As misturas químicas são os ingredientes do concreto que não o cimento Portland, a água e o agregado que são adicionados à mistura imediatamente antes ou durante a mistura. Os produtores usam aditivos principalmente para reduzir o custo da construção em concreto; modificar as propriedades do concreto endurecido; garantir a qualidade do concreto durante a mistura, transporte, colocação e cura; e superar certas emergências durante operações concretas. Enfim, é fundamental conhecer os requisitos para os aditivos químicos destinados a concretos de cimento Portland.
O uso bem-sucedido de aditivos depende do uso de métodos apropriados de dosagem e concretagem. A maioria dos aditivos é fornecida na forma líquida pronta para uso e adicionada ao concreto na planta ou no canteiro de obras. Certas misturas, como pigmentos, agentes expansivos e auxiliares de bombeamento, são usadas apenas em quantidades extremamente pequenas e geralmente são enviadas em lotes manualmente a partir de contêineres pré-medidos.
A eficácia de uma mistura depende de vários fatores, como o tipo e a quantidade de cimento, teor de água, tempo de mistura, queda e temperaturas do concreto e do ar. Às vezes, os efeitos semelhantes aos obtidos com a adição de aditivos podem ser alcançados alterando a mistura de concreto – reduzindo a proporção água-cimento, adicionando cimento adicional, usando um tipo diferente de cimento ou alterando a gradação agregada e agregada.
Os aditivos são classificados de acordo com a função. Existem cinco classes distintas de adições químicas: ar, ar, redução de água, retardamento, aceleração e plastificantes (superplastificantes). Todas as outras variedades de aditivos se enquadram na categoria de especialidade cujas funções incluem inibição de corrosão, redução de encolhimento, redução de reatividade álcali-sílica, aprimoramento da trabalhabilidade, colagem, impermeabilização e coloração.
Os aditivos redutores de água geralmente reduzem o conteúdo de água necessário para uma mistura de concreto em cerca de 5 a 10%. Consequentemente, o concreto que contém uma mistura redutora de água precisa de menos água para atingir uma queda necessária do que o concreto não tratado. O concreto tratado pode ter uma menor relação água-cimento.
Isso geralmente indica que um concreto de maior resistência pode ser produzido sem aumentar a quantidade de cimento. Os recentes avanços na tecnologia de mistura levaram ao desenvolvimento de redutores de água de gama média. Essas misturas reduzem o conteúdo de água em pelo menos 8% e tendem a ser mais estáveis em uma faixa mais ampla de temperaturas. Os redutores de água de faixa intermediária fornecem tempos de configuração mais consistentes que os redutores de água padrão.
Os aditivos retardadores, que diminuem a taxa de endurecimento do concreto, são usados para neutralizar o efeito acelerador do clima quente no endurecimento do concreto. As altas temperaturas geralmente causam um aumento da taxa de endurecimento, o que dificulta a colocação e o acabamento. Os retardadores mantêm o concreto viável durante a colocação e atrasam o conjunto inicial de concreto. A maioria dos retardadores também funciona como redutores de água e pode levar algum ar ao concreto.
Os aditivos aceleradores aumentam a taxa de desenvolvimento inicial de resistência, reduzem o tempo necessário para a cura e proteção adequadas e aceleram o início das operações de acabamento. Eles são especialmente úteis para modificar as propriedades do concreto em clima frio.
Os superplastificantes, também conhecidos como plastificantes ou redutores de água, reduzem o conteúdo de água em 12 a 30% e podem ser adicionados ao concreto com uma taxa de queda de água baixa a normal e cimento de água para fazer concreto com alta queda de fluxo. O concreto escoado é altamente fluido, mas viável, que pode ser colocado com pouca ou nenhuma vibração ou compactação. O efeito dos superplastificantes dura apenas de 30 a 60 minutos, dependendo da marca e da taxa de dosagem, e é seguido por uma rápida perda de trabalhabilidade. Como resultado da perda de queda, os superplastificantes geralmente são adicionados ao concreto no canteiro de obras.
Os aditivos inibidores de corrosão se enquadram na categoria de aditivos especiais e são usados para retardar a corrosão do aço de reforço no concreto. Os inibidores de corrosão podem ser usados como estratégia defensiva para estruturas de concreto, como instalações marítimas, pontes rodoviárias e garagens, que serão expostas a altas concentrações de cloreto.
