Usos e Viabilidade Econômica dos Aditivos Plastificantes e

Superplastificantes em Concreto

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Universidade Federal do Paraná

Integrantes:

1. Gustavo Batista Mohacsi;

2. Kauane Tavares;

3. Roberto Araújo Ortega;

4. Polyana Roque;

5. Victor Eduardo Bueno Ataide

Professor: Marcelo Medeiros

Disciplina de Materiais de Construção Civil I – TC030

Departamento de Construção Civil

UFPR - 2016

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Abordagem

1. Definição normativa;

2. A importância do uso de aditivos;

3. Aditivos Plastificantes e Superplastificantes – Princípio ativo;

4. Vantagens;

5. Desvantagens;

6. Viabilidade Econômica;

7. Estudo de Caso laboratorial;

8. Aplicações efetivas.

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Definição NormativaNBR 117678:2011

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NBR 11768:1992/2011

“Aditivos químicos para concreto de cimento Portland – Requisitos”

1. Plastificantes: Produto que aumenta o índice de consistência do concreto mantida a quantidade de água, ou permite redução de no mínimo 6% de água mantendo mesma consistência.

2. Superplastificantes: Produto que aumenta o índice de consistência do concreto mantida a quantidade de água, ou permite redução de no mínimo 12% de água mantendo mesma consistência.

3. Hiperplastificantes: Produto que aumenta o índice de consistência do concreto mantida a quantidade de água, ou permite redução de no mínimo 20% de água mantendo mesma consistência.

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Bases dos Plastificantes e Superplastificantes

Bases dos Plastificantes

• Lignosulfonatos.

• Naftaleno sulfonado.

• Policarboxilatos.

Bases dos Superplastificantes

• Resina melamina-formaldeído.

• Naftaleno sulfonado.

• Policarboxilatos.

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Aditivos PlastificantesOs aditivos plastificantes são polímeros orgânicos derivados delignossulfonatos e são usados para produzir concretos com maior resistênciapor meio da redução no teor de água, também para obter uma resistênciaespecífica para um consumo de cimento menor, ou, aumentar o abatimentosem alterar o conteúdo de água (ACI 212.3R-91).

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Princípio ativoAs partículas de cimento têm uma forte tendência a flocularem quandomisturadas com água. Essa tendência decorre de diversos tipos de interações:forças de van der Waals entre as partículas, interações eletrostáticas e fortesinterações envolvendo moléculas de água ou hidratos (AÏTCIN et al, 1994).

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Princípio ativoAs moléculas do aditivo se adsorvem nas superfícies dos grãos de cimentoconferindo a eles uma carga elétrica negativa. Esta carga gera uma repulsãoeletrostática entre partículas vizinhas de cimento, promovendo defloculaçãoe dispersão destas partículas (JOLICOEUR e SIMARD, 1998; COLLEPARDI, S. etal, 1999; COLLEPARDI, M., 2003).

A ação do aditivo plastificante tem, também, algum efeito na dispersão do arna água, o que pode levar a um efeito secundário de incorporação de ar,principalmente os que têm lignossulfonato como agente (NEVILLE, 1997;JOLICOEUR e SIMARD, 1998; COLLEPARDI, M., 2003). Já ossuperplastificantes, por serem produtos sintéticos, feitos de matérias-primas que não contêm açúcares ou impurezas, não apresentam estesefeitos.

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Princípio ativo

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Princípio ativoOs lignossulfonatos em dosagens elevadas, podem retardar o tempo de pegaem 1 a 3 horas (ACI 212.3R-91).Esse efeito decorre da variação na composição destes aditivos,principalmente dos lignossulfonatos, que, por serem sub-produtos, se tornadifícil a remoção completa de açúcares e outras impurezas, inibindo anucleação e o crescimento dos produtos de hidratação (JOLICOEUR et al,2003).

As Segundo Blick, Peterson e Winter (1974), é possível produzir concretoscom resistência à compressão de cerca de 50 a 60 MPa usando-se aditivo àbase de lignossulfonatos. Além do que, observa-se que o concreto é menossegregável e também tem maior fluidez. A exsudação é reduzida, em partepela incorporação de ar.

