no estado fresco, associada à interacção cimento-superplastificante, para distintos

fornecimentos de cimento e superplastificantes, maioritariamente de última geração, disponíveis no

mercado.

Desta forma, a presente dissertação procura dar resposta às seguintes questões:

O comportamento das pastas varia de forma significativa com a alteração do lote de cimento

do mesmo tipo e proveniente da mesma fábrica?

Qual a influência da composição do cimento nessa variação?

A variação é função do tipo de superplastificante?

É de referir que as pastas por si só não têm uma aplicação muito vasta, contudo fazem parte dos

constituintes das argamassas e betões e, como tal, o seu estudo é de grande importância, pois

possuem um papel determinante no comportamento do betão enquanto fresco, durante a cura e no

estado endurecido.


2

A compreensão do comportamento de pastas de cimento nas primeiras idades tem fundamental

importância dado que dele dependem não só os métodos de aplicação, mas também as

características do produto endurecido.

1.3. METODOLOGIA E ORGANIZAÇÃO DA DISSERTAÇÃO

A metodologia planeada para a realização deste trabalho de investigação, que culminou com a

redacção da presente dissertação, teve como primeira etapa a recolha de informação através de uma

pesquisa bibliográfica realizada em fontes nacionais e internacionais. Pretendeu-se adquirir um

conhecimento global sobre o tema em questão, reunir os instrumentos necessários à planificação e

elaboração do trabalho experimental e ganhar sensibilidade para a análise dos resultados dos

ensaios.

O presente documento compreende 5 capítulos, organizados e distribuídos da forma a seguir

apresentada.

No presente capítulo apresentam-se os motivos impulsionadores deste trabalho de investigação, os

seus objectivos e descreve-se a estrutura do presente documento.

O capítulo 2 consiste num levantamento do estado da arte, em fontes nacionais e internacionais,

sobre temas com relevo para o âmbito da investigação. Assim, retrata-se neste capítulo aspectos

essenciais sobre o cimento Portland e a reologia de pastas cimentícias, dando-se maior ênfase aos

superplastificantes e à interacção cimento-superplastificante.

No capítulo 3 apresentam-se as razões que motivaram a escolha dos materiais seleccionados para a

realização do estudo experimental das pastas cimentícias e descrevem-se as suas principais

propriedades. Efectua-se a descrição do procedimento adoptado para a amassadura das pastas, e da

forma como foram estabelecidas as razões A/C das pastas a partir das quais se desenvolveu todo o

trabalho experimental. Neste capítulo são ainda apresentados e ilustrados os ensaios adoptados para

caracterizar o comportamento das pastas, fazendo-se referência aos objectivos de cada um deles,

normas utilizadas, aparelhos e utensílios e procedimentos adoptados, sendo também descrita a

sequência pela qual foram realizados.

O capítulo 4 dedica-se à apresentação dos resultados obtidos durante o trabalho experimental, para

todos os ensaios descritos no capítulo 3, tentando extrair conclusões destes, aferindo a variação do

comportamento das pastas em função da origem e do lote do cimento, e sobre a eficiência e

manutenção da trabalhabilidade dos superplastificantes estudados. Os resultados dos ensaios são

apresentados individualmente para cada um dos três tipos de ensaios efectuados (espalhamento,

escoamento e exsudação). Neste capítulo são também apresentados os modelos obtidos a partir de

análises efectuadas no programa de estatística R com o intuito de complementar os resultados da

investigação.

Introdução

3

No útimo capítulo apresentam-se as principais conclusões e contribuições do trabalho realizado, bem

como algumas sugestões tendo em vista futuros desenvolvimentos no domínio da temática abordada:

o estudo da interacção cimento-superplastificante.

Por fim, esta dissertação encerra com a apresentação da bibliografia e dos anexos referenciados ao

longo do texto.


4

Estado da arte

5

2. ESTADO DA ARTE 2.1. INTRODUÇÃO

Em virtude do objectivo central da presente dissertação, estudo da interacção

cimento-superplastificante, implicar um conhecimento profundo de vários fenómenos inerentes a cada

um dos materiais envolvidos nesta interacção, estes serão abordados no presente capítulo, dando-se

especial destaque aos superplastificantes, uma vez que, recentemente, têm sido desenvolvidos

novos produtos.

Serão, ainda, abordados neste capítulo aspectos fundamentais da reologia de pastas cimentícias,

sendo, por fim, dedicada uma secção à interacção cimento-superplastificante, uma vez que tem

grande importância para a realização do trabalho experimental e para a posterior análise e discussão

dos resultados.

Adiante, é considerado como sistema cimentício toda a mistura que contenha cimento na sua

composição, incluindo-se neste conjunto as pastas, as caldas, as argamassas e os betões.

2.2. CIMENTO PORTLAND

O cimento (ligante hidráulico) é um material inorgânico finamente moído que, quando misturado com

água, forma uma pasta que faz presa e endurece em virtude das reacções e processos de hidratação

e que, depois de endurecer, mantém a sua resistência e estabilidade mesmo debaixo de água.

O cimento é obtido pela cozedura, a temperaturas da ordem de 1450ºC, de uma mistura devidamente

proporcionada de calcário (carbonato de cálcio), argila (silicatos de alumínio e ferro) e eventualmente,

outra ou outras substâncias apropriadas ricas em sílica, alumina ou ferro, reduzida a pó muito fino.

Das matérias-primas principais extraem-se os óxidos necessários para a hidratação:

Do calcário (carbonato de cálcio CaCO3 calcita), através do aquecimento a elevada

temperatura, extrai-se a cal (CaO) e liberta-se CO2 para a atmosfera:

CaCO3 CaO + CO2 (2.1)

Da argila extraem-se os óxidos: SiO2, Al2O3 e Fe2O3.

No processo de cozedura das matérias-primas (calcário e argila) ocorrem diversas reacções

químicas, formando-se novos compostos que, ao arrefecerem, aglomeram-se em pedaços com

dimensões variáveis (2 mm a 20 mm) designados por clínquer.

A mistura das matérias-primas, calcário e argila é doseada de tal modo que, depois de perder a água

e o dióxido de carbono, devido à elevada temperatura atingida no forno, tenha uma composição

química dentro dos seguintes limites (Coutinho, 1988):


6

cal (CaO) presente entre 60% a 68%;

sílica (SiO2) presente entre 17% a 25%;

alumina (Al2O3) presente entre 2% a 9%;

óxido de ferro (Fe2O3) presente entre 0,5% a 6%.

Além destes componentes principais, a matéria-prima contém ainda metais alcalinos, magnésio,

manganésio, titânio, fósforo e, eventualmente, sulfatos (Coutinho, 1988):

óxido de magnésio (MgO) presente entre 0% a 2%;

óxido de potássio (K2O) e óxido de sódio (Na2O) presentes entre 0,5% a 1,5%.

Após o arrefecimento, o clínquer é moído juntamente com aditivos, para facilitar a moagem, e sulfato

de cálcio (C ), para regular o tempo de presa. Nesta fase, podem ser juntadas à mistura adições

(pozolanas, cinzas volantes, escórias de alto forno, etc.) para lhe modificar as propriedades e a tornar

mais económica. Podem, ainda, ser juntadas adições inertes em quantidades que não prejudiquem

as propriedades do cimento.

É de salientar que existem duas formas estáveis de sulfatos de cálcio: di-hidratado, também

designado por gesso, (CaSO4·2H2O,isto é, C H2) e anidro (CaSO4, isto é, C ). O sulfato de cálcio

hemi-hidratado (CaSO4·0.5H2O,isto é, C H0,5) é mais solúvel quando comparado com as anteriores

formas e obtém-se a partir da desidratação do di-hidrato durante o processo de moagem do clínquer

a temperaturas acima dos 80 ºC (Bensted, 1982). A forma anidra natural é a menos solúvel de todas

(Bedard, 2005). À medida que a decomposição prossegue, uma nova forma anidra solúvel (anidrite II)

pode correr no moinho a temperaturas acima dos 100 ºC.

Normalmente, o sulfato de cálcio é adicionado ao clínquer na forma de gesso ou hemi-hidratado

(Vieira, 2008). De acordo com a NP EN 197-1 (2001), a sua dosagem máxima é expressa em função

da massa de SO3, podendo esta variar de 3,5% a 4,0%, contudo, em alguns casos, é permitida a

utilização de uma percentagem mais elevada de sulfato de cálcio. Para cimentos brancos, o limite

máximo de SO3 deve estar compreendido entre 4% e 4,5%.

O ligante assim obtido é designado correntemente por cimento Portland (Coutinho, 1988).

A notação normalmente utilizada na bibliografia técnico-científica especializada para os componentes

químicos do cimento Portland é apresentada no Quadro 2.1.

Estado da arte

7

Quadro 2.1 Notação utilizada na química do cimento.

Nome Fórmula Símbolo

Óxido de cálcio CaO C

Óxido de silício SiO2 S

Óxido de alumínio Al2O3 A

Óxido de ferro Fe2O3 F

Água H2O H

Trióxido de enxofre SO3 2.2.1. Composição do cimento Portland

Tal como já foi referido anteriormente, o cimento Portland é essencialmente composto por clínquer

cujas fases principais (minerais principais) são quatro. A composição mineralógica típica de um

cimento Portland é indicada no Quadro 2.2, assim como as abreviaturas comummente utilizadas para

os seus compostos.

Quadro 2.2 Compostos principais do cimento Portland (Coutinho, 1988).

Nome de composto Composição Abreviatura Percentagem

Silicato tricálcico ou Alite (*) 3CaO.SiO2 C3S 20% a 80%

Silicato bicálcico ou Belite (*) 2CaO.SiO2 C2S 10% a 55%

Aluminato tricálcico ou celite (*) 3CaO.Al2O3 C3A 0% a 15%

Aluminoferrato tetracálcico ou felite (*) 4CaO.Al2O3.Fe2O3 C4AF 5% a 15% (*) Minerais na forma impura

O conhecimento do teor das fases (compostos) do cimento é fundamental para a análise da evolução

da reacção de hidratação e, consequentemente, da evolução das propriedades do betão.

Uma forma possível de estimar a composição do cimento consiste em aplicar o método proposto por

Bogue, em 1929, e normalmente referenciado como O método de Bogue é hoje

universalmente aceite como primeira aproximação através da norma americana ASTM C 150. De

acordo com Coutinho (1988), este método presta muito bons serviços para rápidas apreciações da

qualidade do cimento.

No método proposto por Bogue, através das equações por si desenvolvidas, a percentagem dos

minerais principais do cimento Portland é calculada através do balanço de massas, isto é, através do

peso, em percentagem, dos principais elementos constituintes das matérias-primas e da cal livre

presente no clínquer. O processo descrito anteriormente é denominado por cálculo de Bogue. As

equações de Bogue são enunciadas abaixo (equação (2.2) a (2.5)). Os termos entre parêntesis

representam a percentagem dos óxidos dados em função da massa total de cimento (Bogue, 1955).

C3S = 4,071(CaO) - 7,600(SiO2) - 6,718(Al2O3) - 1,430(Fe2O3) - 2,852(SO3) - 5,188(CO2) (2.2)


8

C2S = 2,867(SiO2) - 0,7544(C3S) (2.3)

C3A = 2,650(Al2O3) - 1,692(Fe2O3) (2.4)

C4AF = 3,043(Fe2O3) (2.5) Estas equações são aplicáveis aos cimentos Portland, desde que a relação entre o óxido de alumínio

e o óxido de ferro seja igual ou superior a 0,64 (isto é, Al2O3 / Fe2O3 0,64). Caso esta relação não

seja válida, devem-se utilizar as equações (2.6) e (2.7), pois neste caso supõe-se que os compostos

de alumina apenas existem na solução sólida (ss) do aluminoferrato tetracálcico com o ferrato

bicálcico, denominada por ss(C4AF + C2F). Nesta situação, o silicato bicálcico continua a ser

determinado de acordo com a equação (2.3). Nos cimentos com esta composição não há aluminato

tricálcico (C3A).

C3S = 4,071(CaO) - 7,600(SiO2) - 4,479(Al2O3) - 2,859(Fe2O3) - 2,852(SO3) - 5,188(CO2) (2.6)

ss(C4AF + C2F) = 2,10(Al2O3) + 1,70(Fe2O3) (2.7) As percentagens de óxido de cálcio e de sílica que figuram nas equações (2.2), (2.3) e (2.6) referem-

se às suas partes combinadas. As partes combinadas dos óxidos referidos anteriormente são

calculadas de acordo com as equações (2.8) e (2.9), respectivamente. A percentagem de sulfato de

cálcio (CaSO4) obtém-se pelo produto de 1,70 pela percentagem de trióxido de enxofre (SO3).

CaO = CaOTotal - CaOLivre (2.8)

SiO2 = SiO2Total - resíduo insolúvel (2.9)

A menos que seja utilizado fíler calcário no cimento, o teor de dióxido de carbono indicado nas

equações (2.2) e (2.6), para o cálculo da percentagem de silicato tricálcico, deve ser considerado

igual a zero.

se supõe que não só todo o clínquer está cristalizado, não ficando nele nenhum material vítreo após o

arrefecimento, mas também que os compostos formados são puros, sem inclusão de átomos

estranhos, ou seja, é admitido que o clínquer só é composto pelos designados minerais principais

(C3S, C2S, C3A e C4AF). Todavia, nenhuma destas hipóteses é correcta, pois a experiência mostra

que há sempre uma certa quantidade de massa vítrea no clínquer, que os compostos principais não

são puros e que o composto ternário férrico tem uma composição geralmente distinta da do

aluminoferrato tetracálcico. A composição potencial assim calculada seria mais aproximada da

verdadeira, se o clínquer fosse arrefecido lentamente (Coutinho, 1988).

Para análises mais precisas é necessário recorrer ao uso de técnicas experimentais, tais como a

difracção de raios X através do método de Rietveld, microscopia óptica, microscopia electrónica de

Estado da arte

9

varrimento e dissolução selectiva, entre outras. A descrição detalhada de tais técnicas pode ser

encontrada em Ramachandran e Beuadoin (1999).

A matéria-prima e os combustíveis empregados no fabrico do cimento possuem sempre, em maior ou

menor grau, metais alcalinos. Por este motivo, também se encontram, ainda que em pequenas

quantidades (menos de 2%), óxidos tais como de sódio (Na2O), de potássio (K2O) e de magnésio

(MgO). É usual existir no cimento cal livre, designação corrente de CaO livre, que se deve a uma

queima insuficiente da matéria-prima ou, então, à decomposição do C3S em C2S e cal livre, quando o

arrefecimento do clínquer é muito lento (Vieira, 2008).

Dois destes elementos minoritários do cimento têm particular interesse: o óxido de sódio (Na2O) e o

óxido de potássio (K2O), conhecidos como álcalis. A sua importância deve-se ao facto de

influenciarem na presa, no endurecimento e em reacções expansivas com o agregado de

argamassas e betões, resultando desta reacção produtos que causam a desintegração do betão. É já

também do conhecimento geral que afectam o ganho de resistência dos sistemas cimentícios, em

especial para idades superiores a 28 dias. Nestes casos, quanto maior o teor de álcalis menor o

ganho de resistência (Neville, 1995).

Importa referir que as partículas de cimento são muito heterogéneas, como esquematizado na Figura

2.1. A distribuição das fases silicatos (C3S/C2S) e aluminatos (C3A/C4AF) são determinadas pelo

processo de moagem e pela relativa resistência à fractura de cada um dos minerais (Vikan, 2005). É,

ainda, de referir que, de acordo com Coutinho (1988), as composições dos minerais são muito

influenciadas pela natureza da matéria-prima, pelas condições de cozedura e de arrefecimento.

Figura 2.1 Ilustração da natureza heterogénea de um grão de cimento: à esquerda sob a forma esquemática (Vikan, 2005) e à direita através de uma imagem obtida por micrografia óptica do clínquer do cimento Portland

(não hidratado), com uma ampliação de 100 vezes (Donald et al., 1998). 2.2.2. Hidratação do cimento Portland

A reacção de hidratação do cimento é, geralmente, apresentada de forma simplificada (e unificada)

como:

Cimento -S-H + CH + calor (2.10)


10

onde H = H2O, C-S-H representa os hidratos de silicato de cálcio hidratado e CH o hidróxido de cálcio

ou portlandite. A reacção de hidratação é, na realidade, a composição de diversas reacções de

hidratação, podendo estas serem apresentadas, esquematicamente, sob a forma das equações

(2.11) a (2.16).

2(3CaO.SiO2) + 6H2O = 3CaO.2SiO2.3H2O + 3Ca(OH)2 (2.11)

2(2CaO.SiO2) + 4H2O = 3,3CaO.2SiO2.3,3H2O + 0,7Ca(OH)2 (2.12)

3CaO.Al2O3 + Ca(OH)2 + 12H2O = 4CaO.Al2O3.13H2O (2.13)

4CaO.Al2O3.Fe2O3+7H2O = 3CaO.Al2O3.6H2O + CaO.Fe2O3.H2O (2.14)

CaO.Fe2O3.H2O + 2Ca(OH)2 + nH2O = 3CaO.Fe2O3 mH2O que forma soluções sólidas com o composto 3CaO.Al2O3.6H2O da reacção anterior (2.15)

3CaO.Al2O3 + 3(CaSO4.2H2O) + 26H2O = 3CaO.Al2O3.3CaSO4.32H2O (2.16)

Desta forma, a reacção de hidratação do cimento Portland abrange um conjunto de reacções

interdependentes das suas diferentes fases, com cinéticas diferentes, no curso das quais os grãos de

cimento anidro iniciais vão sendo progressivamente dissolvidos, dando origem a uma estrutura que

incorpora as moléculas de água. Os produtos formados, na sua maioria, são os C-S-H, que, por sua

vez, começam a formar uma matriz porosa coesiva. O desenvolvimento da reacção de hidratação

corresponde ao aumento progressivo do número de hidratos que formam o esqueleto poroso,

proporcionando o aumento da rigidez e da resistência do material. Devido ao carácter exotérmico da

reacção de hidratação, o calor total gerado fornece uma boa resposta macroscópica da evolução das

reacções químicas que envolvem a hidratação, apesar destas gerarem diferentes taxas de evolução

de calor. Considera-se que o calor de hidratação gerado na hidratação completa de um cimento

corresponde, aproximadamente, à soma dos calores gerados na hidratação dos compostos

individuais do cimento, ponderados pelos teores dos compostos (Maekawa et al., 1999; Metha e

Monteiro, 1994).

2.2.2.1. Reacções dos compostos principais do cimento Portland com a água

Hidratação dos silicatos (C3S e C2S)

As reacções de hidratação dos dois silicatos de cálcio, que compõem a maior percentagem do

cimento Portland, são muito semelhantes, diferindo, apenas, na taxa de reacção, que no caso do C2S

é muito mais baixa do que a do C3S, como mostra a Figura 2.2. Pode-se, então, considerar que a

hidratação do C3S domina o processo exotérmico de hidratação, quando a composição química do

cimento é similar à do cimento Portland comum, cuja fracção de C3S ronda os 50%.

Estado da arte

11

Figura 2.2 Desenvolvimento da hidratação dos componentes principais do cimento segundo Neville (1995) e Mounanga et al. (2004), respectivamente à esquerda e direita.

Simplificadamente, o silicato tricálcico (C3S), ao reagir com a água, liberta hidróxido de cálcio

Ca(OH)2, uma parte do qual fica em solução, outra cristaliza. O mecanismo de hidratação do C3S

desenrola-se em três partes simultâneas: a dissolução do C3S, com libertação de iões Ca2+, OH- e

H2SiO42-; a precipitação do silicato de cálcio hidratado (C-S-H); e a precipitação da portlandite

hidróxido de cálcio (CH). A dissolução ocorre desde o contacto da água com o silicato tricálcico.

O silicato bicálcico, ao reagir com a água, também liberta hidróxido de cálcio, embora em menor

quantidade (cerca de um terço do libertado pelo C3S), e transforma-se num outro silicato de cálcio

hidratado, no qual a relação entre o óxido de cálcio e a sílica é maior (1,65) do que no anterior (1,50)

(Vieira, 2008).

Hidratação dos aluminatos (C3A e C4AF)

No meio científico existem versões contraditórias sobre qual dos aluminatos que compõem o cimento

apresenta maior actividade na presença de água nos primeiros instantes da hidratação. Segundo

Neville (1995), entre os minerais do cimento o aluminoferrato tetracálcico (C4AF) é o que apresenta

maior actividade na presença de água nos primeiros instantes da hidratação, tal como é possível

observar na Figura 2.2. Por sua vez, o estudo de Mounanga et al. (2004) demonstra o contrário, isto

é, que o aluminato tricálcico (C3A) é o que apresenta maior actividade na presença de água nos

primeiros instantes da hidratação. É, ainda, de salientar que Vieira (2008) atribui, tal como Mounanga

et al. (2004), especial relevo à hidratação do aluminato tricálcico (C3A) nos primeiros instantes da

hidratação.

Apesar de não existir consenso sobre a preponderância de cada aluminato nos primeiros instantes da

hidratação, é preferencialmente aceite o maior papel do aluminato tricálcico, tal como indicam os

resultados obtidos por Mounanga et al. (2004). Desta forma, assume-se que o aluminato tricálcico


12

(C3A) é muito importante para o comportamento reológico durante o período inicial da hidratação do

cimento.

Os chamados materiais intersticiais, C3A e C4AF, são fases que têm uma rápida reacção com a água

e, como tal, conduzem a uma presa instantânea. É com o intuito de retardar a intensa tendência

inicial das reacções de hidratação que se adiciona sulfato de cálcio (C ) ao cimento. Este, durante a

hidratação, combina-se rapidamente com os aluminatos, formando uma camada que pode apresentar

a forma de pequenas agulhas, chamadas de etringite (trisulfoaluminato de cálcio AFt), ilustrada na

Figura 2.3, que os protegem da acção directa da água. Desta forma, a quantidade de C3A que se

hidrata, na fase inicial, é muito menor (Coutinho, 1988). A formação de etringite é acompanhada de

uma libertação considerável de calor.

Figura 2.3 Ilustração das agulhas de etringite que resultam da interacção entre aluminatos e o sulfato de cálcio (Coutinho, 1988).

No inicio da reacção, a formação de etringite é muito rápida, porém a sua taxa diminui à medida que

a fracção restante de C3A e de C4AF vai sendo revestida pelo produto formado. É sabido que a

formação de etringite termina quando não há mais iões sulfato (SO42-) na fase líquida, pelo facto de o

sulfato de cálcio já ter sido consumido. De acordo com Maekawa et al. (1999), não há formação de

hidratos de C3A e de C4AF enquanto existir sulfato de cálcio não reagido na fase líquida. Portanto, ao

adicionar-se um excesso de sulfato de cálcio, comparado com a quantidade de C3A e de C4AF, a

etringite continuará sendo formada e a formação de hidratos do C3A e do C4AF não ocorrerá. O

desaparecimento de SO42- da fase líquida define a instabilidade da etringite e o consequente colapso

da camada de agulhas, descobrindo partes não reagidas. Os elementos dissolvidos a partir da

desintegração da etringite reagem com os iões restantes de C3A e de C4AF não reagidos e com a

água livre, convertendo-se, facilmente, em monosulfoaluminato de cálcio ou, dito de uma forma mais

simples, monosulfato (AFm).

2.2.2.2. Fases da hidratação do cimento Portland

O processo exotérmico da hidratação do cimento em relação ao tempo pode ser subdividido em cinco

estágios, tal como é ilustrado na Figura 2.4.

Estado da arte

13

Figura 2.4 Ilustração da curva do calor de hidratação de uma pasta de cimento Portland corrente, com indicação dos estágios do processo de hidratação (Bishop et al., 2003).

Quando as fases não se encontram mais na forma pura, e o cimento começa a ser dissolvido na

água, pode dizer-se que nos primeiros instantes da hidratação é formada uma solução de iões (K+,

Na+). Da mesma forma, o sulfato de cálcio dissolve-se até à saturação, libertando iões Ca2+ e SO42-

(Bishop et al., 2003). A dissolução das fases anidras C3S, C3A e C4AF têm início. Nos primeiros

instantes as fases de C3A e C4AF reagem com os iões sulfato disponíveis para formar pequenas

agulhas de etringite na superfície dos grãos de cimento e um gel amorfo de C-S-H, isto é, gel de

silicato de cálcio hidratado, proveniente, principalmente, da dissolução do C3S presente em solução.

Esta reacção promove o primeiro pico exotérmico (entre 15 a 20 minutos Estágio I, período de pré-

indução), em função da elevada quantidade de calor gerado. A formação da microestrutura produzida

no período de pré-indução envolve, essencialmente, produtos de hidratação contendo aluminatos e

iões sulfato. A natureza e a quantidade destes produtos de hidratação são comandadas pelas

quantidades de aluminatos e iões sulfato dissolvidos neste estágio e pelo índice de dissolução dos

mesmos, o que está directamente relacionado com a reactividade do C3A e com a natureza do sulfato

de cálcio presente na mistura (Locher, 2005). Conforme Odler (1998), cerca de 2% a 10% do C3S e

5% a 25% do C3A são consumidos.

Após esta rápida reacção inicial, a reacção de hidratação do C3A desacelera devido à presença da

etringite que envolve os grãos, o que se traduz num baixo fluxo térmico, originando o período

denominado de indução ou dormente (Estágio II). A extensão deste período, que pode demorar

algumas horas, vai depender da quantidade de sulfatos adicionados inicialmente ao clínquer, e será

tanto mais extenso, quanto maior for esta quantidade (Hewlett, 1998). Este período termina quando a

camada de gel depositada sobre os grãos de cimento é destruída ou se torna mais permeável à

difusão iónica, devido a mudanças estruturais ou transformação de fase. O final do período de


14

indução ou dormente coincide com a nucleação e o crescimento das fases C-S-H e de portlandite

(CH) (Taylor, 1990; Odler, 1998), devido à sobresaturação iónica da fase aquosa.

Segue-se o período de aceleração (Estágio III), que ocorre entre 3 e 12 horas após a mistura do

cimento com a água, e é marcado pela retoma de vigorosas reacções, promovendo uma forte

libertação de calor que dá origem ao segundo pico exotérmico. Este período corresponde à

precipitação dos hidratos, o que conduz à presa do cimento e ao contacto entre as partículas. A

intensa hidratação do C3S durante este período está associada à formação das fases C-S-H e à

precipitação da portlandite. Inicia-se a hidratação do C2S. Entretanto, continua a hidratação do C3A e

em menor medida a do C4AF. Neste período, a concentração de iões cálcio e sulfato na água vai

decrescendo devido à formação de etringite (Vieira, 2008).

Após o segundo pico exotérmico, ocorre a conversão do trisulfoaluminato de cálcio hidratado

(etringite) em monosulfoaluminato de cálcio hidratado, nas situações em que há um deficit de iões

sulfato na solução, consolidando o Estágio IV, designado por período de desaceleração. Este

processo corresponde a um pequeno ressalto (3º pico) na parte descendente da curva ilustrada na

Figura 2.4 e traduz-se por uma diminuição lenta do fluxo térmico, devido à precipitação dos hidratos e

ao endurecimento da pasta de cimento. Durante o período de desaceleração, as reacções de

hidratação tornam-se cada vez mais lentas.

Inicia-se, assim, o último estágio (Estágio V), designado por difusão controlada da hidratação, onde a

hidratação prossegue e os hidratos formam-se durante dias até anos após a presa. A porosidade

decresce continuamente, reduzindo-se progressivamente o transporte de iões na interface

sólido-líquido, e a rede de produtos hidratados torna-se cada vez mais lenta (Coutinho, 1988).

2.2.3. Adições minerais

Apesar das adições minerais não fazerem parte do cimento Portland efectua-se na presente secção

uma sucinta referência a estes materiais, dado que actualmente são muitas vezes incorporados nos

cimentos.

Segundo a NP EN 206-1 (2007), as adições são materiais inorgânicos, finamente divididos, que

podem ser adicionados ao betão com a finalidade de melhorar certas propriedades, ou para adquirir

propriedades especiais. Estas adições são normalmente adicionadas em substituição, parcial ou

integral, do cimento, com o intuito de alterar as suas propriedades térmicas, físicas, químicas e

mecânicas. Quando as adições minerais estão disponíveis a preços competitivos, a sua utilização

pode ser vantajosa, não só sob o ponto de vista económico, mas também sob o ponto de vista

reológico e, em algumas situações, sob o ponto de vista da resistência (Aïtcin, 1998).

A grande maioria das adições utilizadas nos betões são subprodutos industriais, que se não forem

utilizados, irão ser acumulados em depósitos, o que acarretará inevitáveis riscos de poluição do solo,

da água e do ar, para além de todos os inconvenientes paisagísticos (Mehta, 1994). Neste contexto, o

seu consumo nos betões, para além das vantagens que se podem constatar no próprio material, é

Estado da arte

15

responsável por benefícios de ordem económica, de consumo de energia, de protecção ambiental e

de conservação dos recursos naturais (Swamy, 1986).

As adições podem ser classificadas em duas categorias, tipo I e tipo II, de acordo com sua

reactividade (NP EN 206-1 (2007)). As adições tipo I são designadas de quase inertes e as do tipo II

como pozolanas ou adições hidráulicas latentes. Como exemplos das tipo I, pode ser referido o fíler

calcário e, como tipo II, as cinzas volantes, a sílica de fumo, as pozolanas naturais, as escórias

granuladas de alto-forno moídas, o metacaulino e as cinzas de casca de arroz.

As adições de tipo I promovem uma acção física, aumentando a compacidade da mistura.

As adições do tipo II são produtos que apesar de não terem por si só propriedades aglomerantes e

hidráulicas, contêm constituintes em geral, sílica reactiva sob a forma vítrea que às temperaturas

ordinárias se combinam, em presença da água, com o hidróxido de cálcio e com os diferentes

componentes do cimento, originando compostos de grande estabilidade na água e com propriedades

aglomerantes. São substâncias dotadas de grande reactividade com o hidróxido de cálcio, mas são

insolúveis e inertes na água (Coutinho, 1988).

As adições tipo II podem minimizar a quantidade de hidróxido de cálcio, CH, resultante da hidratação

do cimento, contribuindo, assim, para um acréscimo da quantidade de silicato de cálcio hidratado,

C-S-H, com consequentes vantagens do ponto de vista da resistência e da durabilidade. A

durabilidade é aumentada devido à nova microestrutura, mais densa, que resulta da segmentação

dos poros e da redução do teor e da dimensão dos cristais de CH (Mehta, 1994).

Devido à elevada finura destes materiais pozolânicos, torna-se possível melhorar significativamente

as propriedades reológicas dos betões, tais como a coesão e a viscosidade. Devido à segmentação

dos capilares de fluxo, efectuada pelas partículas finas, reduzem-se a exsudação e a segregação,

principais fontes de heterogeneidade dos betões. A redução do tamanho dos poros provocada pelas

adições minerais é conseguida de modo mais eficaz do que a verificada através da simples redução

da razão A/L, permitida pela acção dos superplastificantes (Cánovas e Gutiérrez, 1992).

2.3. ADJUVANTES

A utilização de adjuvantes, quer no fabrico de argamassas quer no fabrico de betões, remonta à

época do Império Romano. Nessa altura, os romanos utilizavam sangue, clara de ovo, banha e leite

como adjuvantes no betão de pozolanas, muito provavelmente com o intuito de melhorar a sua

trabalhabilidade (Coutinho, 1988).

Quando o cimento começou a ser produzido à escala industrial, por volta de 1850, incorporavam-se

substâncias minerais como o gesso ou cloreto de cálcio, que eram adicionadas ao cimento quer na

ocasião da moedura, quer na ocasião da preparação do betão, a fim de se obterem presas mais

regulares (Coutinho, 1988).


16

A comercialização dos produtos destinados a melhorar certas características do betão deve ter

começado por volta de 1910 com adjuvantes hidrófugos, aceleradores da presa, ou hidrófugos e

aceleradores da presa simultaneamente, embora com uma utilização não muito racional, dado o

relato de experiências falhadas com substâncias que não tinham sido convenientemente estudadas,

betões mal fabricados e muito provavelmente com dosagens inadequadas. A partir de 1938, começou

o emprego racional e em grande escala dos adjuvantes, que deu origem à intensa comercialização

que vem até aos dias de hoje.

A indústria dos adjuvantes nas últimas décadas conheceu avanços significativos, o número de

adjuvantes produzidos é demonstrativo disso mesmo, por exemplo, em 1960, na Alemanha, já se

fabricavam 340 adjuvantes comerciais e na Grã-Bretanha, em 1962, fabricavam-se 275 produtos

diferentes. Neste país, entre 1976 e 1986, a percentagem do volume de betão fabricado com

adjuvantes passou de 10% para 35%, enquanto nos E.U.A., em 1984, estimava-se em 80% a

proporção anterior (Coutinho, 1988).

A partir da década de 70, com o início da crise do petróleo os adjuvantes deixaram de ser misturas

complexas de subprodutos industriais para passarem a responder a formulações específicas, com

estruturas moleculares bem definidas.

Na última década, houve um grande interesse em vários aspectos dos adjuvantes, e a pesquisa

química da fase aquosa do sistema cimento/água/adjuvantes demonstrou que os adjuvantes podem

controlar o tipo de produtos formados, de maneira que muitas propriedades podem ser induzidas ao

betão. A correcta combinação de adjuvantes pode produzir betão, que é feito à medida para um

determinado trabalho ou fim.

Convém sublinhar que, quando empregues correctamente, os adjuvantes são benéficos para o betão,

no entanto, não se deve supor que a incorporação de um adjuvante possa corrigir um betão mal

fabricado, isto é, não devem ser encarados como um reparo à baixa qualidade dos ingredientes da

mistura, má composição do betão, ou por inadequado transporte para a obra, colocação e

compactação.

Nos nossos dias, em virtude do custo do cimento, o emprego de adjuvantes é mesmo uma

necessidade, apesar de não terem sempre um custo baixo, não representam necessariamente um

custo adicional, pois da sua utilização podem resultar poupanças económicas, por exemplo, no custo

de mão-de-obra para efectuar a compactação, no teor de cimento que seria necessário, ou na

melhoria da durabilidade sem a utilização de medidas adicionais (Neville, 1995).

Importa pois perceber de que forma os adjuvantes são nos dias de hoje definidos. A NP EN 934-2

(2009) define adjuvantes para betão como os produtos incorporados durante o processo de

amassadura do betão, com uma dosagem não superior a 5% em massa da dosagem de cimento do

betão, para modificar as propriedades do betão fresco ou endurecido. Esta definição não engloba as

substâncias minerais moídas que se juntam ao betão, como pozolanas, escórias, etc., que são

adicionadas em proporções muito maiores que 5%, para actuarem significativamente nas

Estado da arte

17

propriedades do cimento Portland. O gesso, que é adicionado ao clínquer durante a moedura,

também não cabe nesta definição, pois é considerado um componente do cimento, de acordo com a

norma do cimento Portland NP EN 197-1 (2001).

Os adjuvantes de um modo geral são utilizados com a finalidade de modificar propriedades dos

betões, argamassas e pastas de cimento, como por exemplo:

aumentar a fluidez/plasticidade, sem aumento da quantidade de água da mistura;

acelerar ou reduzir o tempo de presa;

acelerar ou reduzir a progressão do endurecimento;

diminuir a permeabilidade aos líquidos;

aumentar ou diminuir a resistência aos ciclos de congelação e descongelação;

aumentar a tensão de rotura, sem alteração da quantidade de cimento.

A classificação dos adjuvantes é geralmente efectuada com base na sua actuação sobre as

propriedades tecnológicas do betão. Esta classificação é muitas vezes difícil, pois muitos deles

possuem simultaneamente várias características, pelo que se torna necessário determinar ou

atribuir-lhe uma função principal, que permita a sua classificação, como (Rodrigues e Almeida, 1989):

plastificantes e superplastificantes (redutores de água);

aceleradores e retardadores de presa;

aceleradores de endurecimento;

hidrófugos (ou redutores da capilaridade);

introdutores de ar, etc.

Há diversas características a que os adjuvantes devem obedecer, nomeadamente a identificação

(homogeneidade, cor, teor de sólido, entre outros), a compatibilidade com os cimentos e o

comportamento no betão. Uma descrição mais pormenorizada destas características encontra-se na

norma NP EN 934-1 (2008). Do conjunto de adjuvantes cobertos por esta norma, o presente trabalho

versará sobre os superplastificantes.

2.3.1. Superplastificantes

As propriedades dos betões actualmente produzidos, bem como o seu âmbito de aplicação, são

significativamente influenciados pela incorporação de adjuvantes, que se tornaram num componente

comum do betão. Os superplastificantes, também designados por fortes redutores de água -

, são considerados os adjuvantes mais importantes para o betão,

devido à sua influência nas propriedades do betão na fase endurecida (relacionadas com a razão

água/cimento), bem como sobre as do betão no estado fresco (trabalhabilidade e perda de

trabalhabilidade) (Collepardi e Valente, 2006). De acordo com a norma NP EN 934-2 (2009), os

superplastificantes são adjuvantes que, sem modificar a sua consistência, permitem reduzir

fortemente a dosagem de água dum dado betão, ou que, sem modificar a dosagem de água,


18

aumentam consideravelmente o abaixamento ou o espalhamento, ou que produzem os dois efeitos

simultaneamente.

É, portanto, essencial compreender o efeito dos superplastificantes nas propriedades do betão, de

forma a que possam ser desenvolvidas formulações mais eficazes para os superplastificantes e

consequentemente betões com melhores desempenhos.

É de salientar que quando é adicionado um superplastificante a um betão, o abaixamento

deste pode aumentar cerca de 150-200 mm, já na eventualidade de ser adicionado um plastificante

ao betão, o abaixamento aumenta cerca de 50-70 mm. Por outro lado, um superplastificante é capaz

de reduzir a necessidade de água para um dado abaixamento em cerca de 20-30%, enquanto um

plastificante reduz o conteúdo de água apenas em 5-12% (Collepardi, 1998).

Os superplastificantes caracterizam-se, ainda, pelo facto de poderem ser utilizados em dosagens

superiores aos plastificantes, de modo a obterem-se maiores efeitos de redução de água e/ou

aumento de trabalhabilidade, sem que por isso apresentem como acções secundárias o retardamento

maior da presa ou a incorporação excessiva de ar. Por isso, de um ponto de vista prático, a principal

diferença entre plastificantes e superplastificantes é a sua dosagem óptima1, que é de cerca de

0,2-0,4% da massa de cimento para os plastificantes e 1-2% para os superplastificantes (Collepardi,

1998).

O uso de superplastificantes permite que a tensão de cedência de pastas e de betões seja reduzida

para valores muito baixos através da dispersão das partículas de cimento, permitindo que os betões

possam ser mais fluidos (Tattersall e Banfill, 1983; Flatt, 2004). No entanto, a progressão das

reacções de hidratação pode interferir na acção dos adjuvantes, o que pode ser um grave problema

prático.

A elevada trabalhabilidade obtida na presença de superplastificantes permite a colocação do betão

em áreas com pouca acessibilidade ou com elevada densidade de armaduras, assim como facilita a

bombagem do betão. Como consequência da redução da razão água/cimento, que pode ser obtida

com o uso de superplastificantes, obtêm-se betões com uma maior resistência, impermeabilidade e

durabilidade. Os betões recentemente desenvolvidos, como o betão autocompactável e o betão de

elevado desempenho, também requerem a presença de superplastificantes (Roncero, 2000).

2.3.1.1. Objectivos dos superplastificantes e os seus efeitos nas propriedades do betão

Os superplastificantes, à semelhança dos plastificantes, são em geral incorporados nos betões com o

objectivo de alcançar um dos seguintes efeitos (Collepardi et al., 1999; Coutinho, 1988):

Aumentar a trabalhabilidade, mantendo constante o consumo de água (e a razão

água/cimento). Daí (Figura 2.5, situação a)).

1 Entende-se por dosagem óptima de superplastificante a dosagem a partir da qual não são perceptíveis ganhos

evidentes na fluidez das pastas, podendo mesmo ocorrer retrocessos. 2 De forma a tornar o texto mais expedito,

Estado da arte

19

Reduzir a água de amassadura, mantendo-se a mesma trabalhabilidade, o que, para a

mesma dosagem de cimento, reduz a razão água/cimento e eleva as resistências mecânicas

dos betões e aumenta a durabilidade. Daí (Figura 2.5,

situação b)).

Diminuir o consumo de cimento dos betões, a partir da redução de água e da manutenção da

relação água/cimento inicial, sem que haja queda da resistência para uma dada

trabalhabilidade.

Figura 2.5 Utilização dos superplastificantes (Griesser, 2002). De seguida, procede-se a uma breve descrição sobre a forma como cada um dos objectivos acima

referidos são atingidos, mencionando-se, sempre que se justificar, o tipo de betão que mais vezes é

fabricado nessas situações.

Aumento da trabalhabilidade

A utilização de superplastificantes com o intuito de aumentar da trabalhabilidade dos betões

possibilita a confecção de betões fluidos (abaixamento superior a 20 cm) e auto-compactáveis. Os

adjuvantes são empregues com o objectivo de aumentar o abaixamento de, por exemplo, 7,5 para

20 cm, sem provocar segregação.

Este tipo de betão não requer praticamente nenhum esforço de compactação, embora o seu

comportamento no estado endurecido seja equivalente ao de um betão sem adjuvante, cujo

lançamento poderia exigir um sistema de compactação cuidado, longo e dispendioso.

Assim, o betão fluido apresenta vantagens na bombagem mais rápida, na colocação de betão em

áreas com grande densidade de armaduras e de acesso difícil à vibração e na confecção de

superfícies de betão à vista mais uniformes e compactas. Por outras palavras, o emprego do betão

fluido permite a redução do tempo e do trabalho necessário para a colocação, compactação e

acabamento do betão.


20

Os betões fluidos são cada vez mais usados pelas indústrias de betão pronto, principalmente nas

betonagens de grandes lajes, fundações volumosas, elementos estruturais esbeltos, etc. O betão

fluido de alta resistência também pode ser usado na recuperação de tabuleiros de pontes, parques de

estacionamento, garagens, etc.

Redução da quantidade de água

Para se obter um betão de alta resistência, a quantidade de água da mistura deve ser reduzida,

enquanto se mantém o mesmo consumo de cimento (ou seja, reduzindo-se a razão água/cimento). A

redução na trabalhabilidade é compensada com a incorporação do adjuvante superplastificante. Com

este método já foram obtidas reduções de água superiores a 30% e foram lançados, com sucesso,

betões com razões de água/cimento iguais a 0,28. Esta é a forma mais comum de emprego dos

superplastificantes no Japão (Rodrigues, 1989).

A capacidade dos superplastificantes em reduzir água e produzir resistências mais elevadas é de

especial importância na indústria da pré-fabricação de produtos de betão, onde são necessárias altas

resistências iniciais para a descofragem rápida das peças. Isto significa que, numa fábrica de pré-

fabricação, haverá maior disponibilidade das cofragens, o que se traduz numa maior produção e

numa operação mais eficiente.

A utilização dos adjuvantes superplastificantes como redutores de água não requer nenhuma

alteração significativa na dosagem de betão (Rodrigues, 1989).

Redução do consumo de cimento

Os adjuvantes superplastificantes podem ser usados na produção de betões com baixo consumo de

cimento, reduzindo-se a quantidade de água, mas mantendo-se constante a razão água/cimento. O

decréscimo na trabalhabilidade é compensado com a adição do superplastificante.

Em geral, com o emprego dos superplastificantes, o consumo de cimento pode ser reduzido

proporcionalmente à redução da água, mantendo-se constante a razão água/cimento. Assim, se a

utilização do adjuvante permite uma redução de 20% na razão água/cimento de uma mistura

mantendo a mesma trabalhabilidade (redução de água), então pode ser tentada uma redução de 20%

no consumo de cimento, mantendo a mesma razão água/cimento. Este tipo de betão é muito utilizado

na indústria do betão pronto, onde se consegue uma redução no consumo de cimento mantendo o

mesmo nível de resistência e trabalhabilidade.

É também bastante adequado ao emprego em situações que exigem consumos elevados de cimento

(superiores a 400 kg/m3), reduzindo-se o desenvolvimento do calor de hidratação, as retracções

plásticas e por secagem e, ainda, a fissuração de origem térmica (Collepardi et al., 1999).

Estado da arte

21

O betão fabricado com superplastificante, de modo a reduzir-se o consumo de cimento, pode ser

economicamente conveniente quando o custo do cimento for elevado em comparação com o custo do

adjuvante.