Outras misturas especiais incluem misturas redutoras de contração e inibidores de reatividade alcalina-sílica. Os redutores de contração são usados para controlar a retração por secagem e minimizar as trincas, enquanto os inibidores controlam os problemas de durabilidade associados à reatividade álcali-sílica.
Dessa forma, o aditivo químico é um produto adicionado e misturado no concreto, em quantidade geralmente não superior a 5% da massa de ligante total contida no concreto, com o objetivo de modificar suas propriedades no estado fresco e/ou no estado endurecido. A quantidade informada de 5% pode ser superior para algumas aplicações, como por exemplo, os aditivos para concreto projetado ou aditivos compensadores de retração. O ligante total compreende o cimento Portland e adições minerais definidos na NBR 12655, que são considerados no cálculo da dosagem do aditivo. Pela sua importância, é fundamental conhecer os requisitos normativos e os ensaios para avaliação comparativa do desempenho dos aditivos.
O uso de aditivos de concreto se tornou parte essencial da produção de concreto e os produtos são adicionados durante o processo de preparação do concreto, em quantidade não maior que 5% da massa material cimentícia contida no concreto, com o objetivo de modificar as propriedades na mistura entre cimento, brita, areia e água, a fim de melhorar as características e algumas de suas propriedades tanto no estado fresco quanto no estado endurecido. Os objetivos desse processo é retardar ou acelerar o tempo de pega; proporcionar maior fluidez à mistura; proporcionar o aumento de resistência; aumentar a capacidade do concreto.
A NBR 11768-1 de 10/2019 – Aditivos químicos para concreto de cimento Portland – Parte 1: Requisitos especifica os requisitos para os aditivos químicos destinados a concretos de cimento Portland. Esta norma (todas as partes) se aplica a aditivos químicos destinados a concreto armado ou não armado e a concreto protendido, que podem ser preparados em central de concreto, plantas de pré-fabricados ou dosados em obra. Esta norma (todas as partes) também se aplica a aditivos químicos destinados a concretos extrusados e vibroprensados.
A NBR 11768-2 de 10/2019 – Aditivos químicos para concreto de cimento Portland – Parte 2: Ensaios de desempenho estabelece procedimentos de ensaios para avaliação comparativa do desempenho dos aditivos. Esta parte é aplicável à comparação de aditivos de mesma origem e também de aditivos de diferentes fabricantes. A NBR 11768-3 de 10/2019 – Aditivos químicos para concreto de cimento Portland – Parte 3: Ensaios de caracterização especifica os métodos de ensaios de referência para determinação de pH, teor de sólidos, massa especifica, teor de cloretos e análise por infravermelho. Esta parte é aplicável à caracterização de aditivos e pode ser aplicada para verificação da uniformidade de um lote ou de diferentes lotes de aditivos sólidos ou líquidos de uma mesma procedência.
Os aditivos mais usados têm a seguinte designação normalizada: redutor de água tipo 1/ RA1; RA1-R; RA1-A; redutor de água tipo 2/ RA2; RA2-R; RA2-A; controlador de hidratação – CH; acelerador de pega – AP; acelerador de resistência – AR; acelerador de pega para concreto projetado – APP; compensador de retração – CR; redutor de retração – RR; incorporador de ar – IA; incorporador de ar para concreto leve – IA-L; redutor de corrosão – RC; modificador de viscosidade retentor de água – MV-RT; modificador de viscosidade antissegregante – MV-AS; redutor de absorção capilar – RAC; redutor de permeabilidade – RP; e aditivos para concreto vibroprensado – CVP.
O uso de aditivos de concreto se tornou parte essencial da produção de concreto e os produtos são adicionados durante o processo de preparação do concreto, em quantidade não maior que 5% da massa material cimentícia contida no concreto, com o objetivo de modificar as propriedades na mistura entre cimento, brita, areia e água, a fim de melhorar as características e algumas de suas propriedades tanto no estado fresco quanto no estado endurecido.
