Qual a compatibilidade entre o superplastificante de ácido policarboxílico e a matéria-prima do concreto?

A trabalhabilidade e a resistência do concreto sempre estiveram intimamente relacionadas à relação água-cimento. Por exemplo, a preparação de betão de alta resistência normalmente requer uma relação água-cimento baixa, mas uma relação água-cimento mais baixa reduz inevitavelmente a fluidez do betão, tornando a construção mais difícil. A introdução de agentes redutores de água aliviou com sucesso a contradição entre trabalhabilidade e resistência causada pela relação água-cimento, permitindo a preparação de concreto com boa trabalhabilidade e alta resistência.

Devido às suas vantagens, como baixa dosagem, alta taxa de redução de água, boa retenção de abatimento, estrutura molecular ajustável e respeito ao meio ambiente, o superplastificante policarboxilato tem sido cada vez mais aplicado. Tornou-se o redutor de água preferido para a preparação de concretos de alto desempenho, como concreto bombeado de ultra-alto, concreto autoadensável e concreto de alta resistência. No entanto, apesar da crescente aplicação do superplastificante policarboxilato, problemas como má redução e dispersão de água, pega anormal do concreto, perda excessiva de abatimento ao longo do tempo e até mesmo diminuição da resistência do concreto têm sido observados em aplicações práticas. Um dos principais motivos é o problema de compatibilidade entre o superplastificante policarboxilato e diversas matérias-primas do concreto.

De acordo com o JC/T 1083-2008Métodos de teste para compatibilidade entre redutores de cimento e água, a compatibilidade entre o cimento e o redutor de água é considerada boa se o ponto de saturação do redutor de água for claro, a fluidez inicial da pasta de cimento for boa, a perda ao longo do tempo for pequena e não houver sangramento ou segregação evidente. A compatibilidade do superplastificante policarboxilato com diferentes matérias-primas no concreto pode se refletir nos seguintes aspectos:

Cimento

Ao utilizar o mesmo superplastificante de policarboxilato com cimentos diferentes, é possível que o superplastificante seja altamente compatível com um cimento, mas pouco compatível com outro. Da mesma forma, ao utilizar o mesmo cimento com diferentes superplastificantes de policarboxilato, podem surgir situações semelhantes. Superficialmente, esses problemas parecem ser causados ​​por diferenças nos tipos de superplastificantes de cimento e policarboxilato, mas a causa raiz está em suas propriedades físicas e químicas. Além disso, a área superficial específica do cimento é outro fator que afeta sua compatibilidade com o superplastificante policarboxilato. Quando a área superficial específica do cimento aumenta, a área de contato entre as partículas de cimento e a água, bem como as moléculas do superplastificante policarboxilato, aumenta, levando a um aumento na energia superficial e a uma taxa de hidratação do cimento mais rápida, melhorando assim a adsorção e resultando em maior perda ao longo do tempo, o que pode causar baixa compatibilidade.

Aditivos Minerais

Resíduos sólidos industriais, como cinzas volantes, escórias e sílica ativa, são comumente usados ​​como aditivos para concreto, servindo não apenas para fins ambientais, mas também sendo matérias-primas essenciais para a preparação de concretos de alto desempenho do ponto de vista técnico. A compatibilidade entre os aditivos minerais e o superplastificante de policarboxilato se deve principalmente ao efeito de adsorção dos aditivos no superplastificante. A escória granulada de alto forno e as cinzas volantes de alta qualidade com alto teor de vidro esférico apresentam baixa adsorção do superplastificante policarboxilato, apresentando boa compatibilidade com o mesmo.

O teor de carbono nas cinzas volantes é o principal fator que afeta sua compatibilidade com o superplastificante policarboxilato. Cinzas volantes com alto teor de carbono podem adsorver grandes quantidades de superplastificante e água, resultando em baixa compatibilidade. A sílica ativa, devido à sua área superficial específica muito elevada, pode absorver uma quantidade significativa de superplastificante policarboxilato, levando a uma baixa compatibilidade.

Outras misturas químicas

A combinação de vários aditivos pode produzir um efeito sobreposto, sendo esta via técnica cada vez mais aplicada na área do betão. Às vezes, um único redutor de água não consegue atender aos requisitos de construção, sendo necessária a utilização de uma combinação de diferentes redutores de água. A adaptabilidade do superplastificante policarboxilato com outros redutores de água varia dependendo do tipo do outro redutor. Funciona bem com redutores de água à base de lignossulfonato, mas pode ter interações negativas quando usado com redutores de água à base de naftaleno. Além disso, o superplastificante de policarboxilato pode ter problemas de compatibilidade com outros aditivos, como agentes de resistência inicial, retardadores e agentes de expansão. O teor de sulfato e álcali nestas misturas, particularmente, pode afetar significativamente a sua compatibilidade com o superplastificante policarboxilato.

Agregados

Os agregados têm impacto direto nas diversas propriedades do concreto, sendo o teor de lama um dos principais indicadores da qualidade dos agregados. Antes da introdução do superplastificante policarboxilato, o impacto do pó de lama nos agregados no desempenho do concreto, desde que estivesse dentro dos limites padrão, era relativamente pequeno e muitas vezes esquecido. No entanto, à medida que o uso de superplastificante de policarboxilato aumentou e os recursos agregados naturais de alta qualidade tornaram-se mais escassos, o uso de areia manufaturada com alto teor de pó e areia natural com maior teor de lama no concreto mostrou baixa compatibilidade com o superplastificante de policarboxilato. O superplastificante é particularmente sensível ao teor de lama nos agregados, e o alto teor de lama pode prejudicar gravemente a redução de água e o desempenho de dispersão do superplastificante, afetando em última análise a trabalhabilidade e a resistência do concreto.

Conteúdo de sulfato e álcali

Os sulfatos no concreto vêm principalmente do clínquer de cimento, aditivos, outros aditivos químicos e gesso externo usado para controlar a pega do cimento. Estudos demonstraram que os sulfatos, por um lado, competem com o superplastificante policarboxilato pela adsorção, reduzindo a quantidade de superplastificante disponível para dispersar as partículas de cimento. Por outro lado, a presença de sulfatos pode reduzir o efeito de impedimento estérico do superplastificante, afetando assim o seu desempenho de redução de água e dispersão.