Foram efectuadas inúmeras pesquisas sobre o efeito dos superplastificantes nas propriedades do

betão. Segundo Biagini (1995) e Collepardi (1994), os efeitos principais associados ao uso de

superplastificantes podem ser sintetizados em relação a três estados diferentes do betão: fresco,

durante a presa e endurecido.

No estado fresco os superplastificantes são normalmente responsáveis por:

um aumento da massa volúmica do betão, consequência da redução da quantidade de água;

um acréscimo substancial da fluidez do betão;

um aumento da coesão da mistura, consequência da redução da quantidade de água;

um ligeiro aumento do teor em ar do betão, especialmente para dosagens elevadas de

superplastificante;

uma maior perda de abaixamento ao longo do tempo;

um aumento significativo da capacidade de bombagem, resultante da melhoria generalizada

da trabalhabilidade e da coesão;

uma diminuição da segregação.

Relativamente aos efeitos provocados durante a presa do betão, em geral, os superplastificantes

proporcionam:

um retardamento da presa do betão, caso os superplastificantes sejam utilizados apenas

como fluidificantes; no caso de serem empregues com o intuito de reduzir a quantidade de

água da amassadura (como nos betões de elevado desempenho), uma dosagem corrente

não influencia significativamente a presa do betão;

uma redução da exsudação, provocada pela diminuição da razão A/L; se não for acautelada

uma composição e mistura adequada dos agregados, os superplastificantes podem ser

responsáveis por um acréscimo da exsudação, nomeadamente em betões fluidos com

insuficiência de finos e dotados de uma dosagem excessiva de superplastificante;

como consequência da redução da exsudação, a fissuração provocada pela retracção

plástica pode aumentar, particularmente em condições ambientais que provoquem uma maior

evaporação de água do que aquela que é exsudada para a superfície.

Os efeitos dos superplastificantes no betão endurecido podem ser assim sistematizados:

aumento considerável das resistências mecânicas (resistência à compressão, resistência à

flexão e módulo de elasticidade) devido à redução da razão A/L e não devido à acção directa

do superplastificante, que não provoca, praticamente, qualquer variação nas resistências do

betão;


22

elevada redução da permeabilidade do betão, consequência da redução da razão A/L;

apesar de os superplastificantes, geralmente, introduzirem ar na mistura, as bolhas de ar

introduzidas apresentam dimensões superiores às produzidas pelos agentes introdutores de

ar, não contribuindo para uma melhoria do comportamento às acções de gelo-degelo;

apesar de os superplastificantes não aumentarem directamente a resistência do betão ao

ataque de agentes agressivos, a redução da razão A/L e a consequente diminuição da

porosidade implica uma maior resistência a este tipo de ataques;

diminuição da fluência devido à redução de A/L, proporcionada pela presença de

superplastificantes;

redução da retracção de secagem, como consequência da diminuição de A/L; a utilização de

superplastificantes, exclusivamente como promotor da fluidez do betão e não como redutor

da relação A/L, pode ocasionar um aumento da retracção de secagem.

De acordo com Huynh (1996), a selecção de um superplastificante adequado é crucial para o fabrico

de um betão, devido ao facto de que nem todos os tipos de superplastificantes disponíveis no

mercado reagirem da mesma forma na presença de determinado ligante. É particularmente

importante assegurar a compatibilidade entre o superplastificante e o cimento utilizado (tema

abordado no capítulo 2.5), sendo esta, talvez, a principal propriedade a estudar aquando da escolha

do superplastificante. Por estas razões e até por questões económicas, será necessário realizar um

estudo da sua contribuição efectiva no sentido de se obter betões duráveis e resistentes.

2.3.1.2. Classificação dos superplastificantes quanto à sua natureza química

Os superplastificantes podem ser classificados como te , logo são

substâncias que possuem propriedades físico-químicas capazes de modificarem a tensão superficial

do solvente (água), uma vez que possuem elevada actividade superficial (Coutinho, 1988; Amago,

2009b). Não são solúveis no sentido habitual do termo, nem se podem considerar também

completamente insolúveis; as suas moléculas apresentam formas alongadas e têm uma parte

hidrófila e outra hidrófoba. Os grupos hidrófilos exibem elevada afinidade para superfícies polares e

permitem a dissolução da substancia tensioactiva na água. Os principais polímeros solúveis em água

são caracterizados por grupos funcionais dos seguintes tipos: carboxílico (COO-), sulfonato (SO3-),

hidroxilo (OH-) ou fosfonato (PO3-).

Em meio aquoso, as moléculas dos produtos tensioactivos tendem a migrar para a superfície onde a

parte hidrófoba, insolúvel, apresenta grande propensão para sair para fora da água e, na superfície

de separação água-ar, orientam-se de modo a afastarem-se o mais possível da água, tomando uma

posição normal a esta superfície (Figura 2.6).

Em geral, os superplastificantes utilizados na indústria do betão são basicamente polímeros

tensioactivos com elevada massa molecular e um grande número de unidades moleculares, que são

repetidas com uma certa sequência (Roncero, 2000; Amago, 2009b).

Estado da arte

23

Figura 2.6 Esquema da molécula duma substância tensioactiva. A parte hidrófoba não é molhada pela água ou tende a sair do seu contacto, e a parte que é ionizável fica em contacto com a água (Coutinho, 1988).

Os superplastificantes podem classificar-se em três categorias segundo o respectivo composto

químico base (Ramachandran et al., 1998; Collepardi et al., 1999; Azevedo, 2002; Neville, 1995;

Collepardi e Valente, 2006):

linhossulfonatos modificados ;

polímeros sintéticos sulfonatados: policondensado de sulfonato de melamina e formaldeído

sulphonated melamine também designados por

e policondensado de ácido

naftaleno-2-sulfónico e formaldeído naphthalene

SNF) também designados

PNS);

polímeros poliacrilatos: policarboxilatos com diferentes grupos terminais (e.g. ésteres PC);

copolímeros (e.g. copolímero de ácido acrílico carboxílico com éster acrílico CAE);

poliacrilatos reticulados (e.g. reticulado de polímero acrílico CLAP).

Outros autores classificam os superplastificantes em quatro famílias: os linhossulfonatos; polímeros

sintéticos sulfonatados; polímeros sintéticos carboxilatados; e polímeros sintéticos com outros grupos

funcionais, tais como os fosfonatos, os fosfatos ou os sulfatos (Ramachandran et al., 1998;

Nkinamubanzi e Aïtcin, 2004).

É de salientar que nem todos os estudos sobre superplastificantes consideram os linhossulfonatos

modificados como superplastificantes (Vieira, 2008; Amago, 2009b). De acordo com o estudo de

Vikan (2005), os linhossulfonatos (puros) podem ser desenvolvidos, por exemplo, através de um

grande fraccionamento por ultrafiltração ou modificação química dos grupos funcionais ou enxerto de

novos grupos para atingirem um desempenho semelhante à dos superplastificantes da nova geração.

Ao longo das últimas três décadas, os produtos mais utilizados como superplastificantes foram

polímeros sintéticos solúveis em água como os condensados de melamina ou condensados de

naftaleno (SMF e SNF, respectivamente), uma vez que estes são, geralmente, mais eficazes do que

os baseados em linhossulfonatos.


24

Os SMF e SNF são polímeros baseados na repetição de uma única unidade (moléculas de melamina

ou naftaleno sulfonato, respectivamente) que não permitem muita variação da estrutura molecular.

Avanços nos superplastificantes, contendo produtos sintéticos solúveis em água alternativos, têm

sido propostos ao longo da última década para reduzir os inconvenientes da perda de

trabalhabilidade. Mais recentemente, estes novos superplastificantes, todos baseados na família dos

polímeros poliacrilatos, têm sido amplamente investigados. Este tipo de superplastificante é baseado

em dois ou mais grupos estruturais que provocam maior diversidade em estruturas moleculares

possíveis em relação às baseadas em SNF ou SMF, por exemplo, através da alteração do número de

grupos carboxílicos por unidades de poliéter, a adsorção de polímeros na superfície do cimento pode

ser significativamente alterada. Além disso, a massa molecular das moléculas de poliéter podem ser

adequadamente ajustadas para formar polímeros com diferentes características de desempenho, em

termos de redução da água da mistura, ou retardar o efeito na hidratação precoce do cimento

(Neville, 1995; Huynh, 1996; Ramachandran et al., 1998; Collepardi e Valente, 2006).

De acordo com o seu período de surgimento no mercado, os plastificantes e superplastificantes

podem ser organizados em 3 gerações. Desta forma, os linhossulfonatos (LS) pertencem à primeira

geração; os linhossulfonatos modificados (MLS), os policondensado de sulfonato de melamina e

formaldeído e policondensado de ácido naftaleno-2-sulfónico e formaldeído (SMF e SNF,

respectivamente) constituem a segunda geração, por fim, a terceira geração engloba os polímeros

poliacrilatos, também designados por superplastificantes da nova geração (Roncero, 2000; Jolicoeur

e Simard, 1998; Ramachandran, et al., 1998).

Os linhossulfonatos são um resíduo obtido durante a produção de papel e as suas características

dependem, em grande medida, de factores como o tipo e idade da madeira utilizada, condições do

processo de fermentação, do processo de polpação e da neutralização dos álcalis. Os

linhossulfonatos são normalmente tratados de forma a reduzir o seu conteúdo de açúcar para desta

forma diminuir o retardamento da presa. Além disso, para reduzir ainda mais este efeito, é também

adicionado 15% de trietanolamina. Na Figura 2.7, ilustra-se uma unidade molecular de um

linhossulfonato modificado (MLS).

Figura 2.7 Unidade molecular que é repetida no MLS (Roncero, 2000). Por seu turno, os SNF e SMF são produtos sintéticos concebidos para um uso específico e por isso,

as suas características são estabelecidas durante o processo de fabricação. Frequentemente, uma

pequena quantidade de MLS é adicionada aos SNF com o objectivo de reduzir custos.

Os SNF e SMF têm inúmeros grupos sulfonatos que formam uma camada com carga electrostática

negativa à volta das partículas de cimento nas quais o polímero é absorvido. As propriedades dos

Estado da arte

25

SNF e SMF estão relacionadas com o processo de polimerização destes produtos, se o grau de

polimerização for baixo, o produto tende a diminuir a tensão superficial da água e a entrada de bolhas

de ar enquanto uma elevada polimerização implica um produto que não afecta a tensão superficial,

mas que vai aumentar as propriedades dispersantes. Além do grau de polimerização, outros

parâmetros que afectam a eficiência dos SNF e SMF são a natureza da base utilizada para

neutralizar o ácido sulfónico, a quantidade residual de sulfato e a presença de componentes

secundários. Os principais componentes secundários dos SNF comercialmente disponíveis são MLS,

sais inorgânicos e trietanolamina, que actuam como aceleradores. Além disso, agentes

anti-espumantes, como o fosfato de tributilo, são incorporados com o intuito de reduzir os macro-

poros (>500 m) provocados por inadequada polimerização do condensado. O SMF é normalmente

utilizado sem componentes secundários, todavia, às vezes, com ácidos hidroxicarboxílicos ou MLS. A

Figura 2.8 ilustra uma unidade química que compreendem os SNF e os SMF.

Figura 2.8 Unidade molecular de SNF (à esquerda) e SMF (à direita) (Roncero, 2000). Os adjuvantes de terceira geração são polímeros que possuem uma estrutura facilmente controlável

e são bem conhecidos por afectarem as propriedades de adsorção e de dispersão de partículas

coloidais. Os superplastificantes desta geração são compostos por uma cadeia principal com a

inserção de cadeias laterais. A cadeia principal está carregada negativamente com grupos

carboxilatos ou hidróxilos que lhes permitem ser adsorvidos pelas partículas de cimento, enquanto

que as cadeias laterais, que não são adsorvidas, promovem repulsão estérica (fenómeno descrito no

capítulo 2.3.1.3) (Roncero, 2000). Na Figura 2.9, ilustra-se uma unidade molecular de um

policarboxilato.

Figura 2.9 Unidade molecular que é repetida num policarboxilato, onde X representa um grupo polar ou iónico, R1 representa H ou CH3 e R2 representa uma cadeia lateral de poliéter (por exemplo, óxido polietileno) (Vikan,

2005).


26

Vários trabalhos foram publicados sobre a estrutura química destes novos adjuvantes ou sobre a

composição química do meio cimentício na presença destes superplastificantes. As formulações

destes adjuvantes podem ser facilmente modificadas, de modo a se obterem desempenhos

específicos em termos de dispersão, retardamento da presa e retenção da perda de trabalhabilidade.

Os parâmetros macromoléculares que normalmente caracterizam estes adjuvantes são a massa

molar do polímero, o comprimento das cadeias laterais (e.g. óxidos polietilenos PEO), e a

composição molar do polímero, ou a proporção dos diferentes grupos funcionais na cadeia principal

(Roncero, 2000; Amago, 2009b).

A perda de trabalhabilidade do betão ao longo do tempo é um problema extremamente relevante para

a indústria do betão pronto. Quando o betão tem que ser transportado durante um longo período de

tempo e, particularmente, quando se lhe associam elevadas temperaturas, verifica-se invariavelmente

uma perda de abaixamento e consequente diminuição da trabalhabilidade do mesmo. Face a este

problema, deve manter-se, tanto quanto possível, a fluidez inicial, evitando-se a introdução de água

no momento anterior à sua aplicação. Contudo, é prática comum a introdução de água com vista a

proporcionar um aumento trabalhabilidade do betão a ser aplicado, procedimento que se traduz de

forma negativa no desempenho do betão endurecido, uma vez que nestas situações a água fica

numa quantidade superior à que havia sido previamente estabelecida. Resultados de investigações

sobre betões cuja perda de trabalhabilidade foi rectificada através da adição de água, antes da sua

aplicação em obra, indicam que estes betões não têm um desempenho tão bom quanto o betão

isento de rectificações no teor dos seus componentes, referem inclusivamente que as propriedades

do betão endurecido (resistência, durabilidade, resistência à abrasão, etc.) são significativamente

afectadas. Porém, a perda de trabalhabilidade é inevitável devido às necessidades intrínsecas das

misturas cimentícias, as quais fazem presa e endurecem num curto período de tempo. Por isso, um

correcto e adequado compromisso seria ter-se uma perda de abaixamento nula para o betão por

cerca de uma hora. Através da utilização de superplastificantes baseados em polímeros SNF ou

SMF, não é fácil alcançar esta meta, pois em geral a perda de abaixamento é maior em betões

produzidos com superplastificantes do que em betões sem este tipo de adjuvante, para um mesmo

nível de abaixamento inicial (Figura 2.10). Quanto mais baixa for a razão A/C, mais elevada é a perda

de abaixamento ao longo do tempo, para o mesmo nível de abaixamento inicial (Collepardi e Valente,

2006).

Vários métodos têm sido adoptados para corrigir a perda de abaixamento do betão ao longo do

tempo. Um desses métodos consiste em adicionar o superplastificante no local da descarga do betão.

No entanto, existem alguns problemas práticos associados a esta abordagem, por exemplo, o betão

no interior de um camião betoneira antes de se adicionar superplastificante seria muito seco quando

se pretendesse produzir um betão de elevada qualidade, com baixa razão A/C. Além disso, a

incorporação de superplastificante no local de descarga do betão é uma tarefa muito demorada, não

permite um controlo preciso do abaixamento final e da dosagem do adjuvante.

Estado da arte

27

Figura 2.10 Perda de abaixamento ao longo do tempo, a 20ºC, para betão fabricado com e sem superplastificantes, para o mesmo abaixamento inicial. A dosagem de superplastificante foi de 0,4% de polímero

(material sólido) SNF relativamente à massa de cimento (Collepardi e Valente, 2006). Outros métodos para controlar a perda de abaixamento consistem em adicionar uma dosagem de

superplastificante mais elevada do que o normal, ou utilizar alguns tipos de adjuvantes retardadores

de presa na formulação do betão. Contudo, estas abordagens têm algumas limitações. É do

conhecimento geral que o teor de cimento, bem como a sua composição química e mineralógica têm

um importante papel na perda de abaixamento, embora a forma como a condicionam não seja clara:

crê-se que os teores de C3A e de álcalis, tal como a forma em que o sulfato de cálcio foi utilizado

como regulador de presa, podem afectar a perda de abaixamento ao longo do tempo (Collepardi e

Valente, 2006).

Também a re-administração de superplastificantes em diferentes intervalos de tempo tem sido

sugerida para reduzir a perda de abaixamento ao longo do tempo. Porém, este método não é fácil de

se adoptar na prática, uma vez que a dosagem total de superplastificante, assim como o seu custo

relativo, não podem ser mantidos sob controlo de um plano previamente estabelecido (Malhotra e

Ramachandran, 1995).

Desta forma, requer-se um superplastificante que seja por si só capaz de manter o abaixamento por

um longo período de tempo, independentemente da temperatura ou do tipo e teor do cimento.

Collepardi et al. (1993) estudaram os efeitos de um superplastificante baseado em PC nas

propriedades do betão pronto. Os autores constataram que este tipo de adjuvantes actua

simultaneamente como um superplastificante imediato e como um agente redutor da perda de

abaixamento, e são mais eficientes do que os superplastificantes baseados em SNF. Além disso,

apesar do superplastificante PC ter sido utilizado com um baixo teor de polímeros activos (0,30%

versus 0,40%), foi mais eficaz do que o SNF no que diz respeito à capacidade redutora de água

(A/C=0,43 versus 0,47), bem como para a manutenção do nível de abaixamento inicial (Figura 2.11).


28

Figura 2.11 Perda de abaixamento ao longo do tempo em betões fabricados com superplastificantes, a 20ºC, do tipo PC ou SNF. As percentagens indicadas junto às curvas referem-se à dosagem de superplastificante, ou

seja, o teor de polímero em relação à massa de cimento (Collepardi e Valente, 2006). Tanaka et al. (1996) estudaram o efeito de um superplastificante baseado em CLAP ( Cross Linked

Acrylic Polymer ) na perda de abaixamento ao longo do tempo em betões. Este superplastificante é

um copolímero parcialmente reticulado de ácido acrílico e polietileno glicol mono-alcali éter (Figura

2.12). De acordo com os mesmos autores, o polímero reticulado é hidrolizado pela água alcalina da

pasta de cimento e posteriormente é convertido num polímero PC (Figura 2.13). Os grupos

carboxílicos negativos, resultantes da hidrólise, serão adsorvidos na superfície das partículas de

cimento e posteriormente deverão ser responsáveis pela dispersão das partículas de cimento e

consequentemente pela fluidez do sistema cimentício. O facto de este tipo de superplastificante

provocar uma baixa perda de abaixamento ao longo do tempo está relacionado com o aumento do

número de cadeias laterais salientes de polímero acrílico, o qual prolonga a dispersão das partículas

de cimento hidratadas através do efeito de impedimento estérico.

Figura 2.12 Estrutura química do copolímero CLAP, onde X é o grupo reticulação (Collepardi e Valente, 2006).

Estado da arte

29

Figura 2.13 Superplastificante baseado em CLAP hidrolisado na água alcalina da pasta de cimento: o número de COO- aumenta progressivamente com o tempo e é responsável pela baixa perda de abaixamento ao longo do

tempo (Collepardi e Valente, 2006). Hamada et al. (2003) desenvolveram uma nova família de polímeros acrílicos baseados nas

seguintes alterações, em relação ao superplastificante tradicional do tipo PC:

Um novo superplastificante, denominado por PE devido às suas longas cadeias laterais de

óxido O enquanto o superplastificante

tradicional baseado em PC possui 10-25 moles, esta alteração, combinada com o menor

número de grupos carboxílicos, conduz a uma velocidade de adsorção baixa e reduz o típico

efeito retardador dos superplastificantes;

Uma alteração nos superplastificantes baseados em PE, por modificação dos grupos

carboxílicos - que permitem controlar a

perda de abaixamento ao longo do tempo com o mínimo retardamento da presa: na verdade,

devido ao número relativamente baixo de grupos carboxílicos disponíveis no SLCA, a

adsorção inicial e o efeito de dispersão é insignificante, assim como o retardamento da presa;

contudo, devido ao efeito da hidrólise relacionado com a presença de OH - na solução aquosa

da pasta de cimento, o número de unidades carboxílicas vai aumentando e o abaixamento

pode igualmente aumentar, mantendo ou incrementando a trabalhabilidade com o tempo,

uma vez que aumenta a adsorção do polímero na superfície das partículas de cimento.

O comportamento do betão, no estado fresco, na presença de superplastificantes do tipo PC e SLCA

é esquematicamente ilustrado na Figura 2.14.


30

Figura 2.14 Representação esquemática da tendência da perda de abaixamento ao longo do tempo em betões com diferentes superplastificantes acrílicos (PC, PE, SLCA, PE+SLCA) e cimento do tipo CEMII/A-L 32,5 R

(340 Kg/m3), A/C=0,45 (Collepardi e Valente, 2006). Além da baixa perda de abaixamento, os superplastificantes à base de polímeros acrílicos (AP) têm

um melhor desempenho do que os superplastificantes tradicionais à base de polímeros sulfonatos

mesmo em termos de uma maior redução da razão A/C para um dado nível de trabalhabilidade, ou

para um dado nível de abaixamento para uma dada composição do betão. Contudo, os

superplastificantes AP são mais caros do que os outros. No Quadro 2.3, indica-se o custo relativo dos

principais componentes (SNF, SMF, MLS, AP) utilizados como redutores de água nos

superplastificantes. Estes dados foram baseados nos custos destes materiais disponíveis em Itália,

pelo que podem ser diferentes em outros países. Em Portugal, não existe nenhuma informação sobre

o custo médio destes produtos, no entanto, segundo dados recolhidos junto de fabricantes, os dados

do Quadro 2.3 adequam-se ao mercado português.

Quadro 2.3 Custo comparativo de vários superplastificantes (em percentagem) em relação ao custo de 1 kg de

polímero acrílico (Collepardi et al., 1999).

A escolha do tipo de superplastificante deve incidir na sua eficiência económica (custo da quantidade

necessária a adicionar de modo a ser obtida a trabalhabilidade desejada durante o período de tempo

pretendido) e não no seu preço por litro (Azevedo, 2002).

Estado da arte

31

2.3.1.3. Mecanismo de actuação

A principal acção de um superplastificante é a de provocar a dispersão das partículas finas da

mistura, nomeadamente de cimento e de adições minerais, de forma a melhorar a fluidez da pasta

(Ohta et al., 1997; Azevedo, 2002). Esta dispersão é conseguida por aumento das forças de repulsão

resultantes, principalmente, da adsorção de espécies poliméricas nas superfícies das partículas de

cimento, e de adições minerais eventualmente introduzidas. As interacções entre o superplastificante

e as partículas de cimento podem classificar-se em interacções físicas e interacções químicas.

Interacções físicas

Na ausência de adjuvantes, as forças que se estabelecem entre as partículas de cimento são, em

geral, de atracção e tendem a produzir floculação (Figura 2.15) dessas partículas em aglomerados de

tamanho significativo que retêm a água. Quanto mais pronunciado for este efeito de floculação, maior

será a tensão de cedência e a viscosidade da composição.

De forma a compreender as forças intervenientes na interacção entre as partículas do pó2 (cimento e

eventualmente adições minerais) quando estas se encontram em solução na água com adjuvantes,

recorre-se à teoria DLVO3. É de salientar que a teoria DLVO tem sido utilizada para descrever

sistemas cimentícios, apesar do facto das suspensões de cimento não pertencerem ao domínio das

coloidais (partículas com dimensões de cerca de 10-8 m).

De acordo com a teoria DLVO, as forças que actuam entre as partículas de cimento e o

superplastificante compreendem as forças de van der Waals, FvdW, forças electrostáticas repulsivas,

Fel, e forças repulsivas estéricas, Fst (Griesser, 2002; Uchikawa, Hanehara e Sawaki, 1997; Vikan,

2005):

Ftot= FvdW + Fel + Fst (2.17) Aquando da adição de um agente forte redutor de água, este é adsorvido pela superfície das

partículas de cimento e de adições minerais eventualmente introduzidas, expulsando o ar que de

outra forma conferiria uma forte coesão capilar entre as partículas sólidas. A adsorção faz-se pela

parte hidrófoba da molécula do dispersante, ou seja, é a parte hidrófoba da molécula de

superplastificante que fica rigidamente ligada à superfície do cimento, por outro lado a extremidade

hidrófila fica bem mergulhada na água. A parte ionizada confere à partícula uma carga eléctrica de

certo sinal (Coutinho, 1988). Como consequência deste mecanismo, as partículas finas ficam

ionizadas com carga do mesmo sinal, repelindo-se, devido à geração de forças repulsivas cuja

origem pode ser electrostática e/ou através de repulsão estérica. Consequentemente, as partículas

são homogeneamente distribuídas na solução aquosa, minimizando a quantidade de água necessária

2 De forma a tornar o texto mais expedito,

minerais, este é referido exclusivamente como cimento. 3 Teoria clássica e quantitativa de ligação entre o potencial de superfície e os sistemas liofóbicos, desenvolvida

em simultâneo nos anos 1940-45, por Derjaguim, Landau, Verwey e Overbeek.


32

para que estas fiquem dispersas, o que conduz a uma maior fluidez/trabalhabilidade do betão, tal

como ilustrado na Figura 2.15 (Roncero, 2000). Visto de outro prisma, uma vez que é reduzida a

distância relativa entre partículas, pode ser dispensada a água em excesso, diminuindo,

consequentemente, a razão A/L da mistura (Azevedo, 2002).

Figura 2.15 Efeito dos superplastificantes sobre as pastas de cimento (Azevedo, 2002). Como já foi referido anteriormente, uma origem possível para a repulsão entre as partículas são as

forças electrostáticas. De acordo com a teoria DLVO, uma superfície carregada irá influenciar a

distribuição dos iões, que estão próximos, num meio polar, como é a água, atraindo os iões de sinal

contrário e repelindo os de igual sinal. O campo electrostático resultante, mais o efeito de mistura

resultante da movimentação térmica dos iões (movimento Browniano), conduzirão à formação de uma

dupla camada eléctrica à superfície da partícula, segundo o modelo de Stern (ilustrado na Figura

2.16).

Neste modelo, o campo envolvente à partícula é composto por duas camadas: a camada de Stern ou

camada interna e a camada de Gouy-Chapman ou camada difusa. As moléculas do superplastificante

são adsorvidas à superfície das partículas de cimento juntamente com os iões dissolvidos, numa

camada desig esta forma-se uma

segunda camada (camada difusa) onde a concentração de iões carregados (de carga oposta à da

gradualmente (Roncero, 2000). Como a partícula de cimento adquire assim

um potencial eléctrico negativo (ou positivo, conforme a substância adsorvida) cria-se uma repulsão

electrostática (Figura 2.17) entre as partículas (Coutinho, 1988). Este potencial orienta, por sua vez,

os dipolos que constituem as moléculas de água à volta das partículas, formando-se, portanto, uma

camada de moléculas de água, que impede a aproximação entre as partículas (Coutinho, 1988).

Obtém-se, assim, uma diferença de potencial entre a interface da dupla camada e um ponto qualquer

da solução, diferença de potencial que se designa por potencial electrocinético ou potencial zeta

(Figura 2.16) (Coutinho, 1988; Vieira, 2008; Griesser, 2002). O valor desse potencial rege todo o

comportamento do cimento em suspensão aquosa e depende do tipo de superplastificante (Coutinho,

1988; Roncero, 2000). A um potencial zeta positivo elevado corresponde uma forte adsorção do

superplastificante, por seu turno, um potencial zeta negativo não permite adsorção (Plank e Hirsch,

2007). Após adsorção do superplastificante, como se ilustra na Figura 2.17, as superfícies do cimento

Estado da arte

33

hidratado apresentam um potencial superficial negativo, independentemente da natureza e da

densidade da carga inicial da superfície (Ramachandran et al., 1998).

Figura 2.16 Esquema do modelo de Stern (Vieira, 2008).

Figura 2.17 Esquema elucidativo da repulsão electrostática. A superfície do lado direito mostra uma parcela de uma superfície com carga positiva, na qual as moléculas de superplastificante absorvem directamente, por sua

vez, no lado esquerdo, na parcela de uma superfície com carga negativa, a adsorção das moléculas do superplastificante são intermediadas por catiões (Ramachandran et al., 1998).

Transpondo os conceitos da teoria DLVO para o mecanismo de actuação dos superplastificantes,

pode dizer-se que as forças atractivas existentes entre as partículas de cimento, que tendem a causar

a sua aglomeração, são neutralizadas através da adsorção de polímeros aniónicos, tal como os

superplastificantes do tipo SNF e SMF, através da presença de grupos SO3- na superfície das

partículas de cimento (Figura 2.18). A dispersão das partículas de cimento está relacionada com a


34

repulsão electrostática originada pela adsorção de grupos com carga negativa e é determinada

através de medição do potencial zeta (Collepardi et al., 1999). Quanto mais negativo for o potencial

zeta, maior é a repulsão electrostática, o que se traduz igualmente num maior efeito dispersante do

superplastificante. Roncero (2000) menciona no seu estudo que o potencial zeta, quando é

incorporado SNF e SMF situa-se no intervalo de -10 a -20 mV enquanto o mesmo sem

superplastificante situa-se no intervalo de -1 a -2 mV. Diversos estudos não confirmam este

mecanismo de actuação para os polímeros acrílicos, Collepardi et al. (1999) indica no seu estudo que

estes superplastificantes produzem um potencial zeta insignificante (-0,3 a -5 mV) em comparação

com o causado pelos superplastificantes do tipo SNF (-23 a -28 mV), numa suspensão aquosa de

partículas de cimento.

Figura 2.18 Ilustração esquemática (não à escala) de um polímero sulfonatado (SNF) e o efeito da sua repulsão electrostática na dispersão de partículas de cimento (Collepardi et al., 1999).

Quando um conjunto de moléculas de superplastificante é adsorvido pela partícula formando uma

estrutura na sua superfície que age como uma barreira, impedindo o contacto com outras partículas,

ocorre o fenómeno de repulsão estérica (Figura 2.19) (Griesser, 2002; Tattersall, 1983; Vieira, 2008).

As forças repulsivas estéricas são forças repulsivas de pequeno alcance, essencialmente

condicionadas pela espessura da camada do polímero adsorvido e pelo seu estado ou configuração

na interface sólido-líquido (Griesser, 2002; Vieira, 2008; Ramachandran et al., 1998). De acordo com

Ramachandran et al. (1998) e Jolicoeur e Simard (1998), a importância do efeito estéreo aumenta

com o aumento da massa molecular do polímero adsorvido. Nas situações em que a distância entre

os polímeros adsorvidos na Figura 2.19 for menor do que duas vezes a espessura do

superplastificante ocorre repulsão estérica (Griesser, 2002). Normalmente, este tipo de forças ocorre

nos superplastificantes da nova geração, para tal não é indiferente o facto de estes adjuvantes

possuírem longas cadeias laterais, perpendiculares à principal, que se estendem pela solução,

moléculas de maior dimensão podem ter um efeito estéreo mais pronunciado (Figura 2.20) (Vieira,

2008; Roncero, 2000). A preponderância deste tipo de forças nos superplastificantes da nova geração

(AP) é justificada pelo menor número de grupos aníonicos negativos (COO-) nestes produtos, em

comparação com os presentes nos polímeros SMF e SNF (SO3-) (Ramachandran et al., 1998).

Estado da arte

35

Figura 2.19 Esquema elucidativo da repulsão estérica. As partículas são repelidas devido à sobreposição das cadeias dos polímeros (Ramachandran et al., 1998).

Figura 2.20 Ilustração esquemática (não à escala) de um polímero policarboxilato (PC) e o efeito da sua repulsão electrostática na dispersão de partículas de cimento (Collepardi et al., 1999).

A contribuição das forças repulsivas electrostáticas e estéricas para a dispersão das partículas de

cimento difere em função do tipo de adjuvante. Em geral, a adição de polímeros permite estabilizar as

suspensões, desde que o efeito estérico se sobreponha à atracção de van der Waals. Esta

estabilização resulta em que as partículas não se aglomerem, mesmo quando muito próximas, em

particular para as partículas mais pequenas. Enquanto que a acção das forças de van der Waals

decresce com a menor dimensão da partícula, a amplitude da repulsão estérica deverá ser

independente da dimensão da partícula, se a espessura de polímero adsorvido não é afectado pela

curvatura da superfície da partícula. Assim, as partículas de pequena dimensão poderão estar

estabilizadas na suspensão, com determinado polímero, enquanto que as maiores irão ainda flocular

(Vieira, 2008). Na Figura 2.21, apresenta-se esquematicamente o efeito da crescente sublimação do

efeito das forças de van der Waals com a diminuição da dimensão das partículas (r1 < r2). A auréola

cinzenta representa a camada de influência do efeito estérico e a linha interrompida a intensidade da

atracção de van der Waals (Kjeldsen, Bergström e Geiker, 2004).


36

Figura 2.21 Ilustração esquemática do efeito da dimensão da partícula (Kjeldsen, Bergström e Geiker, 2004). Enquanto as duas primeiras gerações de adjuvantes, acima referidas, actuam essencialmente com

base na repulsão electrostática, como mecanismo de dispersão, os adjuvantes da terceira geração

são os primeiros desenvolvidos para funcionarem através do efeito estérico. Vários investigadores

acreditam que a contribuição da repulsão electrostática está limitada a sistemas altamente iónicos,

como o são os cimentícios (Vieira, 2008). Outros referem que, mesmo os adjuvantes da primeira e

segunda geração, apresentam alguma contribuição estérica, apesar de ser corrente considerar

unicamente a repulsão electrostática (Uchikawa, Hanehara e Sawaki, 1997). Recentemente, foi

sugerido um efeito de

actuar em conjunto nos adjuvantes da nova geração, ainda que o efeito estérico seja preponderante

(Vikan, 2005).

A estabilidade e fluidez da suspensão de cimento podem ser averiguadas através do potencial zeta, o

qual é um meio de medição da força electrostática. Contudo, a fluidez da pasta de cimento com

superplastificante incorporado não se correlaciona bem com o potencial zeta, especialmente quando

são utilizados superplastificantes do tipo PC (Figura 2.22 a)) (Uchikawa, Hanehara e Sawaki, 1997).

Todavia, para os superplastificantes do tipo SNF e SMF uma parte considerável das forças repulsivas

são atribuídas à repulsão electrostática. Por outro lado, o espalhamento da pasta de cimento

correlaciona-se bem com a força entre as partículas de cimento (isto é, F tot), determinadas através de

Figura 2.22 b)) (Uchikawa,

Hanehara e Sawaki, 1997). Uchikawa, Hanehara e Sawaki (1997) calcularam a influência das forças

repulsivas estéricas por subtracção das forças repulsivas electrostáticas à força entre partículas (F tot)

utilizando um adjuvante policarboxilato, tendo chegado à conclusão que para os superplastificantes

do tipo PC as principais forças repulsivas são de origem estérica.

Estudos demonstraram que polímeros com elevado grau de polimerização são preferencialmente

adsorvidos nas partículas de cimento, enquanto monómeros e dímeros mantêm-se na água dos

poros e não contribuem para a dispersão. Por isso, um teor reduzido de polímeros de baixa

polimerização (isto é, monómeros e dímeros) deve melhorar a fluidez. Além disso, resultados de

outros estudos indicam a existência de um grau de polimerização óptimo para a obtenção da maior

fluidez (Griesser, 2002).

Estado da arte

37

Figura 2.22 Relação entre o espalhamento da pasta de cimento e o potencial zeta (a) e a força entre partículas (b) (Uchikawa, Hanehara e Sawaki, 1997).

Até recentemente, apenas os dois mecanismos de dispersão descritos anteriormente eram

considerados na literatura (adjuvantes são adsorvidos à superfície das partículas): a repulsão

electrostática e a repulsão estérica. Contudo, Ohta et al. (1997) e Sakai and Daimon (1997)

discutiram outros mecanismos possíveis, tais como o efeito de depleção efeito

tribilógico nestes mecanismos não são tidos em conta os polímeros adsorvidos à

superfície das partículas. Em muitos dos estudos elaborados sobre o mecanismo de actuação dos

superplastificantes, os efeitos de depleção e tribológico nunca são mencionados, de acordo os

estudos de Roncero (2000) e Ramachandran et al. (1998) os seus efeitos são minoritários.

Segundo a teoria do efeito de depleção , (Figura 2.23 a)), os polímeros

provocam dispersão e floculação, mesmo se estiverem num estado livre e não estiverem adsorvidos

às partículas de cimento. Se é adicionada uma dosagem excessiva de polímeros ao sistema de

partículas dispersas e o excedente permanece em solução após a saturação da adsorção, estes

polímeros excedentes preenchem os espaços entre partículas dispersas adjacentes, e o efeito de

dispersão por depleção é estabilizado sem as partículas flocularem (Ohta et al., 1997).

A tribologia é a ciência que se ocupa com a interacção das superfícies com movimento relativo,

, (Figura 2.23 b)),

consiste na presença de adjuvantes na solução, nomeadamente de baixa massa molecular, que

podem reduzir o atrito entre partículas e diminuir a tensão superficial da fase líquida, como já se

referiu, permitindo a lubrificação das partículas (Ohta et al., 1997).


38

Figura 2.23 Ilustração esquemática do efeito de depleção (a) e tribilógico (b) (Ohta et al., 1997). Uma vez explicados os mecanismos de actuação dos superplastificantes, torna-se importante realçar

alguns aspectos essenciais no processo de adsorção do superplastificante dada a sua importância

para a eficácia dos mesmos. As moléculas de superplastificante são adsorvidas pelas partículas de

cimento devido à interacção electrostática ou às forças de van der Waals dependendo esta adsorção

de vários factores (Roncero, 2000). Como evidência o estudo de Ribeiro (2005) a eficiência dos

superplastificantes pode ser proporcional à adsorção.

Os superplastificantes são adsorvidos preferencialmente nas fases aluminatos em relação aos

silicatos, competindo com os iões sulfatos que controlam a hidratação inicial do C3A, o que indica que

os sulfatos têm um papel determinante na eficiência dos adjuvantes. A quantidade de adjuvante

adsorvido depende da quantidade de sulfato alcalino presente, o qual reduz a adsorção nos

aluminatos em favor da adsorção nos silicatos. Este facto implica a existência de um valor óptimo do

conteúdo de sulfato no cimento para maximizar a fluidez (Roncero, 2000).

É devido à interferência dos iões sulfato no processo de adsorção que se considera mais adequado

adicionar o adjuvante após uma prévia mistura do cimento com a água, para evitar que o adjuvante

seja consumido em reacções com o C3A e fique em menor volume disponível para a adsorção. De

acordo com o estudo de Uchikawa, Sawaki e Hanehara (1995), o espalhamento de pastas de cimento

preparadas com um adjuvante adicionado após uma prévia mistura do cimento com a água é maior

do que o obtido para pastas em que o adjuvante é adicionado simultaneamente com a água. Ainda de

acordo com o mesmo estudo, a quantidade de adjuvante adsorvido nas partículas de cimento está

relacionada com a quantidade que é necessária adicionar para se obter a fluidez requerida, quanto

maior for a quantidade de adjuvante adsorvido, maior será a quantidade de adjuvante necessário. As

moléculas de superplastificante que ficam incorporadas em compostos hidratados não actuam

Estado da arte

39

directamente na dispersão das partículas de cimento. No entanto, nem todos os adjuvantes são

sensíveis ao momento da sua introdução, particularmente aqueles cujo efeito estéreo é predominante

(Spiratos et al., 2003).

Os superplastificantes não alteram significativamente a estrutura da pasta de cimento hidratada,

desempenham a acção fundamental de dispersar e desflocular as partículas de cimento e contribuem

desta forma para uma melhor hidratação. Este aspecto, pode ser o motivo pelo qual o uso de

superplastificantes em betões com igual razão A/L provocar, por vezes, um aumento da resistência à

compressão (Azevedo, 2002; Neville, 1995).

Constate-se, porém, que a massa molecular dos polímeros afecta claramente a quantidade de

adjuvante adsorvido. Sobre este aspecto, Uchikawa e Hanehara (1997) chegaram à conclusão, no

seu estudo, que a quantidade de adjuvante, à base de ácido sulfónico, adsorvido nas partículas de

cimento está relacionada logaritmicamente com a massa molecular dos adjuvantes. Ainda de acordo

com este estudo, quanto maior for a massa molecular, maior é a quantidade de adjuvante adsorvido.

Como as cargas dos grupos funcionais dos superplastificantes, como SO3-, COO- ou OH-, interagem

com a superfície da partícula através de forças electrostáticas, a estrutura química das moléculas de

superplastificante é muito importante no que diz respeito ao comportamento da adsorção do

superplastificante. Uchikawa, Hanehara e Sawaki (1997) verificaram no seu estudo que para

superplastificantes do tipo PC com grupos iónicos carboxílicos, a adsorção aumenta à medida que os

grupos carregados por molécula também aumentam. O potencial zeta aumenta proporcionalmente

com o conteúdo de grupos iónicos. Os autores concluíram que a magnitude das forças repulsivas

estão directamente relacionadas com a estrutura molecular do adjuvante. A conclusão a que estes

autores chegaram pode geralmente ser assumida para todos os tipos de superplastificante (Griesser,

2002).

A forma como os polímeros são adsorvidos depende também do seu tipo. Por exemplo, SNF é

adsorvido numa monocamada devido à sua forte interacção, enquanto outros adjuvantes com longas

cadeias adoptam configurações mais complexas, como representado na Figura 2.24.

Figura 2.24 Adsorção de moléculas de superplastificante numa partícula de cimento: (A) monocamada e (B) enrolado (Huyhn, 1996).


40

Interacções químicas

Indiscutivelmente, as interacções físicas envolvidas no fenómeno da floculação-desfloculação

desempenham um papel fundamental no que diz respeito à acção do superplastificante. Contudo,

existem também interacções químicas devido ao superplastificante que se manifestam como

alterações na composição da solução aquosa e na morfologia dos hidratos formados. Uma dessas

interacções entre o superplastificante e as partículas de cimento é a adsorsão química das moléculas

de superplastificante, que foi demonstrado por Uchikawa et al. (1992). Demonstrou-se que no interior

da camada adsorvida, a concentração dos principais componentes do adjuvante e do cimento (Ca)

variam com uma certa distribuição, o que parece confirmar a existência de adsorção química, facto

que foi mais tarde apoiado por Ramachandran (1995).

Outro mecanismo é a formação de iões complexos entre o superplastificante e o Ca2+ conduzindo a

uma diminuição da concentração de Ca2+ na solução (Chandra and Flodin, 1987; Uchikawa et al.,

1992; Roncero, 2000). Este facto contribui para o aumento do tempo de início de presa, e

consequentemente, para a retenção da fluidez, uma vez que a solução demora mais tempo a

alcançar a sobressaturação de Ca2+, o que é essencial para o início do período de aceleração no

processo de hidratação do cimento. A existência destes efeitos foi novamente demostrado por

Uchikawa et al. (1995), embora Jolicoeur et al. (1997) afirme que este fenómeno não tem um papel

importante na acção dos superplastificantes. No entanto, uma redução semelhante na reactividade

química, através do bloqueio dos sítios reactivos em partículas de cimento por moléculas de

superplastificante, foi proposto como um mecanismo por Gagné et al. (1996) e Jolicoeur et al. (1994).

2.4. REOLOGIA DAS PASTAS CIMENTÍCIAS

O conhecimento das propriedades reológicas dos betões é de extrema importância para a indústria

da construção, uma vez que é no estado fresco do betão que são efectuadas muitas operações, tais

como a amassadura, o transporte, a colocação, a compactação e o acabamento. Estas operações,

dependentes do comportamento reológico dos betões, da sua trabalhabilidade, influenciam a

qualidade das obras por interferirem em parâmetros fundamentais, tais como: a facilidade de

colocação em obra, a compactação, a durabilidade, o desenvolvimento das resistências mecânicas, a

aparência dos paramentos, a estanquidade, etc. De acordo com Banfill (2003), é pouco provável que

um betão com más características no estado fresco consiga alcançar as características desejáveis no

estado endurecido. A importância deste aspecto conduziu ao desenvolvimento de vários métodos,

utilizados para aferir as características reológicas das misturas.