Os objetivos desse processo é retardar ou acelerar o tempo de pega; proporcionar maior fluidez à mistura; proporcionar o aumento de resistência; aumentar a capacidade do concreto. Todos os aditivos especificados nesta norma devem estar de acordo com os requisitos gerais da tabela abaixo.
Os requisitos desta norma pressupõem que os aditivos estão uniformemente distribuídos no concreto. Especial atenção deve ser dedicada à distribuição homogênea dos aditivos em pó na massa do concreto. Os requisitos são estabelecidos de forma a comprovar o desempenho do aditivo no concreto ou na argamassa de referência (ver Anexo A). O índice de multiplicação (IM) ver 3.20, deve ser obtido pela equação a seguir: IM=rA/rR, onde IM é o coeficiente de multiplicação; rA é o resultado do concreto com aditivo; rR é o resultado do concreto de referência.
Como exemplo, em uma mesma idade, um concreto com aditivo apresenta 33,0 MPa de resistência à compressão e o concreto de referência (sem aditivo) apresenta 30,0 MPa, o IM relacionado à resistência, neste caso, é igual a 1,10. A amostragem dos aditivos deve ser representativa do lote que vai ser controlado e realizado no momento da entrega e recebimento do produto.
Para a amostragem de aditivos líquidos, para os fornecidos a granel ou contêineres, coletar pelo menos 500 mL de aditivo a cada lote. O lote deve ser previamente homogeneizado e a amostra coletada em recipiente limpo, hermeticamente fechado antes da descarga. A amostra deve ser identificada de acordo com 6.3 e armazenada em local isento de umidade e calor por um período mínimo que garanta a avaliação do desempenho do produto.
Para a amostragem de aditivos em pó, as amostras devem ter massa mínima de 2 kg por lote de produto e ser coletadas em recipientes limpos, hermeticamente fechados, identificados de acordo com 6.3 e armazenados em local isento de umidade e calor por um período mínimo que garanta a avaliação do desempenho do produto. Todas as informações relativas à amostragem devem ser registradas: data da amostragem; nome do produto; número de identificação do lote; data de validade do lote amostrado; número da nota fiscal; responsável pela amostragem.
Quando os aditivos para concreto são comercializados em contêineres (tambores, contentores, bombonas ou outros frascos), estes devem ser claramente identificados com as informações de 7.2 e 7.3. Quando o material é comercializado a granel, as informações de 7.2 e 7.3 devem ser transmitidas por escrito no momento do despacho (impresso ou digital).
Os aditivos para concreto devem ser designados conforme a seguir: denominação comercial; número desta norma; código de identificação do aditivo, estabelecido por sua designação normalizada (Seção 4). Exemplo de designação de aditivo redutor de água tipo I: DENOMINAÇÃO COMERCIAL – ABNT NBR 11768 – Redutor de água – Tipo I (RA-1). Outros aditivos especiais não mencionados na classificação estabelecida nesta norma podem ser utilizados em comum acordo entre as partes.
Estes aditivos devem estar de acordo com os requisitos da tabela acima e ser designados conforme 7.2-a) e 7.2-b), além de sua funcionalidade específica segundo ensaios comprobatórios do fabricante ou normas brasileiras aplicáveis. As seguintes informações referentes ao produto devem estar de acordo com a NBR 7500 e a legislação vigente relativa ao transporte de produtos químicos, sendo indispensáveis as seguintes informações, além da disponibilidade da Ficha de Segurança de Produto Químico (FISPQ): nome do fabricante ou distribuidor nacional responsável (quando se tratar de produto importado); número do lote, data e local de fabricação; prazo de validade; peso líquido; quando aplicável, instruções para homogeneização antes da utilização e o resumo das recomendações para armazenamento; precauções relativas à segurança, saúde e meio ambiente (por exemplo, se o produto é cáustico, tóxico ou corrosivo, conforme NBR 7500).
O documento de entrega deve estar em conformidade com a legislação local vigente além de constar as informações conforme 7.2-a), 7.3-a), 7.3-b) e 7.3-d). O rótulo deve seguir as recomendações conforme 7.2 e 7.3. O certificado de análise a ser solicitado pelo consumidor deve informar o previsto em 7.2, 7.3-a), 7.3-b), 7.3-c), além de informações relativas ao atendimento dos requisitos gerais para o lote analisado, comparado com os valores-padrão determinados pelo fabricante, cujos limites estejam de acordo com a tabela acima.