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Método de AdiçãoAlguns autores afirmam que o aditivo é melhor adsorvido quando adicionadocom atraso em relação à mistura de cimento e água e assim, promove maiorfluidez.Neville (1997) diz que, para aditivo plastificante, um atraso de apenas 29segundos. Já Meyer e Perenchio (1979) sugerem um atraso de 1 ou 2minutos. Collepardi, M. (1984) diz que bons resultados podem ser obtidoscom a adição do aditivo ao final do período de mistura do cimento, agregadose água, ou, caso este procedimento seja difícil de se adotar na prática, aadição após 30 segundos também é uma boa opção.

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Aditivos SuperplastificantesA distinção entre os aditivos plastificantes e os superplastificantes se dámuito mais na intensidade do que no tipo de performance. Enquanto que, oprimeiro promove um aumento no abatimento de 50 a 70 mm, o segundopode aumentá-lo em 150 a 200 mm.

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Interação FísicaOs mecanismos de dispersão dos superplastificantes podem ser oriundosbasicamente de dois efeitos:

1) Repulsão eletrostática;Mesmo do Plastificante.

2) Repulsão estérica.Este efeito, chamado de barreira estérica, é produzido pela presença delongas ramificações de cadeias poliméricas, que se adsorvem nas superfíciesde partículas cimentícias, impedindo que estas se aglomerem. (COLLEPARDI,S. et al, 1999).

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Efeitos no ConcretoUm dos maiores benefícios do uso de superplastificantes em concreto é amelhora das suas características de fluidez. No entanto, o aumento noabatimento alcançado inicialmente é perdido em um período relativamentecurto, aproximadamente 30 a 60 minutos e, em seguida, a consistência damistura volta à original (RAMACHANDRAN e MALHOTRA, 1984; COLLEPARDI,M., 2003).Outra possível solução para atenuar a perda de fluidez com o tempo é o usode aditivos retardadores de pega.

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Efeitos no ConcretoOs superplastificantes são indicados na produção de concretos comresistência à compressão aos 28 dias maior que 41 MPa e são essenciaisquando se requer uma resistência mínima de 69 Mpa nessa idade, emcondições de campo (ACI 212.4R-93).

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Método de AdiçãoJá Aiad, El-Aleem e El-Didamony (2002) e Aiad (2003) obtiveram melhoresresultados em seus experimentos para atrasos de 10 a 15 minutos,observando melhoras nas propriedades reológicas de pastas de cimento porperíodos de tempo de até duas horas.

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A importância do uso de aditivos redutores de água – Plastificantes e Superplastificantes

• Redução da relação a/c.

• Toda a água que excede o ponto de saturação do cimento resulta em poros. As propriedades mecânicas do concreto como resistência, permeabilidade e durabilidade estão diretamente relacionadas com a porosidade da peça e a menor relação a/c.

• Redução do consumo de cimento;

• De forma geral, os Plastificantes e Superplastificantes atuam na melhoria das propriedades do concreto cru pois proporciona fluidez e posteriormente melhoria no produto final.

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Uso de Aditivos Plastificantes

• Concretos de alta resistência.

• Concretos bombeados.

• Concreto projetado.

• Concretos aparentes.

• Concretos de alto desempenho.

• Concreto protendido.

• Concreto pré-moldado.

• Concreto gelado.

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Campos de aplicação de Superplastificantes

• Concretagem de edifícios, pavimentos, pontes, reservatórios e silos.

• Concreto bombeado, pré-moldado e protendido.

• Concreto de alto desempenho, com sílica ativa (microsílica).

• Concreto para reparos especiais.

• Concretos para pisos industriais e pavimentos.

• Concretos autoadensáveis.

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Vantagens na aplicação

1. Redução da relação água/cimento.

2. Redução da retração por secagem.

3. Redução da permeabilidade.

4. Facilitação da manipulação, adensamento, transporte e aplicação.

5. Aumento da fluidez.

6. Aumento da resistência mecânica.

7. Aumento da durabilidade.

8. Aumento da resistência a ataques de cloreto.

9. Melhor aderência às armaduras.

10. Melhor acabamento.

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BETINA ROYER, ROSANA M. N. ASSUNÇÃO, GUIMES RODRIGUES

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BETINA ROYER, ROSANA M. N. ASSUNÇÃO, GUIMES RODRIGUES

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BETINA ROYER, ROSANA M. N. ASSUNÇÃO, GUIMES RODRIGUES

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Desvantagens

1. Custo elevado.

2. Falhas de dosagem podem produzir retardamento da pega, segregação excessiva e exsudação.

3. Efeito temporário, logo, é necessário cuidado com o tempo na aplicação do aditivo.

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COLLEPARDI, M., 2003

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Custos

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Plastificante

Valor de 1L de plastificante: entre R$17 e R$28

1L de plastificante é utilizado em 400kg a

588kg de cimento

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Superplastificante

1L de plastificante é utilizado em 83kg a 400kg de cimento

Valor de 1L de superplastificante: entre

R$17 e R$46

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Estudo de caso - Laboratorial