Infelizmente, devido à complexidade das composições, não é ainda possível prever o comportamento

reológico dos betões a partir do conhecimento das propriedades dos seus constituintes, isto é, o

comportamento reológico dos betões não pode ser entendido como uma combinação linear do

comportamento das pastas e dos agregados que o constituem. Devido à grande amplitude das

dimensões das partículas componentes, desde grãos de cimento com cerca de 1 m, a agregados

Estado da arte

41

grossos com dimensões compreendidas entre 10 mm e 25 mm, podendo atingir 150 mm na

construção de barragens, a medição de parâmetros reológicos dos betões não se afigura uma tarefa

fácil. Assim, a trabalhabilidade de um dado betão é, em geral, avaliada recorrendo a ensaios

expeditos, que apenas permitem determinar, parcialmente, as propriedades reológicas intrínsecas do

material. As metodologias correntemente utilizadas são de validade limitada, uma vez que apenas

permitem obter parâmetros relacionados com o comportamento reológico das misturas, não as

caracterizando completamente. De modo a permitir uma previsão adequada das características

reológicas, baseada nas propriedades dos componentes empregues, e avaliar correctamente a

influência dos mesmos, torna-se fundamental o conhecimento das propriedades reológicas dos

betões, que podem ser entendidos como uma concentração de partículas em suspensão que exibe

um comportamento semelhante ao de um fluido (Ferraris, 1999).

Porém, determinar as propriedades da trabalhabilidade através de ensaios realizados com betão nem

sempre é praticável, uma vez que a realização de uma campanha experimental exaustiva requer uma

grande quantidade de material e trabalho, o que é dispendioso. Há, portanto, a necessidade de

prever a trabalhabilidade do betão através de abordagens de laboratório que sejam simultaneamente

mais simples e menos dispendiosas. Deste modo, utilizam-se normalmente os parâmetros reológicos

das pastas de cimento como um razoável indicador da trabalhabilidade do betão (Ferraris, 2001).

De acordo com Ferraris (2001), as adições afectam as propriedades reológicas da pasta de cimento

sem alterar a composição ou o comportamento dos agregados. Por isso, é razoável seleccionar

adições, químicas ou minerais, apenas através da realização de ensaios nas pastas de cimento.

Idealmente, os resultados deverão estar relacionados com a trabalhabilidade do betão. Infelizmente,

a relação entre a reologia das pastas de cimento e a reologia do betão nunca foi completamente

estabelecida. A principal razão desta situação prende-se com o facto de a pasta de cimento ser

testada sobre condições a que não está submetida no betão. Por este motivo, os resultados obtidos

para os parâmetros reológicos das pastas de cimento podem diferir dos estimados a partir do betão.

Os valores reportados na literatura para as pastas de cimento não têm em consideração a

contribuição dos agregados. Estes actuam como dissipadores de calor e realizam o corte da pasta de

cimento durante o processo de mistura. Outros factores podem estar na origem da discrepância dos

resultados obtidos em pastas de cimento ou em betões, tais como a velocidade de corte, a

temperatura e a energia da mistura.

As pastas de cimento geralmente exibem um comportamento muito complexo no estado fresco, o

qual é fortemente afectado por um grande número de factores de ordem física e química, sendo

igualmente complexo pelo facto de ao longo do tempo as pastas de cimento perderem a sua

consistência pastosa. O instante em que a pasta começa a perder a sua consistência corresponde ao

início de presa, e quando deixa de ser deformável, transformando-se numa massa rígida, é o fim da

presa e o início do endurecimento. Alguns dos factores mais importantes que afectam a reologia das

pastas de cimento são enunciados de seguida (Papo, 1988; Nehdi e Rahman 2004; Collepardi, 1971;

Greszczyk e Kucharska 1990):


42

razão água/sólidos;

composição química do cimento;

reactividade química da adição;

distribuição granulométrica, densidade, textura superficial e forma geométrica de pó (cimento

e fíler);

propriedades das adições químicas;

tempo de hidratação;

temperatura e humidade do local onde as pastas são preparadas e testadas;

as condições iniciais da mistura, como o procedimento da mistura, duração, velocidade e

capacidade da misturadora;

Tem sido demonstrado que os factores mais importantes dos listados acima são a razão água/sólidos

e a superfície específica. Estudos realizados em pastas de cimento de composição química diferente

indicaram que este factor tem um efeito menor sobre a reologia do que a razão A/C e/ou a finura do

cimento (Banfill e Saunders, 1981; Collepardi, 1971).

De acordo com Papo (1988), o estudo das pastas de cimento tem especial importância na medida em

que:

permite fornecer uma ferramenta útil para controlar a produção do cimento;

constitui um meio de prever a influência dos adjuvantes, tais como plastificantes/redutores de

água e agentes de viscosidade sobre o comportamento do betão;

possibilita mais informações sobre a química do cimento;

apoia nas aplicações especiais, como as injecções de caldas de cimento em solos sem

coesão.

2.4.1. Aspectos essenciais da reologia

O termo reologia foi introduzido em 1920 por Eugene Bingham, tendo a etimologia da palavra

origem nos vocáb logos

pode ser definida como a ciência que estuda a deformação e o escoamento da matéria, descrevendo

as relações entre força, deformação e tempo (Tattersall, 1983; Barnes et al., 1989).

, quando a

carga é retirada, a deformação é completamente recuperada. Esta é a premissa base da teoria da

elasticidade. Foi então estabelecida a mais simples e, provavelmente, a primeira relação entre força e

deformação, a Lei de Hooke. Considerando um volume unitário de material, que se representa de

perfil na Figura 2.25, sujeito a uma força de corte, um sólido elástico ideal, tem uma deformação que

segue a lei de Hooke, a qual estabelece que a tensão de corte, , é linearmente proporcional ao

ângulo que caracteriza a deformação, i.e.

Estado da arte

43

(2.18) onde G é referido como módulo de distorção.

Figura 2.25 Aplicação de uma tensão de corte num volume elementar de material (Vieira, 2008).

2.4.2. Reologia de fluidos e suspensões

Os betões e as argamassas são materiais compósitos e os seus principais componentes são os

agregados, o ligante e a água. Na realidade, e no que se refere aos respectivos comportamentos

reológicos, os betões e as argamassas podem ser entendidos como uma suspensão de partículas

sólidas (os agregados) num líquido viscoso (a pasta ligante). Inclusivamente, a pasta ligante também

pode ser entendida como uma suspensão, sendo ela própria composta por grãos de cimento e, por

vezes, de adições minerais, suspensos num líquido (a água). Assim, os sistemas cimentícios são

considerados como suspensões, podendo ter comportamento semelhante aos líquidos. A suspensão

é composta por partículas de variadíssimas dimensões e formas, em elevada concentração, estando

sujeitas a um complexo balanço de forças de superfície entre partículas, as quais provocam

comportamentos viscoelásticos não Newtonianos. Desta forma, podem ser aplicadas a estas

suspensões os modelos clássicos da reologia (Azevedo, 2002; Barnes et al., 1989).

De seguida, são apresentados alguns modelos reológicos que podem ser aplicados aos sistemas

cimentícios, dando-se especial destaque aos modelos reológicos que melhor caracterizam o

comportamento das pastas cimentícias, visto que o trabalho experimental do presente estudo é

realizado neste tipo de sistema cimentício.

Líquido Newtoniano

Para o estudo da reologia do betão no estado fresco, é essencial perceber os mecanismos que

interferem no movimento da sua fase líquida. Considere-se, então, em primeiro lugar, apenas a fase

pasta do betão. Esta fase é constituída por uma solução com partículas em suspensão. Simplificando

ainda mais, considere-se a pasta apenas como uma fase líquida onde a influência das partículas em

suspensão é apenas reflectida nas características desse mesmo líquido. Como simplificação, pode

considerar-se que a uma escala macroscópica o betão escoa como um líquido.

Isaac Newton e


44

s do líquido,

mantendo tudo o resto constante, é proporcional à velocidade com a qual aquelas partes se separam

umas das Figura 2.26 admite-se que um

fluido laminar de área A (suficientemente grande para não ser necessário ter em conta as condições

de fronteira) está contido entre duas placas com área muito superior a A (dispostas de forma paralela

a uma distância relativa y) e considerando que a superfície inferior se encontra imóvel, enquanto que

a superior se desloca com uma velocidade V (devido à aplicação de uma força de corte F), se a

distância entre as duas superfícies e a velocidade V não forem muito elevadas, pode-se considerar

que a distribuição da velocidade, , de cada plano paralelo de fluxo (definido relativamente à sua

normal) é linear (Figura 2.27).

Figura 2.26 Escoamento de um fluido laminar (Azevedo, 2002).

Figura 2.27 Distribuição de velocidades de um fluido laminar (Azevedo, 2002).

Para uma vasta gama de fluidos, como os gases e os líquidos homogéneos, constata-se que a

tensão de corte, , exercida entre dois planos paralelos do fluido é proporcional à velocidade da

deformação por corte, ou, simplificadamente, velocidade de corte (ou gradiente de velocidade), ,

verificado numa direcção perpendicular à do escoamento:

(2.19)

ou

(2.20)

Estado da arte

45

em que,

F força de corte aplicada;

A área do plano paralelo à força;

tensão de corte ;

coeficiente de viscosidade, ao longo deste trabalho passa-se a designar simplesmente por

viscosidade;

velocidade de corte . A equação (2.19), denominada por Lei de Newton para a viscosidade, evidencia que se a um líquido

laminar é aplicada uma força de corte F, é induzido um gradiente de velocidade ao sistema. O factor

de proporcionalidade entre a força por unidade de área, F/A, e o gradiente de velocidade é designado

por viscosidade e corresponde

um fluido que satisfaça a equação (2.19) é chamado de Newtoniano e é caracterizado por um só

parâmetro (a viscosidade) (Macosko, 1994).

Para o corte simples ilustrado na Figura 2.26, uma tensão de corte, , resulta num escoamento. No

caso de um líquido Newtoniano, o escoamento mantém-se enquanto a tensão estiver aplicada,

verificando-se uma velocidade relativa nula para tensão zero. Este é um comportamento análogo ao

de Hooke num sólido. Na Figura 2.28, ilustra-se o comportamento de um sólido Hookiano e de um

líquido Newtoniano.

Figura 2.28 Gráficos de tensão-deformação para sólidos Hookiano e líquidos Newtonianos (Vieira, 2008). A grande maioria das expressões propostas para descrever o comportamento das suspensões

concentradas, entendidas como uma suspensão de partículas sólidas num líquido viscoso, são de

dois tipos. Umas relacionam a concentração da suspensão com a viscosidade, enquanto outras

expressam a tensão de corte em função do gradiente de velocidade, assumindo que a viscosidade do

sistema é representada por um só valor constante.


46

Nos Quadros 2.4 e 2.5 representam-se as expressões frequentemente mais utilizadas para

caracterizar o comportamento reológico de fluidos e suspensões (Ferraris, 1999).

Quadro 2.4 Relações entre a viscosidade e a concentração de suspensões (Ferraris, 1999).

Autor Expressão Hipóteses

Einstein suspensão diluída sem interacção entre partículas

Roscoe considera a interacção entre partículas

Krieger-Dougherty relaciona a viscosidade com a

compacidade das partículas; tem em consideração a compacidade máxima

Mooney tem em consideração a compacidade máxima

- viscosidade da suspensão;

compacidade;

- compacidade máxima;

k constante; - viscosidade do meio liquido;

- viscosidade intrínseca da suspensão.

Quadro 2.5 Relações entre a tensão de corte e o gradiente de velocidade (Ferraris, 1999).

Autor Expressão

Newton

Bingham

Herschel e Bulkley

Lei de potência

n=1: fluido Newtoniano; n>1: fluido dilatante;

n<1: fluido pseudo-plástico.

Vom Berg e Oswald-de-Waele

Eyring

Robertson-Stiff

Atzeni, Massida e Sanna

- tensão de corte;

- tensão limite de escoamento; A, a, B, b, C, k, n, , , constantes;

viscosidade;

- gradiente de velocidade.

Estado da arte

47

Estudos realizados demonstraram que as equações do Quadro 2.4, que relacionam a viscosidade

com a concentração das suspensões, podem ser implementadas para descrever a reologia de

pastas, não sendo aplicáveis em betões devido à substancial complexidade destas suspensões

(agregados em suspensão numa pasta). As expressões correntemente adoptadas em betões são as

que relacionam a tensão de corte com o gradiente de velocidade (Quadro 2.5) e também permitem

avaliar o comportamento reológico de pastas e argamassas (Ferraris, 1999).

A principal conclusão que pode ser retirada da análise das relações propostas no Quadro 2.5,

consiste no facto de em todas, exceptuando a aplicável a um fluido Newtoniano, serem utilizados pelo

menos dois parâmetros para descrever a reologia dos fluídos. As equações propostas por Bingham,

Herschel e Bulkley, e Vom Berg e Oswald-de-Waele, nomeadamente, incorporam um segundo factor

caracterizador da reologia: a tensão limite de escoamento.

A tensão limite de escoamento, também designada por tensão de cedência ou limite de escoamento,

pode ser interpretada fisicamente como a tensão que é necessário ultrapassar para que se inicie o

escoamento. Para um fluido, o limite de escoamento corresponde ao ponto de intersecção do

diagrama tensão de corte-gradiente de velocidade com o eixo correspondente à tensão de corte e a

viscosidade representa o declive do mesmo diagrama. Se um fluido apresentar uma dependência

linear entre as duas grandezas referidas, é designado como fluido de Bingham (Figura 2.29)

(Azevedo, 2002; Tattersall, 1983).

As equações que incluem pelo menos dois parâmetros baseados em grandezas físicas (o limite de

escoamento e a viscosidade), são as propostas por Bingham e por Herschel e Bulkley. O terceiro

parâmetro presente na equação de Herschel e Bulkley, n, representa uma entidade física que resulta

de procedimentos de aproximação matemática.

Na Figura 2.30 ilustram-se algumas das expressões apresentadas no Quadro 2.5.

Figura 2.29 Fluido de Bingham (Ferraris, 1999).


48

Figura 2.30 Representação gráfica de alguns modelos reológicos que relacionam a tensão de corte com o gradiente de velocidade (Azevedo, 2002).

Atzeni, Massida e Sanna (1985) compararam a eficácia das várias expressões apresentadas e

propuseram, para suspensões concentradas como as pastas de cimento, uma modificação da

equação de Eyring, uma vez que conduziu aos melhores resultados, quando comparados com os

obtidos experimentalmente. Contudo, os parâmetros intervenientes na equação de Eyring não têm

significado físico, sendo adoptados devido à possibilidade de definir com maior precisão o

comportamento real das pastas através da expressão proposta. Assim, estes parâmetros não podem

ser aferidos isoladamente e resultam de procedimentos de cálculo.

Foi já comprovado que a expressão de Herschel e Bulkley é a que melhor descreve o comportamento

de determinados betões, como é o caso dos betões autocompactáveis (Larrard, Ferraris e Sedran,

1998; Larrard, 1999). No entanto, a relação mais utilizada para descrever o comportamento reológico

de betões é a de Bingham, devido à possibilidade de medição dos dois parâmetros

independentemente, e, também, porque o comportamento reológico é, em geral, traduzido

satisfatoriamente recorrendo a uma relação linear (Smeplass, 1993; Daczko, 2000).

No meio científico, ainda não foi acordado um modelo que descreva satisfatoriamente o

comportamento reológico das pastas de cimento, desta forma, muitos investigadores utilizam os

modelos de Bingham e de Herschel e Bulkley devido à sua simplicidade (Vikan, 2005; Papo, 1988).

Assim, o comportamento reológico de pastas, argamassas e betões pode ser avaliado através da

determinação de, pelo menos, dois parâmetros, ambos com significado físico: o limite de escoamento

e a viscosidade. Todavia, a maioria dos ensaios correntemente realizados permite apenas determinar

um só parâmetro, eventualmente mais relacionado com um dos factores caracterizadores do

comportamento reológico. Apesar da existência de metodologias experimentais que permitem

quantificar o limite de escoamento e a viscosidade, a sua utilização não se encontra generalizada

devido à dificuldade de as implementar em obra e aos custos associados, significativamente

superiores aos dos ensaios correntes.

Estado da arte

49

Tal como foi referido anteriormente, os modelos de Bingham e de Herschel-Bulkely são os mais

frequentemente adoptados para descrever o comportamento reológico das pastas de cimento e dos

betões. Desta forma, dada a importância destes modelos reológicos, efectua-se de seguida uma

breve descrição dos mesmos.

Modelo de Bingham

Alguns materiais exibem uma viscosidade infinita até que a tensão aplicada atinja determinado limite

para iniciar o escoamento. Acima desta tensão, o material apresenta um simples comportamento

Newtoniano. Um dos modelos mais simples que cobrem este tipo de fluidos que apresentam uma

tensão de cedência é o modelo de Bingham, e pode ser expresso pela seguinte equação:

com (2.21) onde é a tensão de corte (Pa), o a tensão de cedência (Pa), é o coeficiente de viscosidade

plástica (Pa.s) e a velocidade de corte (s-1).

Este modelo é linear pelo que não descreve as características reofluidificantes da generalidade dos

fluidos não Newtonianos. No entanto, muitas suspensões de partículas, tais como os sistemas

cimentícios, apresentam comportamentos próximos do de Bingham a baixas velocidades de corte

(Papo, 1988; Ferraris, 1999; Vieira, 2008).

Modelo de Herschel-Bulkley

O Modelo de Herschell-Buckley é traduzido pela equação (2.22). Este modelo é considerado o mais

completo em comparação aos demais modelos, dado que a sua equação engloba três parâmetros. É

usado para descrever materiais viscoplásticos que exibem uma tensão de cedência com uma

resposta reofluidificante ou reoespessante, durante o escoamento, a velocidade de corte crescente. É

expresso pela equação seguinte:

(2.22)

onde é a tensão de corte (Pa), o a tensão de cedência (Pa), K o índice consistência, a

velocidade de corte (s-1) e n é uma constante do modelo indicando o grau de comportamento não

Newtoniano, se maior que 1 é reofluidificante e se menor reoespessante. Este modelo reduz-se à lei

de Newton quando =0 e n=1, e ao modelo de Bingham quando n=1 e à lei da potência quando

=0 (Papo, 1988; Ferraris, 1999; Vieira, 2008).

Na Figura 2.31, apresenta-se esquematicamente as relações de tensão de corte em função da

velocidade de corte para diversos comportamentos reológicos de fluidos. Estes tipos de gráficos são

também designados por reogramas.


50

Figura 2.31 Reogramas de diversos comportamentos reológicos (Vieira, 2008). 2.4.3. Métodos de ensaio

Os métodos de ensaio utilizados na determinação das propriedades reológicas de pastas e betões

podem ser divididos em dois grupos, consoante permitam ou não a avaliação directa dos parâmetros

reológicos intrínsecos. Conforme abordado anteriormente, a correcta avaliação do comportamento

reológico de pastas, argamassas e betões implica a determinação de, pelo menos, duas quantidades:

a viscosidade e o limite de escoamento.

A grande maioria dos ensaios convencionais permitem, apenas, a avaliação indirecta dos parâmetros

reológicos. A relação entre o factor medido e a viscosidade ou o limite de escoamento não é óbvia.

Em geral, ou não podem ser calculados recorrendo aos valores medidos, embora possa,

eventualmente, existir uma relação entre eles.

Os principais ensaios utilizados para a avaliação indirecta da trabalhabilidade de pastas, argamassas

e betões são os seguintes (Ferraris, 1999):

ensaio de abaixamento;

ensaio de espalhamento;

Vêbê;

cone de fluidez (cone de Marsh);

ensaios de penetração (e.g. aparelho de Vicat);

K-slump test;

maniabilímetro LCL;

tubo viscosímetro;

capacidade de preenchimento (e.g. L-box);

aparelho de Orimet.

Estado da arte

51

Os ensaios de abaixamento, de penetração e o K-slump test, estão mais relacionados com o limite de

escoamento porque permitem medir a capacidade das misturas começarem a fluir. Os restantes

ensaios relacionam-se mais com a viscosidade, sendo os seus resultados reflexo da capacidade do

material escoar após a tensão de corte instalada ultrapassar a tensão limite de escoamento. A tensão

de corte aplicada pode ser obtida por vibração (espalhamento, Vêbê e maniabilímetro LCL) ou por

gravidade (cone de fluidez, tubo viscosímetro, capacidade de preenchimento e aparelho de Orimet).

A avaliação directa dos parâmetros reológicos extrapola o âmbito do presente estudo, todavia é de

salientar que os ensaios que permitem a determinação simultânea de dois parâmetros reológicos não

permitem, necessariamente, o cálculo directo da viscosidade e do limite de escoamento. Em geral, os

factores medidos estão relacionados com os dois parâmetros reológicos de um modo não trivial.

2.5. INTERACÇÃO CIMENTO SUPERPLASTIFICANTE

A compatibilidade entre cimentos e superplastificantes é considerado um factor de extrema

importância prática, particularmente nos sistemas cimentícios com uma razão água/cimento baixa

(Ramachandran et al., 1998).

Dos diversos factores que influenciam a interacção cimento-superplastificante, é amplamente

reconhecida a preponderância da finura do cimento, da composição do cimento (especialmente o teor

de C3A e de álcalis) e do superplastificante, das condições em que são realizados os ensaios, etc

(Ramachandran, et al., 1998; Neville, 1995; Huynh, 1996; Jiang, Kim e Aïtcin, 1999; Flatt e Houst,

2001). O diagrama ilustrado na Figura 2.32 ilustra a complexidade da interacção

cimento-superplastificante. Os diversos componentes constituintes do clínquer interagem com o

sulfato de cálcio e simultaneamente interagem com os diversos componentes da solução

superplastificantes. É de salientar que o sulfato de cálcio e a solução de superplastificante também

podem estar envolvidos em interacções específicas (Ramachandran et al., 1998). O resultado

detalhado de todas as interacções físicas e químicas envolvidas neste complexo sistema

heterogéneo não são susceptíveis de serem previstos em termos absolutos. Contudo, uma razoável

compreensão do processo de hidratação do cimento e do mecanismo de actuação dos

superplastificantes discutidos nas secções 2.2.2 e 2.3.1.3, respectivamente, fornecem uma base para

explicar as tendências gerais observadas. Algumas destas tendências são examinadas nas secções

do presente capítulo.


52

Figura 2.32 Representação esquemática das várias interacções existentes entre o clínquer, as diferentes formas de sulfato de cálcio (CaSO4) e o superplastificante (Ramachandran et al., 1998).

2.5.1. Factores associados ao cimento Portland

2.5.1.1. Origem e tipo

É do conhecimento do meio científico em geral que a origem e o tipo do cimento influenciam a

interacção cimento-superplastificante, no entanto estes factores carecem ainda de estudo. Porém, a

sua influência é bem evidente no processo de floculação-desfloculação, pois este varia com o tipo de

cimento e superplastificante (Amago, 2009a). Este fenómeno é explicado, no que diz respeito à

influência do cimento, pelos diferentes minerais do clínquer e pela finura do cimento durante o

processo de hidratação. Nas secções seguintes, são descritos, em maior detalhe, os factores

associados ao cimento que são considerados por diversos autores como tendo forte influência sobre

a interacção cimento-superplastificante.

2.5.1.2. Influência do teor de C3A e do sulfato de cálcio

A estrutura fundamental da pasta de cimento hidratada não é afectada pela acção dos

superplastificantes, mas existem interacções entre estes e o C3A do clínquer (Neville e Aïtcin, 1998).

É de salientar que o primeiro componente do cimento a hidratar é o C3A e que a sua reacção se

processa com rapidez, sendo controlada pelo gesso adicionado ao clínquer durante o processo de

fabrico do cimento.

Estado da arte

53

Assim, está-se perante uma situação em que o gesso e o superplastificante podem reagir com o C3A.

Apesar de poder ser necessária a adição de superplastificante durante a amassadura, de modo a

conferir ao betão a trabalhabilidade desejada, é essencial assegurar que o superplastificante não é

totalmente fixo pelo C3A do cimento. Este efeito pode ocorrer se o gesso não libertar os iões de

sulfato com a rapidez necessária para primeiro reagirem com o C3A. Quando os iões de sulfato são

libertados lentamente, o superplastificante é fixo pelo C3A. É nestas circunstâncias que se considera

o superplastificante incompatível com o cimento (Neville e Aïtcin, 1998).

Segundo Neville (1995), um cimento com elevado teor de C3A reduz a eficiência de uma determinada

dosagem de superplastificante.

A solubilidade do gesso de determinado cimento é, então, a condicionante fundamental da eventual

compatibilidade ou incompatibilidade entre os cimentos e os superplastificantes. O termo gesso é

utilizado para designar o sulfato de cálcio existente no cimento. Contudo, o sulfato de cálcio pode

ocorrer de diversas formas, apresentando diferentes taxas de solubilidade, dependendo das matérias-

primas utilizadas durante a fabricação do cimento: gesso natural (CaSO4, 2H2O), hemihidratado

(CaSO4, 1/2H2O) e anidrite natural (CaSO4) ou anidrite sintética, formada pela desidratação do gesso

a 170 ºC (Neville e Aïtcin, 1998; Ramachandran et al., 1998).

A normalização actual sobre cimentos apenas exige, em geral, o controlo do teor total em SO3,

impondo um limite máximo. Para um cimento tipo I, a ASTM C150 especifica um teor máximo de

3,0% ou 3,5% dependendo do conteúdo de C3A, enquanto a NP EN 197-1 (2001) fixa o mesmo valor

em 3,5% ou 4,0%, dependendo do tipo de cimento.

O principal parâmetro de controlo a ter em consideração não deverá ser o gesso adicionado durante

o fabrico do cimento, mas sim o teor total de SO3, conforme previsto pela regulamentação vigente.

Existem outras fontes de SO3 no cimento, nomeadamente o carvão ou o petróleo utilizados no forno

da cimenteira, que depois se fixa no clínquer. O SO3 proveniente do combustível reage com óxidos

alcalinos voláteis no forno e formam sulfatos alcalinos, sendo estes sulfatos muito solúveis (Neville e

Aïtcin, 1998).

Do acima referido, depreende-se que é possível existirem dois cimentos diferentes, cumprindo o

estipulado na normalização, com iguais teores de sulfatos, mas, e dependendo da origem dos

sulfatos, que disponibilizem diferentes quantidades de iões SO4-2 para reacção com o C3A durante a

fase inicial de hidratação. Se apenas estiverem disponíveis pequenas quantidades de sulfatos

solúveis, os sulfonatos presentes nas extremidades da estrutura molecular dos superplastificantes

reagem e são fixos pelo C3A, deixando de estar disponíveis para promover a dispersão das partículas

do ligante, inibindo o efeito para o qual foram integrados na mistura. Esta é a razão fundamental pela

qual a adição do superplastificante não deve ser efectuada no início da amassadura, sendo preferível

a sua introdução após se ter desencadeado a reacção de hidratação do cimento (Neville e Aïtcin,

1998; Azevedo, 2002).


54

Desta forma, para uma melhor compreensão da compatibilidade cimento-superplastificante,

principalmente no caso dos superplastificantes sulfonatados, deve ser estudada a interacção do

sistema trenário: C3A/CaSO4/superplastificante. Um controlo adequado destas interacções, ao longo

do tempo, evita problemas de incompatibilidade cimento-superplasificante (Ramachandran et al.,

1998).

O problema de incompatibilidade descrito tanto pode ocorrer em betões correntes como em betões de

elevado desempenho. Contudo, as suas consequências são substancialmente mais gravosas em

betões de elevado desempenho, devido ao reduzido valor da razão água/cimento e às elevadas

dosagens de cimento com que, usualmente, são fabricados. O reduzido valor da razão água/cimento

implica a existência de uma menor quantidade de água disponível para a libertação dos iões sulfato e

elevadas quantidades de cimento disponibilizam grandes quantidades de C3A, necessitando a sua

reacção de ter um controlo adequado, por forma a permitir o correcto desempenho dos

superplastificantes.

A necessidade de ensaios adequados que permitam avaliar a compatibilidade entre os cimentos e os

superplastificantes é fundamental no processo de escolha dos materiais a utilizar na confecção de um

betão. O comportamento do cimento face a elevados valores da razão água/cimento, utilizados em

betões convencionais, não traduz, necessariamente, o real desempenho da pasta fabricada com

reduzidos teores da razão água/cimento (Neville e Aïtcin, 1998). Assim, a conformidade com a

maioria das normas, quer dos cimentos quer dos superplastificantes, não assegura o adequado

comportamento da mistura (Neville e Aïtcin, 1998). Não deverá nunca ser escolhido um

superplastificante independentemente do cimento, devendo, obrigatoriamente, ser investigada a sua

compatibilidade por intermédio de ensaios capazes de reflectir o comportamento de betões

constituídos com reduzidos valores da razão água/cimento, muitas vezes inferiores a 0,35, razões

estas que correspondem às utilizadas nos betões de elevado desempenho (Neville e Aïtcin, 1998).

2.5.1.3. Teor de álcalis do cimento

O efeito dos álcalis solúveis na compatibilidade cimento-superplastificante ainda não foi

completamente compreendido (Jiang, Kim e Aïtcin, 1999).

Na ausência de superplastificantes, cimentos contendo elevados níveis de álcalis (por exemplo,

Na2SO4 ou K2SO4) apresentam normalmente um pior comportamento reológico do que os cimentos

contendo um baixo teor de álcalis (Ramachandran et al, 1998; Jiang, Kim e Aïtcin, 1999). Também, a

redução de água com adjuvantes será mais facilmente alcançada com cimentos pouco alcalinos

(Ramachandran et al., 1998). São vários os efeitos que podem ser promovidos pelos álcalis,

nomeadamente: floculação do cimento, ou de outras partículas finas, induzidas pelos electrólitos,

formando novos hidratos contendo iões alcalinos (por exemplo, singenite), ou aumento da

reactividade das fases minerais (particularmente C3A), devido à inclusão de álcalis durante o

processo de clinquerização (Ramachandran et al., 1998).

Estado da arte

55

Na presença de superplastificantes (do tipo SNF), estudos demonstram que a adição de sulfatos

alcalinos (Na2SO4) pode conduzir a melhorias nas propriedades reológicas das pastas de cimento

com baixo teor de álcalis (Matsukawa, 1991; Ramachandran et al., 1998; Jiang, Kim e Aïtcin, 1999).

Como se pode constatar através dos gráficos ilustrados na Figura 2.33, a perda de abaixamento

diminui à medida que a adição de Na2SO4 aumenta (Jiang, Kim e Aïtcin, 1999). Em cimentos com

elevado teor de álcalis, a adição de Na2SO4 diminui a fluidez inicial e aumenta a sua perda ao longo

do tempo, como ilustrado na Figura 2.34.

Figura 2.33 Efeito da adição de sulfato de sódio, em função do tempo de hidratação, no ensaio de mini-abaixamento de pastas de cimento com A/C=0,35, em cimentos do tipo V (de acordo com a ASTM C150)

com baixo teor de álcalis: 0,31%, 0,35% e 0,31%, respectivamente (Jiang, Kim e Aïtcin, 1999).

Figura 2.34 Efeito da adição de sulfato de sódio, em função do tempo de hidratação, no ensaio de mini-abaixamento de pastas de cimento com A/C=0,35, em cimentos do tipo V (de acordo com a ASTM C150)

com elevado teor de álcalis: 0,52%, 0,92% e 0,74%, respectivamente (Jiang, Kim e Aïtcin, 1999). Embora os resultados apresentados não possam ser generalizados, eles são consistentes com as

observações e os conceitos discutidos anteriormente sobre a disputa SO42-/PNS. Como pode ser

visto na Figura 2.35, a presença de iões SO42- leva a uma diminuição da adsorção dos

superplastificantes PNS, deixando mais superplastificante disponível na fase solução para a

fluidificação da pasta; a fluidez da pasta aumenta, portanto, com o teor de Na2SO4 adicionado

(Ramachandran et al., 1998).


56

Figura 2.35 Influência da adição de Na2SO4 na adsorção de superplastificantes PNS e na viscosidade aparente de pastas de cimento (A/C=0,5; dosagem do PNS: 0,6 e 1,2 em relação à massa de cimento)

(Ramachandran et al., 1998). Existe um teor óptimo de álcalis solúveis, no que diz respeito à fluidez e à evolução da sua perda ao

longo do tempo, o qual foi encontrado para ser de 0,4-0,5% de Na2O equivalente. Para este teor

óptimo de álcalis, a fluidez inicial é máxima e a perda de fluidez ao longo do tempo é mínima. Este

teor óptimo de álcalis solúvel é independente da dosagem de superplastificante e da composição do

cimento (Jiang, Kim e Aïtcin, 1999).

Cimentos com menos do que o teor óptimo de álcalis solúveis mostram ter uma aumento significativo

da fluidez quando Na2SO4 é adicionado. Cimentos com mais da dosagem óptima de álcalis solúveis

mostram um pequena diminuição da fluidez com a adição de Na2SO4. Por isso, um adequado teor de

álcalis solúveis na solução durante os primeiros minutos após a mistura é de grande importância para

assegurar a compatibilidade cimento-superplastificante. Por outras palavras, se não houver disponível

um adequado teor de álcalis solúveis na solução, o par cimento-superplastificante pode não ser

compatível em termos reológicos.

O teor de álcalis solúvel é um dos principais parâmetros que controla a fluidez e a perda de fluidez ao

longo do tempo nas pastas de cimento que contenham superplastificante. Em cimentos com o teor

óptimo de álcalis solúveis, o teor de C3A não tem praticamente nenhum efeito sobre a perda de

fluidez ao longo do tempo.

Adicionar Na2SO4 para optimizar o teor de álcalis solúvel num par cimento-superplastificante

incompatível é uma medida simples e eficaz no controlo da perda de fluidez ao longo do tempo de

betões fabricados com superplastificantes, sem afectar negativamente a resistência à compressão

inicial e final.

Estado da arte

57

2.5.1.4. Superfície específica (finura) e distribuição granulométrica

Não se deve considerar somente a superfície específica do cimento, mas também a sua distribuição

do tamanho de partícula, uma vez que as diferentes fracções granulométricas podem diferir na sua

composição e, consequentemente, no grau de adsorção dos adjuvantes sobre as ditas fracções

(Amago, 2009a).

Cimentos com similar composição química e mineralógica requerem maior dosagem de

superplastificante, para obter um efeito fluidificante similar quanto maior é a sua finura (Amago,

2009a; Neville, 1995; Björnström e Chandra, 2003).

2.5.2. Factores associados aos superplastificantes

A interacção cimento-superplastificante é também influenciada por factores associados aos

superplastificantes, destacando-se a influência da dosagem do superplastificante, do seu peso

molecular e ainda da sua composição e estrutura (abordado secção 2.3.1.2 e 2.3.1.3).

Através da realização de ensaios, utilizando o cone de Marsh ou o mini-abaixamento, é possível

determinar a dosagem óptima de superplastificante, correspondente à quantidade a partir da qual não

são perceptíveis ganhos evidentes na fluidez das pastas, podendo mesmo ocorrer retrocessos. Por

vezes, uma pequena variação na dosagem do superplastificante pode conduzir a efeitos colaterais

prejudiciais, como a segregação, retardamento excessivo da presa ou excesso do teor de ar do betão

(Nkinamubanzi e Aïtcin, 2004). Na Figura 2.36, são ilustradas as relações típicas retiradas de ensaios

com o cone de Marsh e observadas no caso de compatibilidade entre o cimento e o

superplastificante, onde facilmente se identifica o ponto de saturação, correspondente à dosagem

óptima de superplastificante. Idênticas conclusões podem ser determinadas recorrendo ao ensaio de

mini-abaixamento. De um ponto de vista prático, a principal diferença entre plastificantes e

superplastificantes é a sua dosagem óptima, que é de cerca de 0,2-0,4% da massa de cimento para

os plastificantes e 1-2% para os superplastificantes (Collepardi, 1998).

A capacidade de adsorção do superplastificante pelas partículas de ligante depende da sua massa

molecular. Huynh (1996) refere a concordância existente em relação a este aspecto e indica variados

autores, que preconizam que a um aumento da massa molecular dos superplastificantes está

associado um acréscimo da sua adsorção pelas partículas de cimento e, consequentemente, um

maior efeito fluidificante.


58

Figura 2.36 Definição de ponto de saturação dos superplastificantes (cone de Marsh) (Azevedo, 2002). 2.5.3. Factores associados às condições de ensaio

2.5.3.1. Momento de adição do superplastificante

O momento de adição do superplastificante contribui significativamente para o seu desempenho na

mistura, pode influenciar a fluidez das pastas de cimento e a velocidade de hidratação durante o

período de indução (Huynh, 1996). Para tal, não é indiferente a sua inclusão no início da amassadura

ou decorrido algum tempo.

Diversos autores referem nos seus estudos que quando a adição de superplastificante é efectuada

um pouco depois do início da amassadura, são produzidos betões ou pastas de cimento com maior

trabalhabilidade do que na situação em que o superplastificante é adicionado logo no início da

amassadura, isto é, a adição de superplastificante é realizada em simultâneo com a água (Uchikawa,

Sawaki e Hanekara, 1995; Chiocchio e Paolini, 1985). O estudo de Uchikawa, Sawaki e Hanekara

(1995) evidencia o porquê desta situação. Estes autores confirmaram no seu estudo que há uma

maior adsorção dos polímeros SNF, particularmente nos produtos da hidratação do C3A, quando

estes são adicionados logo no início da amassadura. O efeito do superplastificante é melhorado

quando este é adicionado alguns instantes após o início da amassadura, visto que há uma menor

adsorção dos polímeros nos produtos da hidratação do C3A, pelos motivos já explicados na secção

2.5.1.2.

Collepardi (1994) verificou no seu estudo que, antes da introdução dos superplastificantes, um

tratamento preliminar do cimento com água, mesmo que em pequena quantidade, produz betões que

têm um desempenho tão bom quanto o dos betões produzidos com a incorporação de adjuvantes

mais tardia na amassadura. Segundo o autor, este efeito está relacionado com o facto de se formar

uma camada de etringite, sobre a superfície das partículas de cimento, aquando do tratamento

preliminar do cimento com a água. Consequentemente, a adsorção das moléculas de polímero SNF

ou SMF na superfície das partículas de cimento, no processo de hidratação inicial, é reduzida e mais

Estado da arte

59

moléculas de superplastificante são deixadas para a dispersão (Collepardi, 1994; Huynh, 1996). Este

facto conduz a uma dispersão mais eficaz do que a que ocorre na ausência de um tratamento

preliminar do cimento com água (Collepardi, 1998; Huynh, 1996).

Chiocchio e Paolini (1985) estudaram a influência do momento de adição de superplastificantes, SNF

e SMF, na trabalhabilidade de pastas de cimento. Estes autores concluíram que a máxima

trabalhabilidade das pastas de cimento é obtida, para os dois tipos de superplastificantes, quando o

momento de adição do superplastificante corresponder ao início do período de indução da hidratação

do cimento sem adjuvante. Além disso, a fluidez de pastas de cimento em que o superplastificante foi

adicionado alguns instantes após o início da amassadura (2 minutos) foi ligeiramente superior do que

na situação em que o superplastificante foi adicionado logo no inicio da amassadura (Hsu et al.,

1999).

Relativamente aos superplastificantes da nova geração (polímeros poliacrilatos), o estudo de Spiratos

et al. (2003) evidencia que a eficácia deste tipo de adjuvantes é menos dependente do momento da

sua adição do que os superplastificantes das gerações anteriores. Ainda assim, existe um melhor

comportamento deste tipo de polímeros nas situações em que estes são adicionados alguns instantes

após o início da amassadura, relativamente à adição simultânea de água e adjuvante (Uchikawa,

Sawaki e Hanekara, 1995).

Segundo Estévez e Gutiérrez (1990), nos betões cerca de 1/3 a 2/3 da dose total de

superplastificante deve ser misturada com a água da amassadura, devendo a restante quantidade ser

introduzida após 20 a 30 minutos do início da amassadura. A adição parcial ou total de

superplastificante em conjunto com a água de amassadura reduz a sua eficácia, possivelmente,

também, devido à sua absorção pelos agregados durante a mistura (Gutiérrez e Cánovas, 1996).

Segundo Aïtcin (1998), a perda de abaixamento pode ser significativamente reduzida se a maioria do

superplastificante for incorporado no final da sequência de mistura.

Finalmente, também foi desenvolvida a técnica de repartir a adição do superplastificante por vários

intervalos de tempo. Contudo, este método é principalmente adequado às situações onde se

pretende reduzir a perda de abaixamento ao longo do tempo, tendo como inconveniente o facto de

não ser um método de fácil controlo (Hsu et al., 1999).

2.5.3.2. Energia e tempo da mistura

É do conhecimento geral que a energia e tempo de mistura influenciam a interacção

cimento-superplastificantes, porém, não se deparou com um número significativo de publicações com

estudos sobre estes factores. Amago (2009a) refere na sua publicação que os superplastificantes da

nova geração são especialmente sensíveis à energia e tempo de mistura, uma vez que existem

polímeros que inicialmente retêm parte da água, devido à longitude e densidade das suas cadeias e

ao menor ou maior carácter hidrofílico. Porém, é conhecida a necessidade de uma energia de mistura

mínima para que as partículas de cimento se separem do estado aglomerado, permitindo assim maior


60

adsorção do adjuvante. Quanto ao tempo de mistura, ele tem influência no processo de

desagregação, mas a partir de um intervalo de tempo, e para suficiente energia, já não existe

aumento da dispersão, sendo apenas relevantes as reacções químicas que se continuam a

processar.

2.5.4. Ensaios para averiguação da compatibilidade cimento-superplastificante

A compatibilidade entre os superplastificantes e os cimentos pode ser avaliada recorrendo a ensaios

realizados com pastas (Proença, 1996; Gutiérrez e Cánovas, 1996; Aïtcin, 1998; Neville, 1995),

utilizando o cone de Marsh ou o mini-abaixamento (mini-slump na literatura inglesa). Os ensaios

referidos encontram-se descritos em pormenor por Aïtcin (1998), e consistem em determinar o tempo

de fluidez (cone de Marsh) ou o espalhamento (mini-abaixamento) de diferentes pastas de ligante,

água e superplastificante, nas quais apenas se faz variar a quantidade de superplastificante,

mantendo inalterados todos os outros parâmetros (Figura 2.37).

Figura 2.37 Ensaios em pastas (Aïtcin, 1998). A averiguação da compatibilidade entre o par cimento-superplastificante resume-se a efectuar

ensaios diferidos no tempo utilizando o cone de Marsh ou o mini-abaixamento. Os ensaios deverão

Estado da arte

61

ser efectuados de modo a caracterizar o comportamento reológico das pastas ao longo do tempo, até

cerca de 120 minutos após o início da amassadura (Azevedo, 2002).

Através do ensaio do cone de Marsh, podem ser tipificadas quatro situações possíveis, resultantes do

estudo do comportamento reológico de pastas dotadas de reduzidas razões água/cimento. A Figura

2.38 ilustra essas diferentes possibilidades (Aïtcin, 1998).

A Figura 2.38 (a) representa o caso de compatibilidade plena entre a combinação de cimento e do

superplastificante: a dosagem de superplastificante correspondente ao ponto de saturação é reduzida

(cerca de 1,0%) e a curva decorrente do ensaio aos 60 minutos é próxima da dos 5 minutos,

mantendo-se o efeito fluidificante pelo menos durante uma hora. A Figura 2.38 (b) ilustra um caso de

incompatibilidade: o ponto de saturação é mal definido e corresponde a uma dosagem elevada de

superplastificante, bem como a curva dos 60 minutos é bastante afastada da dos 5 minutos, o que

implica maiores tempos de escoamento. Por vezes, quando a incompatibilidade é muito mais

pronunciada, a pasta deixa rapidamente de fluir, podendo tal verificar-se decorridos apenas 15

minutos após o início da mistura.

As Figuras 2.38 (c) e (d) representam situações intermédias. Na Figura 2.38 (c), a curva dos 5

minutos é similar à da Figura 2.38 (a), mas a curva dos 60 minutos é semelhante à da Figura 2.38 (b).

Na Figura 2.38 (d), a curva dos 5 minutos apresenta um desenvolvimento parecido com a da Figura

2.38 (b) e a dos 60 minutos apresenta uma posição relativamente à dos 5 minutos similar à da Figura

2.38 (a).

Larrard et al. (1996), apresentam uma versão modificada do ensaio com o cone de Marsh, propondo

o fabrico de uma argamassa recorrendo a todo o material presente no betão com dimensão inferior a

2 mm. Desta forma, fica contemplada a contribuição da fracção fina da areia no comportamento do

sistema. Os autores também propõem um modo diferente de determinação do ponto de saturação,

com o objectivo de evitar a respectiva variação com o volume de pasta utilizado no ensaio.

Os resultados obtidos em pastas podem não ser extrapoláveis para betões, podendo não traduzir

convenientemente o seu comportamento reológico. Segundo Aïtcin (1998), certas combinações de

superplastificante com cimento podem apresentar um comportamento adequado em pastas e não

atingir os desempenhos pretendidos em betões. No entanto, o autor afirma nunca ter detectado uma

combinação que apresentasse um comportamento deficiente em pastas e satisfatório em betões.