No certificado de análise deve constar se o produto é isento ou não de íons cloreto. No caso de não isento, o fabricante deve informar o valor-limite especificado. O concreto a ser utilizado nos ensaios deve atender aos requisitos a seguir: o tamanho máximo do agregado graúdo deve ser 19,5 mm, exceto para o caso do concreto projetado, quando pode ser 9,5 mm; a dosagem de referência e o momento de adição do aditivo devem ser realizados de acordo com as recomendações do fabricante, ou conforme acordo entre as partes; o procedimento de preparação do concreto em laboratório deve seguir o previsto na NBR 12821, ou, em havendo impossibilidade, o responsável pelo ensaio deve comprovar, por registros, que a preparação do concreto em laboratório ou em campo é realizada em condições similares, onde a temperatura ambiente não pode diferir em mais do que ± 5°C e a umidade relativa do ar tem tolerância de ±10 %.
Para a avaliação de desempenho em campo, principalmente para os aditivos redutores de água tipos 1 e 2, recomenda-se realizar ensaios comparativos prévios de campo para validação dos resultados obtidos em laboratório e principalmente para avaliar a perda de abatimento efetiva. Para os demais aditivos relacionados em 5.1, a realização da avaliação de campo fica a critério dos responsáveis técnicos entre as partes.
Para avaliação de campo, recomenda-se ensaiar ao menos seis betonadas por tipo de aditivo. Devem ser ensaiadas ao menos três betonadas preparadas em um mesmo dia para cada aditivo avaliado, para garantir que as características dos materiais e condições ambientais sejam similares (mais próximas possível).
Para os ensaios de campos, devem ser mantidos registros das seguintes informações: data do ensaio; responsável pelo ensaio; dados da obra; traço utilizado; tipo de aditivo e dose utilizada em quilogramas de aditivo por metro cúbico de concreto (kg/m³); tipo de elemento da estrutura concretado; número da nota fiscal ou número de controle; controle da água total (central, plataforma de ajuste e obra); tempo de transporte; abatimento na saída da planta de preparo do concreto; abatimento na obra (aceitação do concreto); ar incorporado; dados relativos à temperatura e umidade do ambiente de ensaio; resistências obtidas.
A aparelhagem necessária para a realização dos ensaios de referência é a seguinte: aparelho indicador de pH com resolução de 0,1 unidade de pH e compensador automático de temperatura; balança analítica com resolução de 0,0001 g; balões volumétricos com capacidade para 100 mL e 1.000 mL; banho termorregulador capaz de manter a temperatura no intervalo de (25,0 ± 0,5) °C; béqueres com capacidade para 50 mL a 250 mL; bomba de vácuo; bureta convencional, ou bureta digital ou micropipeta, classe A, com 10 mL de capacidade com divisões de 0,05 mL; densímetro; dessecador; cápsula de metal ou vidro ou disco de papel alumínio com diâmetro de aproximadamente 5 cm; eletrodo de vidro e eletrodo de calomelano ou os dois eletrodos combinados; eletrodo de íon seletivo de cloreto ou eletrodo de prata metálico recoberto com cloreto de prata, com eletrodo de referência adequado; estufa capaz de manter a temperatura no intervalo de (105 ± 5) °C; papel macio e absorvente; pesa-filtro ou cápsula de platina ou porcelana, com capacidade de 100 mL; picnômetro; pisseta com água destilada; potenciômetro com escala em milivolts, com resolução de 1 mV, de preferência com leitura digital; proveta plástica de 250 mL; seringa plástica descartável de 5 mL; termômetro com resolução de 0,5 °C; peneiras com abertura nominal de 0,15 mm, 0,6 mm e 1,2 mm, conforme a NBR NM ISO 3310-1; placa de Petri em vidro, com diâmetro de 100 mm.