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Resumo

• Análise de desempenho em múltiplos traços do aditivo Murasan BWA 18 – MC Bauchimie;

• Fonte: Escola Técnica Estadual Vasco Antônio Venchiarutti, alunos de Tecnologia dos Materiais de Construção III: Gustavo Mohacsi e Danilo Wulf, Professores Orientadores: Eng. MSc. Hélio Françozo e Eng. Carlos Facheris – Ano de elaboração: 2014.

• Metodologia: Conforme regulamentado na NBR 7215 –Determinação da Resistência a Compressão.

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Resultados

Mohacsi e Wulf, 2014

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Resultados

Mohacsi e Wulf, 2014

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Exemplos de Aplicação

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A construção de Usinas Hidrelétricas e Barragens demanda cuidados específicos com adurabilidade da estrutura. Deve-se ter a redução significativa de água, melhora datrabalhabilidade e consequentemente aumentam a durabilidade da estrutura. Devido a longadistância é comum a utilização de matérias primas locais. Neste caso, ocorre a necessidade dodesenvolvimento de um aditivos in loco.

https://www.itaipu.gov.br/energia/barragem35

http://www.ecoponte.com.br/

Muitas vezes os pavimentos que necessitam de esbeltez e adensamento como as estruturas degrande porte. Os plastificantes e superplastificantes são eficazes no uso de concretos pré-fabricados e bombeados. Por isso também são também chamados de redutores da tensãosuperficial da água de mistura. Não tem influência sobre o processo químico do cimento, evita asegregação e a exsudação, reduzindo a retração do concreto, o que é bom.

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http://www.portonovosa.com/pt-br/obras

Reduzem o tempo de desforma e permitem que o concreto resista, mesmo em baixas idades, àspressões hidrostáticas, evitando o carregamento da pasta de cimento por água corrente. Sãoempregados quando o concreto necessita ser solicitado a curto prazo: fundações, túneis,pavimentações, reparos urgentes.

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EXEMPLOS DE APLICAÇÃO

O uso de aditivos plastificantes tem o objetivo de diminuir a permeabilidade do material. Emestruturas marítimas essa é uma alternativa interessante, já que melhora o empacotamento daspartículas, conferindo menor porosidade e, consequentemente, maior resistência àsintempéries. Melhorando o desempenho do concreto frente aos agentes agressivos.

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http://www.constremac.com.br/newsletterContent.aspx?codigo=130

Estações de Tratamento de Efluentes são estruturas que estão em contato com diversassubstâncias químicas que agridem e diminuem a durabilidade, além disso estão sujeitas aataques provenientes dos gases, agentes de limpeza, além da abrasão consequência doconstante fluxo de água. Desta maneira devem ser protegidas e impermeabilizadas com oobjetivo de aumentar a vida útil do sistema e evitar intervenções.

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http://site.sanepar.com.br/imprensa/galeria/estacao-de-tratamento-de-esgoto-santa-quiteria-curitiba

Referências:

1. Mohacsi e Wulf, 2014 - Análise comparativa das características da argamassa em função dos aditivos – Murasan BWA 18 e Centrement Stabi 520. – ETECVAV – Escola Técnica Estadual Vasco Antônio Venchiarutti.

2. Andrade, Maria Aparecida, 2013 – Centro Universitário do Intituto Mauá de Tecnologia – Avaliação da composição de polímeros de Naftaleno Sulfonado Aldeídeo Consensado.

3. Modro, NLR – 2009 – UDESC, Universidade Estadual de Santa Catarina, Avaliação do Concreto de Cimento Portland com uso de aditivos, publicado na revista Matéria.

4. Royer, Betina; Assunção, Rosana – 2005 - Instituto de Química – UFU –Efeito da aplicação de PSSna como aditivos em argamassas e concretos de cimento Portland.

5. NBR: 11768:1992 e 2011.

6. Sanepar;

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