Assim, os ensaios em pastas podem fornecer indicações importantes acerca do comportamento

reológico do sistema, necessitando de uma confirmação quanto ao seu uso em betões. Este

procedimento possibilita uma redução substancial do número de amassaduras de betões, mais

morosas e dispendiosas, envolvendo maiores quantidades dos vários componentes e de recursos

humanos.


62

Figura 2.38 Diferentes tipos de comportamento reológico (Aïtcin, 1998). A incompatibilidade entre os cimentos e os superplastificantes manifesta-se, fundamentalmente, pela

perda de fluidez da mistura ao longo do tempo (Ramachandran et al., 1998). No entanto, este

problema pode ser resolvido na prática juntando nova dose de superplastificante ou recorrendo ao

uso de retardadores de presa. Por outro lado, quando os dois materiais (cimento e

superplastificantes) estão bem adaptados um ao outro, a introdução de uma grande dosagem de

superplastificante pode conduzir à retenção da trabalhabilidade por um longo período, normalmente

60 a 90 minutos, ocasionalmente poderá alcançar as 2 horas (Neville, 1995). Lessard et al. (1993),

apresentam algumas soluções, para tornar os casos tipificados na Figura 2.38 (b), (c) e (d) o mais

próximo possível da situação representada na Figura 2.38 (a), nomeadamente através do recurso a

retardadores de presa. No entanto, nem sempre é possível minimizar a incompatibilidade registada, o

que pode inviabilizar a utilização do par cimento-superplastificante em causa.

Numerosos exemplos são relatados na bibliografia consultada referentes quer ao sucesso da

introdução de novas dosagens de superplastificante quer ao recurso de retardadores de presa,

Estado da arte

63

minimizando assim a perda de abaixamento ao longo do tempo (Coutinho, 1988, Collepardi, 1994,

Neville, 1995, Aïtcin, 1998, Ramachandran et al., 1998).

Collepardi (1994) refere que a perda de abaixamento é maior em betões com superplastificante do

que em betões sem este tipo de adjuvante. O autor indica, também, que a perda de abaixamento

aumenta com a diminuição da razão água/cimento da mistura.


64

Trabalho experimental

65

3. TRABALHO EXPERIMENTAL 3.1. INTRODUÇÃO

No presente capítulo apresentam-se as principais propriedades dos materiais seleccionados para a

realização do estudo experimental de pastas de cimento com incorporação de superplastificantes,

bem como os procedimentos empregues nos ensaios adoptados para caracterizar o seu

comportamento.

Ao longo de todo o trabalho experimental foram adoptados procedimentos rigorosos com o objectivo

eliminar a interferência de factores que não eram objectivo do estudo, e que poderiam influenciar os

resultados e gerar desconfiança aquando da interpretação dos resultados experimentais.

O trabalho experimental foi realizado no Núcleo de Betões (NB) do Laboratório Nacional de

Engenharia Civil (LNEC).

3.2. CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS UTILIZADOS

3.2.1. Cimentos

3.2.1.1. Tipos de cimentos utilizados

Para a realização do trabalho experimental foram seleccionados 6 cimentos, pelos motivos que

posteriormente serão explanados na secção 4.1, estes por razões comerciais serão designados ao

longo do estudo pelas siglas: S, CA e CS; sendo que a primeira letra utilizada em cada sigla

representa o produtor e a segunda letra a fábrica de onde o cimento é proveniente. Assim, a

campanha experimental incidiu sobre os seguintes cimentos: S I 42,5 R, CA I 42,5 R, CA I 52,5 R,

CS I 42,5 R, CA II/A-L 42,5 R e CS II/A-L 42,5 R. Para os dois primeiros cimentos, adiante

designados por cimento de referência S e cimento de referência CA, foram pedidas 10 amostras

(colhidas em dias distintos), de modo a se obterem cimentos de produções diferentes, enquanto para

os restantes cimentos apenas 3 amostras (colhidas em dias distintos), tendo sido todas elas

fornecidas em sacos estanques com cerca de 10 kg cada (Figura 3.1).

Figura 3.1 Armazenamento dos cimentos: a) provenientes do produtor C, b) provenientes do produtor S (cada bidão contem vários sacos conforme ilustrado em c)).


66

Desta forma, no total serão estudadas pastas fabricadas com 6 cimentos diferentes (no que diz

respeito à origem, tipo e classe de resistência), num total de 32 amostras. No Quadro 3.1 indicam-se

as datas das colheitas das diversas amostras utilizadas no trabalho experimental.

Quadro 3.1 Origem, tipos e classes de resistência dos cimentos utilizados no trabalho experimental e

respectivas datas das colheitas das amostras.

Produtor do cimento S C

Origem, tipo e classe de

resistência do cimento

S I 42,5 R CA I 42,5 R CA II/A-L 42,5 R CS II/A-L 42,5 R CS I 42,5 R CA I 52,5 R

04/06/2009 20/07/2009 20/07/2009 29/09/2009 30/09/2009 12/10/2009

12/06/2009 27/07/2009 17/08/2009 07/10/2009 21/10/2009 02/11/2009

18/06/2009 03/08/2009 21/09/2009 04/11/2009 25/11/2009 09/11/2009

25/06/2009 10/08/2009 - - - -

02/07/2009 17/08/2009 - - - -

16/07/2009 24/08/2009 - - - -

23/07/2009 31/08/2009 - - - -

30/07/2009 07/09/2009 - - - -

06/08/2009 14/09/2009 - - - -

13/08/2009 21/09/2009 - - - -

Visto que todas as amostras de cimento foram colhidas no ano de 2009 estas serão adiante

notação.

3.2.1.2. Características químicas e mineralógicas dos cimentos

Apresentam-se do Quadro 3.2 ao Quadro 3.7 as características químicas e mineralógicas dos

diversos cimentos utilizados no estudo. Para todos os cimentos CEM I a composição mineralógica foi

determinada pelo método de Bogue, de acordo com fórmulas indicadas na secção 2.2.1, tendo-se

admitido que o teor de sílica não combinada era nulo. Nos referidos quadros são também

apresentadas características químicas e mineralógicas determinadas pelo método Rietveld para os

cimentos CA I 42,5 R e CA II/A-L 42,5 R, tendo esta informação sido fornecida pelo fabricante destes

cimentos. Foi igualmente pedido ao fabricante a composição mineralógica, determinada pelo método

Rietveld, do cimento CS II/A-L 42,5 R, tendo este informado que não possuía os dados requeridos.

Saliente-se que a obtenção da composição mineralógica dos cimentos CEM II, determinada de

acordo com o método de Rietveld, foi necessária em virtude de não estarem disponíveis os dados

necessários para aplicar o método de Bogue a este tipo de cimento.

O teor de fíler assinalado nos Quadros 3.2, 3.3 e 3.5 com um asterisco indica que este não foi

fornecido pelo produtor do cimento tendo, portanto, sido determinado por estimativa. Estes valores

foram estimados pela multiplicação da média da razão entre o teor de fíler e a perda ao fogo de


67

determinado tipo de cimento onde estes valores eram conhecidos, pela perda ao fogo de cada

amostra para a qual se pretendia estimar o teor de fíler. Assim, os 3 teores de fíler no Quadro 3.3, e

os 10 no Quadro 3.2, indicados com asterisco foram determinados a partir das 7 amostras do cimento

CA I 42,5 R, onde o teor de fíler era conhecido. Os teores de fíler do cimento CS I 42,5 R indicados

no Quadro 3.5 foram estimados com base nos teores de fíler das amostras do cimento

CS II/A-L 42,5 R.

Quadro 3.2 Características químicas e mineralógicas (método de Bogue) das amostras do cimento S I 42,5 R.

Características Amostra

04/06 12/06 18/06 25/06 02/07 16/07 23/07 30/07 06/08 13/08

Características químicas (%)

Perda ao fogo 3,66 4,31 4,58 4,63 3,51 3,37 3,11 3,02 2,95 2,76

Resíduo insolúvel 1,25 1,18 1,22 1,26 1,31 0,63 0,80 1,03 0,60 0,83

SiO2 19,77 20,32 20,09 20,35 21,00 20,23 19,61 20,10 19,94 20,90

Al2O3 4,37 4,40 4,37 4,45 4,29 4,30 4,29 4,13 4,29 4,44

Fe2O3 3,25 3,27 3,24 3,23 3,29 3,40 3,36 3,51 3,51 3,54

CaO total 64,75 65,76 64,66 65,83 66,14 65,55 65,24 63,41 66,33 68,34

MgO 1,03 1,14 1,07 1,09 0,95 0,85 0,98 1,20 0,86 0,92

SO3 2,94 2,78 2,31 2,85 2,58 2,71 2,87 2,80 2,74 2,97

K2O 0,37 0,37 0,37 0,39 0,37 0,33 0,34 0,41 0,36 0,36

Na2O 0,01 0,13 0,12 0,19 0,12 0,09 0,10 0,09 0,11 0,08

Cl- 0,02 0,02 0,03 0,04 0,01 0,01 0,01 0,05 0,02 0,03

CaO livre 1,28 1,21 1,23 1,23 1,32 1,10 1,25 1,17 1,22 1,13

Na2Oeq 0,25 0,37 0,36 0,45 0,36 0,31 0,32 0,36 0,35 0,32

Fíler* 6,55 7,71 8,20 8,29 6,28 6,03 5,57 5,41 5,28 4,94

Características mineralógicas (%)

C3S 65,74 66,19 64,96 65,68 63,40 67,15 69,66 59,87 71,86 71,41

C2S 7,08 8,33 8,59 8,79 12,38 7,34 3,67 12,46 2,95 6,05

C3A 6,08 6,13 6,10 6,33 5,80 5,64 5,68 5,01 5,43 5,78

C4AF 9,89 9,95 9,86 9,83 10,01 10,35 10,22 10,68 10,68 10,77

CaSO4 5,00 4,73 3,93 4,85 4,39 4,61 4,88 4,76 4,66 5,05

* Valor estimado


68

Quadro 3.3 Características químicas e mineralógicas (método de Bogue) das amostras do cimento CA I 42,5 R.


20/07 27/07 03/08 10/08 17/08 24/08 31/08 07/09 14/09 21/09


Perda ao fogo 2,49 2,56 2,79 2,68 2,50 2,74 2,73 2,39 2,64 2,61

Resíduo insolúvel 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0

SiO2 19,17 19,37 19,41 18,70 19,41 19,20 19,16 19,29 19,36 19,24

Al2O3 5,63 5,53 5,54 5,40 5,85 5,81 5,72 5,81 5,68 5,58

Fe2O3 3,41 3,30 3,34 3,29 3,46 3,43 3,13 3,18 3,34 3,26

CaO total 63,16 62,76 63,31 62,50 62,97 62,48 63,20 63,45 62,97 63,00

MgO 1,73 1,88 1,81 1,80 1,84 1,81 1,72 1,74 1,75 1,84

SO3 2,84 2,70 2,73 2,82 2,94 2,95 2,98 2,90 2,96 2,95

K2O 1,12 1,01 1,04 1,11 1,11 1,13 1,11 1,14 1,07 1,02

Na2O 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14

Cl- - - - - - - - - - -

CaO livre 1,01 0,90 0,95 1,51 0,34 0,45 1,40 1,34 0,56 0,84

Na2Oeq 0,88 0,80 0,82 0,87 0,87 0,88 0,87 0,89 0,84 0,81

Fíler 4,60 4,70 4,90 4,90 4,48* 4,90* 4,89* 4,20 4,60 4,60

Características minerais (%)

C3S 56,52 55,05 56,57 57,15 54,82 54,25 54,57 54,40 55,56 56,27

C2S 12,32 14,00 12,97 10,50 14,29 14,12 13,76 14,27 13,59 12,71

C3A 9,15 9,07 9,03 8,74 9,65 9,59 9,86 10,02 9,40 9,27

C4AF 10,38 10,04 10,16 10,01 10,53 10,44 9,52 9,68 10,16 9,92

CaSO4 4,83 4,59 4,64 4,79 5,00 5,02 5,07 4,93 5,03 5,02 - Não foi fornecido pelo fabricante * Valor estimado

Quadro 3.4 Características químicas e mineralógicas (método de Rietveld) das amostras do cimento CA I 42,5 R.


20/07 27/07 03/08 10/08 17/08 24/08 31/08 07/09 14/09 21/09


CaO Rietveld 1,10 1,20 1,15 1,18 0,00 1,02 0,39 1,20 1,19 1,42

Cal livre 0,57 0,07 0,32 0,20 0,06 1,03 0,25 1,31 1,19 0,39

MgO 0,37 0,38 0,38 0,38 0,00 0,57 0,00 0,42 0,51 0,46

K2SO4 1,18 0,87 1,03 0,95 1,09 0,97 1,27 1,27 1,08 1,20


C3S 75,05 74,01 74,53 74,27 68,21 62,80 70,69 65,02 66,46 68,31

C2S 4,85 5,11 4,98 5,05 11,70 15,29 9,52 13,08 12,36 10,18

C3A

Cúbico 4,98 5,68 5,33 5,51 6,29 7,48 4,76 7,19 7,81 6,87

Orto 0,49 0,00 0,25 0,12 0,53 0,93 0,40 0,83 0,00 0,00

Total 5,47 5,68 5,58 5,63 6,82 8,41 5,16 8,02 7,81 6,87

C4AF 11,97 12,75 12,36 12,56 12,17 10,95 12,97 10,99 10,59 11,45


69

Quadro 3.5 Características químicas e mineralógicas (método de Bogue) das amostras dos cimentos CS I 42,5 R e CA I 52,5 R.

Características

Tipo de cimento e amostra

CS I 42,5 R CA I 52,5 R

30/09 21/10 25/11 12/10 02/11 09/11


Perda ao fogo 1,81 2,16 0,89 1,35 1,31 1,26

Resíduo insolúvel 1,11 1,24 0,93 1,12 1,17 1,15

SiO2 19,43 19,35 19,51 19,91 19,88 19,61

Al2O3 5,06 4,93 5,10 5,54 5,56 5,41

Fe2O3 2,85 2,91 2,99 3,42 3,32 3,23

CaO total 63,59 63,37 63,58 62,22 62,56 62,07

MgO 2,30 2,34 2,33 1,88 1,86 1,85

SO3 3,16 3,11 3,31 3,47 3,28 3,13

K2O 1,26 1,14 1,33 1,03 1,06 1,07

Na2O 0,14 0,14 0,14 0,15 0,15 0,15

Cl- - 0,01 - 0,02 0,03 0,02

Cal livre 1,63 1,51 1,63 0,78 0,56 0,84

Na2Oeq 0,97 0,89 1,02 0,83 0,85 0,85

Fíler 4,45* 5,31* 2,19* 3,80 2,90 4,30

Características minerais (%)

C3S 57,49 58,62 55,94 46,80 49,86 50,34

C2S 12,34 11,25 13,73 21,77 19,38 18,24

C3A 8,59 8,14 8,46 8,89 9,12 8,87

C4AF 8,67 8,86 9,10 10,41 10,10 9,83

CaSO4 5,37 5,29 5,63 5,90 5,58 5,32 - Não foi fornecido pelo fabricante * Resultados da característica química foram estimados

Quadro 3.6 Características químicas e mineralógicas (método de Rietveld) das amostras do cimento CA II/A-L 42,5 R.


20/07 17/08 21/09


CaO Rietveld 0,97 0,47 0,91

CaO livre 0,75 0,41 0,71

MgO 0,44 0,52 0,34

K2SO4 1,15 1,13 0,83


C3S 68,36 66,18 67,82

C2S 11,17 13,16 12,21

C3A

Cúbico 5,53 6,08 5,73

Orto 0,58 0,46 0,46

Total 6,12 6,53 6,19

C4AF 11,80 12,18 11,43


70

Quadro 3.7 Características químicas das amostras dos cimentos CA II/A-L 42,5 R e CS II/A-L 42,5 R.

Características

Tipo de cimento e amostra

CA II/A-L 42,5 R CS II/A-L 42,5 R

20/07 17/08 21/09 29/09 07/10 04/11


Perda ao fogo 7,30 7,87 8,19 6,06 6,44 5,41

Resíduo insolúvel 1,46 1,54 1,42 2,21 2,26 1,43

SiO2 17,48 16,66 16,88 18,05 17,67 17,87

Al2O3 4,98 4,81 4,82 4,44 4,52 4,60

Fe2O3 2,95 2,87 2,75 2,54 2,62 2,67

CaO total 61,26 61,33 60,73 61,17 60,61 61,91

MgO 1,74 1,67 1,74 2,22 2,37 2,34

SO3 2,99 2,90 3,31 3,66 3,60 3,43

K2O 0,98 0,94 0,92 1,16 1,18 1,19

Na2O 0,14 0,14 0,14 0,12 0,12 0,12

Cl- 0,03 0,01 0,02 - 0,02 -

CaO livre 1,01 0,56 1,06 1,09 0,85 2,60

Na2Oeq 0,78 0,76 0,75 0,88 0,90 0,90

Fíler 17,00 18,00 18,80 15,20 18,50 10,80 - Não foi fornecido pelo fabricante

3.2.1.3. Características físicas, mecânicas e da pasta normal dos cimentos

Apesar das características físicas, mecânicas e da pasta normal dos cimentos não assumirem um

papel preponderante no desenvolvimento do presente estudo, com excepção da finura,

apresentam-se os seus valores, fornecidos pelos fabricantes, do Quadro 3.8 ao Quadro 3.13.

Quadro 3.8 Características físicas, mecânicas e da pasta normal das amostras do cimento S I 42,5 R.

Amostra 04/06 12/06 18/06 25/06 02/07 16/07 23/07 30/07 06/08 13/08

Massa volúmica (g/cm3) - - - - - - - - - - Blaine (cm2/g) 4733 4201 4253 4883 4216 4296 4267 4126 4156 4118

Ensaios em pasta normal

Água de pasta (%) 28,7 28,2 28,4 28,4 28,3 28,6 28,7 28,3 28,3 28,5 Início de presa (min) 110 120 125 120 115 135 115 125 120 130 Fim de presa (min) 140 160 165 170 140 165 150 160 160 175

Expansibilidade (mm) 0,8 0,8 0,5 0,5 0,5 1,0 0,5 0,5 0,5 1,0

Ensaios mecânicos

2 dias

Compressão (MPa) 32,3 30,1 31,3 31,7 32,0 30,2 31,7 31,3 32,0 31,1

Flexão (MPa) 5,8 6,0 6,3 6,2 6,3 5,9 5,7 5,5 6,0 5,6

7 dias

Compressão (MPa) 47,2 44,4 45,4 46,1 46,6 47,5 48,3 45,8 46,9 46,4

Flexão (MPa) 7,9 7,8 8,2 7,8 8,1 8,2 7,8 7,8 7,4 7,2

28 dias

Compressão (MPa) 57,9 56,4 57,3 57,0 57,0 59,8 59,4 56,4 58,8 59,7

Flexão (MPa) 9,7 8,9 8,6 8,9 9,1 8,7 8,8 8,9 9,3 9,2

- Não foi fornecido pelo fabricante


71

Quadro 3.9 Características físicas, mecânicas e da pasta normal das amostras do cimento CA I 42,5 R.

Amostra 20/07 27/07 03/08 10/08 17/08 24/08 31/08 07/09 14/09 21/09

Massa volúmica (g/cm3) 3,14 3,11 3,13 3,14 3,14 3,13 3,16 3,16 3,13 3,13 Blaine (cm2/g) 3130 3090 3280 3160 3030 3140 3030 3170 3140 3130

Resíduos

212 m - - - - - - - - - -

90 m 0,7 0,9 1,0 0,7 1,2 0,9 1,3 1,2 0,7 0,9

45 m 9,6 11,6 12,0 9,6 12,5 10,6 11,9 12,0 11,0 11,2

32 m - - - - - - - - - -


Água de pasta (%) 28,6 29,0 28,8 29,4 29,0 29,4 29,0 29,2 28,6 29,2 Início de presa (min) 150 145 140 150 145 145 145 140 150 150 Fim de presa (min) 205 210 200 205 210 210 210 190 210 200

Expansibilidade (mm) 1,5 1,0 1,0 1,0 1,5 1,5 1,5 1,0 1,0 1,0

Ensaios mecânicos

2 dias

Compressão (MPa) 31,9 26,0 29,3 30,0 28,0 30,0 27,6 27,9 29,6 28,6

Flexão (MPa) 5,8 4,8 5,2 5,2 5,0 5,5 4,7 4,8 5,3 4,9

7 dias

Compressão (MPa) 43,6 40,1 43,5 40,4 43,5 44,8 39,2 41,0 44,4 43,3

Flexão (MPa) 7,1 6,3 7,4 7,0 7,1 7,2 6,8 6,6 7,4 6,5

28 dias

Compressão (MPa) 54,0 54,3 55,4 50,6 54,3 55,3 50,8 50,6 56,4 56,2

Flexão (MPa) 7,9 8,0 8,2 7,6 8,4 8,2 7,9 7,6 8,4 8,2


Quadro 3.10 Características físicas, mecânicas e da pasta normal das amostras do cimento CS I 42,5 R.

Amostra 30/09 21/10 25/11

Massa volúmica (g/cm3) 3,15 3,14 3,17 Blaine (cm2/g) 2910 3150 3020

Resíduos

212 m - - -

90 m - - -

45 m 13,3 12,0 12,1

32 m - - -


Água de pasta (%) 28,8 28,4 28,8 Inicio de presa (min) 190 175 185 Fim de presa (min) 245 235 245

Expansibilidade (mm) 1,0 1,0 1,0

Ensaios mecânicos

2 dias

Compressão (MPa) 31,0 33,5 34,2

Flexão (MPa) 5,5 5,8 5,5

7 dias


Flexão (MPa) 7,1 6,6 6,4

28 dias


Flexão (MPa) 7,6 7,5 7,5



72

Quadro 3.11 Características físicas, mecânicas e da pasta normal das amostras do cimento CA I 52,5 R.

Amostra 12/10 02/11 09/11


Resíduos

212 m - - -

90 m - - -

45 m 0,7 0,9 1,0

32 m 2,7 2,1 2,7


Água de pasta (%) 31,2 31,4 31,4 Início de presa (min) 130 140 145 Fim de presa (min) 190 195 200


Ensaios mecânicos

2 dias


Flexão (MPa) 6,1 6,3 6,0

7 dias


Flexão (MPa) 7,6 7,8 7,6

28 dias


Flexão (MPa) 8,2 8,2 8,2

- Não foi fornecido pelo fabricante Quadro 3.12 Características físicas, mecânicas e da pasta normal das amostras do cimento CA II/A-L 42,5 R.

Amostra 20/07 17/08 21/09


Resíduos

212 m - - -

90 m 0,5 0,5 0,6

45 m 6,6 6,7 6,6

32 m - - -


Água de pasta (%) 28,6 28,8 28,6 Inicio de presa (min) 135 140 140 Fim de presa (min) 195 205 200


Ensaios mecânicos

2 dias


Flexão (MPa) 5,3 5,2 4,9

7 dias


Flexão (MPa) 7,1 6,9 6,3

28 dias


Flexão (MPa) 8,1 8,2 7,3



73

Quadro 3.13 Características físicas, mecânicas e da pasta normal das amostras do cimento CS II/A-L 42,5 R.

Amostra 29/09 07/10 04/11


Resíduos

212 m - - -

90 m - - -

45 m 4,5 4,9 5,5

32 m - - -


Água de pasta (%) 28,6 28,6 28,4 Inicio de presa (min) 165 165 190

Fim de presa (min) 220 205 245 Expansibilidade (mm) 1,0 1,0 2,0

Ensaios mecânicos

2 dias


Flexão (MPa) 5,6 5,7 5,5

7 dias


Flexão (MPa) 6,8 6,9 6,7

28 dias


Flexão (MPa) 7,7 7,6 7,5

- Não foi fornecido pelo fabricante 3.2.2. Superplastificantes

Os superplastificantes adoptados no trabalho experimental foram seleccionados de modo a

representarem um leque de aplicações diversificado, tendo-se optado por realizar o trabalho

experimental com 3 superplastificantes. Realça-se o facto de cada um dos superplastificantes ser

mais adequado a um determinado tipo de aplicação.

Dos superplastificantes seleccionados para o estudo, um deles é da 2ª geração naftaleno sulfonato

(aqui designado por R) e os outros dois são da 3ª geração com cadeias poliméricas à base de éter

carboxílico (aqui designados por G e GS). Todos os superplastificantes foram fornecidos pela

empresa BASF Construction Chemicals Portugal, S.A.. Extritamente por motivos comerciais, os

superplastificantes não serão referidos pela sua designação verídica.

Ao longo do presente estudo, os superplastificantes serão sempre mencionados pelas siglas

anteriormente indicadas e não pela sua natureza química ou pela geração de superplastificantes a

que pertencem, com o intuito de se minimizarem possíveis erros de interpretação.

3.2.2.1. Superplastificante R

O superplastificante R é um líquido à base de sulfonatos polinaftalenos, indicado para confeccionar

betões fluidos com baixa perda de trabalhabilidade.


74

Segundo o fabricante, para este superplastificante em forma aquosa, a dosagem típica recomendada

em betões é de 0,9% a 1,4% da massa de cimento. Contudo, estas dosagens podem não ser

respeitadas em casos específicos, devidamente estudados e fundamentados. No presente estudo,

adoptou-se a dosagem máxima de superplastificante recomendada pelo fabricante.

No Quadro 3.14, apresentam-se as principais características técnicas do superplastificante R

fornecidas pelo fabricante.

Quadro 3.14 Principais características do superplastificante R (BASF, 2006b).

Teor de sólidos em massa (%) 36,0

Densidade relativa (20ºC) 1,18 ± 0,03 g/cm3

Aspecto Líquido castanho escuro

pH 7 ± 1

Teor de iões cloreto 3.2.2.2. Superplastificante G

O superplastificante G é um líquido, da nova geração, com um mecanismo de libertação gradual

proporcionado pelas cadeias de éter carboxílico, indicado para a produção de betão pronto fluído com

elevada manutenção da trabalhabilidade. Os betões podem assim ser produzidos com baixa razão

A/C, o que em geral é sinónimo de maior durabilidade.





No Quadro 3.15, apresentam-se as principais características técnicas do superplastificante G


Quadro 3.15 Principais características do superplastificante G (BASF, 2006a).



Aspecto Líquido castanho

pH 7,3 ± 1

Teor de iões cloreto isento 3.2.2.3. Superplastificante GS

O superplastificante GS é um líquido, da nova geração, baseado em éteres policarboxílicos,

especialmente desenvolvido para o betão pronto.


75





No Quadro 3.16, apresentam-se as principais características técnicas do superplastificante GS


Quadro 3.16 Principais características do superplastificante GS (BASF, 2009).



Aspecto Líquido turvo amarelado

pH 5 ± 1

Teor de iões cloreto 3.2.3. Água

A água utilizada em todas as amassaduras de pastas foi proveniente da rede pública de

abastecimento de Lisboa. Sendo esta água potável, e de acordo com a NP EN 1008 (2003), é

considerada apta para o fabrico de betão. Ainda assim, não foi caracterizada por não se considerar

relevante a contribuição das características da água utilizada para este trabalho.

3.3. AMASSADURA

3.3.1. Equipamentos utilizados

Foram utilizados os seguintes equipamentos:

proveta de 1000 ml;

gobelé de vidro de 50 ml;

termómetro digital;

balança com precisão de ± 0,1% da massa a determinar;

espátula de borracha;

cronómetro;

misturadora: as amassaduras das pastas foram efectuadas numa misturadora do tipo

prescrito na NP EN 196-1 (2006) que consiste essencialmente numa panela, recipiente em

aço inoxidável com uma capacidade total de cerca de 5 l, e por uma pá misturadora

accionada por um motor eléctrico. A pá misturadora roda sobre si mesma, acompanhada de

um movimento planetário em torno do eixo do recipiente. Os dois sentidos de rotação são

opostos. As velocidades de rotação são as definidas no Quadro 2 da NP EN 196-1 (2006).

pano húmido.


76

Figura 3.2 Misturadora utilizada na amassadura das pastas. 3.3.2. Procedimento para a realização da amassadura

O processo de fabrico das pastas de cimento é de extrema importância, pois uma simples alteração

na sua metodologia influência as suas características reológicas. Assim, de forma a excluir este tipo

de interferência na análise dos resultados a elaboração das amassaduras foi efectuada de forma

muito cuidada de acordo com a seguinte ordem de acções:

1. Mediu-se a temperatura da água;

2. Colocou-se o cimento na panela;

3. Colocou-se cerca de 5/6 da água na panela e iniciou-se a contagem do tempo;

4. Misturou-se a velocidade lenta durante 30 s;

5. Retirou-se a panela, raspando o material depositado nas paredes da panela e na pá

misturadora durante 30 s;

6. Juntou-se a restante água e o adjuvante (devendo a água lavar o recipiente do adjuvante);

7. Reposicionou-se a panela e misturou-se a velocidade lenta durante 30 s;

8. Repetiu-se o procedimento número 5;

9. Passou-se a misturar a velocidade rápida durante 1 min.

Considera-se como início da amassadura o instante em que a água entra em contacto com o

cimento.

Após o fabrico da pasta, e enquanto os ensaios não foram realizados, colocou-se um pano húmido

sobre o balde da misturadora que continha a pasta, com o intuito de evitar a evaporação da sua água

(Figura 3.3).


77

Figura 3.3 Colocação de um pano húmido sobre o balde da misturadora, que contém a pasta, a fim de evitar a evaporação da sua água.

3.4. ESTABELECIMENTO DA RAZÃO A/C DAS PASTAS

Dado que a eficiência dos diferentes adjuvantes, na capacidade de dispersão das partículas, é muito

diferente, e com o intuito de não se obterem resultados de ensaios muito díspares entre cada

combinação cimento-superplastificante, optou-se por não manter a razão A/C constante, mas antes

determinar uma razão A/C, adiante designada como de referência. Estas razões A/C de referência

foram determinadas apenas quando se utilizaram os cimentos de referência, S I 42,5 R e CA I 42,5 R,

mantendo-se a razão A/C quando se fabricaram pastas com outros cimentos dos mesmos produtores

mas idêntico superplastificante. Assim, foram estabelecidas 6 razões A/C de referência (combinação

de 2 amostras de cimento, uma de cada cimento de referência, com 3 superplastificantes). A

determinação das razões A/C de referência foram realizadas através do ensaio de espalhamento, ou

seja, foram efectuados vários ensaios até se obter uma formulação para a pasta (fazendo variar

apenas a quantidade de água) que conduzisse a um espalhamento pertencente ao intervalo

120-150 mm. A selecção deste intervalo deveu-se ao facto de este ser considerado central para a

metodologia utilizada, de modo a permitir identificar variações significativas do comportamento, de

aumento ou de diminuição da fluidez, dentro das capacidades de detecção do método. Em algumas

das combinações de amostras de cimentos com os superplastificantes foi impossível estabelecer uma

razão A/C que conduzisse a que todos os resultados do ensaio de espalhamento4 efectuados nos

períodos de tempo mencionados na secção 3.5.1 (10, 30 e 60 minutos) estivessem dentro do

intervalo estabelecido. Nos casos em que tal situação ocorreu deu-se primazia a que o espalhamento

obtido aos 30 e 60 minutos estivessem compreendidos no intervalo estabelecido, pois aos 10 minutos

o mecanismo de actuação dos superplastificantes podia ainda não estar completamente

desenvolvido.

4 O ensaio de espalhamento foi realizado de acordo com o procedimento descrito na secção 3.5.2.4.


78

Foi com base nas razões A/C de referência determinadas (indicadas na secção 4.2) que se

desenvolveu todo o trabalho experimental. Com estas razões A/C realizaram-se tantas pastas

quantas as combinações possíveis de amostras de cimentos e superplastificantes, tendo-se

preparado 96 pastas (dado o estudo versar sobre 32 amostras de cimento e 3 superplastificantes

diferentes). Para cada uma destas pastas foram executados todos os ensaios adoptados.

Para além destas 96 pastas, e para obter uma escala de variação dos resultados obtidos em função

de variações na razão A/C, preparam-se também pastas com diferentes dosagens de água, de modo

a obter uma variação na razão A/C de 0,03 (positiva e negativa), relativamente às razões A/C de

referência. Estas variações foram efectuadas apenas para uma amostra de cada cimento de

referência (S I 42,5 R e CA I 42,5 R), tendo-se no total fabricado mais 12 pastas (2 cimentos, 2

variações, +0,03 e -0,03, e 3 superplastificantes).

Como seria de esperar, a quantificação dos componentes da pasta foi elaborada por forma a produzir

um volume de aproximadamente 250 ml, considerado suficiente para a realização dos ensaios

previstos. As dosagens utilizadas estão indicadas na secção 4.2.

3.5. ENSAIOS LABORATORIAIS

Tal como se mencionou na secção 2.5.4, o estudo da compatibilidade cimento-superplastificante é

efectuado no meio científico, em geral, através da utilização do cone de Marsh ou do ensaio de mini-

abaixamento, sendo este normalmente executado com recurso ao mini-cone de Kantro. Os ensaios

anteriormente mencionados são normalmente designados por ensaios tradicionais. Assim, uma vez

que o presente estudo visa aferir a variação do comportamento de pastas no estado fresco,

associada à interacção cimento-superplastificante, utilizou-se uma adaptação do ensaio do cone de

Marsh (adiante designado de ensaio de escoamento), pelos motivos explicitados na secção 3.5.3.4, e

o ensaio de mini-abaixamento (adiante designado por ensaio de espalhamento com mini-cone de

Kantro, ou, de uma forma mais simples, apenas por ensaio de espalhamento). Além destes dois

ensaios, e com o intuito de se obter um maior leque de informação, a fim de tornar o presente estudo

mais amplo e completo, optou-se também por fazer a medição da exsudação resultante de cada par

cimento-superplastificante.

Tal como foi visto na secção 2.4.2, o modelo de Bingham traduz satisfatoriamente o comportamento

reológico das pastas de cimento. Desta forma, e uma vez que o referido modelo tem um

comportamento linear, conhecendo-se duas das suas variáveis consegue-se caracterizar o

comportamento das pastas. Assim, com a realização do ensaio de escoamento e de espalhamento é

possível caracterizar convenientemente o seu comportamento, dado que cada um destes ensaios se

correlaciona melhor com um parâmetro reológico: o ensaio realizado no cone de Marsh (ensaio de

escoamento) relaciona-se com a viscosidade e o ensaio de mini-abaixamento com a tensão de

cedência.


79

Em alternativa aos ensaios tradicionais poder-se-iam ter adoptado ensaios reológicos. O facto de se

ter optado por recorrer aos ensaios tradicionais de espalhamento, escoamento e exsudação das

pastas deveu-se ao facto de estes envolverem equipamentos simples, serem fáceis de conduzir,

permitirem distinguir materiais finos com propriedades físicas distintas, determinar a dosagem de

saturação dos superplastificantes e comparar diferentes superplastificantes, para um dado intervalo

de velocidades de corte. Por outro lado, os ensaios reológicos permitem obter determinações mais

exactas do comportamento reológico das pastas, obter mais informação num espaço de tempo mais

curto, analisar a amostra para um gama alargada das taxas de deformação e controlar as condições

ambientais (humidade e temperatura) no decorrer do ensaio. No entanto, estes ensaios são mais

elaborados, exigem formação mais especializada e um equipamento dispendioso.

É de salientar que todo o trabalho foi realizado numa sala com temperatura constante de 20ºC

2 ºC e humidade do ar a 60% 3%.

3.5.1. Encadeamento dos ensaios realizados

Ao longo de todo o trabalho experimental, os ensaios foram sempre realizados pela mesma ordem

cronológica, tendo-se optado pela seguinte sequência: espalhamento, escoamento e exsudação.

Para cada pasta fabricada, os ensaios do espalhamento e do escoamento foram realizados sempre

aos 10, 30 e 60 minutos após o início da amassadura, enquanto que a medição da exsudação foi

preparada após a realização dos ensaios realizados aos 60 minutos, e medida após 3 horas.

Visto que o término do processo da amassadura da pasta ocorre alguns minutos antes do início da

primeira série de ensaios (realizados aos 10 minutos), da mesma forma que medeiam alguns minutos

entre as várias séries de ensaios (10, 30 e 60 minutos) decidiu-se, como forma de garantir a

homogeneização da pasta, submetê-la previamente na misturadora a 30 segundos em velocidade

lenta e 30 segundos em velocidade rápida (de acordo com o Quadro 2 da norma NP EN 196-1

(2006)).

Durante o período de ensaio de uma determinada pasta (60 minutos), e após a realização do ensaio

de escoamento de cada série de ensaios, a pasta utilizada foi novamente colocada no balde da

misturadora e coberta com um pano húmido, com o intuito de evitar a evaporação da água da pasta.

3.5.2. Ensaio de Espalhamento

3.5.2.1. Objectivo do ensaio

Com este ensaio pretende-se aferir principalmente a tensão de cedência das pastas em função do

tipo de cimento e do superplastificante (para a dosagem máxima recomendada pelo fabricante).

Neste ensaio mede-se o diâmetro da pasta espalhada numa superfície plana. A determinação do

espalhamento permite avaliar o efeito da dosagem de superplastificante e determinar a

compatibilidade do cimento com o superplastificante.


80

3.5.2.2. Normas de ensaio

Não existem normas técnicas que padronizem o ensaio de espalhamento com o mini-cone de Kantro.

No entanto, seguiram-se os princípios expostos no estudo de Kantro (1980).

3.5.2.3. Aparelhos e utensílios

Para a determinação dos espalhamentos das pastas recorreu-se ao tronco-cone implementado por

Kantro (1980), adiante designado de mini-cone. O mini-cone utilizado possuía as seguintes

dimensões: 38,1 mm de diâmetro da base; 19,0 mm de diâmetro do topo e 57,0 mm de altura (Figura

3.4 a)).

Foram utilizados os seguintes equipamentos:

mini-cone;

placa de vidro;

gobelé de 200 ml;

paquímetro.

É de salientar que apesar da placa de vidro estar graduada preferiu-se utilizar um paquímetro para a

medição dos diâmetros das pastas, já que a sua utilização permite alcançar resultados com uma

maior precisão.

3.5.2.4. Procedimentos de ensaio

O ensaio foi executado de acordo com o seguinte procedimento:

1. Sobre uma superfície horizontal e nivelada colocou-se uma placa de vidro, com o centro do

mini-cone e duas diagonais ortogonais assinaladas (Figura 3.4 a));

2. Colocou-se o mini-cone no centro da placa de vidro e este foi preenchido lentamente com

pasta, sem a compactar, até à sua superfície (Figura 3.4 a) e b));

3. Içou-se o mini-cone de forma cuidadosa, de modo a não perturbar o escoamento do material

(Figura 3.4 c));

4. Findo o espalhamento, mediu-se e registou-se dois diâmetros ortogonais (D1 e D2) (Figura

3.4 d)).


81

Figura 3.4 Procedimento do ensaio de espalhamento com o mini-cone de Kantro.

3.5.2.5. Resultados

O espalhamento de cada pasta é determinado pela média dos dois diâmetros ortogonais medidos (D1

e D2), sendo, portanto, calculado de acordo com a equação (3.1).

(3.1)

Onde,

D1 e D2 diâmetros da pasta após a realização do ensaio (mm);

Dm espalhamento (mm).

3.5.3. Ensaio de Escoamento


Com este ensaio pretende-se aferir principalmente a viscosidade das pastas em função do tipo de

cimento e superplastificante (para a dosagem máxima recomendada pelo fabricante). Assim, com a

realização deste ensaio determina-se o tempo (tempo de fluidez ou tempo de escoamento) que

determinado volume de pasta demora a fluir através do orifício do funil. A determinação do tempo de


82

escoamento permite avaliar o efeito da dosagem de superplastificante e determinar a compatibilidade

do cimento com o superplastificante.


Não existem normas técnicas que padronizem o ensaio de escoamento. No entanto, uma vez que o

método de cone de Marsh encontra-se normalizado pela norma NP EN 445 (2008) seguiu-se, com as

devidas adaptações, o seu procedimento, tal como havia feito no seu estudo Vieira (2008).


Foram utilizados os seguintes materiais:

funil de vidro (com capacidade de 220 ml) e respectiva estrutura de suporte;

balança;

2 gobelés de vidro de 300 ml;

cronómetro.


O procedimento mais comum para caracterizar o escoamento de pastas, nomeadamente das caldas

de injecção, recorre ao cone de Marsh, cuja geometria está normalizada na norma NP EN 445 (2008).

No entanto, este método exige a produção de pelo menos 1,7 l de pasta. Consequentemente, esta

condição implicava o fabrico de uma quantidade excessiva de pasta face àquela que seria necessária

para realizar todo o trabalho experimental. Assim, optou-se pela utilização de um funil com menor

capacidade. O mini-funil utilizado era de vidro com uma capacidade de cerca de 220 ml, 7 mm de

diâmetro interno no tubo de saída e 95 mm de diâmetro no bocal.

O ensaio foi executado de acordo com o seguinte procedimento:

1. Posicionou-se o funil na sua estrutura de suporte, com o bocal voltado para cima, e sob o seu

orifício de saída colocou-se um gobelé que se encontrava sobre uma balança (Figura

3.5 - a));

2. Tapando o orifício de saída do funil com um dedo verteu-se pasta para o seu interior até ao

topo do cone (220 ml de pasta), tendo-se o cuidado de não deixar ar aprisionado, em

particular no tubo (Figura 3.5 b) e c));

3. Após tarar a balança, destapou-se o orifício de saída do funil e determinou-se o tempo que

determina massa de pasta demorava a escoar (Figura 3.5 d)). O tempo de escoamento foi

determinado para as seguintes quantidade: 100 g, 200 g, 300 g e Mf, representando Mf a

massa total que fluiu continuamente (Figura 3.5 e)).


83

Figura 3.5 Procedimento adoptado para a execução do ensaio de escoamento.


84

3.5.3.5. Resultados

Apesar de se ter verificado uma variabilidade significativa no que diz respeito à consistência de

algumas pastas, e como tal ter existido uma grande disparidade no tempo de escoamento das

mesmas, optou-se por indicar os resultados em segundos, pois para a maioria das pastas o tempo de

escoamento foi da ordem dos segundos ou de poucos minutos.

Ainda no seguimento do acima exposto, importa salientar que nem todas as pastas apresentaram

escoamento para as quantidades de pasta para as quais se efectuou o registo do tempo de

escoamento (100, 200, 300 e Mf gramas), todas estas situações serão convenientemente

assinaladas.

É de salientar que os tempos de escoamento obtidos para Mf, não serão alvo de análise, uma vez

que a sua medição não foi muito exacta, dada a dificuldade de assinalar o instante em que o

escoamento deixava de ser contínuo, principalmente para as pastas com menor fluidez. Todavia, os

mesmos serão apresentados no capítulo 4.

3.5.4. Determinação da água exsudada


O presente ensaio visa avaliar a quantidade de água que reflui à superfície da pasta repousada,

durante algum tempo (3 horas), com impedimento de qualquer evaporação de água (Coutinho, 1988).

Com a realização deste ensaio pretende-se averiguar se a dosagem de superplastificante utilizada

provoca ou não exsudação, sabendo-se que nas situações em que ocorre uma elevada exsudação as

pastas não são aplicadas na prática.


Para a medição da água exsudada recorreu-se às normas NP EN 445 (2008) e NP EN 447 (2008),

que dizem respeito aos métodos de ensaio e requisitos básicos para as caldas de injecção para

armaduras de pré-esforço, respectivamente.

Dado que o presente estudo não se destina especificamente ao estudo de caldas de injecção para

pré-esforço, não se seguiu na íntegra os procedimentos descritos nas normas anteriormente

mencionadas, nomeadamente no que diz respeito ao equipamento de ensaio, tendo-se adoptado a

metodologia interna do LNEC.


Foram utilizados os seguintes materiais:

proveta de 100 ml;

parafilme;


85

papel absorvente;

vidro de relógio;

estufa (100ºC);

balança;

copo de vidro de 50 ml.


Após a realização do ensaio do escoamento, e aproveitando a pasta utilizada naquele ensaio,

procedeu-se à preparação de uma proveta com pasta para futura medição da água exsudada.

Assim, mediante a utilização de uma proveta cilíndrica transparente, com 100 mililitros de

capacidade, graduada em mililitros (ml), com diâmetro de 25 mm e altura de 250 mm, verteu-se

100 ml de pasta para o seu interior e vedou-se o topo da proveta com papel aderente (parafilme) de

modo a impedir a evaporação da água conforme ilustrado na Figura 3.6.