Quanto ao concreto de referência para o ensaio, deve ser usado o cimento CP II F, conforme a NBR 16697. O cimento usado deve ter teor de C3A de 7% a 11% em massa, calculado pela equação de Bogue, normalizado a 100% e superfície específica compreendida no intervalo de (4 000 ± 500) cm2/g, determinada de acordo com a NBR 16372. Somente a definição do tipo de cimento e suas principais características físicas e químicas podem não ser suficientes para garantir uma razoável uniformidade na interação com aditivos, podendo ser utilizados ensaios complementares, como métodos calorimétricos e difração de raios X, por exemplo, para avaliação dessa interação, em casos de obtenção de resultados não usuais quanto ao desempenho ou eficiência do aditivo.
Conforme a NBR 7211 os agregados utilizados para preparação do concreto devem ser compostos por grãos de minerais duros, compactos, estáveis, duráveis e limpos e não podem conter substâncias de natureza e em quantidade que afetem a hidratação e o endurecimento do cimento, a proteção das armaduras contra a corrosão, a durabilidade ou, quando for requerido, o aspecto visual externo do concreto. Deve ser utilizado agregado natural britado, de massa específica normal conforme a NBR 7211, com baixa absorção de água (menos que 2% em massa).
A granulometria do agregado graúdo deve seguir o estabelecido na norma e enquadrada nas zonas granulométricas d/D de 4,75/12,5 ou 9,5/25, podendo-se adotar misturas entre elas. O índice de forma dos grãos não pode ser superior a 3, conforme a NBR 7809, e o índice de abrasão “Los Angeles”deve ser inferior a 50%, em massa, conforme NBR NM 51. A água de mistura deve ser conforme a NBR 15900-1. A menos que existam especificações em contrário, ensaios com concreto de referência são realizados como ensaios comparativos, ou seja, o desempenho do aditivo é determinado comparando o concreto de referência contendo um aditivo (mistura em ensaio) com o concreto de referência preparado sem o aditivo (mistura de controle).
As duas misturas devem ter a mesma relação cimento/agregado e devem ser preparadas com os mesmos materiais constituintes provenientes do mesmo lote. Recomenda-se, para o concreto de referência (sem aditivo): teor de argamassa em massa de (52 ± 3)%; quantidade igual ou menor que 30% de agregado graúdo, com diâmetro máximo de 9,5 mm; quantidade de água igual ou menor que 230 L/m³.
A argamassa de referência deve ser obtida por meio de peneiramento do concreto de referência, conforme o procedimento estabelecido na NBR NM 9. A menos que existam especificações em contrário, os ensaios com argamassa de referência são comparativos, ou seja, é comparado o desempenho de uma argamassa contendo aditivo (mistura em ensaio) com o desempenho da argamassa sem adição (mistura de controle).
O concreto deve ser preparado conforme a NBR 12821, em condições ambientais de laboratório de ensaios, com temperatura no intervalo de (23 ± 2) °C e umidade relativa = 60%. O concreto contendo aditivo (em ensaio) deve ter razão agregado/cimento igual à do concreto de referência, porém o conteúdo de água deve ser ajustado para se obter a consistência dentro dos limites estabelecidos norma.
A menos que existam especificações em contrário, devem ser moldados, para cada idade de ensaio, três corpos de prova cilíndricos para a determinação da resistência à compressão do concreto. Os corpos de prova devem ser preparados de acordo com a NBR 5738 e rompidos conforme a NBR 5739. Se qualquer resultado individual variar mais do que 10 % em relação à média, esse resultado individual deve ser descartado e a média recalculada com os resultados dos dois corpos de prova remanescentes.
O relatório do ensaio deve conter as seguintes informações sobre o concreto de referência: agregados: origem mineralógica (no caso de agregado miúdo, informar se natural ou artificial); concreto de referência: abatimento (NBR NM 67), em milímetros (mm); proporção dos materiais e teor de argamassa em massa adotado; densidade no estado fresco (NBR 9833), em quilogramas por metro cúbico (kg/m³); teor de ar (NBR NM 47), em porcentagem (%); temperatura ambiente, em graus Celsius (°C); temperatura da mistura, em graus Celsius (°C); tempos de pega (NBR NM 9), em minutos (min); informação de outros ensaios realizados na mistura; umidade relativa do ar, em porcentagem (%); concreto em ensaio: dosagem do aditivo, em porcentagem sobre a massa de cimento (%); e todas as informações relacionadas ao concreto de referência.
