Solução de agente redutor de água para vários problemas de cimento

Cimento Alto Alcalino
Os álcalis solúveis no cimento são geralmente expressos como equivalente de Na₂O e originam-se principalmente de argila e aditivos utilizados na produção de cimento. Uma quantidade adequada de álcali solúvel promove a hidratação do cimento, o que facilita o desenvolvimento inicial da resistência do concreto. Experimentos mostraram que a fluidez do concreto de cimento aumenta com o teor de álcalis. Porém, quando o teor alcalino atinge um determinado nível, a hidratação do cimento acelera acentuadamente, causando uma redução significativa na fluidez da pasta de cimento. O efeito plastificante dos agentes redutores de água também diminui visivelmente, levando a uma maior perda de abatimento ao longo do tempo para o concreto usado em aplicações de concreto pronto e bombeável.

A principal razão para este fenômeno é que os álcalis no cimento aceleram a dissolução do aluminato tricálcico (C3A). Na presença de gesso como regulador de pega, os cristais AFt se formam rapidamente e encapsulam a superfície do C3A, inibindo a hidratação direta ao aluminato de cálcio e melhorando a fluidez da pasta de cimento.

No entanto, o teor excessivo de álcalis leva à formação de uma grande quantidade de cristais de AFt na fase inicial, reduzindo a fluidez e tornando os agentes redutores de água menos eficazes. Isto é caracterizado por uma eficiência inadequada de redução de água, efeitos de plastificação deficientes e maior perda de abatimento ao longo do tempo. Ao usar cimento com alto teor alcalino, os agentes redutores de água com baixo teor de sulfato apresentam baixo desempenho. Por outro lado, agentes redutores de água com alto teor de sulfato (por exemplo, teor de sulfato de sódio acima de 20%) demonstram adaptabilidade significativamente melhor.

Esta melhoria surge porque os agentes redutores de água com baixo teor de sulfato contêm CaSO4 que se dissolve facilmente. Antes da dissolução do gesso no cimento, uma quantidade significativa de SO3 já está presente na água, reagindo com o C3A para formar cristais AFt, evitando a formação de aluminato de cálcio e mitigando a perda de fluidez. Agentes redutores de água com alto teor de sulfato de sódio são mais adequados para cimento com alto teor alcalino. Muitos agentes redutores de água à base de policarboxilato têm baixos níveis de pH e, quando combinados com retardadores ácidos como o ácido cítrico, têm dificuldade para se adaptar ao cimento com alto teor alcalino. Os aditivos ácidos neutralizam rapidamente os álcalis, liberando calor, o que aumenta a temperatura e acelera a hidratação do cimento. Isso resulta em baixa fluidez e uma rápida perda de abatimento. Os retardadores alcalinos, por outro lado, podem evitar esses problemas.

Cimento com baixo teor de enxofre e baixo teor alcalino
O teor ideal de álcalis solúveis no cimento é geralmente considerado como {{0}},4%-0,6%. O cimento com menos de 0,4% de álcali é denominado cimento de baixo teor alcalino. Os álcalis solúveis estão frequentemente presentes como sais de sulfato, portanto o cimento com baixo teor alcalino também é denominado cimento com deficiência de enxofre.

Quando o cimento de baixo teor alcalino é misturado com agentes redutores de água, a fluidez geralmente é baixa. O aumento da dosagem do agente redutor de água oferece melhora limitada e muitas vezes agrava problemas como sangramento, má homogeneidade do concreto e rápida perda de abatimento. Os agentes redutores de água comuns não conseguem se adaptar efetivamente ao cimento deficiente em enxofre, mesmo com dosagem significativamente aumentada de retardador.

A causa raiz desta incompatibilidade reside na insuficiência de SO3 no cimento, o que não consegue suprimir eficazmente a hidratação do C3A. Isto leva à adsorção rápida e excessiva de aditivos pelo C3A, reduzindo a eficiência de plastificação dos agentes redutores de água. A suplementação de álcalis solúveis (por exemplo, sulfatos) é a única solução eficaz. O simples aumento da dosagem do retardador tem efeito mínimo.

Cimento de alta mistura
De acordo com os padrões de cimento chineses, grandes quantidades de aditivos como cinzas volantes, pozolanas, escórias e calcário finamente moído podem ser adicionados ao cimento. Esses aditivos variam em atividade, demanda de água, conteúdo mineral e propriedades de adsorção, impactando a compatibilidade dos aditivos com o cimento.

Cinzas volantes de alta qualidade devem ter alta atividade (alto teor reativo de SiO2 e Al2O3), baixa perda por ignição (LOI), tamanho de partícula fino e baixa demanda de água. LOI, que indica o teor de carbono não queimado nas cinzas volantes, tem o maior impacto na compatibilidade dos aditivos. Um maior teor de carbono degrada o desempenho do concreto, aumentando a demanda de água e o sangramento, exacerbando a deformação por retração e enfraquecendo a ligação entre a pasta de cimento e os agregados.

O carbono não queimado nas cinzas volantes também forma uma película hidrofóbica nas superfícies das partículas, obstruindo a penetração da água e reduzindo a reatividade das cinzas volantes. O carbono compete ainda com o cimento pela adsorção de aditivos, afetando a fluidez da pasta de cimento. As soluções incluem o aumento da dosagem de aditivos e o uso conjunto de agentes incorporadores de ar de alta qualidade. Bolhas de ar finas e uniformes podem mitigar os efeitos adversos das cinzas volantes com alto teor de carbono.

O cimento de escória, com seu alto teor de alumina, muitas vezes requer gesso adicional para regular a presa. Os processos comuns de fabricação de cimento Portland podem exacerbar a deficiência de enxofre no cimento de escória. Agentes redutores de água com alto teor de sulfato, combinados com agentes incorporadores de ar de qualidade, oferecem melhor desempenho para esse tipo de cimento.

Cimento com Alto Teor C3A
O cimento consiste principalmente em C3S, C2S, C3A e C4AF, com sua atividade de adsorção classificada como C3A > C4AF > C3S > C2S. C3A tem a maior capacidade de adsorção para agentes redutores de água. À medida que o teor de C3A aumenta, a fluidez do concreto diminui e a perda de abatimento ao longo do tempo aumenta.

O excesso de C3A (mais de 8%) afeta negativamente a fluidez do concreto, consumindo a maior parte dos agentes redutores de água, deixando agentes insuficientes para dispersar outros componentes minerais como o C3S. Testes mostraram que a adição de SO3 (através de agentes redutores de água com alto teor de sulfato) ou o co-uso de retardadores de ácido hidroxila carboxílico podem suprimir a hidratação e a adsorção de C3A. Os retardadores multiálcoois são menos eficazes.

Agentes redutores de água de baixo custo com dosagem aumentada também podem atender à demanda de C3A, ao mesmo tempo que melhoram a fluidez de outros componentes como o C3S. Como esses agentes são econômicos, eles não aumentam significativamente as despesas.