Passadas 3 horas, mediu-se a massa de água exsudada (MAE), ou seja, a massa de água à superfície

da pasta.

Para efectuar a leitura da massa de água exsudada adoptaram-se dois procedimentos distintos, em

função da consistência da pasta e da cor da água exsudada. Nas situações em que a água exsudada

apresentava uma cor límpida, sem aparentar partículas de cimento em suspensão, recorreu-se ao

papel absorvente para determinar a massa de água exsudada. Por outro lado, nas situações em que

a água que se apresentava à superfície da pasta tinha uma cor turva, com partículas em suspensão

, e como esta leitada não possuía uma grande consistência, foi vertida para vidros de

relógio, sendo estes posteriormente colocados numa estufa a 100ºC até que a massa da pasta

colocada nos vidros de relógio estabilizasse. Nestas situações, a massa de água exsudada foi

determinada de acordo com a equação (3.2).

MAE = ML MRS (3.2) Onde,

MAE massa de água exsudada (g);

ML massa da vertida sobre o vidro de relógio ao fim de 3 horas (g);

MRS massa do resíduo seco (g).


86

a) b)

Figura 3.6 Preparação da proveta para medição da água exsudada: a) introdução da pasta na proveta; b) recobrimento da proveta com parafilme.

3.5.4.5. Resultados

A exsudação, ao fim de 3 horas em repouso, é expressa em função do volume inicial (V) da amostra,

de acordo com a equação (3.3).

Exsudação = 100 [%] (3.3)

Onde,

VAE volume da água exsudada (ml).

De forma a se obterem resultados mais precisos, o volume de água exsudada foi obtido por medição

da massa de água exsudada e não directamente por leitura óptica do seu volume.

Figura 3.7 Determinação da água exsudada com recurso a vidros de relógio e a uma estufa a 100ºC.

Apresentação e análise dos resultados

87

4. APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS 4.1. INTRODUÇÃO

No presente capítulo, apresentar-se-ão os resultados obtidos nos ensaios efectuados durante o

trabalho experimental, ensaios esses descritos no capítulo 3. Paralelamente à sua apresentação, os

resultados serão alvo de análise com o intuito de dar resposta às questões que conduziram à

realização do presente estudo.

Antes de proceder à apresentação e análise dos resultados, importa compreender os motivos que

conduziram à selecção dos cimentos para o presente estudo.

Tendo este estudo o propósito de ser útil para a utilização de cimentos e superplastificantes no nosso

país, importaria usar materiais disponíveis em Portugal e que representassem, da melhor forma

possível, o espectro de aplicações possíveis em obra. Relativamente aos cimentos Portland

correntes, constituídos em pelo menos 95% por clínquer, as maiores diferenças encontradas nos

cimentos nacionais, relevantes para este estudo, traduzem-se nos teores de C3A e de álcalis.

Efectivamente, tal como se viu no secção 2.5.1 o aluminato tricálcico e o teor de álcalis assumem

especial importância na compatibilidade do par cimento-superplastificante. Assim, foram usados dois

cimentos CEM I provenientes de fábricas e produtores distintos. Optou-se pela classe de resistência

42,5 R, por ser aquela com maior utilização em Portugal. A utilização de CEM I e não de cimentos

compostos prendeu-se com a necessidade de evitar a variação simultânea de diferentes factores com

possível influência nos resultados dos ensaios efectuados, situação que seria mais difícil controlar

num cimento composto. Estes cimentos CEM I serão designados por cimento de referência S e

cimento de referência CA.

Com o decorrer do trabalho experimental efectuado com os dois cimentos indicados, nomeadamente

quando se estabeleceram as razões A/C de referência, observou-se que a eficiência dos adjuvantes

dependia significativamente do cimento utilizado (secção 4.2), demonstrando ser menos eficiente

para o cimento de referência CA. Não sendo evidente a razão para tal disparidade, procurou-se

analisar outros cimentos semelhantes, mas que exibissem variações em pelo menos uma das duas

características consideradas relevantes. Para além das diferenças nos teores de C3A e de álcalis dos

dois cimentos de referência, constatou-se que a sua finura diferia significativamente, pelo que se

procurou também isolar esta variável. Assim, foram estudados adicionalmente os cimentos

CA I 52,5 R e CS I 42,5 R; o primeiro proveniente da mesma fábrica, e portanto com clínquer

semelhante ao do cimento CA I 42,5 R, mas mais fino; e o segundo de uma outra fábrica, com

clínquer distinto mas com finura parecida. A diferença no clínquer, relativamente ao cimento

CA I 42,5 R, traduzia-se essencialmente em maior teor de álcalis, apesar de existirem também

ligeiras diferenças no teor de C3A (Quadro 4.1).

Uma vez que se alargou o número de cimentos em estudo, existiu a oportunidade de também avaliar

o comportamento de cimentos usados com maior frequência na construção, CEM II/A-L 42,5 R, que


88

essencialmente diferem dos cimentos CEM I 42,5 R por conterem um teor de fíler calcário mais

elevado, para além de diferenças na finura. Foram usados dois cimentos deste tipo, o

CA II/A-L 42,5 R e o CS II/A-L 42,5 R, o primeiro proveniente da mesma fábrica que o cimento

CA I 42,5 R, e o segundo da fábrica que produzia o CS I 42,5 R, permitindo efectuar uma análise

comparativa entre os resultados obtidos com os cimentos tipo II e tipo I. Desta forma, previa-se

analisar a relevância do teor de fíler nos resultados uma vez que os cimentos comparados possuem

clínquer semelhante.

Quadro 4.1 Valor médio das características dos cimentos consideradas preponderantes para a selecção dos

cimentos CA I 52,5 R e CS I 42,5 R para todos os cimentos CEM I estudados.

Características dos cimentos

Cimentos

S I 42,5 R (cimento de referência S)

CA I 42,5 R (cimento de referência CA) CA I 52,5 R CS I 42,5 R

Blaine (cm2/g) 4325 3130 4197 3027 C3A (%) 5,80 9,38 8,96 8,39

Álcalis (%) 0,35 0,85 0,84 0,96 Como forma de síntese, apresenta-se no Quadro 4.2 a indicação dos cimentos incluídos no estudo,

para além dos dois cimentos de referência, com o intuito de compreender a origem da variação dos

resultados. Neste quadro, consta também a indicação das características dos cimentos consideradas

preponderantes para a sua selecção (C3A, álcalis, finura e fíler), pelos motivos anteriormente

referidos. Assinala-

face ao cimento de referência CA, ou seja, aquelas que possuem valores mais elevados.

Quadro 4.2 Indicação dos cimentos incluídos no estudo, para além dos dois cimentos de referência, e as

propriedades consideradas preponderantes para a sua selecção.

Cimento Características dos cimentos

C3A Álcalis Finura Fíler CA I 52,5 R x x CS I 42,5 R x x

CA II/A-L 42,5 R x CS II/A-L 42,5 R x

4.2. EFICIÊNCIA DOS ADJUVANTES NA REDUÇÃO DE ÁGUA

Para o estabelecimento das razões A/C de referência, que permitiram obter o espalhamento

requerido com as dosagens de superplastificante previstas, foram efectuados ensaios de

espalhamento conforme referido na secção 3.5.2.4, cujos resultados estão apresentados na íntegra

no Anexo A. Os dados relevantes estão indicados no Quadro 4.3, onde é possível constatar que o

cimento proveniente da fábrica CA requereu maiores razões A/C do que o cimento proveniente da

fábrica S, para a obtenção de um espalhamento situado no intervalo dos 120 a 150 mm. Desta forma,


89

conclui-se que a eficiência dos adjuvantes é dependente das características dos cimentos, sendo

que, para o presente caso, os superplastificantes estudados são mais eficientes quando combinados

com o cimento proveniente da fábrica S.

Do Quadro 4.3, sobressai ainda o facto de ser o superplastificante G a necessitar de maior razão A/C,

em ambos cimentos. Este facto foi totalmente inesperado, uma vez que o referido superplastificante,

juntamente com o GS, são superplastificantes da nova geração e como tal era expectável que fossem

os mais eficientes, ou seja, os superplastificantes que necessitariam de menor razão A/C, situação

que apenas ocorreu para o superplastificante GS. Do referido quadro, destaca-se ainda que a

eficiência dos adjuvantes na redução de água, não é, porém, igualmente proporcional nos dois

cimentos, o que mais uma vez denota a importância da interacção cimento-adjuvante.

Quadro 4.3 Razões A/C de referência determinadas para cada cimento de referência, respectiva composição

das pastas e resultados obtidos nos ensaios de espalhamento para o seu estabelecimento.

Produtor do cimento de referência S C

Superplastificante G GS R G GS R Amostra utilizada 06/08/2009 25/06/2009 12/06/2009 20/07/2009 20/07/2009 27/07/2009

(A/C)referência 0,35 0,27 0,29 0,55 0,42 0,3 Cimento (g) 750 750 750 750 750 750

Água (g) 262,5 202,5 217,5 412,5 315 225

SP (%) 1,6 1,5 1,4 1,6 1,5 1,4 (g) 12,00 11,25 10,50 12,00 11,25 10,50

Espalhamento5 (mm)

10 minutos 146 157 150 125 130 144 30 minutos 149 138 145 128 137 140 60 minutos 150 142 125 130 140 133

Tal como descrito na secção 3.4, o presente estudo também incluiu a realização de ensaios em

pastas com uma variação de ± 0,03 na razão A/C, relativamente à de referência. No Quadro 4.4,

apresenta-se a composição destas pastas. Os resultados obtidos nestas pastas permitem obter uma

ordem de grandeza das variações devidas ao lote de cimento utilizado, relativamente a variações da

razão A/C. O valor da variação na razão A/C, 0,03, foi escolhido de forma a, por uma lado, traduzir

uma diferença observável na trabalhabilidade, mas, por outro, representar uma pasta com

características próximas da obtida com a razão A/C de referência, de modo a poder ser utilizada com

fins comparativos.

5 O espalhamento foi determinado de acordo com o exposto na secção 3.5.2.5.


90

Quadro 4.4 Composição das pastas fabricadas com uma variação de ± 0,03 na razão A/C, relativamente à de referência.

Produtor do cimento de referência S C

Superplastificante G GS R G GS R Amostra utilizada 30/07/2009 03/08/2009

(A/C)referência +0,03 0,38 0,3 0,32 0,58 0,45 0,33 -0,03 0,32 0,24 0,26 0,52 0,39 0,27

Cimento (g) 750 750 750 750 750 750

Água (g) +0,03 285,0 225,0 240,0 435,0 337,5 247,5 -0,03 240,0 180,0 195,0 390,0 292,5 202,5

SP (%) 1,6 1,5 1,4 1,6 1,5 1,4

(g) 12,00 11,25 10,50 12,00 11,25 10,5 No Anexo B, apresentam-se os resultados de todos os ensaios realizados no âmbito do estudo da

influência da variação da razão A/C. Os resultados obtidos nas medições aos 30 minutos, indicados

nos Quadros 4.5, 4.6 e 4.7, são posteriormente utilizados nas secções 4.3, 4.4 e 4.5. Foi

seleccionada a medição aos 30 minutos, e não a efectuada aos 10 minutos ou aos 60 minutos, por

este período de tempo ser o considerado mais próximo daquele que correntemente ocorre em obra

entre o fabrico do betão e os ensaios de controlo da trabalhabilidade. No ensaio de escoamento,

apesar de terem sido efectuados registos para quantidades de pasta escoada de 100 gramas, 200

gramas, 300 gramas e da massa total que fluiu continuamente (Mf), apenas são apresentados os

resultados para a massa de 300 gramas por se ter considerado a mais representativa.

Quadro 4.5 Resultados dos ensaios de espalhamento (realizado aos 30 minutos) para a variação da razão

(A/C)referência em ± 0,03.

Par cimento/superplastificante

Espalhamento (mm)

((A/C)referência+0,03) (A/C)referência ((A/C)referência-0,03)

Cimento de referência S

G 164 152 141

GS 155 128 79

R 163 134 75

Cimento de referência CA

G 167 154 148

GS 174 163 144

R 145 124 89


91

Quadro 4.6 Resultados dos ensaios de escoamento (realizado aos 30 minutos para 300 gramas de pasta escoada) para a variação da razão (A/C)referência em ± 0,03.


Escoamento (s)



G 25,2 37,7 55,0

GS 76,2 154,2 750,0*

R 64,2 90,6 750,0*


G 6,8 8,2 9,7

GS 11,6 18,3 33,3

R 67,2 123,0 628,8

* Valor arbitrado, uma vez que a pasta não fluiu. Foi especificado este valor com o intuito de traduzir um tempo de escoamento, que possibilitasse a sua inclusão nas figuras. Este valor é superior a todos os valores obtidos neste ensaio, independentemente do par cimento-adjuvante.

Quadro 4.7 Resultados dos ensaios de exsudação para a variação da razão (A/C)referência em ± 0,03.


Exsudação (%)



G 0,76 0,39 0,20

GS 0,00 0,00 0,00

R 0,31 0,12 0,00


G 28,74 18,02 17,01

GS 11,97 5,59 0,74

R 3,29 0,16 0,05 Para que os valores obtidos pudessem ser usados para comparação com o efeito da modificação do

lote de cimento, optou-se por determinar uma variação percentual, de acordo com a seguinte

metodologia:

1. Medição da propriedade em causa numa pasta com a razão (A/C)referência fabricada com uma

das 10 amostras de cimento fornecidas, Xr;

2. Medição da propriedade em causa numa pasta com a razão A/C=(A/C)referência+0,03 fabricada

com a amostra de cimento ensaiada no ponto 1, Yrs;

3. Medição da propriedade em causa numa pasta com a razão A/C=(A/C)referência-0,03 fabricada

com a amostra de cimento ensaiada no ponto 1, Yri;

4. Cálculo do aumento relativo da propriedade devido ao aumento da razão A/C:

(4.1)


92

5. Cálculo da diminuição relativa da propriedade devido à redução da razão A/C:

(4.2)

6. Cálculo da média dos valores de Xi, relativos às 10 amostras de cimento, ;

7. Estimativa da variação associada a um incremento da razão A/C em 0,03:

(4.3)

8. Estimativa da variação associada a um decremento da razão A/C em 0,03:

(4.4) A escala de variação, que servirá de enquadramento dos resultados obtidos nas 10 amostras, com a

razão A/C de referência, será determinada de acordo com a equação (4.3) e (4.4). Os seus valores

serão indicados, para os 3 tipos de ensaios realizados, nas secções 4.3, 4.4 e 4.5.

4.3. ENSAIOS DE ESPALHAMENTO

Os resultados de todos os ensaios de espalhamento, envolvendo todos os cimentos estudados,

podem ser consultados, sob a forma de quadros, no Anexo C.

4.3.1. Cimentos de referência

Os resultados obtidos nos ensaios de espalhamento realizados aos 30 minutos, para as pastas

elaboradas com 10 amostras colhidas em diferentes datas dos cimentos de referência, encontram-se

ilustrados nas Figuras 4.1 e 4.2, respectivamente para os cimentos provenientes das fábricas S e CA.

Figura 4.1 Resultados dos ensaios de espalhamento, realizados aos 30 minutos, para o cimento S I 42,5 R.

70

90

110

130

150

170

190

Amostra

Superplas ficante G (A/C=0,35)

Superplas ficante GS (A/C=0,27)

Superplas ficante R (A/C=0,29)


93

Figura 4.2 Resultados dos ensaios de espalhamento, realizados aos 30 minutos, para o cimento CA I 42,5 R.

As Figuras 4.1 e 4.2 permitem concluir que as características do cimento são importantes, uma vez

que a amplitude máxima das variações no cimento S é inferior à do cimento CA, sendo de 20 mm e

de 47 mm, respectivamente (Quadro 4.8). Em termos de coeficiente de variação, observa-se no

Quadro 4.8 que o cimento CA conduziu a uma maior dispersão dos resultados face ao cimento S, já

que o primeiro apresenta valores sempre superiores a 8% e o segundo sempre inferiores ou iguais a

5%.

Também se nota na Figura 4.2 que o sentido das variações nas primeiras 5 amostras, de uma

amostra para a seguinte em ordem cronológica, é semelhante com os três adjuvantes, o que indica

que se trata de uma alteração associada às características do cimento e não a uma variação aleatória

ou relacionada com as propriedades do adjuvante. Quando as variações são mais pequenas (neste

caso inferiores a cerca de 20 mm) já as diferenças não são concordantes nos 3 adjuvantes, ou seja,

numa nova amostra pode observar-se aumento da fluidez com um adjuvante mas diminuição com

outro, como se pode observar na Figura 4.1, relativa ao cimento S, ou nas últimas amostras do

cimento CA, Figura 4.2. Estes resultados sugerem que nas amostras com menor variação do

espalhamento, a influência da origem do cimento não é sistemática. Se for analisada esta variação de

20 mm, aqui considerada menos relevante, com a variação devida à alteração da razão A/C,

constata-se, pelo Quadro 4.9, que efectivamente as variações são maioritariamente superiores a

20 mm.

70

90

110

130

150

170

190

Amostra





94

Quadro 4.8 Valores médios, máximos, mínimos, amplitude máxima de variação ( ) e coeficiente de variação dos ensaios de espalhamento realizados aos 30 minutos para os cimentos de referência.


Espalhamento aos 30 minutos (mm) Coeficiente de variação

(%) Médio Máximo Mínimo


G 156 166 148 18 4

GS 132 139 120 19 5

R 135 145 125 20 5


G 148 172 128 44 9

GS 153 180 137 43 8

R 123 140 93 47 13 = Máximo - Mínimo

Analisando a influência da variação da razão A/C em ± 0,03, Quadro 4.9, observa-se que,

naturalmente, a influência da alteração da razão A/C é mais significativa nas pastas com menor razão

A/C, dado que representam uma maior variação percentual do volume da água nas pastas. No

entanto, o tipo de adjuvante tem também influência, dado que se nota, por exemplo, que mesmo para

razões A/C baixas a variação do espalhamento das pastas com adjuvante G é relativamente

pequena.

Comparando as variações obtidas devido à alteração do lote de cimento com as alterações devidas à

variação da razão A/C, observa-se que nas pastas com cimento de referência S a influência do lote

de cimento foi sempre inferior à influência de uma variação da razão A/C em ± 0,03. Já quanto ao

cimento de referência CA, as variações devidas à alteração do lote de cimento podem ser superiores

às devidas a uma modificação na razão A/C em ± 0,03, situação que se verifica para os adjuvantes G

e GS, onde, dos 10 resultados, 4 e 1, respectivamente, excedem os valores obtidos para a variação

da razão A/C em ± 0,03 (Quadro 4.9).

Quadro 4.9 Limite superior e inferior para os ensaio de espalhamento (realizado aos 30 minutos) para a

variação da razão (A/C)referência em ± 0,03.


Espalhamento aos 30 minutos (mm) Nº de ensaios fora do intervalo de

variação Limite superior (ls) ((A/C)referência+0,03)

Limite inferior (li) ((A/C)referência-0,03)


G 168 145 23 0

GS 160 82 78 0

R 165 76 89 0


G 160 141 19 4

GS 164 136 28 1

R 145 89 56 0 Amplitude máxima da variação do espalhamento

No Anexo D, apresentam-se os gráficos que ilustram a posição relativa das medições individuais nas

10 amostras relativamente aos limites resultantes da variação da razão A/C, de acordo com o exposto


95

na secção 4.2, face aos resultados obtidos para cada amostra com a razão A/C de referência.

Saliente-se que foram determinados seis intervalos de variação para os valores do espalhamento

obtidos nos ensaios, três para cada cimento de referência.

Analisando, agora, a perda de trabalhabilidade, por comparação entre os valores de espalhamento

medidos aos 10, 30 e 60 minutos, apresentados no Quadro 4.10, abaixo, e, em forma gráfica no

Anexo E, observa-se que o desempenho depende do adjuvante e do cimento utilizado, mas em geral

a variação do espalhamento é pequena, o que evidencia que os 3 produtos mantêm a sua eficiência

durante pelo menos uma hora. Os casos em que se observou alguma perda de trabalhabilidade

foram apenas dois, ambos com o cimento S I 42,5 R, e com os superplastificantes GS e R. O menor

teor de C3A e o menor tempo de início de presa deste cimento, face ao cimento CA I 42,5 R, podem

ser as causas desta perda de trabalhabilidade, uma vez que o tempo dormente depende da reacção

dos aluminatos.

Quadro 4.10 Valor médio, máximo, mínimo, amplitude máxima de variação ( ) e coeficiente de variação, para

os vários períodos de tempo para os quais se efectuou os ensaios de espalhamento com os cimentos de referência.


Período de tempo

(minutos)

Espalhamento (mm) Coeficiente de Variação


Cimento de referência S G

10 151 163 143 20 4 30 156 166 148 17 4 60 156 166 149 17 4

Cimento de referência CA G

10 147 175 125 51 10 30 148 172 128 45 9 60 151 185 130 55 11

Cimento de referência S GS

10 149 161 127 34 8 30 132 139 120 19 5 60 136 146 124 22 5

Cimento de referência CA GS

10 147 185 130 55 10 30 153 180 137 43 8 60 154 174 139 34 7

Cimento de referência S R

10 142 156 115 41 8 30 135 145 125 21 5 60 113 126 100 26 8

Cimento de referência CA R

10 130 144 105 39 10 30 123 140 93 48 13 60 115 133 81 52 15

= Máximo - Mínimo 4.3.2. Cimentos CA I 52,5 R e CS I 42,5 R

Como referido anteriormente, os ensaios efectuados sobre amostras destes cimentos tiveram como

objectivo principal, não analisar a variação da trabalhabilidade com o lote produzido, mas antes

identificar as características do cimento, nomeadamente no que diz respeito à importância da finura

(Blaine), teores de C3A e álcalis, que podem ter influenciado esta variação.

No Anexo C, é possível consultar, sob a forma de quadro, todos os resultados de espalhamento

obtidos nas pastas fabricadas com estes cimentos, CA I 52,5 R e CS I 42,5 R. No Quadro 4.11


96

indicam-se valores essenciais destes ensaios, relativos às médias das 3 amostras de cada cimento,

com o intuito de contribuir para a interpretação dos resultados obtidos com o cimento de referência

CA (expostos na secção 4.3.1). No Quadro 4.11, para além da média do espalhamento obtido com

cada par cimento-adjuvante, usando nas pastas a razão A/C de referência, apresenta-se também a

diferença ( ) entre o valor médio do espalhamento obtido com as 3 amostras do respectivo cimento

( ) e o valor médio obtido com as 10 amostras do cimento de referência CA ( ):

(4.5)

Quadro 4.11 Média, amplitude de variação ( ) e coeficiente de variação dos ensaios de espalhamento (30 minutos) para os cimentos CA I 52,5 R e CS I 42,5 R.

Par cimento/superplastificante Parâmetros estatísticos

Média (mm) (mm) Coeficiente de variação (%)

CA I 52,5 R

G 146 -2 6

GS 168 15 6

R 60 -63 6

CS I 42,5 R

G 144 -4 11

GS 139 -14 16

R 117 -6 18 Da análise do Quadro 4.11 constata-se que, relativamente ao cimento de referência CA, o cimento

CA I 52,5 R pode conduzir ou não a variações significativas no espalhamento consoante o adjuvante

utilizado, o que indica, à partida, que a finura não exerce a mesma influência sobre todos os

adjuvantes. As maiores variações verificam-se para os adjuvantes R e GS, mas em maior destaque

no primeiro. Por seu turno, o adjuvante G parece ser indiferente à finura.

Todavia, deve atender-se que as pastas têm diferente razão A/C de referência, 0,55, 0,42 e 0,30,

respectivamente para as pastas com adjuvante G, GS e R. Na pasta com adjuvante R, a

concentração de sólidos é maior, pelo que o aumento da finura pode implicar uma variação na

distância entre partículas mais relevante do que nas outras pastas, daí a diminuição da fluidez.

Portanto, com estes resultados não é possível isolar o efeito da finura na interacção

cimento-adjuvante. No entanto, comparando as diferenças dos resultados obtidos com os cimentos

CA I 42,5 R e CA I 52,5 R, com as diferenças dos resultados obtidos com os cimentos CA I 42,5 R e

S I 42,5 R, é possível tirar ilações sobre o efeito da finura. Efectivamente, comparando as

características dos cimentos escolhidas como sendo as mais relevantes, finura e teores de C3A e de

álcalis, observa-se que o que diferencia principalmente o cimento CA I 52,5 R do cimento CA I 42,5 R

é a maior finura. Constata-se também que o cimento S I 42,5 R tem uma finura superior à do cimento

CA I 42,5 R e semelhante à do CA I 52,5 R.

Desta forma, se apenas a finura tem influência no desempenho dos adjuvantes, então o sentido de

variação do espalhamento, ou seja, incremento ou diminuição do espalhamento, entre as pastas


97

fabricadas com cimento CA I 52,5 R, relativamente às pastas fabricadas com cimento CA I 42,5 R

deveria ser idêntico à variação verificada entre as pastas fabricadas com cimento S I 42,5 R,

relativamente às pastas fabricadas com cimento CA I 42,5 R.

Na realidade, observou-se que as pastas fabricadas com cimento S I 42,5 R apresentaram maior

fluidez do que as pastas fabricadas com cimento CA I 42,5 R. Se a maior fluidez foi devida apenas à

maior finura do cimento S I 42,5 R, então, pastas fabricadas com cimentos mais finos deveriam

conduzir sempre a um aumento da fluidez. Foi esta hipótese que se quis avaliar quando se utilizou o

cimento CA I 52,5 R, dado que o que o diferencia do cimento CA I 42,5 R é essencialmente a finura.

Esta análise é válida na medida em que não existiu variação da razão A/C nas pastas fabricadas com

cimento CA I 42,5 R e cimento CA I 52,5 R, pode-se assim isolar-se o efeito da finura.

No Quadro 4.12, indica-se a variação esperada, atendendo às razões A/C de referência obtidas nas

pastas com cimento CA I 42,5 R e S I 42,5 R. Se for confrontado o expectável com o observado,

pode-se concluir que a finura não é a característica principal para a diferença no comportamento.


espalhamento.

Adjuvante A/C das pastas com cimento CA I 42,5 R

A/C das pastas com

cimento S I 42,5 R

Variação esperada das pastas fabricadas com cimento CA I 52,5 R

Variação verificada nas pastas com cimento CA I 52,5 R

(influência da finura)

G 0,55 0,35 Aumento muito elevado Diminuição pequena GS 0,42 0,27 Aumento elevado Aumento moderado R 0,30 0,29 Aumento muito pequeno Diminuição elevada

Comparando agora o cimento de referência CA com o CS I 42,5 R, verifica-se que as variações não

são muito significativas. Porém, tal como acontecia com o cimento anterior, as maiores variações

verificam-se para os adjuvantes GS e R, sendo que agora é no GS que se verifica a maior variação.

Seguindo o mesmo raciocínio de análise, mas para os resultados das pastas fabricadas com o

cimento CS I 42,5 R, comparando os resultados das pastas fabricadas com os cimentos CA I 42,5 R,

S I 42,5 R e CS I 42,5 R, agora não para analisar a variação da finura, mas para avaliar a influência

do teor de álcalis, assumindo como reduzida a diferença no teor de C3A entre os cimentos

CA I 42,5 R e CS I 42,5 R, observa-se concordância entre o esperado e o verificado, indicando que o

teor de álcalis será uma característica importante para a interacção cimento-adjuvante, aumentando a

fluidez/o espalhamento com a diminuição do teor de álcalis (Quadro 4.13).


98

Quadro 4.13 Indicação da variação esperada e da verificada para o cimento CS I 42,5 R, relativa ao espalhamento.

Adjuvante A/C das pastas

com cimento CA I 42,5 R

A/C das pastas com

cimento S I 42,5 R

Variação esperada das pastas fabricadas com cimento CS I 42,5 R

Variação verificada nas pastas com cimento CS I 42,5 R

(influência do teor de álcalis)

G 0,55 0,35 Diminuição moderada Diminuição pequena GS 0,42 0,27 Diminuição moderada Diminuição moderada

R 0,30 0,29 Diminuição muito pequena Diminuição pequena

Todavia, entre as 3 variáveis consideradas mais relevantes, resta ainda o teor de C3A, que poderá,

eventualmente, ser um parâmetro com forte influência na interacção cimento-superplastificante, de

acordo com o exposto noutros trabalhos (Neville e Aïtcin, 1998; Neville, 1995). O efeito esperado de

menor eficiência do adjuvante com o aumento do teor de C3A, que é de forma recorrente observado,

também foi verificado neste estudo. No entanto, este efeito depende do tipo de superplastificante,

como facilmente se constata pelas razões A/C de referência obtidas com os 3 produtos utilizados.

Analisando agora a influência do lote de cimento, avaliação menos representativa do que a efectuada

para os cimentos de referência, dado que se disponham apenas de 3 amostras por cimento,

observa-se que no caso do cimento CA I 52,5 R a variação foi pequena, Figura 4.3, enquanto que

para o cimento CS I 42,5 R se constata uma diferença no espalhamento considerável (Figura 4.4).

Nota-se que, tal como referido anteriormente, secção 4.3.1, o sentido das variações é concordante

com os 3 adjuvantes, neste caso, mesmo para pequenas diferenças no espalhamento, o que reforça

a hipótese de que se trata de influência das características do cimento e não uma variação associada

ao tipo de adjuvante.

Figura 4.3 Espalhamento obtido nos ensaios realizado aos 30 minutos para as 3 amostras do cimento

CA I 52,5 R.

50

70

90

110

130

150

170

190

12-10-2009 02-11-2009 09-11-2009

Amostra





99

Figura 4.4 Espalhamento obtido nos ensaios realizado aos 30 minutos para as 3 amostras do cimento

CS I 42,5 R.

4.3.3. Cimentos tipo II: CA II/A-L 42,5 R e CS II/A-L 42,5 R

No Anexo C, é possível consultar, sob a forma de quadro, todos os resultados do espalhamento

obtidos nas pastas fabricadas com 3 amostras colhidas em diferentes datas dos cimentos

CA II/A-L 42,5 R e CS II/A-L 42,5 R para os vários adjuvantes estudados. No Quadro 4.14, indicam-se

valores essenciais destes ensaios com vista à análise da importância do teor de fíler sobre os

resultados dos ensaios de espalhamento. Note-se que, no Quadro 4.14, os valores de relativos ao

cimento CS II/A-L 42,5 R correspondem à diferença para a média ( ) dos resultados obtidos com as

3 amostras de cimento CS I 42,5 R e não para a média das 10 amostras de cimento CA I 42,5 R

(equação (4.5)).

Quadro 4.14 Média, amplitude de variação ( ) e coeficiente de variação dos ensaios de espalhamento

(30 minutos) para os cimentos CA II/A-L 42,5 R e CS II/A-L 42,5 R.


Média (mm) (mm) Coeficiente de variação (%)

CA II/A-L 42,5 R

G 171 23 12

GS 203 50 10

R 130 7 5

CS II/A-L 42,5 R

G 157 13 7

GS 156 17 4

R 90 -27 9 Da análise do Quadro 4.14 constata-se que, relativamente ao CA I 42,5 R (cimento de referência CA),

o cimento CA II/A-L 42,5 R exibe apenas variações significativas quando combinado com o adjuvante

G e GS, mas em primazia com o segundo. Esta situação indica que com o cimento CA II/A-L 42,5 R o

50

70

90

110

130

150

170

190

30-09-2009 21-10-2009 25-11-2009

Amostra





100

adjuvante GS é o que demonstra ser mais sensível a variações no teor de fíler. É ainda de salientar

que para todos os adjuvantes se obteve um aumento do espalhamento com o cimento CA do tipo II.

Comparando agora os resultados obtidos com os dois cimentos do tipo II, é possível constatar que os

valores médios dos espalhamentos obtidos com o CS II/A-L 42,5 R são sempre inferiores aos

verificados para o CA II/A-L 42,5 R. Aliás, em termos das variações obtidas, pode-se afirmar o

mesmo para os adjuvantes G e GS, e, apenas com o adjuvante R, o cimento tipo II proveniente de

CS evidenciou uma maior variação face ao seu homólogo proveniente de CA, e com efeito no

espalhamento contrário, causando neste caso redução do mesmo.

Em suma, observa-se uma tendência para aumento do espalhamento com a introdução de fíler. Na

perspectiva da fluidez das pastas, a alteração de um cimento CEM I para um cimento CEM II/A-L

produz um aumento do teor de sólidos, uma vez que a massa volúmica do fíler é inferior à massa

volúmica do clínquer (recorde-se que a razão A/C é expressa em massa), e em geral ocorre

simultaneamente um aumento da finura. Ambos os factores poderiam contribuir para uma diminuição

da fluidez, no entanto, a alteração da natureza das partículas tem fortes repercussões na interacção

cimento-adjuvante (Vieira, 2008). Efectivamente, as partículas de cimento têm maior carga superficial,

induzindo maior coesão do que as partículas de fíler, alterando a adsorção do adjuvante. Por sua vez,

mantendo a dosagem de adjuvante, e admitindo que o superplastificante é adsorvido principalmente

pelas partículas de clínquer, fica então disponível maior teor de adjuvante por unidade de superfície

de clínquer, o que pode conferir maior repulsão às partículas. Os resultados evidenciam que, no

balanço de factores positivos e negativos para a trabalhabilidade, são prevalecentes em geral os

factores positivos. Parte da diferença encontrada entre os resultados das pastas fabricadas com

CS II/A-L 42,5 R e as fabricadas com CA II/A-L 42,5 R podem ser justificados pelo facto do primeiro

possuir um teor médio de fíler de 14,8% inferior ao verificado no segundo, 17,9%.

Quanto ao menor efeito benéfico do fíler para o espalhamento, aliás até prejudicial no caso do

cimento CS II/A-L 42,5 R com o adjuvante R, ele dever-se-á ao maior teor de sólidos destas pastas,

dado que são as que têm menor razão A/C. Assim, o efeito negativo do incremento do teor de sólidos

parece assumir preponderância o que apresenta coerência dado que um aumento do teor de sólidos

numa mistura já muito concentrada deve ter uma influência mais significativa do que numa mistura

com baixo teor de sólidos em que a distância entre partículas é maior.


para os cimentos de referência, dado que se dispunham apenas de 3 amostras por cimento,

observa-se que no caso do cimento CS II/A-L 42,5 R a variação foi pequena, Figura 4.6, enquanto

que para o cimento CA II/A-L 42,5 R se constata uma diferença no espalhamento considerável

(Figura 4.5). Nota-se que, tal como referido anteriormente, secção 4.3.1, o sentido das variações é

concordante com os 3 adjuvantes para as situações em que há uma variação considerável no

espalhamento (superiores a 20 mm), o que se verifica para o cimento CA II/A-L 42,5 R, não sendo o

mesmo verdade para variações inferiores, como se constata na Figura 4.6, referente ao cimento

CS II/A-L42,5 R. Esta situação está de acordo com o mencionado anteriormente para os cimentos de


101

referência, CA I 52,5 R e CS I 42,5 R, o que reforça a hipótese de que se trata da influência das

características do cimento e não uma variação associada ao tipo de adjuvante.

Figura 4.5 Espalhamento obtido nos ensaios realizados aos 30 minutos para as 3 amostras do cimento

CA II/A-L 42,5 R.

Figura 4.6 Espalhamento obtido nos ensaios realizados aos 30 minutos para as 3 amostras do cimento

CS II/A-L 42,5 R.

4.4. ENSAIOS DE ESCOAMENTO

Os resultados de todos os ensaios de escoamento, envolvendo todos os cimentos estudados, podem

ser consultados, sob a forma de quadro, no Anexo F. Recorde-se que quando surge o valor de 750

segundos para o escoamento ele não representa uma medição de tempo, mas a indicação de que

não existiu escoamento.

70

90

110

130

150

170

190

210

230

20-07-2009 17-08-2009 21-09-2009

Amostra




70

90

110

130

150

170

190

210

230

29-09-2009 7-10-2009 4-11-2009

Amostra





102


Os resultados obtidos nos ensaios de escoamento realizados aos 30 minutos (para 300 gramas de

pasta escoada), para as pastas elaboradas com 10 amostras colhidas em diferentes datas dos

cimentos de referência encontram-se ilustrados nas Figuras 4.7 e 4.8, respectivamente para os

cimentos provenientes das fábricas S e CA.

Figura 4.7 Resultados dos ensaios de escoamento, realizados aos 30 minutos para 300 gramas de pasta

escoada, para o cimento S I 42,5 R.

Figura 4.8 Resultados dos ensaios de escoamento, realizados aos 30 minutos para 300 gramas de pasta

escoada, para o cimento CA I 42,5 R.

1

10

100

1000

Amostra




1

10

100

1000

Amostra





103

Quanto à estabilidade do efeito dos adjuvantes com a variação do lote de cimento, é possível

constatar, por observação das Figuras 4.7 e 4.8 e análise do Quadro 4.15, que o cimento de

referência CA conduziu a uma maior dispersão dos resultados face ao cimento S, já que o primeiro

apresenta valores do coeficiente de variação sempre superiores a 26% e o segundo sempre inferiores

a 9%. De facto, esta situação está de acordo com o verificado para o ensaio de espalhamento

(secção 4.3.1), pese embora os valores do coeficiente de variação sejam significativamente maiores

no ensaio do escoamento.

Dos resultados dos ensaios de escoamento, obtidos com os dois cimentos (Figuras 4.7 e 4.8),

destaca-se o facto dos resultados obtidos com o adjuvante R terem sido significativamente diferentes

dos alcançados com o adjuvante G, estando este facto em consonância com os resultados do

espalhamento. Esta situação indicia que a razão A/C assume importância relevante sobre os

resultados. Veja-se, por exemplo, o caso das pastas com cimento de referência CA, em que a

diferença entre a razão A/C do adjuvante G e GS é aproximadamente a mesma da que existe entre o

adjuvante GS e R, 0,13 e 0,12 respectivamente, mas a diferença nos tempos de escoamento assume

um comportamento tipo exponencial. À semelhança do verificado para o espalhamento com o

cimento S I 42,5 R (Figura 4.1) os resultados do escoamento (Figura 4.7) não evidenciaram uma

diferença de resultados tão significativa entre os diferentes adjuvantes quanto a verificada para o

cimento CA I 42,5 R (Figura 4.8).

Quadro 4.15 Valores médios, máximos, mínimos, amplitude máxima de variação ( e coeficiente de variação dos ensaios de escoamento realizados aos 30 minutos para 300 gramas de pasta escoada para os cimentos de

referência.


Tempo de escoamento aos 30 minutos para 300gramas de pasta (s)

Coeficiente de variação



G 34,0 40,2 26,4 13,8 13

GS 147,7 184,2 135,0 49,2 10

R 83,9 94,2 73,2 21,0 9


G 10,2 16,0 6,5 9,5 27

GS 24,8 38,1 14,5 23,6 26

R 142,6 312,0 76,2 235,8 62 = Máximo - Mínimo

Analisando a influência da variação da razão A/C em ± 0,03, Quadro 4.16, observa-se que a

alteração da razão A/C e do tipo de adjuvante conduz a variações na trabalhabilidade em

conformidade com o referido na secção 4.3.1 para o ensaio de espalhamento.

Comparando as variações obtidas devido à alteração do lote de cimento com as alterações devidas à

variação da razão A/C, observa-se que nas pastas com cimento de referência S a influência do lote

de cimento foi sempre inferior à influência de uma variação da razão A/C em ± 0,03, situação

igualmente verificada no ensaio de espalhamento. Já quanto ao cimento de referência CA, as


104

variações devidas à alteração do lote de cimento podem ser superiores às devidas a uma

modificação na razão A/C de ± 0,03, situação que se verifica para todos os adjuvantes, onde, 5, 1 e 1

(respectivamente para G, GS e R) dos seus resultados excedem os valores obtidos para a variação

da razão A/C em ± 0,03 (Quadro 4.16).

Quadro 4.16 Resultados dos ensaios de escoamento (realizados aos 30 minutos para 300 gramas de pasta

escoada) para a variação da razão (A/C)referência em ± 0,03.


Tempo de escoamento aos 30 minutos para 300gramas de pasta (s) Nº de ensaios fora

do intervalo de variação Limite superior (li)

((A/C)referência-0,03) Limite inferior (ls)

((A/C)referência+0,03)


G 49,5 22,7 26,8 0

GS 750,0* 73,0 677,0 0

R 750,0* 59,4 690,6 0


G 12,0 8,5 3,5 5

GS 45,1 15,7 29,4 1

R 728,8 77,9 650,9 1

Amplitude máxima da variação do tempo de escoamento * Valor arbitrado

No Anexo G, apresentam-se os gráficos que ilustram a posição relativa das medições individuais nas

10 amostras relativamente aos limites resultantes da variação da razão A/C, determinados de acordo

com o exposto na secção 4.2, face aos resultados obtidos para cada amostra com a razão A/C de

referência. Saliente-se que foram determinados seis intervalos de variação para os valores do tempo

de escoamento obtidos nos ensaios, três para cada cimento de referência.

Analisando agora a perda de trabalhabilidade, por comparação entre os valores de escoamento

medido aos 10, 30 e 60 minutos para as 300 gramas de pasta escoada, apresentados abaixo no

Quadro 4.17, e em forma gráfica no Anexo H, observa-se que o desempenho depende do adjuvante e

do cimento utilizado, mas em geral a variação do escoamento é pequena, o que evidencia que os 3

produtos mantêm a sua eficiência durante pelo menos uma hora, factos já constatados na secção

4.3.1 para o espalhamento. Os pares cimento-superplastificante em que se observou alguma perda

de trabalhabilidade foram em geral os que se identificaram quando se analisou o espalhamento,

apesar de as amostras em que isso ocorreu nem sempre terem sido coincidentes, devido à diferente

natureza dos ensaios.


105

Quadro 4.17 Valor médio, máximo, mínimo, amplitude máxima de variação ( ) e coeficiente de variação, para os vários períodos de tempo para os quais se efectuou os ensaios de escoamento com os cimentos de

referência.


Período de tempo

(minutos)

Tempo de escoamento (s) Coeficiente de Variação


Cimento de referência S G

10 31,6 37,6 24,4 13,2 14 30 34,0 40,2 26,4 13,8 13 60 36,6 41,9 28,5 13,4 12

Cimento de referência CA G

10 9,9 15,5 6,5 9,0 26 30 10,2 16,0 6,5 9,5 27 60 10,5 16,5 6,7 9,8 27

Cimento de referência S GS

10 173,0 243,6 133,2 110,4 22 30 147,7 184,2 135,0 49,2 10 60 136,4 153,0 124,8 28,2 7

Cimento de referência CA GS

10 25,1 40,2 14,2 26,0 28 30 24,8 38,1 14,5 23,6 26 60 25,0 37,1 13,0 24,1 27

Cimento de referência S R

10 74,9 81,0 65,4 15,6 7 30 83,9 94,2 73,2 21,0 9 60 110,2 142,8 82,2 60,6 23

Cimento de referência CA R

10 100,8 193,2 69,0 124,2 48 30 142,6 312,0 76,2 235,8 62 60 184,9 438,0 84,0 354,0 66

= Máximo - Mínimo 4.4.2. Cimentos CA I 52,5 R e CS I 42,5 R

No Anexo F, é possível consultar, sob a forma de quadro, todos os resultados dos ensaios de

escoamento realizados aos 30 minutos para 300 gramas de pasta escoada, para as pastas

elaboradas com 3 amostras colhidas em diferentes datas dos cimentos CA I 52,5 R e CS I 42,5 R

para os vários adjuvantes estudados. No Quadro 4.18, indicam-se valores essenciais destes ensaios

com o intuito de contribuir para a interpretação dos resultados obtidos com o cimento de referência

CA (expostos na secção 4.4.1), nomeadamente no que diz respeito à importância da finura (Blaine),

teor de C3A e álcalis. Neste quadro, para além da média do tempo de escoamento obtido com cada

par cimento-adjuvante, usando nas pastas a razão A/C de referência, apresenta-se também o valor

de , já descrito na secção 4.3.2 e determinado de acordo com a equação (4.5).

Quadro 4.18 Média, amplitude de variação ( ) e coeficiente de variação dos ensaios de escoamento (30

minutos para 300 gramas de pasta escoada) para os cimentos CA I 52,5 R e CS I 42,5 R.


