Evaluation of the properties of the self-compacting concrete containing viscosity-modifying admixtures in the fresh state 

 

Dinah Meireles (1); Alexandre de Castro (2); André Geyer (3); Cláudio Luiz de Carvalho (4).

 

 

(1) Mestranda em Engenharia Civil, Universidade Federal de Goiás - dinah_2510@hotmail.com

(2) Doutorando em Engenharia Civil, Universidade Federal do Rio Grande do Sul e Engenheiro de Furnas Centrais Elétricas S.A. - concreto@furnas.com.br

(3) Professor Doutor da Escola de Engenharia Civil, Universidade Federal de Goiás -  ageyer@eec.ufg.br 
(4) Graduando em Engenharia Civil, Universidade Católica de Goiás e Técnico de Furnas Centrais Elétricas S.A. - concreto@furnas.com.br

 

 

Resumo

 

Este trabalho apresenta o projeto de P&D “Desenvolvimento de Método de Dosagem e Avaliação das Propriedades do Concreto Reodinâmico”, que se encontra em andamento dentro do Programa ANEEL, ciclo 2005-2006 (código 0394-050/2006).O artigo mostra o estudo feito com concreto auto-adensável contendo aditivos modificadores de viscosidade. São apresentadas suas propriedades no estado fresco, fluidez e segregação, a medida em que varia-se o traço do concreto e a marca dos aditivos utilizados no mesmo. Foi desenvolvido dois traços de concreto, um rico e um pobre, para cada tipo de aditivo modificador de viscosidade utilizado. Foram empregadas quatro tipos de marca de aditivos superplastificantes base policarboxilato e três tipos de marca de aditivos modificadores de viscosidade. Foram comparadas as dosagens utilizando apenas superplastificantes e dosagens com superplastificantes e modificadores de viscosidade, além de compará-las entre si. O estudo teve um total de vinte corpos-de-prova. Para avaliar as propriedades do concreto no estado fresco foram realizados o teste do espalhamento (slump flow), funil V, caixa U e coluna de segregação.

 

Palavra-Chave: concreto auto-adensável, aditivos, viscosidade

 

Abstract

 

The article presents the study done with self-compacting concrete containing viscosity-modifying admixtures. Their properties in the fresh state, fluidity and segregation, are presented. It will be discussed the variation of those properties conforms the line and / or addictive adopted. Four types of mark of superplasticing admixture and three types of mark of viscosity-modifying admixture were used, being developed two lines, a rich and a poor one, for each dosage. To the whole, twenty dosages were developed. To evaluate the properties in the fresh state they were accomplished the dispersal test (slump flow), funnel V, box U and column test.  

 

Keywords: self-compacting concrete, admixtures, viscosity

 

1 Introdução

 

O concreto auto-adensável pode ser definido como o concreto que possui fluidez necessária para preencher as fôrmas sem qualquer tipo de interferência externa ou interna e coesão suficiente para não sofrer segregação.

Segregação é o fenômeno de separação entre o agregado graúdo e a argamassa no concreto fresco, devida à incapacidade da argamassa em manter as partículas do agregado graúdo suspensa uniformemente dentro do concreto fresco.

Para aumentar a fluidez do concreto convencional, tornando-o autoadensável, são usados aditivos superplastificantes, que conduzem a uma redução da viscosidade da pasta, aumentando a possibilidade do afundamento das partículas do agregado graúdo na argamassa. Desse modo, o valor da tensão de escoamento da matriz é quase zero (relativamente ao concreto normal), tornando-se muito pequeno para restringir o afundamento dos grãos maiores e ocasionando a segregação.

O concreto autoadensável (CAA) adequado à sua finalidade deve apresentar equilíbrio entre fluidez e coesão. A fluidez está bastante relacionada com a habilidade passante (resistência ao bloqueio) e habilidade de preenchimento. A coesão (viscosidade) está bastante ligada à resistência à segregação e à deformação.

Aditivos superplastificantes empregados em conjunto com aditivos promotores de viscosidade pretendem viabilizar o emprego de concretos auto-adensáveis para a execução de peças densamente armadas ou em que se deseja grande facilidade de lançamento, adensamento e acabamento, assim como a redução de ruído advindos dos equipamentos de vibração. O uso conjunto desses aditivos visa garantir elevada fluidez e estabilidade adequada às misturas, evitando a segregação ou exsudação, efeitos indesejáveis que podem decorrer do emprego de elevadas dosagens de aditivos superplastificantes.

Os aditivos são classificados por sua função principal embora também devam ser mencionadas suas ações secundárias, muitas vezes indesejáveis. De acordo com a ISO/ DIS 7690, aditivos são produtos adicionados em pequena quantidade (até 5%) capazes de modificar as propriedades no estado fresco ou endurecido de concretos, argamassas, pastas ou grautes. 

