Superplastificante de policarboxilato para concreto de alto desempenho: guia de dosagem, redução de água e resistência

1. PCE vs. aditivos da geração anterior

A evolução dos aditivos químicos para concreto segue três gerações:

A superioridade do PCE decorre do fato de que arquitetura molecular em forma de pente: uma estrutura principal de carboxilato se adsorve às partículas de cimento, e as densas cadeias laterais de polietilenoóxido (PEO) criam repulsão estérica — impedindo a floculação e reduzindo drasticamente a necessidade de água sem comprometer a durabilidade da trabalhabilidade.

2. Como o PCE melhora o desempenho do concreto

2.1 Redução do consumo de água → Maior resistência

Cada redução de 5% na relação água/cimento aumenta a resistência à compressão aos 28 dias em aproximadamente 6–10 MPa:

Misturas de referência: Cimento 400–500 kg/m³, pó de sílica, quando aplicável, agregados de 20 mm.

2.2 Retenção de assentamento e trabalhabilidade prolongada

Uma vantagem fundamental do PCE em relação ao SNF é trabalhabilidade prolongada — essencial para:

• Entrega de concreto pré-misturado em longas distâncias (transporte com duração superior a 45 minutos)
• Geometria complexa da cofragem que exige um tempo prolongado de concretagem
• Concretagem em clima quente (GCC, verão na Índia)

Mistura: C50, relação água/cimento de 0,38, OPC 52,5R, cimento com densidade de 350 kg/m³, 25 °C.

2.3 Redução do teor de cimento sem perda de resistência

Com o PCE permitindo uma menor relação água/cimento sem comprometer a trabalhabilidade, o teor de cimento pode ser reduzido em 30–50 kg/m³ em comparação com misturas à base de SNF — reduzindo a pegada de CO₂ e o custo dos materiais, mantendo a resistência pretendida.

3. Otimização da dosagem de PCE para HPC

3.1 Dosagem recomendada por classe de concreto

Dosagem de PCE correspondente a 1 parte em peso de 3 partes do ligante total (cimento + SCM).

3.2 Determinação do ponto de saturação

O dose de saturação é o ponto a partir do qual um aumento adicional do PCE não proporciona mais redução no consumo de água. Ultrapassá-lo acarreta os seguintes riscos:

• Retardo (secagem retardada)
• Segregação e sangramento
• Desperdício de recursos

O ponto de saturação varia de acordo com o tipo de cimento, o teor de C₃A e a temperatura. Um método simples Teste de fluxo em cone de Marsh determina a dosagem de saturação para cada mistura:

Procedimento do ensaio do cone de Marsh:
1. Preparar a pasta de cimento com uma relação água/cimento constante (normalmente 0,35)
2. Adicione doses crescentes de PCE (0,1%, 0,2%, 0,3%, 0,4%, 0,5% de cimento)
3. Medir o tempo de escoamento através de um bocal de Ø 5 mm
4. Traçar o gráfico do tempo de escoamento em função da dosagem → ponto de inflexão = dosagem de saturação

4. Formulações de concreto de alto desempenho

4.1 Tabuleiro da ponte C60 / Betão marítimo

w/b = 0,30 | Fluxo de assentamento: 650 mm | 28 dias: ≥ 68 MPa | Difusão de Cl⁻: < 0,5 × 10⁻¹² m²/s

4.2 Viga pré-moldada e pré-esforçada C80

w/b = 0,27 | Fluxo de assentamento: 700 mm | 1 dia: ≥ 45 MPa (cura a vapor a 65 °C) | 28 dias: ≥ 90 MPa

4.3 Concreto de desempenho ultra-alto (UHPC) — C120+

w/b = 0,18–0,22 | Fluxo de assentamento: 700–800 mm (autocompactável) | Resistência aos 28 dias: ≥ 120 MPa | Resistência à flexão: ≥ 25 MPa

5. Efeitos de interação: PCE com SCMs

5.1 PCE + Fumo de sílica

• Excelente sinergia: a sílica ativa preenche os mesoporos entre os grãos de cimento; o PCE dispersa os aglomerados
• É necessária uma dosagem menor de PCE em comparação com os sistemas de cimento puro (10–15 % menos PCE)
• A poeira de sílica ≥ 5% aumenta a viscosidade → pode ser necessário utilizar um agente modificador de viscosidade (VMA) para o concreto autoadensável (SCC)

5.2 PCE + Cinza volante

• As esferas de cinza volante melhoram a lubrificação; redução da dosagem de PCE de 5 a 10%
• A cinza volante retarda a presa — use formiato de cálcio ou uma variante de PCE de resistência inicial para compensar
• Ideal para concreto em massa (menor calor de hidratação) com substituição de cinzas volantes na proporção de 20–30%

5.3 PCE + GGBS

• A reação hidráulica latente do GGBS se beneficia da ativação do PCE em baixas proporções água/cimento
• Substituição por 30–50% GGBS: reduz a resistência inicial, mas melhora a durabilidade (resistência ao sulfato)
• A dosagem de PCE é normalmente 5–81 TP3T superior à da mistura de OPC puro para manter a fluidez

5.4 PCE + Formiato de cálcio

• O formiato de cálcio compensa o leve efeito retardador do PCE em altas dosagens
• Particularmente útil na fabricação de pré-moldados (cura a vapor) e na concretagem em climas frios
• Combinação recomendada: PCE a 0,41% em peso do cimento + formiato de cálcio a 0,5–1,01% em peso do cimento

6. Concretagem em clima quente — Foco no mercado do CCG

Em temperaturas ambientes de 35–50 °C (verão típico do GCC), a hidratação do cimento se acelera e a cinética de adsorção do PCE se altera:

• Aumento da taxa de perdas por afundamento — use PCE de liberação lenta ou adição retardada
• Evaporação da água exige uma gestão mais rigorosa da trabalhabilidade
• Aumento da dosagem de PCE É comum observar valores de 15–25% em comparação com a linha de base de 20 °C

Estratégia de HPC para climas quentes:

1. Pré-resfriar o agregado e a água de mistura (gelo ou água resfriada; temperatura alvo da mistura ≤ 30 °C)
2. Utilize PCE de liberação lenta (Tenabrix PCE-300S) com curva de retenção máxima do abatimento
3. Adicione retardador (gluconato de sódio, 0,05–0,101 % em peso) caso seja necessário prolongar a trabalhabilidade
4. Adiar a adição de PCE — adicionar após a mistura a seco de 50% para melhorar a eficiência

7. Referências de conformidade de mercado