Média (s) (s) Coeficiente de variação (%)

CA I 52,5 R G 11,7 1,5 24

GS 39,9 15,1 12 R 750,0* 607,4 0

CS I 42,5 R G 9,2 -1,0 19

GS 38,1 13,3 58 R 216,6 74,0 89

* Valor arbitrado


106

Nos Quadros 4.19 e 4.20 apresentam-se as estimativas da variação, qualitativas, tal como indicado

nos Quadros 4.12 e 4.13, mas agora para o escoamento.


escoamento.


A/C das pastas com

cimento S I 42,5 R

Variação esperada das pastas

fabricadas com cimento CA I 52,5 R

Variação verificada nas pastas com

cimento CA I 52,5 R (influência da finura)

G 0,55 0,35 Diminuição muito elevada Aumento pequeno

GS 0,42 0,27 Diminuição elevada Aumento moderado

R 0,30 0,29 Diminuição muito pequena

Aumento muito elevado

Da análise do Quadro 4.18 constata-se que, relativamente ao cimento de referência CA, o cimento

CA I 52,5 R pode conduzir ou não a variações significativas no escoamento, consoante o adjuvante

utilizado, o que indica, à partida, que a finura não exerce a mesma influência sobre todos os

adjuvantes. As maiores variações verificam-se para os adjuvantes R e GS, mas em maior destaque

no primeiro. Por outro lado, o adjuvante G parece ser indiferente à finura. As conclusões aqui tiradas

para o escoamento são em tudo idênticas às indicadas na análise dos resultados dos ensaios de

espalhamento, secção 4.3.1. Da comparação dos resultados destes dois ensaios sobressai ainda o

facto de se ter obtido, para a combinação do cimento CA I 52,5 R com o adjuvante GS, uma variação

positiva do espalhamento e do escoamento, facto que revela que, com este adjuvante, a variação da

finura pode actuar de forma diferente sobre as principais propriedades reológicas envolvidas nestes

ensaios (tensão de cedência e viscosidade). Situação análoga verifica-se também para o par

CS I 42,5 R-adjuvante G. Efectivamente, as variações na tensão de cedência e na viscosidade nem

sempre serão no sentido inverso, ou seja, aumento do espalhamento e diminuição do tempo de

escoamento, dado que a tensão de cedência está relacionada com a atracção das partículas em

repouso e a viscosidade com a interacção das partículas em movimento. O aumento da finura pode,

portanto, aumentar o tempo de escoamento devido à diminuição da distância entre partículas, tal

como ocorreu. O aumento do espalhamento já não seria expectável se fosse restringida a análise a

considerações espaciais, mas já é mais compreensível se se atender à interacção física e química

das partículas. Apesar de maior finura poder conduzir a menos adjuvante disponível por unidade de

superfície, a maior proximidade das partículas tem também influência nas forças de atracção, pelo

que a natureza do adjuvante e a sua relação com as partículas de cimento, nomeadamente a

capacidade de adsorção, podem resultar em efeitos contraditórios na tensão de cedência, ou seja, na

tensão necessária para iniciar o movimento, relativamente à viscosidade.

Comparando agora o cimento de referência CA com o CS I 42,5 R, verifica-se que as variações são

significativas para os adjuvantes GS e R, o que é concordante com as variações identificadas quando

se analisou os resultados dos ensaios de espalhamento, secção 4.3.2, mas agora a variação tem

maior expressão.


107

Quanto às conclusões sobre o efeito do teor de álcalis, são semelhantes às já referidas anteriormente

na secção 4.3.2, apesar de não existir uma concordância tão evidente, em particular para o adjuvante

G (Quadro 4.20). Relativamente à influência do teor de C3A nada há a acrescentar para além do já

mencionado na secção 4.3.2.


escoamento.


A/C das pastas com

cimento S I 42,5 R

Variação esperada das pastas fabricadas com cimento CS I 42,5 R

Variação verificada nas pastas com cimento CS I 42,5 R

(influência do teor de álcalis)

G 0,55 0,35 Aumento moderado Diminuição muito pequena GS 0,42 0,27 Aumento moderado Aumento moderado

R 0,30 0,29 Aumento muito pequeno Aumento moderado


para os cimentos de referência, dado que se disponham apenas de 3 amostras por cimento, observa-

se que no caso do cimento CA I 52,5 R a variação foi pequena, Figura 4.9, enquanto que para o

cimento CS I 42,5 R se constata uma diferença no escoamento considerável (Figura 4.10), tal como

se tinha observado para o espalhamento.

Figura 4.9 Escoamento obtido no ensaio realizado aos 30 minutos (para 300 gramas de pasta escoada) para

as 3 amostras do cimento CA I 52,5 R.

0

100

200

300

400

500

600

700

800

12-10-2009 02-11-2009 09-11-2009

Amostra





108

Figura 4.10 Escoamento obtido no ensaio realizado aos 30 minutos (para 300 gramas de pasta escoada) para

as 3 amostras do cimento CS I 42,5 R. 4.4.3. Cimentos tipo II: CA II/A-L 42,5 R e CS II/A-L 42,5 R

No Anexo F é possível consultar, sob a forma de quadro, todos os resultados dos ensaios de

escoamento obtidos nas pastas fabricadas com 3 amostras colhidas em diferentes datas dos

cimentos CA II/A-L 42,5 R e CS II/A-L 42,5 R para os vários adjuvantes estudados. No Quadro 4.21,

indicam-se valores essenciais destes ensaios com vista à análise da importância do teor de fíler

sobre os resultados dos ensaios de escoamento. Os valores de presentes neste quadro foram

determinados de acordo com o exposto na secção 4.3.3.

Quadro 4.21 Média, amplitude de variação ( ) e coeficiente de variação dos ensaios de escoamento (30

minutos para 300 gramas de pasta escoada) para os cimentos CA II/A-L 42,5 R e CS II/A-L 42,5 R.


Média (s) (s) Coeficiente de variação (%)

CA II/A-L 42,5 R

G 7,7 -2,5 28

GS 17,0 -7,8 23

R 84,4 -58,2 13

CS II/A-L 42,5 R

G 8,5 -0,7 16

GS 27,6 -10,5 9

R 325,4 108,8 76

0

100

200

300

400

500

600

700

800

30-09-2009 21-10-2009 25-11-2009

Amostra





109

Da análise do Quadro 4.21 constata-se que, relativamente ao CA I 42,5 R (cimento de referência CA),

as pastas com cimento CA II/A-L 42,5 R exibem menor tempo de escoamento, o que é coerente com

o obtido para o espalhamento, indicando que o fíler faz aumentar a fluidez. Apesar dos valores de

serem muito diferentes nas misturas com os 3 adjuvantes, variando de -2,5 a -58,2,

proporcionalmente eles não são muito distintos.

Comparando agora o desempenho das misturas com cimento CS II/A-L 42,5 R com o das pastas

fabricadas com CS I 42,5 R, constata-se que nas pastas com adjuvante R, a introdução de fíler

provocou um aumento do tempo de escoamento, de acordo com a variação no espalhamento

verificada na secção 4.3.3, o que possivelmente se deve à maior influência da diminuição da distância

entre partículas, por aumento da finura, nas pastas com menor razão A/C.

Comparando agora os resultados obtidos com os dois cimentos do tipo II é possível constatar que o

valor médio do escoamento obtido com o CS II/A-L 42,5 R é sempre superior aos verificados para o

CA II/A-L 42,5 R, o que é coerente com os resultados do espalhamento, secção 4.3.3.

A variação do escoamento com o lote de cimento para estes dois cimentos segue o já indicado

anteriormente, quando se efectuou a análise do espalhamento, secção 4.3.3, dado que as variações

foram concordantes, ou seja, para maior espalhamento ocorreu menor tempo de escoamento (ver

Figuras 4.11 e 4.12, em comparação com as Figuras 4.5 e 4.6).

Figura 4.11 Tempo de escoamento obtido no ensaio realizado aos 30 minutos (para 300 gramas de pasta

escoada) para as 3 amostras do cimento CA II/A-L 42,5 R.

1

10

100

1000

20-07-2009 17-08-2009 21-09-2009

Amostra





110

Figura 4.12 Tempo de escoamento obtido no ensaio realizado aos 30 minutos (para 300 gramas de pasta

escoada) para as 3 amostras do cimento CS II/A-L 42,5 R.

4.5. ENSAIOS DE EXSUDAÇÃO

Os resultados de todos os ensaios de exsudação, envolvendo todos os cimentos estudados, podem

ser consultados, sob a forma de quadro, no Anexo I.


Os resultados obtidos nos ensaios de exsudação, em que a colheita da água é efectuada ao fim de 3

horas, para as pastas elaboradas com 10 amostras colhidas em diferentes datas dos cimentos de

referência, encontram-se ilustrados nas Figuras 4.13 e 4.14, respectivamente para os cimentos

provenientes das fábricas S e CA.

Figura 4.13 Resultados da exsudação de pastas fabricadas com o cimento S I 42,5 R.

1

10

100

1000

29-09-2009 7-10-2009 4-11-2009

Amostra




0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

Amostra





111

Figura 4.14 Resultados da exsudação de pastas fabricadas com o cimento CA I 42,5 R.

Quanto à estabilidade do efeito dos adjuvantes com a variação do lote de cimento, é possível

constatar, por observação das Figuras 4.13 e 4.14 e análise do Quadro 4.22, que o cimento

referência CA conduziu a uma maior dispersão dos resultados face ao cimento S, já que o primeiro

apresenta valores do coeficiente de variação sempre superiores ou iguais a 34% e o segundo sempre

inferiores a 24%. De facto, esta situação está de acordo com o verificado para o ensaio de

espalhamento e escoamento (secção 4.3.1 e 4.4.1, respectivamente), pese embora os valores do

coeficiente de variação sejam significativamente maiores no ensaio do escoamento e exsudação.

Ainda da observação das Figuras 4.13 e 4.14 é possível concluir que as características do cimento

são importantes, uma vez que a amplitude das variações no cimento S são inferiores às do cimento

CA, tomando como valores máximos 0,35% e 21,11%, respectivamente (Quadro 4.22). Mais uma

vez, as tendências verificadas nos ensaios da exsudação vão de encontro às observadas nos ensaios

de espalhamento e escoamento.

Note-se que a ausência de exsudação no caso da pasta fabricada com o par

S I 42,5 R-adjuvante GS, e a muito baixa exsudação das pastas fabricadas com os pares

S I 42,5 R-adjuvante R e CA I 42,5 R-adjuvante R, se devem às baixas razões A/C, respectivamente,

0,27, 0,29 e 0,30.

Analisando agora a influência da variação da razão A/C, para enquadrar os valores observados nas

Figuras 4.13 e 4.14, e seguindo a metodologia anteriormente aplicada nas secções 4.3.1 e 4.4.1,

observa-se, no Quadro 4.23, que as consequências da variação da razão A/C em ± 0,03 ultrapassam

as devidas à variação do lote, no que respeita ao cimento S, para os 3 adjuvantes utilizados. O

mesmo não acontece com o cimento CA, onde se observam as tendências constatadas no ensaio de

espalhamento, ou seja, com os adjuvantes G e GS, pasta com maior razão A/C, a variação do lote

pode ser mais importante que uma variação da razão A/C de pequena escala, pelas razões

anteriormente invocadas na secção 4.3.1.

0

5

10

15

20

25

30

Amostra





112

Quadro 4.22 Valores médios, máximos, mínimos, amplitude máxima de variação ( e coeficiente de variação dos ensaios de exsudação para os cimentos de referência.


Exsudação (%) Coeficiente de variação

(%) Média Máxima Mínima


G 0,47 0,72 0,35 0,35 24

GS 0,00 0,00 0,00 0,00 0

R 0,15 0,20 0,10 0,10 22


G 16,24 26,70 5,59 21,11 34

GS 6,00 13,65 0,98 12,67 57

R 0,20 0,37 0,14 0,23 34 = Máxima - Mínima

Quadro 4.23 Resultados dos ensaios da exsudação para a variação da razão (A/C)referência em ± 0,03.


Exsudação (%) Nº de ensaios fora do intervalo de

variação Limite superior

((A/C)referência+0,03) Limite inferior

((A/C)referência-0,03)


G 0,76 0,20 0,26 0

GS 0,00 0,00 0,00 0

R 0,31 0,00 0,31 0


G 28,74 17,01 11,73 6

GS 11,97 0,74 11,23 1

R 3,29 0,05 3,24 0

Amplitude máxima da variação da exsudação Em síntese, pode afirmar-se que as tendências observadas nos ensaios de trabalhabilidade se

reflectem na exsudação, mas a redução da razão A/C pode minimizar ou anular os problemas de

exsudação, e, portanto, também os associados à variação no lote de cimento.

No Anexo J, apresentam-se os gráficos que ilustram a posição relativa das medições individuais nas

10 amostras relativamente aos limites resultantes da variação da razão A/C, determinados de acordo

com o exposto na secção 4.2, face aos resultados obtidos para cada amostra com a razão A/C de

referência. Saliente-se que foram determinados seis intervalos de variação para os valores da

exsudação obtidos nos ensaios, três para cada cimento de referência.

4.5.2. Cimentos CA I 52,5 R e CS I 42,5 R

No Anexo I, é possível consultar, sob a forma de quadro, os resultados dos ensaios de exsudação

realizados para as pastas elaboradas com 3 amostras colhidas em diferentes datas dos cimentos

CA I 52,5 R e CS I 42,5 R para os vários adjuvantes estudados. No Quadro 4.24, indicam-se valores

médios destes ensaios com o intuito de contribuir para a interpretação dos resultados obtidos com o

cimento de referência CA (expostos na secção 4.5.1), nomeadamente no que diz respeito à

importância da finura (Blaine), teor de C3A e álcalis. Os valores de presentes neste quadro foram


113

determinados de acordo com a equação (4.5), exposta na secção 4.3.2, referindo-se agora e ao

valor médio da exsudação.

Quadro 4.24 Média, amplitude de variação ( ) e coeficiente de variação dos ensaios de exsudação para os

cimentos CA I 52,5 R e CS I 42,5 R.


Média (%) (%) Coeficiente de variação (%)

CA I 52,5 R

G 15,68 -0,56 25

GS 0,25 -5,75 36

R 0,00 -0,20 -

CS I 42,5 R

G 22,35 6,11 13

GS 5,15 -0,85 82

R 0,14 -0,06 30 Da análise do Quadro 4.24 é possível constatar que o aumento da finura reduz a exsudação, tal como

previsto, devido ao aumento da superfície das partículas, que permite incrementar a fixação de água.

Já a mudança do cimento CA I 42,5 R para CS I 42,5 R não apresenta uma tendência clara, mas

antes evidenciando a diferente interacção cimento-adjuvante, e a elevada variação da exsudação

com o lote de cimento, Figuras 4.15 e 4.16.

Figura 4.15 Exsudação obtida ao fim de 3 horas para as 3 amostras do cimento CA I 52,5 R.

0

5

10

15

20

25

12-10-2009 02-11-2009 09-11-2009

Amostra





114

Figura 4.16 Exsudação obtida ao fim de 3 horas para as 3 amostras do cimento CS I 42,5 R.

4.5.3. Cimentos tipo II: CA II/A-L 42,5 R e CS II/A-L 42,5 R

No Anexo I, é possível consultar, sob a forma de quadro, os resultados dos ensaios de exsudação

obtidos nas pastas fabricadas com 3 amostras colhidas em diferentes datas dos cimentos

CA II/A-L 42,5 R e CS II/A-L 42,5 R para os vários adjuvantes estudados. No Quadro 4.25, indicam-se

valores essenciais destes ensaios com vista à análise da importância do teor de fíler sobre os

resultados dos ensaios de exsudação. Os valores de presentes neste quadro foram determinados

de acordo com o exposto na secção 4.3.3.

Quadro 4.25 Média, amplitude de variação ( ) e coeficiente de variação dos ensaios de exsudação para os

cimentos CA II/A-L 42,5 R e CS II/A-L 42,5 R.


Média (%) (%) Coeficiente de variação (%)

CA II/A-L 42,5 R

G 23,80 7,56 25

GS 3,77 -2,23 92

R 0,17 -0,03 24

CS II/A-L 42,5 R

G 23,03 0,68 78

GS 1,28 -3,87 104

R 0,09 -0,05 48 No Quadro 4.25, pode observar-se a influência, em geral benéfica, do fíler na redução da exsudação.

Todavia, com o adjuvante G observa-se o contrário, o que mostra a importância da natureza do

adjuvante, em conjugação com a razão A/C. Mais uma vez, também neste caso a variação da

exsudação com o lote foi significativa, como se pode observar nas Figuras 4.17 e 4.18.

0

5

10

15

20

25

30-09-2009 21-10-2009 25-11-2009

Amostra





115

Figura 4.17 Exsudação obtida ao fim de 3 horas para as 3 amostras do cimento CA II/A-L 42,5 R.

Figura 4.18 Exsudação obtida ao fim de 3 horas para as 3 amostras do cimento CS II/A-L 42,5 R.

4.6. PARÂMETROS DAS PASTAS DE CIMENTO COM INFLUÊNCIA NA

TRABALHABILIDADE

4.6.1. Fundamentação para a utilização do programa de estatística R

Nas secções anteriores procurou analisar-se que parâmetros das pastas teriam influência na variação

da trabalhabilidade. Essa análise foi feita por comparação de diferentes lotes do mesmo cimento e de

cimentos distintos, nomeadamente no que se refere à constituição do clínquer. Os parâmetros do

cimento analisados foram a finura, os teores de C3A e álcalis, dado serem aqueles que se esperava

terem maior influência, de acordo com o referido em publicações consultadas, e os que foi possível

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

20-07-2009 17-08-2009 21-09-2009

Amostra




0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

29-09-2009 7-10-2009 4-11-2009

Amostra





116

obter variações relevantes com as amostras disponíveis (Ramachandran, et al., 1998; Neville, 1995;

Huynh, 1996; Jiang, Kim e Aïtcin, 1999; Flatt e Houst, 2001). Embora as maiores variações das

características dos cimentos ocorram apenas quando se muda a origem do cimento, para os CEM I,

entre os diferentes lotes de cimento também existem variações, que poderão ter alguma influência

nos resultados.

Assim, para analisar se existiam características do cimento que fossem condicionantes, e usando

todos os cimentos CEM I, constituídos em pelo menos 95% de clínquer, fez-se uma análise da sua

influência através da construção de gráficos em que as ordenadas são o espalhamento, o tempo de

escoamento e a exsudação, e em abcissas os teores de álcalis, C3A, C3S, C2S, C2S+C3S, C4AF, SO3

e fíler, e ainda a finura Blaine. Estes gráficos estão apresentados nos Anexos K, L e M,

respectivamente, para o espalhamento, tempo de escoamento e exsudação. Um exemplo é a Figura

4.19, que ilustra uma certa aleatoriedade dos resultados, neste caso o espalhamento em função do

teor de C3A, para o adjuvante G. De certa forma, a dispersão não é estranha, uma vez que a variação

do C3A é acompanhada também da variação de outros parâmetros, pelo que a influência do teor de

C3A não está isolada. A Figura 4.19, permite, pelo contrário, evidenciar a influência da razão A/C,

uma vez que os pontos se aglomeram em dois conjuntos, com A/C igual a 0,35 e 0,55. Pode-se

porém, notar que a dispersão dos pontos, para teor semelhante de C3A, é maior no grupo de pontos

com maior teor do que no de menor teor, o que pode indiciar uma importância acrescida desta

característica, e que vem de encontro ao atrás indicado.

Os gráficos dos Anexos K, L e M permitem obter análises deste tipo, de carácter qualitativo, mas não

são suficientemente conclusivos. Para a aleatoriedade aparente dos resultados, para além da

influência da variação de outros parâmetros, contribui certamente a incerteza na determinação dos

minerais pelas fórmulas de Bogue. Além disso, a análise química dos cimentos não permite identificar

factores relevantes, como são a proveniência dos diferentes teores, se do clínquer se do gesso, por

exemplo do SO3, com forte influência no cálculo do C2S e C3S.

Figura 4.19 Espalhamento em função do teor de C3A para as pastas fabricadas com os cimentos CEM I e

superplastificante G.

120

130

140

150

160

170

180

5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 10,00 11,00

Teor de C3A (%)

S I 42,5 R (A/C=0,35)

CA I 42,5 R (A/C=0,55)

CS I 42,5 R (A/C=0,55)

CA I 52,5 R (A/C=0,55)


117

Para aperfeiçoamento da apreciação dos resultados, nomeadamente no que se refere à influência da

variação simultânea de parâmetros distintos, foi efectuada uma análise recorrendo a uma ferramenta

estatística. Assim, efectuou-se uma análise estatística, através de regressão linear multivariável,

usando o programa R, disponível no endereço electrónico, http//www.r-project.org, tendo-se estimado

as variáveis mais relevantes para o resultado do espalhamento, escoamento e exsudação (função

setpAIC do programa). As características do cimento avaliadas, para as análises efectuadas para um

mesmo adjuvante e igual cimento, foram os teores de álcalis, C3A, C3S, C2S, C4AF, SO3, fíler e ainda

a finura Blaine. Nas análises em que se juntou cimentos provenientes de diferentes produtores, para

o mesmo tipo de adjuvante, acrescentou-se a variável A/C.

A análise consiste em avaliar a hipótese dos resultados do espalhamento, escoamento e exsudação

poderem ser explicados por um modelo linear múltiplo, com variáveis Xi para uma observação y, de

acordo com a seguinte equação:

(4.6) Na equação (4.6) , para i

sendo o termo da intersecção. Por seu turno, representa o erro do modelo, ou seja, traduz a

diferença entre o que é explicado pela parte sistemática do modelo e o que é observado. É ainda de

referir que os parâmetros são estimados pelo método dos mínimos quadrados, minimizando o erro

.

A função stepAIC faz uma análise estatística do modelo incluindo todas as variáveis escolhidas e

selecciona apenas aquelas que permitem minimizar o erro, eliminando as restantes. O modelo linear

múltiplo com as - F que traduz a maior

ou menor significância do modelo, considerando-se significante se o valor for inferior a um

determinado nível de significância, tendo-se no presente caso adoptado 5%, p 0,05.

Na secção seguinte apresentam-se e analisam-se os resultados obtidos a partir do programa

anteriormente referido, para os ensaios de espalhamento, escoamento e exsudação. Os resultados

são apresentados em forma de quadro, onde se indicam as variáveis Xi testadas, assinalando-se em

cada caso, ou seja, em cada modelo, as variáveis consideradas nesse modelo e o respectivo -

.

Os dados usados em cada análise englobaram um só cimento, nos casos em que existiam 10

amostras, tendo-se ainda reunido as 10 amostras dos dois cimentos de referência de modo a se obter

uma variação mais ampla das características consideradas na análise. Nas análises efectuadas com

os cimentos CEM II/A-L, e uma vez que só se tinham 3 amostras de cada cimento deste tipo, a

análise foi conjunta com os cimentos CEM I, e neste caso usaram-se os teores mineralógicos

determinados pelo método Rietveld, dado que as fórmulas de Bogue, utilizadas nas outras análises,

não se aplicam aos cimentos CEM II. Pelo motivo apresentado na secção 3.2.1.2 esta análise apenas

versará sobre os cimentos provenientes do produtor CA.


118

Acrescente-se que se efectuaram também análises em que as variáveis foram os teores dos óxidos

da análise química que se encontram nas fórmulas de Bogue, em vez dos teores mineralógicos.

4.6.2. Apresentação e análise dos resultados obtidos no programa de estatística R para os

ensaios de espalhamento, escoamento e exsudação

Em virtude dos outputs do programa serem extensos, e de nem toda a informação que neles constam

ser relevante para o estudo, apresentam-se nesta secção quadros apenas com os dados estritamente

necessários para o tipo de análise pretendida. Todavia, apresenta-se no Anexo N um exemplo destes

outputs, para a análise efectuada aos resultados dos ensaios de espalhamento obtidos com o

cimento S I 42,5 R e com o superplastificante G. Segue-se, então, a exposição e análise dos dados

obtidos através do referido programa, iniciando-se com os ensaios de espalhamento passando-se

depois então para os ensaios de escoamento e exsudação.

No que diz respeito ao espalhamento, por observação do Quadro 4.26, para a análise das pastas

com o mesmo cimento e o mesmo adjuvante (10 observações por análise), constata-se que todas as

características são usadas nos 6 modelos, e apenas o teor de fíler surge em todos eles. Acresce que

só 2 dos modelos são significantes. Não existem tendências claras sobre o efeito das características

do cimento. Efectivamente, se forem consideradas as 6 análises efectuadas constata-se que

sobressai a influência dos teores de C2S, fíler e SO3, pois surgem como relevantes em pelo menos 5

delas, enquanto que, se forem consideradas só as duas análises com p 0,05, as características que

surgem nas duas análises são o C4AF, SO3, fíler e Blaine. Esta aparente aleatoriedade não é

estranha, dado que as variações nas características de um mesmo cimento são muito reduzidas. Esta

fraca dependência das variáveis seleccionadas pode ainda estar relacionada com a incerteza na

determinação dos teores dos compostos pelo método de Bogue, uma vez que a aproximação dada

por este método não é rigorosa, o que torna mais difícil a identificação das características relevantes

para o espalhamento.

Para a análise efectuada com os dois cimentos e mesmo adjuvante (20 observações por análise),

com excepção do Blaine, todas as variáveis são usadas, mas só o teor de álcalis surge nos três

modelos (Quadro 4.26). Neste caso, 2 dos 3 modelos são significantes, p 0,05, o que indica que a

influência das varáveis é mais relevante quando estão em causa teores mais diferenciados,

resultantes da incorporação de cimentos de diferentes origens. O valor médio de p é baixo, 0,02, o

que mostra que a utilização de modelos deste tipo, ou seja, modelos de regressão linear múltipla

incorporando características do cimento, pode ser útil.


119

Quadro 4.26 Variáveis com influência nos modelos que traduzem os ensaios de espalhamento (30 minutos), que envolvem os dois cimento de referência, e respectivos p-value do teste F.

Análise Variáveis

p-value Cimento SP

Nº de

obs.

S I 42,5 R

G 10 * * * * * * 0,3942

0,16

GS 10 * * * * 0,2772

R 10 * * * * * * * 0,1212

CA I 42,5 R

G 10 * * * * * * * 0,1323

GS 10 * * * * * * 0,0115

R 10 * * * * * * 0,0130

S I 42,5 R +

CA I 42,5 R

G 20 * * * 0,0577

0,02 GS 20 * * * * * 0,0005

R 20 * * * * * 0,0118

G+GS+R 60 * * * * 2,8E-6 0,00 * Parâmetro relevante para o modelo

Indica que determinado parâmetro não foi considerado como variável no modelo Por fim, da análise efectuada com todos as misturas, com 60 observações, incorporando diferentes

cimentos e distintos adjuvantes constata-se que as variáveis incorporadas no modelo são a razão

A/C e os teores de álcalis, C3A e C2S. Estes resultados vêm, em geral, de encontro ao que seria

esperado, ou seja, o espalhamento depende fortemente do teor de água e dos compostos que

podem interferir mais nas reacções iniciais do cimento, ou seja, os álcalis e o teor de C3A. O teor de

sulfatos deveria ser também uma variável significante, mas não foi considerada no modelo

eventualmente por não se poder separar a proveniência do SO3, se do clínquer, se do gesso, dado

que apenas o segundo se encontra praticamente todo disponível na fase fresca. O valor de p do

modelo é muito baixo, indicando que é significante, pelo que se pode afirmar com segurança que

estas características do cimento e a razão A/C são variáveis importantes para o espalhamento, e,

portanto, para a interacção cimento-adjuvante. É sabido que o teor de C3S tem mais influência que o

teor de C2S nas primeiras idades, pelo que se poderia esperar que surgisse no modelo a relevância

do primeiro em detrimento do segundo. No entanto, os teores estão relacionados, e a incerteza no

teor de SO3 relevante para o cálculo mineralógico incide mais no teor de C3S do que no teor C2S,

pelo que é razoável que surja como variável relevante o teor de C2S.

No Quadro 4.27 indica-se o número de modelos em que as características surgem como relevantes,

mas apenas para aqueles com p 0,05 (5 modelos). As características que mais são utilizadas são o

C3A, o C2S, o C4AF, o fíler, os álcalis e a razão A/C.


120

Quadro 4.27 Número de variáveis que surgem nos modelos com p-value 0,05 em relação ao número total destes modelos que traduzem os ensaios de espalhamento (30 minutos) envolvendo os dois cimentos de

referência.

Variáveis C3A C3S C2S C4AF SO3 Fíler Blaine Na2Oeq A/C

Proporção das variáveis 3/5 2/5 4/5 3/5 2/5 4/5 2/5 4/5 2/3

No Quadro 4.28, apresentam-se as análises efectuadas agrupando: os cimentos do mesmo produtor

para um só adjuvante (16 observações); os cimentos do mesmo produtor para todos os adjuvantes

(48 observações); os cimentos CEM I de ambos os produtores para um só adjuvante (26

observações); e os cimentos CEM I de ambos os produtores para todos os adjuvantes (78

observações). Constata-se que todas as análises apresentam valores de p-value inferior a 0,05,

indicando que os modelos são relevantes e que todas as variáveis surgem pelo menos num dos

modelos. Em termos relativos, as variáveis que surgem em maior número de modelos são o teor de

álcalis e a razão A/C (Quadro 4.29). Quando se analisam conjuntamente todos os cimentos e todos

os adjuvantes, as variáveis que surgem no modelo são, para além das duas referidas, o teor de fíler e

a finura Blaine, o que se afigura coerente, dada a eventual distinta interacção dos minerais do

clínquer com diferentes adjuvantes. Já quando o adjuvante é o mesmo, estas variáveis surgem

também em vários modelos.

Quadro 4.28 Variáveis com influência nos modelos que traduzem os ensaios de espalhamento (30 minutos), que envolvem os cimentos S I 42,5 R, CA I 42,5 R, CS I 42,5 R e CA I 52,5 R, e respectivos p-value do teste F.

Análise Variáveis

p-value Cimento SP

Nº de

obs.

CA I 42,5 R +

CS I 42,5 R +

CA I 52,5 R

G 16 * * * * 0,0248

0,01 GS 16 * * * * 0,0059

R 16 * * * * * * 5,41E-5

G+GS+R 48 * * * * * 1,43E-4 1,43E-4

S I 42,5 R +

CA I 42,5 R +

CS I 42,5 R +

CA I 52,5 R

G 26 * * * 0,0214

0,01 GS 26 * * * * 8,23E-5

R 26 * * * * * * 1,69E-6

G+GS+R 78 * * * * 1,30E-7 1,30E-7

* Parâmetro relevante para o modelo Indica que determinado parâmetro não foi considerado como variável no modelo


121

Quadro 4.29 Número de variáveis que surgem nos modelos com p-value 0,05 em relação ao número total destes modelos que traduzem os ensaios de espalhamento (30 minutos) envolvendo os cimentos S I 42,5 R,

CA I 42,5 R, CS I 42,5 R e CA I 52,5 R.



No Quadro 4.30, estão apresentados 4 modelos em que as variáveis utilizadas, relativas ao clínquer,

foram provenientes do método de Rietveld. Neste caso, o erro associado ao teor de SO3 nos teores

mineralógicos não se põe, uma vez que não se usou o método de Bogue. Assim, de forma coerente

com os resultados anteriores, agora surge em todos os modelos o teor de SO3 como variável

relevante. Surge também o teor de álcalis e o teor de C2S, reforçando a hipótese de este ser um

mineral relevante para a interacção com os adjuvantes. Surgem também em dois dos quatro modelos

das análises efectuadas para um só adjuvante o Blaine e os teores de fíler e de C3A, e ainda num

deles o teor de C3S e de C4AF. Assim, apesar dos minerais terem sido determinados por um método

distinto, a influência relativa das variáveis apresenta tendências semelhantes, evidenciando-se agora

o papel dos sulfatos, como esperado.

Quadro 4.30 Variáveis (método de Rietveld) com influência nos modelos que traduzem os ensaios de

espalhamento (30 minutos), que envolvem os cimentos CA I 42,5 R e CA II/A-L 42,5 R e respectivos p-value do teste F.

Análise Variáveis

p-value Cimento SP

Nº de

obs.

CA I 42,5 R +

CA II/A-L 42,5 R

G 13 * * * * 0,0028

0,002 GS 13 * * * * * * * 0,0014

R 13 * * * * * * 0,0017

G+GS+R 39 * * * * 4,75E-6 4,75E-6 * Parâmetro relevante para o modelo

Indica que determinado parâmetro não foi considerado como variável no modelo Finalmente, efectuou-se uma análise com os óxidos da análise química, em vez de utilizar os

minerais do clínquer, que evidenciou que, agrupando todos os cimentos e todos os adjuvantes (96

observações), não existe relação evidente destes óxidos com o espalhamento, surgindo neste caso

apenas os teores de SO3 e de fíler (Quadro 4.31). Já nas análises em que se mantém o adjuvante (32

observações), todas as características surgem em pelo menos um dos modelos, com excepção do

óxido de cálcio total, o óxido de silício e o óxido de sódio.


122

Quadro 4.31 Óxidos da análise química com influência nos modelos que traduzem os ensaios de espalhamento (30 minutos), que envolvem todos os cimentos estudados (S I 42,5 R; CA I 42,5 R;

CA II/A-L 42,5 R; CS II/A-L 42,5 R; CS I 42,5 R; CA I 52,5 R), e respectivos p-value do teste F.

Análise Parâmetros

p-value Cimento SP

Nº de

obs.

G 32 * * * * 0,0066

0,0022 GS 32 * * * * 1,71E-8

R 32 * * * * * * 7,18E-9

G+GS+R 96 * * 0,0017 0,0017


Uma vez que as tendências obtidas nos ensaios de escoamento e exsudação vão no mesmo sentido

das apresentadas para o ensaio de espalhamento, os resultados são apresentados apenas em

anexo. Assim, nos Anexos O e P apresentam-se quadros, com o mesmo tipo de informação dos

apresentados acima para o espalhamento, para os ensaios de escoamento e exsudação,

respectivamente.

Nos Quadros 4.32, 4.33 e 4.34, apresentam-se os sinais dos coeficientes de regressão

para o(s) par(es) cimento(s)-superplastificante(s) obtidos para os ensaios de espalhamento,

escoamento e exsudação, respectivamente, nos casos em que o modelo é significante (p 0,05), e

apenas quando se utilizou mais do que um cimento, para se obter um maior intervalo de variação nas

características do cimento. Estes sinais indicam a influência da característica no espalhamento,

tempo de escoamento e exsudação: sendo positivos mostram um efeito de aumento do

espalhamento, do tempo de escoamento e da exsudação; sendo negativos sugerem um efeito

oposto.

Da análise do Quadro 4.32 é possível constatar que existem tendências evidentes, nomeadamente os

teores de C2S, de álcalis e de fíler, e ainda a finura Blaine. O primeiro, o teor de C2S, faz aumentar o

espalhamento enquanto que o segundo, o teor de álcalis, o faz diminuir. O mesmo efeito contrário é

obtido pelo aumento de fíler e pelo crescimento da finura, ou seja, maior espalhamento com aumento

do teor de fíler e menor espalhamento para maior finura.

A razão A/C também, como era de esperar, tende a aumentar o espalhamento, apesar de existir um

modelo em que tem efeito contrário, eventualmente porque ela só variou entre 0,30 e 0,29, pelo que

se pode desprezar este resultado, mostrando assim também uma tendência inequívoca no

espalhamento.


123

A tendência sobre a influência do teor de SO3 é de diminuição do espalhamento com o aumento do

teor, que ocorre em 6 dos 7 modelos analisados onde surge esta variável, mas esta influência é ainda

mais evidente quando não existe interferência do teor de SO3 do clínquer, nas últimas 4 análises

onde se usou o método de Rietveld, onde os 4 modelos mostraram essa tendência.

Contrariamente ao esperado, a influência do C3A no espalhamento é positiva em 6 dos 7 modelos em

que esta variável surge como relevante, o que sugere que não será o baixo teor de C3A do cimento

de referência S a característica responsável pela melhor interacção com os adjuvantes, como atrás

aventado.

Quadro 4.32 Sinal dos coeficientes de regressão (i ) para os pares cimentos-superplastificante(s)

obtidos para o espalhamento.


Variáveis

C3A C3S C2S C4AF SO3 Fíler Blaine Na2Oeq A/C

S I 42,5 R +

CA I 42,5 R

GS + + + - +

R + + + + -

G+GS+R + + - +

CA I 42,5 R + CS I 42,5 R + CA I 52,5 R

G + + - -

GS + - - -

R + + + + - -

G+GS+R + - - - +

S I 42,5 R + CA I 42,5 R + CS I 42,5 R + CA I

52,5 R

G + - -

GS + + - +

R + + + - - -

G+GS+R + - - +

CA I 42,5 R + CA II/A-L 42,5 R

G + - + -

GS - + - - + - -

R + + + - - -

G+GS+R + - - +

Proporção dos sinais + 6/7 5/5 12/12 1/6 1/7 7/7 0/6 0/14 6/7

- 1/7 0/5 0/12 5/6 6/7 0/7 6/6 14/14 1/7

Sinal preponderante + + + - - + - - +

variável não foi introduzida na análise

Por observação do Quadro 4.33, verifica-se que os resultados obtidos para os ensaios de

escoamento são totalmente concordantes com os obtidos para os ensaios de espalhamento, pois as

variáveis cujo aumento dos seus teores originaram aumento do espalhamento provocaram diminuição

do tempo de escoamento. Tal como para os ensaios de espalhamento, os ensaios de escoamento

também apresentam tendências evidentes, nomeadamente os teores de C3A, C3S, C2S e de álcalis,


124

sendo que os três primeiros fazem diminuir o tempo de escoamento e o último deles aumenta o

referido tempo.

A razão A/C também, como era de esperar, tende a diminuir o tempo de escoamento, apesar de

existir um modelo em que tem efeito contrário, eventualmente pelos mesmos motivos descritos acima

para os ensaios de espalhamento. A tendência da razão A/C verificada nos ensaios de escoamento

é, assim, concordante com a constatada para os ensaios de espalhamento.


obtidos para o escoamento.


Variáveis


S I 42,5 R +

CA I 42,5 R

G - -

GS - - + - - + -

R - - +

G+GS+R - - + -

CA I 42,5 R + CS I 42,5 R + CA I 52,5 R

G - - + +

GS - + + +

R - - - - + +

G+GS+R + -

S I 42,5 R + CA I 42,5 R + CS I 42,5 R + CA I 52,5 R

G - + -

GS - - - - + + -

R - - + + +

G+GS+R - + + -

CA I 42,5 R + CA II/A-L 42,5 R

G - + +

GS - - + - +

R - - + +

G+GS+R - + + -

Proporção dos sinais + 0/7 0/4 0/10 4/6 2/3 3/9 6/7 12/12 1/9

- 7/7 4/4 10/10 2/6 1/3 6/9 1/7 0/12 8/9

Sinal preponderante - - - + + - + + -


Relativamente à exsudação, por análise do Quadro 4.34, constata-se que também existem

tendências evidentes, nomeadamente os teores de C3S, SO3, Blaine, álcalis e a razão A/C. O

primeiro, o teor de C3S, e a razão A/C fazem aumentar a exsudação enquanto que os teores de SO3

e de álcalis, e a finura Blaine conduzem à diminuição da exsudação. É, no entanto, de destacar que

apenas numa análise surgiu o teor de C3S como variável determinante, facto que indica que esta

variável não possui grande influência sobre a exsudação. Dos resultados obtidos pode estranhar-se o

facto de não se ter evidenciado uma tendência de diminuição da exsudação para o crescimento do


125

teor de fíler. Todavia, importa referir que ao aumento do teor de fíler corresponde uma diminuição do

teor de clínquer, não sendo óbvio que a substituição seja vantajosa para a exsudação. Efectivamente,

apesar do fíler ter uma massa volúmica mais baixa, e portanto incrementar o volume de sólidos para

igual massa, e ainda ter uma maior finura, no entanto, não tem capacidade de produzir produtos de

reacção que o clínquer tem. Adicionalmente, os superplastificantes comportaram-se de forma

diferente perante teores de fíler mais ou menos elevados, sendo que o superplastificante R

demonstra ter um efeito de aumento da exsudação para teores mais elevados, e os

superplastificantes G e GS efeito contrário ao verificado no superplastificante R, evidenciando que

esta interacção também influencia o papel relativo do clínquer e do fíler.


obtidos para a exsudação.


Variáveis


S I 42,5 R +

CA I 42,5 R

G + - +

GS + - +

R + + + - +

G+GS+R + + - +

CA I 42,5 R + CS I 42,5 R + CA I 52,5 R

GS - + - - - - -

R - + - - -

G+GS+R - + - - - +

S I 42,5 R + CA I 42,5 R + CS I 42,5 R

+ CA I 52,5 R

G - - +

GS + - -

R + - - - -

G+GS+R - - - +

CA I 42,5 R + CA II/A-L 42,5 R

G + + - -

GS + + - -

R + - - + - -

G+GS+R + - - - +

Proporção dos sinais

+ 5/8 1/1 9/10 6/8 0/7 2/4 0/9 0/12 8/8

- 3/8 0/1 1/10 2/8 7/7 2/4 9/9 12/12 0/8

Sinal preponderante + + + + - Não há - - +


Por último, apresenta-se, no Quadro 4.35, uma síntese com os sentidos das variações provocadas

pelas variáveis na trabalhabilidade e na exsudação. Os sinais positivos sugerem aumento da

trabalhabilidade (aumento do espalhamento e diminuição do tempo de escoamento) e da exsudação,

os sinais negativos sugerem o contrário. Do referido quadro constata-se que para todas as variáveis,

com excepção do teor de C4AF, a um aumento da trabalhabilidade corresponde um aumento da


126

exsudação. O papel do C4AF parece divergente para a trabalhabilidade e para a exsudação, mas

normalmente é considerado que ele não tem grande influência no estado fresco devido à sua baixa

reactividade nas idades jovens (Mounanga et al., 2004; Vieira, 2008). Destaca-se, ainda, nesse

quadro, o facto do teor de C3A aumentar a trabalhabilidade, situação totalmente inesperada e

contraria à verificada aquando da análise comparativa efectuada com os cimentos CA I 42,5 R,

CA I 52,5 R e CS I 42,4 R na secção 4.3.2. Contudo, esta situação pode estar relacionada com o

facto de pastas fabricadas com cimentos cujo teor de C3A é mais elevado necessitarem de maiores

razões A/C, podendo vir, portanto, o efeito do teor de C3A mascarado pelo facto de se ter aumentado

a razão A/C. Nesta situação, o teor de C3A pode deixar de ser determinante, cabendo então esse

papel à razão A/C.

Quadro 4.35 Sentido da variação (incremento ou decremento) provocado pelas variáveis consideradas nas

análises.

Ensaio Variáveis


Trabalhabilidade + + + - - + - - +

Exsudação + + + + - Não há - - +

Conclusões e desenvolvimentos futuros

127

5. CONCLUSÕES E DESENVOLVIMENTOS FUTUROS 5.1. CONSIDERAÇÕES FINAIS

A utilização de adjuvantes redutores de água no betão é uma prática generalizada, sendo a sua

utilização fundamental para se obterem betões de elevado desempenho. O efeito destes produtos

permite aumentar a resistência e a qualidade dos betões, uma vez que a razão água/cimento (A/C)

vem diminuída, para idêntica trabalhabilidade. Nos últimos anos têm-se desenvolvido novos produtos,

superplastificantes de grande eficiência, que estão em crescente uso na nossa indústria. Apesar de

existirem vantagens no uso destes novos materiais, a sua acção está fortemente dependente das

características do cimento.

Para que a utilização dos superplastificantes na produção de betões seja realizada de forma mais

racional, e desta forma se dissemine cada vez mais na indústria da construção, é necessário

compreender quais os fenómenos que regem a interacção cimento-superplastificante. Foi no sentido

de contribuir para o aprofundamento do conhecimento desta interacção que decorreu a presente

investigação, que teve como objectivo principal a avaliação da estabilidade do comportamento da

interacção cimento-superplastificante em função do lote de cimento fornecido.

5.2. CONCLUSÕES GERAIS

Com a realização do levantamento do estado da arte ficou patente a reduzida informação e

investigação no que se refere à interacção cimento-superplastificante, nomeadamente, a influência do

fornecimento do cimento em diferentes lotes na trabalhabilidade do betão, assim como a importância

da composição do cimento, embora em relação a este aspecto já existam vários trabalhos, mas sem

resultados conclusivos. Com base neste pressuposto, desenvolveu-se a presente dissertação, com o

intuito de ajudar a preencher essa lacuna de conhecimento.

No que diz respeito à eficiência dos superplastificantes na redução de água, verificou-se que esta

depende do cimento utilizado, o que denota a importância da interacção cimento-superplastificante.