Os aditivos superplastificantes quando adicionados a mistura promovem inúmeros benefícios. Mantendo-se a quantidade de água do concreto eles tornam a mistura mais fluida e, portanto mais trabalhável. Para atingir uma determinada consistência, adicionando-se o aditivo superplastificante, a quantidade de água pode ser reduzida aumentando-se assim, a resistência e a durabilidade do concreto. A quantidade de cimento também pode ser reduzida quando diminuída a quantidade de água, mantendo a mesma resistência, já que a relação água/ cimento permanecerá a mesma. Dessa maneira são reduzidos o calor de hidratação, a retração, a fluência e as tensões térmicas.

Os aditivos superplastificantes base policarboxilatos são conhecidos como superplastificantes de 3ª geração e foram recentemente introduzidos no mercado nacional. Eles permitem a redução de água das misturas em até 40% e por isso são também conhecidos como hiperplastificantes. São aditivos poliméricos que apresentam larga distribuição de massa molecular e sua caracterização química segundo Yamada et al. é muito complexa. As propriedades desses aditivos são influenciadas pelo comprimento de sua cadeia e pelo número de reações em uma cadeia de aditivo.

Os aditivos modificadores de viscosidade (VMAs) são usados para reduzir a dependência da auto-adensabilidade nos materiais sólidos e no teor de água do concreto (variações induzidas pela distribuição granulométrica e teor de umidade dos agregados) (Okamura e Ouchi, 2003). A ação da maioria dos modificadores de viscosidade pode ser descrita da seguinte forma: as partículas dos polímeros, ao entrarem em contato com água, passam a adsorvê-la devido à presença de grupos hidrofílicos presentes na cadeia polimérica. O efeito imediato é de inchamento destas partículas que, na presença de quantidade suficiente de água, dissolvem e formam um gel. Este gel, também chamado de hidrogel, aprisiona as moléculas de água, resultando em alta viscosidade. A formação da estrutura de gel e a alta viscosidade da fase aquosa reduzem muito a mobilidade de partículas na mistura. 

Khayat e Monthy (2001) destacam as vantagens de se usar modificadores de viscosidade no SCC:

Corradi et al (2003 p.457) destacam, também, que os VMAs reduzem a variabilidade do SCC de uma betonada para a outra e de um dia para o outro.

 

 

2 Programa Experimental

 

O estudo experimental da pesquisa foi desenvolvido conforme ilustrado na Figura 2.1. Inicialmente foi encontrado o teor de argamassa ótimo da mistura para então adicionar os aditivos. Os aditivos utilizados foram os superplastificantes base policarboxilatos da marca SIKA, BASF, MC e VEDACIT e os aditivos modificadores de viscosidade da marca SIKA, BASF e MC. 

As misturas contendo o superplastificante base policarboxilato da SIKA foram de dois tipos diferentes. A primeira utilizando o modificador de viscosidade da SIKA e a segunda sem utilizar. As dosagens que utilizaram o superplastificante base policarboxilato da BASF foram de três tipos já que a BASF possui dois tipos de aditivo modificador de viscosidade. A primeira dosagem utilizou um tipo de modificador de viscosidade (M1), a segunda outro tipo (M2) e a terceira apenas o superplastificante. Para as misturas que contiveram o superplastificante base policarboxilato da MC foram feitas duas dosagens porque esse fabricante também possui aditivo modificador de viscosidade, sendo que a primeira dosagem foi feita utilizando o modificador de viscosidade e a segunda apenas o aditivo superplastificante base poliarboxilato. A VEDACIT não possui modificador de viscosidade, portanto foi feita apenas uma dosagem contendo o seu superplastificante base policarboxilato.

Além dessas dosagens foram feitas mais duas utilizando o aditivo superplastificante base policarboxilato da marca VEDACIT e acrescentou-se primeiramente sílica ativa e depois pó de pedra. Para cada tipo de mistura citada acima foram desenvolvidos dois tipos de traço: um rico (com relação
a/c 0,42) e um pobre (com relação a/c 0,65), todos com o mesmo teor de argamassa. Foram feitas ao todo então, 20 dosagens diferentes. 

Os ensaios que foram realizados com os concretos no estado fresco são: massa específica, slump flow, funil V e caixa U.

 

Figura 2.1: organograma da pesquisa

 

 

 

Foram realizados os seguintes ensaios no concreto autoadensável no estado fresco: Coluna de segregação (Column Test); Caixa U (U-Box); Espalhamento (Slump-flow); Tempo para espalhamento de 500 mm (T500) e Funil V (V-Funnel).