Esta constatação é importante, na medida em que não é possível classificar um adjuvante em relação

à sua capacidade de redução de água de forma absoluta, podendo dois adjuvantes diferentes serem

classificados por ordem de eficiência inversa, se combinados com distintos cimentos. A escolha de

um adjuvante em obra deve, portanto, ser precedida de ensaios efectuados com o cimento que se

pretende utilizar.

Os resultados dos ensaios evidenciaram, ainda, que os superplastificantes da nova geração são mais

sensíveis à composição química dos cimentos relativamente aos das gerações precedentes,

admitindo que o naftaleno utilizado representa os superplastificantes mais antigos.


128

Relativamente à evolução da trabalhabilidade constatou-se que esta depende do superplastificante e

do cimento utilizado, tendo-se verificado que, para os 3 adjuvantes usados neste estudo, em geral a

perda de trabalhabilidade é reduzida durante pelo menos uma hora. Os resultados obtidos indiciam,

ainda, que o teor de C3A e o tempo de início de presa podem ter influência na manutenção da

trabalhabilidade. Obteve-se maior perda de trabalhabilidade nas pastas fabricadas com menor teor de

C3A e menor tempo de início de presa, no entanto, é importante referir que a influência destas

variáveis não foi isolada das restantes, podendo a tendência verificada ser devida a alterações da

razão A/C ou de outras características do cimento.

Os resultados dos ensaios de espalhamento, escoamento e exsudação demonstraram que as

variações verificadas na trabalhabilidade e exsudação das pastas, em função do lote do cimento, são

na maioria das situações inferiores aos que resultariam de uma variação de ± 0,03 na razão A/C. Esta

variação da razão A/C, não sendo elevada, não significa que não seja importante, tendo sido usada

no intuito de, com segurança, poder afirmar que se for ultrapassada é suficientemente importante

para que seja necessário atender à variação do lote. O número de casos em que a variação do lote

assumiu uma influência na trabalhabilidade e na exsudação superior à de uma modificação na razão

A/C de 0,03, esteve em minoria, mas não é, de todo, desprezável, tendo ocorrido em várias das 10

amostras de um dos dois cimentos de referência utilizados. Este é, assim, um aspecto relevante no

controlo da qualidade dos betões em obra.

As análises efectuadas por comparação da composição mineralógica do clínquer e de outras

características das amostras de um mesmo cimento com os resultados da trabalhabilidade e da

exsudação, tendo como objectivo conhecer as potenciais causas da variação dos resultados nas

pastas com os cimentos de referência, foram inconclusivas. Através da análise comparativa dos

resultados obtidos nas pastas fabricadas com diferentes cimentos, em que foi possível individualizar a

influência de apenas uma das características do cimento, finura e teores de álcalis e de fíler calcário,

concluiu-se que o aumento do teor de álcalis tendia a diminuir a trabalhabilidade. No entanto,

nenhuma destas características, por si só, era suficiente para justificar a variação no comportamento.

Entre os dois cimentos de referência, em que estavam disponíveis 10 amostras de cada um deles, o

C3A foi a única característica cuja variação não foi possível individualizar, mas que distinguia

claramente os dois cimentos, para além do teor de álcalis, tendo-se obtido maior trabalhabilidade

naquele cujo teor foi menor, o que está de acordo com o referido na bibliografia sobre a influência

deste composto. O aumento do teor de fíler calcário, por seu lado, fez também aumentar a

trabalhabilidade.

De forma complementar, e porque a individualização da influência das características foi limitada,

recorreu-se a uma ferramenta estatística que permite analisar influência simultânea de várias

variáveis. Quando foram analisados em simultâneo cimentos de diferentes tipos ou com origens

distintas foi possível constatar tendências sistemáticas do efeito de outros parâmetros das pastas, o

que pode estar relacionado com o facto de se ter conseguido obter um intervalo mais amplo de

variação. O estudo permitiu verificar que a trabalhabilidade é essencialmente condicionada pelos

teores de C3S, C2S e de álcalis do clínquer, e ainda da razão A/C, sendo que de todas estas

Conclusões e desenvolvimentos futuros

129

características das pastas apenas o teor de álcalis conduz a um efeito negativo sobre a

trabalhabilidade, de forma concordante com a análise inicial.

Porém, constatou-se, também, apesar de em menor evidência, o efeito positivo na trabalhabilidade do

teor de fíler e o negativo da finura do cimento. Já na exsudação assumiram destaque os teores de

SO3 e de álcalis, a finura e a razão A/C, juntamente com o teor de C2S, mas este em menor

evidência. O efeito do aumento dos teores de SO3, de álcalis e da finura vai no sentido da diminuição

da exsudação, enquanto que o teor de C2S e a razão A/C tendem a aumentar a exsudação.

Ainda relativamente aos componentes dos cimentos que assumiram maior relevo na análise

estatística, no que diz respeito à influência sobre a trabalhabilidade e exsudação, destacou-se o teor

de C3A. Contudo, nesta análise a tendência foi inversa à esperada, ou seja, o mineral tem um efeito

positivo na trabalhabilidade. No entanto, este facto não foi valorado por se considerar que ele pode

ter resultado da escolha das razões A/C nas pastas com cimentos de referência, que implicaram

maiores espalhamentos nas pastas com maior teor de C3A.

Através do trabalho de investigação desenvolvido foi possível dar resposta aos objectivos iniciais do

trabalho, que, de forma muito resumida se enunciam de seguida:

O comportamento das pastas pode variar de forma significativa com a alteração do lote de

cimento do mesmo tipo e proveniente da mesma fábrica.

A composição do cimento tem influência na variação dos resultados, tendo-se identificado

que o aumento do teor de álcalis aparece associado a uma diminuição da trabalhabilidade.

A variação da trabalhabilidade é função do tipo de superplastificante, sendo os produtos da

nova geração mais sensíveis.

5.3. PROPOSTAS DE DESENVOLVIMENTOS FUTUROS

A concretização do presente trabalho de investigação, permitiu aprofundar o conhecimento sobre a

influência da alteração do lote de cimento, do mesmo tipo e proveniente da mesma fábrica, no

comportamento das pastas, a influência da composição do cimento nessa variação e a alteração

dessa variação em função do superplastificante. Assim sendo, espera-se que o estudo desenvolvido

possa contribuir de algum modo para o desenvolvimento da indústria cimenteira e dos produtores de

betão.

Porém, após o término desta investigação, subsistem ainda várias questões a serem esclarecidas,

sendo que a presente dissertação terá mais valor caso seja secundada por investigações futuras que

visem determinar com maior detalhe as causas que determinam a influência da composição do

cimento na trabalhabilidade das pastas, e, portanto, dos betões.

Neste sentido, julga-se interessante desenvolver, futuramente, os seguintes temas:


130

Alargar o estudo realizado a outros tipos de cimentos e superplastificantes de modo a

construir uma biblioteca de dados que seja útil, não só à indústria cimenteira, mas também

aos produtores de betão, de forma a que estes consigam, através de uma breve análise das

fichas de caracterização dos cimentos, fornecidas pelos fabricantes, fazer as rectificações

necessárias no betão, consoante um ou outro componente do cimento esteja presente em

maior percentagem.

Estudo da interacção cimento-superplastificante através de análises químicas, por forma a

avaliar com maior exactidão quais as características do cimento com maior influência sobre a

trabalhabilidade e de que forma estas actuam.

Realização do mesmo tipo de estudo, mas desta feita em betões, partindo dos resultados

alcançados com as pastas, de modo a conferir uma maior aplicabilidade prática aos

resultados.

Referências bibliográficas

131

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS LIVROS / ARTIGOS / DISSERTAÇÕES

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Anexo A

A.1

Anexo A

Resultados dos ensaios de espalhamento efectuados para o

estabelecimento das razões A/C de referência


A.2

Anexo A

A.3

S I 42,5 R (cimento de referência S)

Superplastificante G (amostra 06/08/09)

A/C Instante da

realização do ensaio (min)

Espalhamento (mm)

D1 D2 Dm

0,35 10 145 146 146 30 148 151 150 60 148 151 150

Superplastificante GS (amostra 25/06/09)

A/C Instante da


Espalhamento (mm)

D1 D2 Dm

0,35 10 183 202 193 30 188 187 188 60 187 192 190

0,30 10 186 191 189 30 166 167 167 60 166 168 167

0,27 10 157 157 157 30 138 138 138 60 142 143 143

Superplastificante R (amostra 12/06/09)

A/C Instante da


Espalhamento

D1 D2 Dm

0,35 10 171 172 172 30 174 173 174 60 162 158 160

0,30 10 159 161 160 30 164 166 165 60 155 155 155

0,27 10 137 139 138 30 121 121 121 60 92 92 92

0,28 10 142 143 143 30 134 135 135 60 108 107 108

0,29 10 150 151 151 30 145 145 145 60 125 126 126


A.4

CA I 42,5 R (cimento de referência CA)

Superplastificante G (amostra 20/07/09)

A/C Instante da


Espalhamento (mm)

D1 D2 Dm

0,30 10 57 56 57 30 58 60 59 60 63 65 64

0,40 10 70 74 72 30 75 76 76 60 79 80 80

0,50 10 116 115 116 30 118 117 118 60 119 120 120

0,55 10 127 123 125 30 129 127 128 60 128 131 130

Superplastificante GS (amostra 20/07/09)

A/C Instante da


Espalhamento (mm)

D1 D2 Dm

0,35 10 89 90 90 30 111 112 112 60 121 121 121

0,38 10 103 105 104 30 120 120 120 60 126 126 126

0,45 10 140 140 140 30 154 156 155 60 153 155 154

0,42 10 130 131 131 30 137 137 137 60 138 141 140

Superplastificante R (amostra 12/06/09)

A/C Instante da


Espalhamento

D1 D2 Dm

0,35 10 171 168 170 30 171 175 173 60 169 170 170

0,30 10 143 145 144 30 140 140 140 60 134 132 133

Anexo B

B.1

Anexo B

Resultados dos ensaios de espalhamento, escoamento e exsudação

para uma variação da razão A/C em ± 0,03


B.2

Anexo B

B.3

Cimento S I 42,5 R

Ensaio de Espalhamento

Data da amostra Superplastificante A/C Instante da realização

do ensaio (min) Espalhamento (mm)

D1 D2 Dm

30/07/09

G

0,38 10 156 157 157 30 161 166 164 60 164 164 164

0,32 10 135 136 136 30 141 141 141 60 143 144 144

GS

0,30 10 171 180 176 30 155 156 156 60 157 157 157

0,24 10 92 93 93 30 79 79 79 60 88 89 89

R

0,32 10 161 164 163 30 163 164 164 60 146 146 146

0,26 10 113 115 114 30 74 76 75 60 55 61 58

Ensaio de Escoamento


do ensaio (min) Massa (g) Tempo de escoamento (s)

30/07/09

G

0,38

10

100 8,3 200 15,4 300 23,3

Mf = 424,6 37,9

30

100 8,7 200 16,7 300 25,2

Mf = 441,1 42,6

60

100 9,2 200 17,7 300 26,4

Mf = 428,8 43,7

0,32

10

100 17,6 200 35,4 300 54,0

Mf = 446,0 79,2

30

100 18,0 200 36,2 300 55,0

Mf = 452,4 81,6

60

100 19,0 200 37,7 300 57,9

Mf = 451,1 83,4

GS 0,30 10

100 25,0 200 51,3 300 72,0

Mf = 456,6 131,4

30 100 28,2 200 56,1


B.4

Ensaio de Escoamento (continuação)



30/07/09

GS

0,30

30 300 76,2 Mf = 455,8 136,2

60

100 27,2 200 54,7 300 74,4

Mf = 460,2 133,2

0,24

10

100 Não fluiu 200 Não fluiu 300 Não fluiu

Mf = 12,2 47,4

30


Mf = 16,0 79,2

60


Mf = 32,6 151,8

R

0,32

10

100 19,2 200 38,0 300 58,2

Mf = 446,2 80,4

30

100 22,6 200 44,3 300 64,2

Mf = 451,6 90,6

60

100 25,2 200 50,1 300 69,6

Mf = 452,8 124,2

0,26

10

100 64,8 200 136,8 300 240,6

Mf = 426,3 378,0

30


Mf = 61,3 145,8

60


Mf = 0,0 Não fluiu

Ensaio de Exsudação

Data da amostra Superplastificante A/C

Volume de água exsudada (VAE) [%] Papel absorvente Estufa Total

30/07/09

G 0,38 0,76 - 0,76 0,32 0,20 - 0,20

GS 0,30 0,00 - 0,00 0,24 0,00 - 0,00

R 0,32 0,31 - 0,31 0,26 0,00 - 0,00

- Indica que o volume de água exsudada não foi determinado pelo processo indicado

Anexo B

B.5

Cimento CA I 42,5 R



do ensaio (min) Espalhamento (mm)

D1 D2 Dm

03/08/09

G

0,58 10 167 164 166 30 169 166 168 60 169 167 168

0,52 10 146 148 147 30 149 147 148 60 148 149 149

GS

0,45 10 169 170 170 30 171 177 174 60 172 172 172

0,39 10 136 136 136 30 144 144 144 60 148 147 148

R

0,33 10 147 146 147 30 145 145 145 60 139 140 140

0,27 10 101 99 100 30 88 90 89 60 77 78 78




03/08/09

G

0,58

10

100 3,2 200 5,2 300 6,9

Mf = 386,9 12,3

30

100 3,0 200 5,1 300 6,8

Mf = 382,3 11,6

60

100 3,3 200 5,3 300 7,5

Mf = 377,7 13,4

0,52

10

100 3,8 200 6,3 300 9,1

Mf = 387,1 14,1

30

100 4,0 200 6,9 300 9,7

Mf = 397,3 15,6

60

100 3,9 200 6,5 300 9,7

Mf = 383,7 15,0

GS 0,45 10

100 4,8 200 8,3 300 11,9

Mf = 420,1 16,6

30 100 4,5 200 8,2


B.6




03/08/09

GS

0,45

30 300 11,6 Mf = 430,3 16,6

60

100 4,6 200 8,0 300 12,2

Mf = 433,9 19,4

0,39

10

100 11,5 200 21,8 300 32,8

Mf = 448,2 53,6

30

100 11,3 200 22,0 300 33,3

Mf = 445,6 53,2

60

100 12,4 200 23,6 300 36,2

Mf = 444,4 56,5

R

0,33

10

100 20,7 200 41,3 300 61,8

Mf = 463,0 91,2

30

100 23,3 200 47,1 300 67,2

Mf = 468,0 124,8

60

100 26,8 200 51,7 300 72,0

Mf = 470,2 133,8

0,27

10

100 88,2 200 205,2 300 327,6

Mf = 403,7 496,8

30

100 154,8 200 368,4 300 628,8

Mf = 313,8 671,4

60


Mf = 32,1 129,0


Data da amostra Superplastificante A/C

Volume de água exsudada (VAE) [%] Papel absorvente Estufa Total

03/08/09

G 0,58 10,42 18,32 28,74 0,52 8,64 8,37 17,01

GS 0,45 1,75 10,22 11,97 0,39 0,74 - 0,74

R 0,33 0,82 2,47 3,29 0,27 0,05 - 0,05


Anexo C

C.1

Anexo C

Resultados dos ensaios de espalhamento para a razão A/C de

referência


C.2

Anexo C

C.3

Cimento S I 42,5 R


Data da amostra Superplastificante Instante da realização do ensaio (min)

Espalhamento (mm) D1 D2 Dm

04/06/09

G 10 153 152 153 30 157 157 157 60 152 152 152

GS 10 134 134 134 30 128 129 129 60 132 133 133

R 10 139 139 139 30 139 141 140 60 126 126 126

12/06/09

G 10 157 152 155 30 163 164 164 60 164 164 164

GS 10 159 158 159 30 139 139 139 60 146 146 146

R 10 150 151 151 30 145 146 146 60 125 126 126

18/06/09

G 10 156 158 157 30 161 162 162 60 155 161 158

GS 10 162 161 162 30 129 129 129 60 135 136 136

R 10 142 142 142 30 143 142 143 60 121 122 122

25/06/09

G 10 152 153 153 30 160 162 161 60 160 161 161

GS 10 157 157 157 30 138 138 138 60 142 143 143

R 10 138 137 138 30 137 137 137 60 119 119 119

02/07/09

G 10 143 145 144 30 148 149 149 60 152 152 152

GS 10 148 149 149 30 135 133 134 60 140 140 140

R 10 116 113 115 30 126 126 126 60 112 112 112

16/07/09

G 10 163 163 163 30 166 165 166 60 165 166 166

GS 10 151 151 151 30 138 139 139 60 140 141 141

R 10 154 157 156 30 125 125 125 60 100 100 100

23/07/09 G 10 157 157 157 30 153 155 154


C.4

Ensaio de Espalhamento (continuação)



23/07/09

G 60 151 152 152

GS 10 157 159 158 30 129 129 129 60 134 134 134

R 10 139 139 139 30 134 135 135 60 107 108 108

30/07/09

G 10 140 146 143 30 152 152 152 60 155 153 154

GS 10 141 142 142 30 128 127 128 60 130 131 131

R 10 152 153 153 30 134 135 135 60 105 106 106

06/08/09

G 10 145 146 146 30 148 151 150 60 148 151 150

GS 10 127 127 127 30 120 119 120 60 124 124 124

R 10 143 141 142 30 130 129 130 60 102 102 102

13/08/09

G 10 146 146 146 30 150 150 150 60 148 150 149

GS 10 152 152 152 30 136 135 136 60 140 140 140

R 10 152 154 153 30 142 142 142 60 111 111 111

Cimento CA I 42,5 R




20/07/09

G 10 127 123 125 30 129 127 128 60 128 131 130

GS 10 130 131 131 30 137 137 137,0 60 138 141 139,5

R 10 112 112 112,0 30 99 100 100 60 89 88 89

27/07/09 G 10 175 175 175 30 172 172 172 60 174 179 177

GS 10 183 186 185

Anexo C

C.5




27/07/09

GS 30 178 183 181 60 184 163 174

R 10 143 145 144 30 140 140 140 60 133 132 133

03/08/09

G 10 146 147 147 30 154 155 155 60 153 154 154

GS 10 157 152 155 30 163 162 163 60 164 164 164

R 10 133 133 133 30 124 124 124 60 113 112 113

10/08/09

G 10 128 135 132 30 130 130 130 60 133 131 132

GS 10 132 133 133 30 139 140 140 60 139 140 140

R 10 106 103 105 30 93 93 93 60 82 80 81

17/08/09

G 10 144 142 143 30 143 144 144 60 143 149 146

GS 10 146 148 147 30 148 148 148 60 149 151 150

R 10 143 144 144 30 138 138 138 60 131 130 131

24/08/09

G 10 154 153 154 30 150 151 151 60 155 148 152

GS 10 145 146 146 30 149 148 149 60 150 153 152

R 10 141 142 142 30 132 133 133 60 124 124 124

31/08/09

G 10 142 141 142 30 147 142 145 60 142 144 143

GS 10 143 141 142 30 152 151 152 60 155 154 155

R 10 128 126 127 30 119 119 119 60 118 118 118

07/09/09

G 10 153 152 153 30 156 157 157 60 166 165 166

GS 10 149 150 150 30 151 155 153 60 157 160 159

R 10 128 129 129 30 121 121 121 60 112 111 112

14/09/09 G 10 159 159 159


C.6




14/09/09

G 30 157 159 158 60 158 160 159

GS 10 153 153 153 30 161 159 160 60 158 160 159

R 10 135 136 136 30 135 135 135 60 126 126 126

21/09/09

G 10 142 140 141 30 141 138 140 60 143 141 142

GS 10 143 142 143 30 152 153 153 60 153 156 155

R 10 133 133 133 30 134 134 134 60 126 127 127

Cimento CA II/A-L 42,5 R




20/07/09

G 10 175 172 174 30 181 177 179 60 185 188 187

GS 10 214 209 212 30 200 216 208 60 181 210 196

R 10 139 139 139 30 129 127 128 60 113 113 113

17/08/09

G 10 186 186 186 30 187 185 186 60 194 192 193

GS 10 210 212 211 30 218 222 220 60 211 217 214

R 10 146 145 146 30 138 138 138 60 129 129 129

21/09/09

G 10 140 144 142 30 149 146 148 60 152 148 150

GS 10 174 175 175 30 180 183 182 60 179 183 181

R 10 126 127 127 30 124 124 124 60 115 116 116

Anexo C

C.7

Cimento CS II/A-L 42,5 R




29/09/09

G 10 154 156 155 30 150 154 152 60 153 155 154

GS 10 154 155 155 30 154 156 155 60 159 160 160

R 10 110 110 110 30 92 94 93 60 73 75 74

07/10/09

G 10 148 151 150 30 151 148 150 60 147 152 150

GS 10 160 161 161 30 162 161 162 60 167 168 168

R 10 111 110 111 30 97 98 98 60 81 84 83

04/11/09

G 10 163 167 165 30 168 170 169 60 163 167 165

GS 10 151 149 150 30 150 150 150 60 151 150 151

R 10 107 107 107 30 82 80 81 60 65 68 67

Cimento CS I 42,5 R




30/09/09

G 10 160 161 161 30 159 162 161 60 160 156 158

GS 10 156 158 157 30 163 161 162 60 163 163 163

R 10 144 145 145 30 136 136 136 60 119 120 120

21/10/09

G 10 146 143 145 30 145 146 146 60 142 147 145

GS 10 136 135 136 30 140 137 139 60 138 138 138

R 10 134 135 135


C.8




21/10/09 R 30 120 120 120 60 100 100 100

25/11/09

G 10 127 128 128 30 127 128 128 60 122 128 125

GS 10 115 108 112 30 117 117 117 60 122 123 123

R 10 115 117 116 30 95 96 96 60 92 71 82

Cimento CA I 52,5 R




12/10/09

G 10 133 134 134 30 136 136 136 60 138 137 138

GS 10 163 163 163 30 163 164 164 60 166 167 167

R 10 76 72 74 30 59 59 59 60 46 52 49

02/11/09

G 10 150 151 151 30 155 155 155 60 154 156 155

GS 10 179 182 181 30 179 181 180 60 174 175 175

R 10 69 70 70 30 64 64 64 60 57 42 50

09/11/09

G 10 148 147 148 30 148 147 148 60 147 149 148

GS 10 162 159 161 30 162 161 162 60 163 163 163

R 10 65 66 66 30 51 63 57 60 62 48 55

Anexo D

D.1

Anexo D

Gráficos ilustrativos da escala de valores obtida através da variação da

razão A/C em ± 0,03 para os ensaios de espalhamento realizados aos

30 minutos


D.2

Anexo D

D.3

70

90

110

130

150

170

190

Amostra

S I 42,5 R com superplas ficante G (30 min)

A/C=0,38

A/C=0,35

A/C=0,32

70

90

110

130

150

170

190

Amostra

S I 42,5 R com superplas ficante GS (30 min)

A/C=0,30

A/C=0,27

A/C=0,24

70

90

110

130

150

170

190

Amostra

S I 42,5 R com superplas ficante R (30 min)

A/C=0,32

A/C=0,29

A/C=0,26


D.4

70

90

110

130

150

170

190

Amostra

CA I 42,5 R com superplas ficante G (30 min)

A/C=0,58

A/C=0,55

A/C=0,52

70

90

110

130

150

170

190

Amostra

CA I 42,5 R com superplas ficante GS (30 min)

A/C=0,45

A/C=0,42

A/C=0,39

70

90

110

130

150

170

190

Amostra

CA I 42,5 R com superplas ficante R (30 min)

A/C=0,33

A/C=0,30

A/C=0,27

Anexo E

E.1

Anexo E

Gráficos ilustrativos da evolução do espalhamento em função das várias

amostras do cimento, para cada par

cimento de referência-superplastificante, ao longo dos três períodos de

tempo para os quais foram realizados os ensaios (10, 30 e 60 minutos)


E.2

Anexo E

E.3

70

90

110

130

150

170

190

Amostra

S I 42,5 R com o superplas ficante G

10 min

30 min

60 min

70

90

110

130

150

170

190

Amostra

CA I 42,5 R com o superplas ficante G

10 min

30 min

60 min

70

90

110

130

150

170

190

Amostra

SI 42,5 R com o superplas ficante GS

10 min

30 min

60 min


E.4

70

90

110

130

150

170

190

Amostra

CA I 42,5 R com o superplas ficante GS

10 min

30 min

60 min

70

90

110

130

150

170

190

Amostra

S I 42,5 R com o superplas ficante R

10 min

30 min

60 min

70

90

110

130

150

170

190

Amostra

CA I 42,5 R com o superplas ficante R

10 min

30 min

60 min

Anexo F

F.1

Anexo F

Resultados dos ensaios de escoamento para a razão A/C de referência


F.2

Anexo F

F.3

Cimento S I 42,5 R


Data da amostra Superplastificante Instante da realização do ensaio (min) Massa (g) Tempo de escoamento (s)

04/06/09

G

10

100 11,2 200 21,5 300 32,6

Mf = 437,5 50,5

30

100 12,2 200 23,6 300 35,6

Mf = 434,8 54,3

60

100 13,0 200 25,4 300 38,6

Mf = 478,5 63,0

GS

10

100 51,7 200 91,8 300 186,0

Mf = 478,5 375,0

30

100 50,1 200 86,4 300 148,8

Mf = 460,1 306,0

60

100 45,6 200 81,0 300 138,0

Mf = 466,0 259,8

R

10

100 28,2 200 56,6 300 76,2

Mf = 456,5 135,0

30

100 31,2 200 61,8 300 82,2

Mf = 458,0 146,4

60

100 35,5 200 67,2 300 91,2

Mf = 459,9 187,2

12/06/09

G

10

100 9,6 200 18,1 300 27,2

Mf = 428,7 44,3

30

100 10,3 200 19,5 300 29,1

Mf = 436,1 48,4

60

100 10,7 200 20,7 300 31,1

Mf =436,0 52,1

GS

10

100 40,6 200 75,6 300 133,2

Mf = 462,5 254,4

30

100 43,6 200 78,6 300 135,0

Mf = 464,2 253,8


F.4



12/06/09

GS 60

100 39,7 200 72,6 300 124,8

Mf =471,1 210,0

R

10

100 24,1 200 48,3 300 68,4

Mf = 464,9 123,6

30

100 28,1 200 57,0 300 76,2

Mf = 468,8 139,2

60

100 31,1 200 61,2 300 82,2

Mf = 453,4 146,4

18/06/09

G

10

100 10,6 200 20,3 300 31,0

Mf = 434,9 52,0

30

100 11,4 200 22,0 300 33,1

Mf = 436,4 55,8

60

100 12,4 200 24,0 300 36,0

Mf = 438,2 60,0

GS

10

100 41,7 200 77,4 300 137,4

Mf = 465,6 265,8

30

100 50,8 200 61,5 300 151,2

Mf = 456,6 306,0

60

100 44,3 200 78,6 300 135,0

Mf = 464,7 252,0

R

10

100 25,9 200 52,3 300 72,0

Mf = 460,1 129,0

30

100 29,0 200 58,8 300 78,0

Mf = 458,6 139,8

60

100 34,4 200 66,0 300 89,4

Mf = 460,7 184,8

25/06/09 G

10

100 9,6 200 18,4 300 27,9

Mf = 436,1 48,0

30

100 10,6 200 20,0 300 30,4

Mf = 434,5 51,1

Anexo F

F.5



25/06/09

G 60

100 11,3 200 21,7 300 32,7

Mf = 440,1 55,8

GS

10

100 46,1 200 82,8 300 145,8

Mf = 462,9 304,2

30

100 45,7 200 81,0 300 139,2

Mf = 456,2 257,4

60

100 43,4 200 77,4 300 132,6

Mf = 473,4 249,6

R

10

100 23,0 200 45,4 300 65,4

Mf = 478,4 126,0

30

100 26,6 200 53,6 300 73,2

Mf = 475,5 136,2

60

100 31,5 200 61,8 300 82,8

Mf = 482,5 155,4

02/07/09

G

10

100 10,6 200 20,4 300 31,1

Mf = 434,3 55,3

30

100 11,9 200 22,7 300 34,4

Mf = 432,3 52,0

60

100 12,6 200 24,8 300 37,4

Mf = 442,2 58,2

GS

10

100 41,9 200 76,8 300 135,0

Mf = 453,8 252,6

30

100 44,4 200 78,6 300 135,0

Mf = 467,1 255,0

60

100 40,1 200 73,2 300 124,8

Mf = 479,3 213,6

R

10

100 29,7 200 59,8 300 79,2

Mf = 450,8 138,6

30

100 29,8 200 60,0 300 79,2

Mf = 476,8 147,6


F.6



02/07/09 R 60

100 35,0 200 66,6 300 90,0

Mf = 463,8 184,2

16/07/09

G

10

100 8,5 200 16,0 300 24,4

Mf = 430,8 40,9

30

100 9,3 200 17,6 300 26,4

Mf = 440,8 44,9

60

100 9,8 200 19,1 300 28,5

Mf = 438,8 49,1

GS

10

100 49,0 200 87,6 300 153,6

Mf = 453,2 313,2

30

100 44,6 200 79,2 300 136,2

Mf = 469,5 260,4

60

100 42,9 200 76,8 300 132,0

Mf = 471,3 247,8

R

10

100 25,7 200 51,6 300 72,0

Mf = 459,0 129,0

30

100 34,0 200 65,4 300 88,2

Mf = 459,6 180,6

60

100 43,3 200 76,8 300 130,2

Mf = 450,7 207,0

23/07/09

G

10

100 11,1 200 21,3 300 31,8

Mf = 443,8 54,9

30

100 11,8 200 23,4 300 34,6

Mf = 440,3 54,4

60

100 12,9 200 25,8 300 39,0

Mf =438,6 63,6

GS

10

100 53,2 200 94,2 300 191,4

Mf = 446,1 365,4

30

100 51,6 200 88,8 300 152,4

Mf = 470,9 319,2

Anexo F

F.7



23/07/09

GS 60

100 47,1 200 82,8 300 141,6

Mf = 473,8 271,8

R

10

100 30,6 200 61,2 300 81,0

Mf = 456,3 147,6

30

100 36,2 200 67,8 300 92,4

Mf = 455,6 187,8

60

100 43,9 200 78,0 300 132,0

Mf = 447,6 207,6

30/07/09

G

10

100 12,1 200 23,3 300 36,0

Mf = 430,6 53,3

30

100 12,8 200 25,0 300 37,7

Mf = 437,7 58,0

60

100 13,6 200 26,5 300 40,1

Mf = 437,1 65,4

GS

10

100 59,8 200 128,4 300 208,2

Mf = 467,8 448,8

30

100 51,2 200 88,8 300 154,2

Mf = 472,0 319,8

60

100 50,3 200 87,0 300 149,4

Mf = 471,1 310,8

R

10

100 30,0 200 60,0 300 80,4

Mf = 451,4 141,6

30

100 35,0 200 66,6 300 90,6

Mf = 455,8 186,6

60

100 46,7 200 81,0 300 136,8

Mf = 450,2 240,6

06/08/09 G

10

100 12,5 200 23,9 300 36,5

Mf = 430,7 55,2

30

100 12,9 200 25,4 300 38,2

Mf = 438,2 59,1


F.8



06/08/09

G 60

100 13,6 200 26,6 300 40,5

Mf = 453,7 62,4

GS

10

100 61,2 200 133,2 300 243,6

Mf = 428,6 431,4

30

100 54,0 200 92,4 300 184,2

Mf = 466,1 332,4

60

100 52,1 200 88,8 300 153,0

Mf = 479,9 322,2

R

10

100 30,2 200 60,0 300 80,4

Mf = 462,3 143,4

30

100 36,6 200 68,4 300 94,2

Mf = 466,4 195,6

60

100 49,6 200 85,2 300 142,8

Mf = 444,2 249,0

13/08/09

G

10

100 13,0 200 24,8 300 37,6

Mf = 433,4 57,7

30

100 13,6 200 26,1 300 40,2

Mf = 442,5 63,6

60

100 14,3 200 27,6 300 41,9

Mf = 449,6 67,8

GS

10

100 55,8 200 121,8 300 196,2

Mf = 436,5 364,8

30

100 46,3 200 81,6 300 140,4

Mf = 467,5 266,4

60

100 43,4 200 77,4 300 132,6

Mf = 472,3 250,8

R

10

100 27,1 200 54,3 300 73,8

Mf = 458,4 132,0

30

100 32,4 200 63,0 300 84,6

Mf = 456,3 151,8

Anexo F

F.9



13/08/09 R 60

100 40,4 200 73,2 300 124,8

Mf = 456,4 199,8

Cimento CA I 42,5 R


Data da amostra Superplastificante Instante da realização do ensaio (min) Massa (g) Tempo de

escoamento (s)

20/07/09

G

10

100 5,9 200 10,4 300 15,5

Mf = 393,3 21,2

30

100 6,2 200 11,1 300 16,0

Mf = 402,9 22,6

60

100 6,1 200 10,8 300 16,5

Mf = 400,6 22,4

GS

10

100 13,6 200 26,3 300 40,2

Mf = 424,0 60,6

30

100 13,0 200 24,9 300 38,1

Mf = 418,8 57,7

60

100 12,5 200 24,3 300 37,1

Mf = 421,9 56,1

R

10

100 61,8 200 125,4 300 193,2

Mf = 445,5 321,6

30

100 77,4 200 186,0 300 303,6

Mf = 420,8 482,4

60

100 94,8 200 247,2 300 387,6

Mf = 402,9 608,4

27/07/09 G

10

100 3,0 200 4,6 300 6,5

Mf = 388,3 11,7

30

100 2,8 200 4,5 300 6,5

Mf = 390,4 11,3


F.10



escoamento (s)

27/07/09

G 60

100 2,3 200 4,5 300 6,7

Mf = 396,4 10,3

GS

10

100 5,5 200 9,8 300 14,2

Mf = 405,9 25,5

30

100 5,2 200 9,8 300 14,5

Mf = 416,9 26,2

60

100 4,9 200 8,6 300 13,0

Mf = 423,1 25,2

R

10

100 24,2 200 49,0 300 69,0

Mf = 458,4 124,2

30

100 27,7 200 56,3 300 76,2

Mf = 459,4 137,4

60

100 31,2 200 62,4 300 84,0

Mf = 457,6 150,6

03/08/09

G

10

100 3,4 200 5,7 300 8,3

Mf = 390,1 12,6

30

100 3,3 200 5,7 300 8,2

Mf = 391,3 14,4

60

100 3,6 200 6,1 300 8,5

Mf = 393,6 15,1

GS

10

100 6,8 200 12,8 300 19,2

Mf = 414,6 26,8

30

100 6,8 200 12,6 300 18,3

Mf = 418,0 31,0

60

100 6,7 200 12,7 300 18,9

Mf = 423,2 30,4

R

10

100 30,7 200 61,2 300 81,6

Mf = 468,4 151,2

30

100 39,9 200 72,6 300 123,0

Mf = 470,8 208,2

Anexo F

F.11



escoamento (s)

03/08/09 R 60

100 49,7 200 84,0 300 142,2

Mf = 454,0 254,4

10/08/09

G

10

100 5,0 200 8,8 300 12,8

Mf = 395,9 17,0

30

100 4,8 200 9,1 300 13,5

Mf = 403,0 18,5

60

100 5,1 200 9,2 300 13,6

Mf = 402,1 18,8

GS

10

100 10,5 200 20,7 300 31,3

Mf = 424,8 48,2

30

100 10,2 200 19,6 300 29,7

Mf = 437,1 47,9

60

100 10,4 200 20,4 300 30,8

Mf = 427,8 49,3

R

10

100 60,6 200 123,6 300 190,2

Mf = 449,0 314,4

30

100 79,2 200 190,8 300 312,0

Mf = 398,7 454,8

60

100 126,6 200 262,8 300 438,0

Mf = 377,5 619,2

17/08/09

G

10

100 3,8 200 6,8 300 9,7

Mf = 383,6 16,4

30

100 4,2 200 7,1 300 10,3

Mf = 384,7 13,9

60

100 4,1 200 7,6 300 11,1

Mf = 385,0 13,9

GS

10

100 8,3 200 15,7 300 23,8

Mf = 411,5 34,6

30

100 8,6 200 16,8 300 25,2

Mf = 417,6 37,4


F.12



escoamento (s)

17/08/09

GS 60

100 9,4 200 17,4 300 26,6

Mf = 421,9 40,0

R

10

100 27,3 200 55,0 300 75,0

Mf = 458,8 135,6

30

100 33,7 200 65,4 300 88,2

Mf = 454,1 181,8

60

100 39,1 200 72,6 300 124,2

Mf = 447,3 202,2

24/08/09

G

10

100 3,8 200 6,0 300 8,9

Mf = 390,1 11,2

30

100 3,7 200 6,4 300 9,2

Mf = 388,4 13,5

60

100 3,7 200 6,6 300 9,6

Mf = 394,4 15,6

GS

10

100 9,5 200 17,8 300 26,9

Mf = 413,5 39,7

30

100 10,2 200 19,2 300 29,6

Mf = 427,0 45,3

60

100 10,3 200 19,6 300 30,1

Mf = 418,8 45,3

R

10

100 28,9 200 58,2 300 78,0

Mf = 443,9 137,4

30

100 37,3 200 70,2 300 95,4

Mf = 451,3 193,8

60

100 46,6 200 81,6 300 138,6

Mf = 250,8 250,8

31/08/09 G

10

100 4,3 200 7,3 300 10,3

Mf = 387,6 18,2

30

100 4,0 200 7,3 300 10,8

Mf = 386,5 16,1

Anexo F

F.13



escoamento (s)

31/08/09

G 60

100 4,4 200 7,7 300 10,9

Mf = 388,6 18,6

GS

10

100 9,3 200 17,9 300 26,6

Mf = 419,1 42,4

30

100 8,4 200 16,0 300 24,9

Mf = 421,9 35,7

60

100 8,4 200 16,1 300 23,9

Mf = 419,6 35,2

R

10

100 30,5 200 60,6 300 81,0

Mf = 454,3 145,2

30

100 38,6 200 72,0 300 123,6

Mf = 446,5 201,0

60

100 49,1 200 84,6 300 143,4

Mf = 445,8 253,8

07/09/09

G

10

100 3,7 200 6,0 300 8,8

Mf = 379,5 13,3

30

100 3,7 200 6,0 300 8,8

Mf = 383,4 13,2

60

100 3,6 200 6,0 300 8,6

Mf = 389,6 14,2

GS

10

100 8,3 200 15,4 300 23,5

Mf = 393,1 33,6

30

100 8,1 200 15,2 300 23,0

Mf = 420,8 34,0

60

100 8,2 200 15,4 300 23,0

Mf = 420,8 34,1

R

10

100 27,3 200 54,9 300 74,4

Mf = 449,3 132,6

30

100 35,4 200 67,2 300 91,2

Mf = 453,0 186,6


F.14



escoamento (s)

07/09/09 R 60

100 42,8 200 77,4 300 132,0

Mf = 454,3 241,2

14/09/09

G

10

100 3,5 200 5,7 300 7,9

Mf = 380,8 13,3

30

100 3,3 200 5,9 300 8,1

Mf = 378,9 13,1

60

100 3,6 200 5,9 300 8,3

Mf = 374,8 14,0

GS

10

100 7,6 200 15,0 300 22,8

Mf = 411,0 33,0

30

100 8,2 200 16,1 300 24,1

Mf = 416,2 35,5

60

100 8,4 200 16,6 300 25,0

Mf = 428,6 41,2

R

10

100 31,8 200 62,4 300 84,6

Mf = 453,6 151,8

30

100 39,8 200 73,2 300 126,0

Mf = 447,8 204,6

60

100 45,2 200 80,4 300 136,8

Mf = 438,7 243,0

21/09/09

G

10

100 4,1 200 7,0 300 10,3

Mf = 386,1 14,2

30

100 4,2 200 7,2 300 10,7

Mf = 380,9 14,0

60

100 4,4 200 7,2 300 11,1

Mf = 379,7 16,9

GS

10

100 7,7 200 14,5 300 22,2

Mf = 407,2 31,7

30

100 7,4 200 14,1 300 21,0

Mf = 417,7 35,0

Anexo F

F.15



escoamento (s)

21/09/09

GS 60

100 7,3 200 14,1 300 21,3

Mf = 416,4 30,9

R

10

100 27,1 200 55,1 300 81,0

Mf = 462,1 136,2

30

100 32,6 200 63,6 300 86,4

Mf = 450,4 154,2

60

100 38,2 200 70,8 300 121,8

Mf = 459,8 201,0




escoamento (s)

20/07/09

G

10

100 2,9 200 4,6 300 6,7

Mf = 375,9 12,0

30

100 2,8 200 4,4 300 6,7

Mf = 382,3 12,1

60

100 3,0 200 4,9 300 6,8

Mf = 380,7 12,8

GS

10

100 5,2 200 9,8 300 14,2

Mf = 411,3 25,4

30

100 5,9 200 11,2 300 16,7

Mf = 408,8 26,1

60

100 6,3 200 11,8 300 17,6

Mf = 416,1 28,5

R

10

100 27,1 200 54,4 300 74,4

Mf = 443,8 130,2

30 100 32,3 200 63,0 300 84,6


F.16



escoamento (s)

20/07/09 R

30 Mf = 449,3 150,0

60

100 39,9 200 72,6 300 124,2

Mf = 446,7 201,6

17/08/09

G

10

100 2,7 200 4,3 300 6,2

Mf = 375,8 10,6

30

100 2,7 200 4,4 300 6,2

Mf = 382,6 11,7

60

100 2,8 200 4,4 300 6,2

Mf = 386,2 11,1

GS

10

100 5,0 200 8,1 300 12,0

Mf = 397,6 27,3

30

100 4,9 200 8,2 300 13,1

Mf = 402,8 21,5

60

100 4,7 200 8,5 300 12,5

Mf = 416,1 21,6

R

10

100 23,3 200 46,9 300 61,1

Mf = 445,3 122,4

30

100 26,4 200 53,5 300 73,2

Mf = 449,3 130,8

60

100 30,6 200 60,6 300 81,6

Mf = 440,2 142,2

21/09/09

G

10

100 3,8 200 6,7 300 10,0

Mf = 378,7 14,9

30

100 4,2 200 7,1 300 10,2

Mf = 382,5 16,1

60

100 4,1 200 7,0 300 10,8

Mf = 373,5 16,5

GS

10

100 7,5 200 14,0 300 20,5

Mf = 413,6 32,9

30 100 7,4 200 14,1 300 21,1

Anexo F

F.17



escoamento (s)

21/09/09

GS

30 Mf = 413,5 33,1

60

100 7,8 200 14,4 300 21,8

Mf = 416,2 34,4

R

10

100 32,9 200 63,6 300 86,4

Mf = 447,2 153,0

30

100 37,2 200 69,6 300 95,4

Mf = 443,9 192,0

60

100 43,0 200 76,8 300 130,8

Mf = 442,5 211,2




escoamento (s)

29/09/09

G

10

100 3,6 200 6,0 300 8,6

Mf = 383,5 12,4

30

100 3,4 200 6,1 300 8,3

Mf = 375,9 13,3

60

100 3,2 200 6,3 300 9,3

Mf = 380,3 13,9

GS

10

100 9,1 200 17,3 300 26,2

Mf = 397,0 40,7

30

100 9,1 200 17,5 300 26,8

Mf = 403,0 42,3

60

100 9,3 200 18,1 300 27,5

Mf = 410,9 44,1

R

10

100 44,5 200 77,4 300 132,0

Mf = 418,4 205,2

30 100 65,4 200 135,0 300 211,8


F.18



escoamento (s)

29/09/09 R

30 Mf = 418,6 369,6

60

100 139,2 200 313,8 300 502,8

Mf = 394,4 737,4

07/10/09

G

10

100 3,5 200 6,1 300 9,5

Mf = 374,8 14,4

30

100 3,7 200 6,8 300 9,9

Mf = 372,5 15,8

60

100 4,1 200 7,0 300 10,7

Mf = 379,3 16,6

GS

10

100 8,7 200 16,5 300 25,2

Mf = 402,1 40,3

30

100 8,8 200 17,0 300 25,7

Mf = 399,1 40,7

60

100 9,1 200 17,3 300 26,1

Mf = 409,8 42,2

R

10

100 41,4 200 75,0 300 128,4

Mf = 433,3 201,6

30

100 54,8 200 92,4 300 155,4

Mf = 431,9 268,8

60

100 76,8 200 183,0 300 271,2

Mf = 423,4 442,8

04/11/09

G

10

100 3,1 200 5,0 300 7,0

Mf = 372,9 12,3

30

100 2,8 200 5,2 300 7,3

Mf = 370,0 12,5

60

100 3,0 200 5,2 300 7,6

Mf = 377,1 12,5

GS

10

100 8,9 200 17,2 300 26,0

Mf = 395,0 37,4

30 100 10,0 200 19,3 300 30,3

Anexo F

F.19



escoamento (s)

04/11/09

GS

30 Mf = 400,0 43,7

60

100 11,2 200 22,0 300 33,5

Mf = 411,1 49,8

R

10

100 58,0 200 123,6 300 194,4

Mf = 421,6 325,2

30

100 133,2 200 321,0 300 609,0

Mf = 327,4 694,2

60

100 383,4 200 Não fluiu 300 Não fluiu

Mf = 144,2 495,6

Cimento CS I 42,5 R



escoamento (s)

30/09/09

G

10

100 3,3 200 5,2 300 7,3

Mf = 386,2 12,3

30

100 3,2 200 5,3 300 7,7

Mf = 382,7 12,8

60

100 3,0 200 5,7 300 7,8

Mf = 391,1 12,8

GS

10

100 7,2 200 13,4 300 19,9

Mf = 410,0 32,3

30

100 7,2 200 13,5 300 20,2

Mf = 417,3 34,1

60

100 7,2 200 14,2 300 21,1

Mf = 414,0 34,2

R

10

100 21,8 200 44,8 300 64,8

Mf = 443,4 90,6

30 100 29,3 200 59,5 300 79,2


F.20



escoamento (s)

30/09/09 R

30 Mf = 444,1 139,2

60

100 40,0 200 73,2 300 125,4

Mf = 442,5 199,2

21/10/09

G

10

100 3,6 200 6,3 300 9,2

Mf =371,5 14,4

30

100 3,5 200 6,1 300 8,8

Mf = 379,9 14,4

60

100 3,8 200 6,6 300 9,5

Mf = 382,4 14,6

GS

10

100 9,4 200 18,9 300 29,8

Mf = 397,2 43,5

30

100 10,6 200 20,0 300 31,2

Mf = 406,0 46,4

60

100 11,4 200 22,6 300 34,7

Mf = 412,6 53,4

R

10

100 28,1 200 56,9 300 76,8

Mf = 444,4 136,2

30

100 43,7 200 78,0 300 133,2

Mf = 440,7 214,8

60

100 66,6 200 138,0 300 215,4

Mf = 418,3 366,6

25/11/09

G

10

100 4,4 200 7,1 300 10,6

Mf = 379,6 15,9

30

100 4,3 200 7,6 300 11,1

Mf = 386,8 16,9

60

100 4,8 200 8,1 300 11,9

Mf = 377,7 17,6

GS

10

100 22,6 200 45,4 300 66,0

Mf = 414,5 91,2

30 100 21,0 200 42,2 300 63,0

Anexo F

F.21



escoamento (s)

25/11/09

GS

Mf = 428,8 88,2

60

100 19,2 200 38,8 300 60,6

Mf = 409,7 81,6

R

10

100 51,0 200 88,8 300 151,8

Mf = 423,2 259,2

30

100 124,2 200 256,8 300 437,4

Mf = 355,2 565,2

60


Mf = 35,0 126,0

Cimento CA I 52,5 R



escoamento (s)

12/10/09

G

10

100 5,4 200 9,6 300 14,0

Mf = 376,8 22,6

30

100 5,3 200 10,2 300 14,8

Mf = 382,8 24,0

60

100 5,5 200 10,6 300 15,6

Mf = 383,5 24,8

GS

10

100 13,1 200 25,4 300 38,9

Mf = 409,3 60,6

30

100 13,5 200 26,2 300 40,0

Mf = 410,0 60,0

60

100 14,0 200 27,8 300 42,9

Mf = 413,6 63,6

R

10


Mf = 35,1 149,4

30 100 Não fluiu 200 Não fluiu 300 Não fluiu


F.22



escoamento (s)

12/10/09 R

Mf = 0,0 Não fluiu

60


Mf = 0,0 Não fluiu

02/11/09

G

10

100 3,5 200 6,1 300 9,1

Mf = 368,5 14,2

30

100 3,7 200 6,3 300 9,4

Mf = 377,9 14,4

60

100 3,6 200 6,2 300 9,7

Mf = 373,7 15,0

GS

10

100 11,4 200 21,6 300 32,5

Mf = 411,0 50,3

30

100 12,2 200 23,0 300 35,0

Mf = 424,2 55,3

60

100 12,9 200 25,4 300 38,4

Mf = 412,5 57,9

R

10


Mf = 25,9 129,6

30


Mf = 0,0 Não fluiu

60


Mf = 0,0 Não fluiu

09/11/09

G

10

100 4,0 200 6,8 300 10,2

Mf = 378,0 15,7

30

100 4,1 200 7,3 300 10,7

Mf = 376,3 15,7

60

100 4,71 200 7,6 300 11,4

Mf = 378,5 17,2

GS

10

100 14,9 200 28,7 300 43,8

Mf = 410,0 61,8

30 100 15,1 200 29,0 300 44,8

Anexo F

F.23



escoamento (s)

09/11/09

GS

Mf = 412,3 65,4

60

100 15,8 200 31,1 300 48,0

Mf = 412,4 67,8

R

10


Mf = 6,8 55,8

30


Mf = 0,0 Não fluiu

60


Mf = 0,0 Não fluiu


F.24

Anexo G

G.1

Anexo G


razão A/C em ± 0,03 para os ensaios de escoamento realizados aos 30

minutos para 300 gramas de pasta escoada


G.2

Anexo G

G.3

20

25

30

35

40

45

50

Amostra

S I 42,5 R com superplas ficante G (30 min para 300 g de pasta)

A/C=0,38

A/C=0,35

A/C=0,32

0100200300400500600700800

Amostra

S I 42,5 R com superplas ficante GS (30 min para 300 g de pasta)

A/C=0,30

A/C=0,27

A/C=0,24

0100200300400500600700800

Amostra

S I 42,5 R com superplas ficante R (30 min para 300 g de pasta)

A/C=0,32

A/C=0,29

A/C=0,26


G.4

0

5

10

15

20

Amostra

CA I 42,5 R com superplas ficante G (30 min para 300 g de pasta)

A/C=0,58

A/C=0,55

A/C=0,52

05

101520253035404550

Amostra

CA I 42,5 R com superplas ficante GS (30 min para 300 g de pasta)

A/C=0,45

A/C=0,42

A/C=0,39

0100200300400500600700800

Amostra

CA I 42,5 R com superplas ficante R (30 min para 300 g de pasta)

A/C=0,33

A/C=0,30

A/C=0,27

Anexo H

H.1

Anexo H

Gráficos ilustrativos da evolução do escoamento (para 300 gramas de

pasta escoada) em função das várias amostras do cimento, para cada

par cimento de referência-superplastificante, ao longo dos três períodos

de tempo para os quais foram realizados os

ensaios (10, 30 e 60 minutos)


H.2

Anexo H

H.3

05

1015202530354045

Amostra

S I 42,5 R com o superplas ficante G

10 min

30 min

60 min

0

5

10

15

20

Amostra

CA I 42,5 R com o superplas ficante G

10 min

30 min

60 min

0

50

100

150

200

250

300

Amostra

S I 42,5 R com o superplas ficante GS

10 min

30 min

60 min


H.4

05

1015202530354045

Amostra

CA I 42,5 R com o superplas ficante GS

10 min

30 min

60 min

020406080

100120140160

Amostra

S I 42,5 R com o superplas ficante R

10 min

30 min

60 min

050

100150200250300350400450500

Amostra

CA I 42,5 R com o superplas ficante R

10 min

30 min

60 min

Anexo I

I.1

Anexo I

Resultados dos ensaios de exsudação para a razão A/C de referência


I.2

Anexo I

I.3

Cimento S I 42,5 R


Data da amostra Superplastificante Volume de água exsudada (VAE) [%]

Papel absorvente Estufa Total

04/06/09 G 0,53 - 0,53

GS 0,00 - 0,00 R 0,15 - 0,15

12/06/09 G 0,72 - 0,72

GS 0,00 - 0,00 R 0,18 - 0,18

18/06/09 G 0,43 - 0,43

GS 0,00 - 0,00 R 0,20 - 0,20

25/06/09 G 0,45 - 0,45

GS 0,00 - 0,00 R 0,14 - 0,14

02/07/09 G 0,35 - 0,35

GS 0,00 - 0,00 R 0,18 - 0,18

16/07/09 G 0,38 - 0,38

GS 0,00 0,00 R 0,18 - 0,18

23/07/09 G 0,55 - 0,55

GS 0,00 - 0,00 R 0,10 - 0,10

30/07/09 G 0,39 - 0,39

GS 0,00 - 0,00 R 0,12 - 0,12

06/08/09 G 0,40 - 0,40

GS 0,00 - 0,00 R 0,12 - 0,12

13/08/09 G 0,46 - 0,46

GS 0,00 - 0,00 R 0,13 - 0,13


Cimento CA I 42,5 R




20/07/09 G 5,59 - 5,59

GS 0,98 - 0,98 R 0,14 - 0,14

27/07/09 G 13,53 13,17 26,70

GS 3,09 10,56 13,65 R 0,37 - 0,37

03/08/09 G 9,22 8,80 18,02

GS 2,29 3,30 5,59 R 0,16 - 0,16

10/08/09 G 6,72 3,43 10,15

GS 1,46 - 1,46 R 0,14 - 0,14


I.4

Ensaio de Exsudação (continuação)



17/08/09 G 7,62 8,77 16,39

GS 2,71 3,36 6,07 R 0,22 - 0,22

24/08/09 G 7,75 10,55 18,30

GS 0,00 6,04 6,04 R 0,18 - 0,18

31/08/09 G 7,61 8,99 16,60

GS 1,88 4,49 6,37 R 0,17 - 0,17

07/09/09 G 10,12 6,32 16,44

GS 1,54 5,12 6,66 R 0,17 - 0,17

14/09/09 G 9,81 9,08 18,89

GS 2,08 4,12 6,20 R 0,22 - 0,22

21/09/09 G 6,66 8,65 15,31

GS 1,57 5,38 6,95 R 0,23 - 0,23




Data da amostra Superplastificante Volume de água exsudada (VAE) [%] Papel absorvente Estufa Total

20/07/09 G 10,98 12,97 23,95

GS 0,34 - 0,34 R 0,13 - 0,13

17/08/09 G 9,53 20,19 29,72

GS 0,11 7,14 7,25 R 0,21 - 0,21

21/09/09 G 8,13 9,61 17,74

GS 0,96 2,76 3,72 R 0,17 - 0,17






29/09/09 G 3,12 40,37 43,49

GS 1,16 1,65 2,81 R 0,11 - 0,11

07/10/09 G 3,85 5,64 9,49

GS 0,51 - 0,51 R 0,12 - 0,12

04/11/09 G 8,86 7,25 16,11

GS 0,52 - 0,52 R 0,04 - 0,04


Anexo I

I.5

Cimento CS I 42,5 R




30/09/09 G 9,42 14,68 24,10

GS 0,12 9,35 9,47 R 0,18 - 0,18

21/10/09 G 8,32 10,78 19,10

GS 1,02 - 1,02 R 0,13 - 0,13

25/11/09 G 7,10 16,75 23,85

GS 1,90 3,06 4,96 R 0,10 - 0,10


Cimento CA I 52,5 R




12/10/09 G 4,96 6,46 11,42

GS 0,36 - 0,36 R 0,00 - 0,00

02/11/09 G 7,99 11,31 19,30

GS 0,20 - 0,20 R 0,00 - 0,00

09/11/09 G 7,24 9,07 16,31

GS 0,20 - 0,20 R 0,00 - 0,00



I.6

Anexo J

J.1

Anexo J


razão A/C em ± 0,03 para os ensaios de exsudação


J.2

Anexo J

J.3

0,000,100,200,300,400,500,600,700,80

Amostra

S I 42,5 R com superplas ficante G (3 horas)

A/C=0,38

A/C=0,35

A/C=0,32

0,000,100,200,300,400,500,600,700,80

Amostra

S I 42,5 R com superplas ficante GS (3 horas)

A/C=0,30

A/C=0,27

A/C=0,24

0,000,100,200,300,400,500,600,700,80

Amostra

S I 42,5 R com superplas ficante R (3 horas)

A/C=0,32

A/C=0,29

A/C=0,26


J.4

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

Amostra

CA I 42,5 R com superplas ficante G (3 horas)

A/C=0,58

A/C=0,55

A/C=0,52

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

Amostra

CA I 42,5 R com superplas ficante GS (3 horas)

A/C=0,45

A/C=0,42

A/C=0,39

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

Amostra

CA I 42,5 R com superplas ficante R (3 horas)

A/C=0,33

A/C=0,30

A/C=0,27

Anexo K

K.1

Anexo K

Gráficos ilustrativos do espalhamento em função de características do

cimento: teores de álcalis, C3A, C3S, C2S, C2S+C3S, C4AF, SO3 e fíler, e

ainda a finura Blaine


K.2

Anexo K

K.3

110

120

130

140

150

160

170

180

190

0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20

Teor de álcalis (%)

Superplas ficante G

S I 42,5 R (A/C=0,35)

CA I 42,5 R (A/C=0,55)

CS I 42,5 R (A/C=0,55)

CA I 52,5 R (A/C=0,55)

110

120

130

140

150

160

170

180

190

0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20


Superplas ficante GS

S I 42,5 R (A/C=0,27)

CA I 42,5 R (A/C=0,42)

CS I 42,5 R (A/C=0,42)

CA I 52,5 R (A/C=0,42)

5060708090

100110120130140150160

0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20


Superplas ficante R

S I 42,5 R (A/C=0,29)

CA I 42,5 R (A/C=0,30)

CS I 42,5 R (A/C=0,30)

CA I 52,5 R (A/C=0,30)


K.4

110

120

130

140

150

160

170

180

190

5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 10,00 11,00

Teor de C3A (%)

Superplas ficante G

S I 42,5 R (A/C=0,35)

CA I 42,5 R (A/C=0,55)

CS I 42,5 R (A/C=0,55)

CA I 52,5 R (A/C=0,55)

110

120

130

140

150

160

170

180

190

5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 10,00 11,00

Teor de C3A (%)


S I 42,5 R (A/C=0,27)

CA I 42,5 R (A/C=0,42)

CS I 42,5 R (A/C=0,42)

CA I 52,5 R (A/C=0,42)

5060708090

100110120130140150

5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 10,00 11,00

Teor de C3A (%)

Superplas ficante R

S I 42,5 R (A/C=0,29)

CA I 42,5 R (A/C=0,30)

CS I 42,5 R (A/C=0,30)

CA I 52,5 R (A/C=0,30)

Anexo K

K.5

120

130

140

150

160

170

180

40,00 50,00 60,00 70,00 80,00

Teor de C3S (%)

Superplas ficante G

S I 42,5 R (A/C=0,35)

CA I 42,5 R (A/C=0,55)

CS I 42,5 R (A/C=0,55)

CA I 52,5 R (A/C=0,55)

110

120

130

140

150

160

170

180

190

40,00 50,00 60,00 70,00 80,00

Teor de C3S (%)


S I 42,5 R (A/C=0,27)

CA I 42,5 R (A/C=0,42)

CS I 42,5 R (A/C=0,42)

CA I 52,5 R (A/C=0,42)

5060708090

100110120130140150

40,00 50,00 60,00 70,00 80,00

Teor de C3S (%)

Superplas ficante R

S I 42,5 R (A/C=0,29)

CA I 42,5 R (A/C=0,30)

CS I 42,5 R (A/C=0,30)

CA I 52,5 R (A/C=0,30)


K.6

120

130

140

150

160

170

180

0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00

Teor de C2S (%)

Superplas ficante G

S I 42,5 R (A/C=0,35)

CA I 42,5 R (A/C=0,55)

CS I 42,5 R (A/C=0,55)

CA I 52,5 R (A/C=0,55)

110

120

130

140

150

160

170

180

190

0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00

Teor de C2S (%)


S I 42,5 R (A/C=0,27)

CA I 42,5 R (A/C=0,42)

CS I 42,5 R (A/C=0,42)

CA I 52,5 R (A/C=0,42)

5060708090

100110120130140150

0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00

Teor de C2S (%)

Superplas ficante R

S I 42,5 R (A/C=0,29)

CA I 42,5 R (A/C=0,30)

CS I 42,5 R (A/C=0,30)

CA I 52,5 R (A/C=0,30)

Anexo K

K.7

120

130

140

150

160

170

180

65,00 70,00 75,00 80,00

Teor de C2S+C3S (%)

Superplas ficante G

S I 42,5 R (A/C=0,35)

CA I 42,5 R (A/C=0,55)

CS I 42,5 R (A/C=0,55)

CA I 52,5 R (A/C=0,55)

110

120

130

140

150

160

170

180

190

65,00 70,00 75,00 80,00

Teor de C2S+C3S (%)


S I 42,5 R (A/C=0,27)

CA I 42,5 R (A/C=0,42)

CS I 42,5 R (A/C=0,42)

CA I 52,5 R (A/C=0,42)

5060708090

100110120130140150

65,00 70,00 75,00 80,00

Teor de C2S+C3S (%)

Superplas ficante R

S I 42,5 R (A/C=0,29)

CA I 42,5 R (A/C=0,30)

CS I 42,5 R (A/C=0,30)

CA I 52,5 R (A/C=0,30)


K.8

120

130

140

150

160

170

180

8,00 8,50 9,00 9,50 10,00 10,50 11,00

Teor de C4AF (%)

Superplas ficante G

S I 42,5 R (A/C=0,35)

CA I 42,5 R (A/C=0,55)

CS I 42,5 R (A/C=0,55)

CA I 52,5 R (A/C=0,55)

110

120

130

140

150

160

170

180

190

8,00 8,50 9,00 9,50 10,00 10,50 11,00

Teor de C4AF (%)


S I 42,5 R (A/C=0,27)

CA I 42,5 R (A/C=0,42)

CS I 42,5 R (A/C=0,42)

CA I 52,5 R (A/C=0,42)

5060708090

100110120130140150

8,00 8,50 9,00 9,50 10,00 10,50 11,00

Teor de C4AF (%)

Superplas ficante R

S I 42,5 R (A/C=0,29)

CA I 42,5 R (A/C=0,30)

CS I 42,5 R (A/C=0,30)

CA I 52,5 R (A/C=0,30)

Anexo K

K.9

120

130

140

150

160

170

180

2,00 2,50 3,00 3,50

Teor de SO3 (%)

Superplas ficante G

S I 42,5 R (A/C=0,35)

CA I 42,5 R (A/C=0,55)

CS I 42,5 R (A/C=0,55)

CA I 52,5 R (A/C=0,55)

110

120

130

140

150

160

170

180

190

2,00 2,50 3,00 3,50

Teor de SO3 (%)


S I 42,5 R (A/C=0,27)

CA I 42,5 R (A/C=0,42)

CS I 42,5 R (A/C=0,42)

CA I 52,5 R (A/C=0,42)

5060708090

100110120130140150

2,00 2,50 3,00 3,50 4,00

Teor de SO3 (%)

Superplas ficante R

S I 42,5 R (A/C=0,29)

CA I 42,5 R (A/C=0,30)

CS I 42,5 R (A/C=0,30)

CA I 52,5 R (A/C=0,30)


K.10

120

130

140

150

160

170

180

0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00

Teor de fíler (%)

Superplas ficante G

S I 42,5 R (A/C=0,35)

CA I 42,5 R (A/C=0,55)

CS I 42,5 R (A/C=0,55)

CA I 52,5 R (A/C=0,55)

110

120

130

140

150

160

170

180

190

0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00

Teor de fíler (%)


S I 42,5 R (A/C=0,27)

CA I 42,5 R (A/C=0,42)

CS I 42,5 R (A/C=0,42)

CA I 52,5 R (A/C=0,42)

5060708090

100110120130140150

0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00

Teor de fíler (%)

Superplas ficante R

S I 42,5 R (A/C=0,29)

CA I 42,5 R (A/C=0,30)

CS I 42,5 R (A/C=0,30)

CA I 52,5 R (A/C=0,30)

Anexo K

K.11

120

130

140

150

160

170

180

2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500

Blaine (cm2/g)

Superplas ficante G

S I 42,5 R (A/C=0,35)

CA I 42,5 R (A/C=0,55)

CS I 42,5 R (A/C=0,55)

CA I 52,5 R (A/C=0,55)

110

120

130

140

150

160

170

180

190

2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500

Blaine (cm2/g)


S I 42,5 R (A/C=0,27)

CA I 42,5 R (A/C=0,42)

CS I 42,5 R (A/C=0,42)

CA I 52,5 R (A/C=0,42)

5060708090

100110120130140150

2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500

Blaine (cm2/g)

Superplas ficante R

S I 42,5 R (A/C=0,29)

CA I 42,5 R (A/C=0,30)

CS I 42,5 R (A/C=0,30)

CA I 52,5 R (A/C=0,30)


K.12

Anexo L

L.1

Anexo L

Gráficos ilustrativos do tempo de escoamento em função de

características do cimento: teores de álcalis, C3A, C3S, C2S, C2S+C3S,

C4AF, SO3 e fíler, e ainda a finura Blaine


L.2

Anexo L

L.3

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20


Superplas ficante G

S I 42, 5 R (A/C=0,35)

CA I 42,5 R (A/C=0,55)

CS I 42,5 R (A/C=0,55)

CA I 52,5 R (A/C=0,55)

020406080

100120140160180200

0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20



S I 42, 5 R (A/C=0,27)

CA I 42,5 R (A/C=0,42)

CS I 42,5 R (A/C=0,42)

CA I 52,5 R (A/C=0,42)

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20


Superplas ficante R

S I 42, 5 R (A/C=0,29)

CA I 42,5 R (A/C=0,30)

CS I 42,5 R (A/C=0,30)

CA I 52,5 R (A/C=0,30)


L.4

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00

Teor de C3A (%)

Superplas ficante G

S I 42, 5 R (A/C=0,35)

CA I 42,5 R (A/C=0,55)

CS I 42,5 R (A/C=0,55)

CA I 52,5 R (A/C=0,55)

020406080

100120140160180200

0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00

Teor de C3A (%)


S I 42, 5 R (A/C=0,27)

CA I 42,5 R (A/C=0,42)

CS I 42,5 R (A/C=0,42)

CA I 52,5 R (A/C=0,42)

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00

Teor de C3A (%)

Superplas ficante R

S I 42, 5 R (A/C=0,29)

CA I 42,5 R (A/C=0,30)

CS I 42,5 R (A/C=0,30)

CA I 52,5 R (A/C=0,30)

Anexo L

L.5

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0,00 20,00 40,00 60,00 80,00

Teor de C3S (%)

Superplas ficante G

S I 42, 5 R (A/C=0,35)

CA I 42,5 R (A/C=0,55)

CS I 42,5 R (A/C=0,55)

CA I 52,5 R (A/C=0,55)

020406080

100120140160180200

0,00 20,00 40,00 60,00 80,00

Teor de C3S (%)


S I 42, 5 R (A/C=0,27)

CA I 42,5 R (A/C=0,42)

CS I 42,5 R (A/C=0,42)

CA I 52,5 R (A/C=0,42)

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0,00 20,00 40,00 60,00 80,00

Teor de C3S (%)

Superplas ficante R

S I 42, 5 R (A/C=0,29)

CA I 42,5 R (A/C=0,30)

CS I 42,5 R (A/C=0,30)

CA I 52,5 R (A/C=0,30)


L.6

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00

Teor de C2S (%)

Superplas ficante G

S I 42, 5 R (A/C=0,35)

CA I 42,5 R (A/C=0,55)

CS I 42,5 R (A/C=0,55)

CA I 52,5 R (A/C=0,55)

020406080

100120140160180200

0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00

Teor de C2S (%)


S I 42, 5 R (A/C=0,27)

CA I 42,5 R (A/C=0,42)

CS I 42,5 R (A/C=0,42)

CA I 52,5 R (A/C=0,42)

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00

Teor de C2S (%)

Superplas ficante R

S I 42, 5 R (A/C=0,29)

CA I 42,5 R (A/C=0,30)

CS I 42,5 R (A/C=0,30)

CA I 52,5 R (A/C=0,30)

Anexo L

L.7

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

66,00 68,00 70,00 72,00 74,00 76,00 78,00

Teor de C2S+C3S (%)

Superplas ficante G

S I 42, 5 R (A/C=0,35)

CA I 42,5 R (A/C=0,55)

CS I 42,5 R (A/C=0,55)

CA I 52,5 R (A/C=0,55)

020406080

100120140160180200

66,00 68,00 70,00 72,00 74,00 76,00 78,00

Teor de C2S+C3S (%)


S I 42, 5 R (A/C=0,27)

CA I 42,5 R (A/C=0,42)

CS I 42,5 R (A/C=0,42)

CA I 52,5 R (A/C=0,42)

0

100

200

300

400

500

600

700

800

66,00 68,00 70,00 72,00 74,00 76,00 78,00

Teor de C2S+C3S (%)

Superplas ficante R

S I 42, 5 R (A/C=0,29)

CA I 42,5 R (A/C=0,30)

CS I 42,5 R (A/C=0,30)

CA I 52,5 R (A/C=0,30)


L.8

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

8,00 8,50 9,00 9,50 10,00 10,50 11,00

Teor de C4AF (%)

Superplas ficante G

S I 42, 5 R (A/C=0,35)

CA I 42,5 R (A/C=0,55)

CS I 42,5 R (A/C=0,55)

CA I 52,5 R (A/C=0,55)

020406080

100120140160180200

8,00 8,50 9,00 9,50 10,00 10,50 11,00

Teor de C4AF (%)


S I 42, 5 R (A/C=0,27)

CA I 42,5 R (A/C=0,42)

CS I 42,5 R (A/C=0,42)

CA I 52,5 R (A/C=0,42)

0

100

200

300

400

500

600

700

800

8,00 8,50 9,00 9,50 10,00 10,50 11,00

Teor de C4AF (%)

Superplas ficante R

S I 42, 5 R (A/C=0,29)

CA I 42,5 R (A/C=0,30)

CS I 42,5 R (A/C=0,30)

CA I 52,5 R (A/C=0,30)

Anexo L

L.9

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

2,00 2,50 3,00 3,50 4,00

Teor de SO3 (%)

Superplas ficante G

S I 42, 5 R (A/C=0,35)

CA I 42,5 R (A/C=0,55)

CS I 42,5 R (A/C=0,55)

CA I 52,5 R (A/C=0,55)

020406080

100120140160180200

2,00 2,50 3,00 3,50 4,00

Teor de SO3 (%)


S I 42, 5 R (A/C=0,27)

CA I 42,5 R (A/C=0,42)

CS I 42,5 R (A/C=0,42)

CA I 52,5 R (A/C=0,42)

0

100

200

300

400

500

600

700

800

2,00 2,50 3,00 3,50 4,00

Teor de SO3 (%)

Superplas ficante R

S I 42, 5 R (A/C=0,29)

CA I 42,5 R (A/C=0,30)

CS I 42,5 R (A/C=0,30)

CA I 52,5 R (A/C=0,30)


L.10

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00

Teor de fíler (%)

Superplas ficante G

S I 42, 5 R (A/C=0,35)

CA I 42,5 R (A/C=0,55)

CS I 42,5 R (A/C=0,55)

CA I 52,5 R (A/C=0,55)

020406080

100120140160180200

0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00

Teor de fíler (%)


S I 42, 5 R (A/C=0,27)

CA I 42,5 R (A/C=0,42)

CS I 42,5 R (A/C=0,42)

CA I 52,5 R (A/C=0,42)

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00

Teor de fíler (%)

Superplas ficante R

S I 42, 5 R (A/C=0,29)

CA I 42,5 R (A/C=0,30)

CS I 42,5 R (A/C=0,30)

CA I 52,5 R (A/C=0,30)

Anexo L

L.11

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500

Blaine (cm2/g)

Superplas ficante G

S I 42, 5 R (A/C=0,35)

CA I 42,5 R (A/C=0,55)

CS I 42,5 R (A/C=0,55)

CA I 52,5 R (A/C=0,55)

020406080

100120140160180200

2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500

Blaine (cm2/g)


S I 42, 5 R (A/C=0,27)

CA I 42,5 R (A/C=0,42)

CS I 42,5 R (A/C=0,42)

CA I 52,5 R (A/C=0,42)

0

100

200

300

400

500

600

700

800

2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500

Blaine (cm2/g)

Superplas ficante R

S I 42, 5 R (A/C=0,29)

CA I 42,5 R (A/C=0,30)

CS I 42,5 R (A/C=0,30)

CA I 52,5 R (A/C=0,30)


L.12

Anexo M

M.1

Anexo M

Gráficos ilustrativos da exsudação em função de características do

cimento: teores de álcalis, C3A, C3S, C2S, C2S+C3S, C4AF, SO3 e fíler, e

ainda a finura Blaine


M.2

Anexo M

M.3

0

5

10

15

20

25

30

0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20


Superplas ficante G

Secil I 42,5 R (A/C=0,35)

Cimpor (A) I 42,5 R (A/C=0,55)

Cimpor (S) I 42,5 R (A/C=0,55)

Cimpor (A) I 52,5 R (A/C=0,55)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20



Secil I 42,5 R (A/C=0,27)

Cimpor (A) I 42,5 R (A/C=0,42)

Cimpor (S) I 42,5 R (A/C=0,42)

Cimpor (A) I 52,5 R (A/C=0,42)

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

0,40

0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20


Superplas ficante R

Secil I 42,5 R (A/C=0,29)

Cimpor (A) I 42,5 R (A/C=0,30)

Cimpor (S) I 42,5 R (A/C=0,30)

Cimpor (A) I 52,5 R (A/C=0,30)


M.4

0

5

10

15

20

25

30

0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00

Teor de C3A (%)

Superplas ficante G

Secil I 42,5 R (A/C=0,35)

Cimpor (A) I 42,5 R (A/C=0,55)

Cimpor (S) I 42,5 R (A/C=0,55)

Cimpor (A) I 52,5 R (A/C=0,55)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00

Teor de C3A (%)


Secil I 42,5 R (A/C=0,27)

Cimpor (A) I 42,5 R (A/C=0,42)

Cimpor (S) I 42,5 R (A/C=0,42)

Cimpor (A) I 52,5 R (A/C=0,42)

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

0,40

0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00

Teor de C3A (%)

Superplas ficante R

Secil I 42,5 R (A/C=0,29)

Cimpor (A) I 42,5 R (A/C=0,30)

Cimpor (S) I 42,5 R (A/C=0,30)

Cimpor (A) I 52,5 R (A/C=0,30)

Anexo M

M.5

0

5

10

15

20

25

30

0,00 20,00 40,00 60,00 80,00

Teor de C3S (%)

Superplas ficante G

Secil I 42,5 R (A/C=0,35)

Cimpor (A) I 42,5 R (A/C=0,55)

Cimpor (S) I 42,5 R (A/C=0,55)

Cimpor (A) I 52,5 R (A/C=0,55)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0,00 20,00 40,00 60,00 80,00

Teor de C3S (%)


Secil I 42,5 R (A/C=0,27)

Cimpor (A) I 42,5 R (A/C=0,42)

Cimpor (S) I 42,5 R (A/C=0,42)

Cimpor (A) I 52,5 R (A/C=0,42)

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

0,40

0,00 20,00 40,00 60,00 80,00

Teor de C3S (%)

Superplas ficante R

Secil I 42,5 R (A/C=0,29)

Cimpor (A) I 42,5 R (A/C=0,30)

Cimpor (S) I 42,5 R (A/C=0,30)

Cimpor (A) I 52,5 R (A/C=0,30)


M.6

0

5

10

15

20

25

30

0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00

Teor de C2S (%)

Superplas ficante G

Secil I 42,5 R (A/C=0,35)

Cimpor (A) I 42,5 R (A/C=0,55)

Cimpor (S) I 42,5 R (A/C=0,55)

Cimpor (A) I 52,5 R (A/C=0,55)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00

Teor de C2S (%)


Secil I 42,5 R (A/C=0,27)

Cimpor (A) I 42,5 R (A/C=0,42)

Cimpor (S) I 42,5 R (A/C=0,42)

Cimpor (A) I 52,5 R (A/C=0,42)

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

0,40

0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00

Teor de C2S (%)

Superplas ficante R

Secil I 42,5 R (A/C=0,29)

Cimpor (A) I 42,5 R (A/C=0,30)

Cimpor (S) I 42,5 R (A/C=0,30)

Cimpor (A) I 52,5 R (A/C=0,30)

Anexo M

M.7

0

5

10

15

20

25

30

66,00 68,00 70,00 72,00 74,00 76,00 78,00

Teor de C2S+C3S (%)

Superplas ficante G

Secil I 42,5 R (A/C=0,35)

Cimpor (A) I 42,5 R (A/C=0,55)

Cimpor (S) I 42,5 R (A/C=0,55)

Cimpor (A) I 52,5 R (A/C=0,55)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

66,00 68,00 70,00 72,00 74,00 76,00 78,00

Teor de C2S+C3S (%)


Secil I 42,5 R (A/C=0,27)

Cimpor (A) I 42,5 R (A/C=0,42)

Cimpor (S) I 42,5 R (A/C=0,42)

Cimpor (A) I 52,5 R (A/C=0,42)

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

0,40

66,00 68,00 70,00 72,00 74,00 76,00 78,00

Teor de C2S+C3S (%)

Superplas ficante R

Secil I 42,5 R (A/C=0,29)

Cimpor (A) I 42,5 R (A/C=0,30)

Cimpor (S) I 42,5 R (A/C=0,30)

Cimpor (A) I 52,5 R (A/C=0,30)


M.8

0

5

10

15

20

25

30

0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00

Teor de C4AF (%)

Superplas ficante G

Secil I 42,5 R (A/C=0,35)

Cimpor (A) I 42,5 R (A/C=0,55)

Cimpor (S) I 42,5 R (A/C=0,55)

Cimpor (A) I 52,5 R (A/C=0,55)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00

Teor de C4AF (%)


Secil I 42,5 R (A/C=0,27)

Cimpor (A) I 42,5 R (A/C=0,42)

Cimpor (S) I 42,5 R (A/C=0,42)

Cimpor (A) I 52,5 R (A/C=0,42)

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

0,40

0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00

Teor de C4AF (%)

Superplas ficante R

Secil I 42,5 R (A/C=0,29)

Cimpor (A) I 42,5 R (A/C=0,30)

Cimpor (S) I 42,5 R (A/C=0,30)

Cimpor (A) I 52,5 R (A/C=0,30)

Anexo M

M.9

0

5

10

15

20

25

30

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00

Teor de SO3 (%)

Superplas ficante G

Secil I 42,5 R (A/C=0,35)

Cimpor (A) I 42,5 R (A/C=0,55)

Cimpor (S) I 42,5 R (A/C=0,55)

Cimpor (A) I 52,5 R (A/C=0,55)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00

Teor de SO3 (%)


Secil I 42,5 R (A/C=0,27)

Cimpor (A) I 42,5 R (A/C=0,42)

Cimpor (S) I 42,5 R (A/C=0,42)

Cimpor (A) I 52,5 R (A/C=0,42)

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

0,40

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00

Teor de SO3 (%)

Superplas ficante R

Secil I 42,5 R (A/C=0,29)

Cimpor (A) I 42,5 R (A/C=0,30)

Cimpor (S) I 42,5 R (A/C=0,30)

Cimpor (A) I 52,5 R (A/C=0,30)


M.10

0

5

10

15

20

25

30

0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00

Teor de fíler (%)

Superplas ficante G

Secil I 42,5 R (A/C=0,35)

Cimpor (A) I 42,5 R (A/C=0,55)

Cimpor (S) I 42,5 R (A/C=0,55)

Cimpor (A) I 52,5 R (A/C=0,55)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00

Teor de fíler (%)


Secil I 42,5 R (A/C=0,27)

Cimpor (A) I 42,5 R (A/C=0,42)

Cimpor (S) I 42,5 R (A/C=0,42)

Cimpor (A) I 52,5 R (A/C=0,42)

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

0,40

0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00

Teor de fíler (%)

Superplas ficante R

Secil I 42,5 R (A/C=0,29)

Cimpor (A) I 42,5 R (A/C=0,30)

Cimpor (S) I 42,5 R (A/C=0,30)

Cimpor (A) I 52,5 R (A/C=0,30)

Anexo M

M.11

0

5

10

15

20

25

30

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000

Blaine (cm2/g)

Superplas ficante G

Secil I 42,5 R (A/C=0,35)

Cimpor (A) I 42,5 R (A/C=0,55)

Cimpor (S) I 42,5 R (A/C=0,55)

Cimpor (A) I 52,5 R (A/C=0,55)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000

Blaine (cm2/g)


Secil I 42,5 R (A/C=0,27)

Cimpor (A) I 42,5 R (A/C=0,42)

Cimpor (S) I 42,5 R (A/C=0,42)

Cimpor (A) I 52,5 R (A/C=0,42)

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

0,40

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000

Blaine (cm2/g)

Superplas ficante R

Secil I 42,5 R (A/C=0,29)

Cimpor (A) I 42,5 R (A/C=0,30)

Cimpor (S) I 42,5 R (A/C=0,30)

Cimpor (A) I 52,5 R (A/C=0,30)


M.12

Anexo N

N.1

Anexo N

Exemplo de um output das análises efectuadas no programa de

estatística R


N.2

Anexo N

N.3

Análise efectuada para os ensaios de espalhamento realizados com o cimento S I 42,5 R e superplastificante G


N.4

Anexo N

N.5


N.6

Anexo O

O.1

Anexo O

Quadros com os resultados das análises efectuadas no programa de

estatística R para os ensaios de escoamento


O.2

Anexo O

O.3

Variáveis com influência nos modelos que traduzem os ensaios de escoamento (30 minutos para

300 gramas de pasta escoada), que envolvem os dois cimentos de referência, e respectivos p-

value do teste F:

Análise Variáveis

p-value Cimento SP

Nº de

obs.

S I 42,5 R

G 10 * * * * * * * 0,6954

0,1619

GS 10 * * * * 0,1791

R 10 * * * * * * * 0,0140

CA I 42,5 R

G 10 * * * 0,0038

GS 10 * * * 0,0102

R 10 * * * * * * * 0,0691

S I 42,5 R +

CA I 42,5 R

G 20 * * 3,11E-11

2,38E-3 GS 20 * * * * * * * 6,02E-11

R 20 * * * 0,0071

G+GS+R 60 * * * * 4,63E-10 4,63E-10 * Parâmetro relevante para o modelo

Indica que determinado parâmetro não foi considerado como variável no modelo

Número de variáveis que surgem nos modelos com p-value 0,05 em relação ao número total

destes modelos que traduzem os ensaios de escoamento (30 minutos para 300 gramas de pasta

escoada) envolvendo os dois cimentos de referência:




O.4

Variáveis com influência nos modelos que traduzem os ensaios de escoamento (30 minutos para

300 gramas de pasta escoada), que envolvem os cimentos S I 42,5 R, CA I 42,5 R, CS I 42,5 R e

CA I 52,5 R, e respectivos p-value do teste F:

Análise Variáveis

p-value Cimento SP

Nº de

obs.

CA I 42,5 R +

CS I 42,5 R +

CA I 52,5 R

G 16 * * * * 0,0505

0,0180 GS 16 * * * * 0,0034

R 16 * * * * * * 2,14E-6

G+GS+R 48 * * 3,48E-7 3,48E-7

S I 42,5 R +

CA I 42,5 R +

CS I 42,5 R +

CA I 52,5 R

G 26 * * * 4,77E-14

5,72E-9 GS 26 * * * * * * * 3,41E-14

R 26 * * * * * 1,72E-8

G+GS+R 78 * * * * 2,45E-10 2,45E-10



destes modelos que traduzem os ensaios de escoamento (30 minutos para 300 gramas de pasta

escoada) envolvendo os cimentos S I 42,5 R, CA I 42,5 R, CS I 42,5 R e CA I 52,5 R.



Variáveis (método de Rietveld) com influência nos modelos que traduzem os ensaios de

escoamento (30 minutos para 300 gramas de pasta escoada), que envolvem os cimentos

CA I 42,5 R e CA II/A-L 42,5 R e respectivos p-value do teste F.

Análise Variáveis

p-value Cimento SP

Nº de

obs.

CA I 42,5 R +

CA II/A-L 42,5 R

G 13 * * * 0,0033 0,0050 GS 13 * * * * * 0,0057

R 13 * * * * 0,0058 G+GS+R 39 * * * * 2,47E-6 2,47E-6


Anexo O

O.5

Óxidos da análise química com influência nos modelos que traduzem os ensaio de escoamento

(30 minutos para 300 gramas de pasta escoada), que envolvem todos os cimentos estudados

(S I 42,5 R; CA I 42,5 R; CA II/A-L 42,5 R; CS II/A-L 42,5 R; CS I 42,5 R; CA I 52,5 R), e

respectivos p-value do teste F.

Análise Variáveis

p-value Cimento SP

Nº de

obs.

G 32 * * * * 2,20E-16

1,04E-9 GS 32 * * * * * * * 2,20E-16

R 32 * * * * * * * 3,11E-9

G+GS+R 96 * * * 0,0013 0,0013



O.6

Anexo P

P.1

Anexo P

Quadros com os resultados das análises efectuadas no programa de

estatística R para os ensaios de exsudação


P.2

Anexo P

P.3

Variáveis com influência nos modelos que traduzem os ensaios de exsudação, que envolvem os

dois cimentos de referência, e respectivos p-value do teste F:

Análise Variáveis

p-value Cimento SP

Nº de

obs.

S I 42,5 R

G 10 * * * * * * * 0,0262

0,05

GS 10 NA

R 10 * * * * * * * * 0,1367

CA I 42,5 R

G 10 * * * * 0,0047

GS 10 * * * * * * * * 0,0732

R 10 * * * * * * * * 0,0064

S I 42,5 R +

CA I 42,5 R

G 20 * * * 6,69E-7

9,20E-3 GS 20 * * * 0,0002

R 20 * * * * * 0,0274

G+GS+R 60 * * * * 2,20E-16 2,20E-16


NA Indica que não foi atribuído


destes modelos que traduzem os ensaios de exsudação envolvendo os dois cimentos de

referência:




P.4

Variáveis com influência nos modelos que traduzem os ensaios de exsudação, que envolvem os

cimentos S I 42,5 R, CA I 42,5 R, CS I 42,5 R e CA I 52,5 R, e respectivos p-value do teste F:

Análise Variáveis

p-value Cimento SP

Nº de

obs.

CA I 42,5 R +

CS I 42,5 R +

CA I 52,5 R

G 16 * * * * * 0,0570

0,0201 GS 16 * * * * * * * 0,0032

R 16 * * * * * * 0,0001

G+GS+R 48 * * * * * * 2,38E-14 2,38E-14

S I 42,5 R +

CA I 42,5 R +

CS I 42,5 R +

CA I 52,5 R

G 26 * * * 1,73E-9

3,21E-5 GS 26 * * * 4,35E-5

R 26 * * * * * 5,27E-5

G+GS+R 78 * * * * 2,20E-16 2,20E-16



destes modelos que traduzem os ensaios de exsudação envolvendo os cimentos S I 42,5 R,

CA I 42,5 R, CS I 42,5 R e CA I 52,5 R:



Variáveis (método de Rietveld) com influência nos modelos que traduzem os ensaios de

exsudação, que envolvem os cimentos CA I 42,5 R e CA II/A-L 42,5 R e respectivos p-value do

teste F:

Análise Variáveis p-value

Cimento SP C3A C3S C2S C4AF SO3 Fíler Blaine Na2Oeq A/C

CA I 42,5 R +

CA II/A-L 42,5 R

G * * * * 0,0006

GS * * * * 0,0099

R * * * * * * 0,0041

G+GS+R * * * * * 7,03E-12


Anexo P

P.5

Óxidos da análise química com influência nos modelos que traduzem os ensaio da exsudação,

que envolvem todos os cimentos estudados (S I 42,5 R; CA I 42,5 R; CA II/A-L 42,5 R;

CS II/A-L 42,5 R; CS I 42,5 R; CA I 52,5 R), e respectivos p-value do teste F:

Análise Variáveis

p-value Cimento SP

Nº de

obs.

G 32 * * * * * * 2,979E-7

1,06E-5 GS 32 * * * * * 2,95E-5

R 32 * * * * * 2,16E-6

G+GS+R 96 * 3,81E-5 3,81E-5


Tese Final-após apresentação - ULisboa · ii necessários. A liberdade concedida e a confiança...

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