BR102016004037A2 - Use of residual superabsorvent polymer, residual superabsorvent polymer composition, cement composition and cement matrix cure process - Google Patents

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Relatório Descritivo de Patente de Invenção Uso de Polímero Superabsorvente Residual, Composição de Polímero Superabsorvente Residual, Composição de Matriz ClMENTÍCIA E PROCESSO DE CURA DE MATRIZ ClMENTÍCIA Campo da Invenção [0001] A presente invenção descreve composições compreendendo polímeros superabsorventes (PSA) e fibras celulósicas residuais, sua utilização como agente de cura interna de matrizes cimentícias, e processos de cura interna de matrizes cimentícias com essas composições. A presente invenção se situa nos campos da Engenharia dos Materiais e da Química.

Antecedentes da Invenção [0002] O concreto é uma das matrizes de cimento mais versáteis e confiáveis, amplamente utilizado na construção civil, o que o faz ser considerado o material mais consumido pelo homem, perdendo somente para a água. Anualmente são consumidas aproximadamente 33 bilhões de toneladas de concreto por ano (MEHTA E MONTEIRO, 2014). Designado como compósito contendo aglomerantes e aglutinados de agregados, é formado basicamente por agregados (tradicionalmente areias e britas), cimento, água e atualmente com aditivos químicos. Está presente em todo o cotidiano, seja em residências ou em edifícios dos mais altos do mundo, rodovias e obras de arte ou túneis e usinas hidrelétricas.

[0003] Disseminado pela facilidade de sua produção, com ampla presença no desenvolvimento da sociedade, Mehta e Monteiro (2008) apresentam três razões principais que o fazem tornar-se um material com tamanha procura e consumo, a) Facilidade em alcançar diferentes formas e tamanhos de estrutura. Por apresentar consistência plástica em estado fresco, possibilita o escoamento e moldagens em formas e peças pré-fabricadas. Além disso, após se solidificar, pode ser removido de suas formas sem se deformar. b) O baixo custo de produção em função da disponibilidade de matérias adequados em praticamente todos os pontos do mundo. Com insumos, na maioria, naturais, de fácil extração, a mistura de seus insumos tornou-se popular mundialmente, buscando propriedades similares às encontradas em estruturas da antiga Roma. c) A terceira razão fica a cargo das suas excelentes propriedades adquiridas, principalmente resistência mecânica, alta capacidade de resistir a intempéries, proteção de aços e longa durabilidade.

[0004] Além de proteger o aço, e embora não apresente propriedades mecânicas e maleabilidade tão elevada quanto ele, por exemplo, o concreto hoje é essencial para a modernização, praticidade e agilidade na execução de estruturas de concreto armado. Cobiçado por Engenheiros e Arquitetos, em virtude das características em estado fresco e microestrutura formada em estado endurecido, passou a ser também um material de constante preocupação de projetistas de concreto armado. Nos últimos anos com o aumento gradativo da velocidade de execução das estruturas, maior necessidade de resistência inicial, menor porosidade, entrelaçado a uma maior resistência mecânica e finura de cimentos, estruturas vem apresentando maior índice de fissuração, maior retração, acarretando em uma redução de durabilidade. Fator este preocupante, uma vez que o desempenho de uma estrutura de concreto armado deve ser projetado para idade superior a 75 anos (NBR 15575:2013).

[0005] O fato da minimização da durabilidade, associado aos fatores citados, está de encontro com problemas de avanços em materiais, dosagens inadequadas, além de problemas de execução. Muito tem se avançado com tecnologias, porém muito tem se deixado esquecido quanto a necessidades básicas de estruturas. Mehta (2001) apresenta uma crítica ao modo construtivo em que o mercado vem se encaminhando, antes mesmo do avanço do sistema construtivo e do desenvolvimento de tecnologias atuais, “a prática da construção está impulsionada pela velocidade de construção, utilizando concretos com grandes resistências iniciais. O resultado é a expansibilidade, rachaduras, contrações térmicas, gerando uma menor durabilidade das estruturas”. A crítica é apresentada uma vez que pouco tem se evoluído quanto à execução, a partir das melhorias adquiridas dos materiais ou reutilização de materiais.

[0006] Problemas estruturais gerados por falhas no sistema de pós concretagens são os mais comuns, ainda mais quando envolve cimentos com resistências e finuras elevadas. Com maior calor de hidratação, geram maior calor interno, necessitando uma melhor hidratação. Contudo, de que adianta evoluir materialmente, se o sistema “mão de obra” não acompanha, ou não é cobrado da necessidade de cuidados? Inevitavelmente tem se observado o esquecimento de características microestruturais de materiais no desenvolvimento de memoriais construtivos, elevando os percentuais de falhas.

[0007] No caso de cimentos mal hidratados, elevadas temperaturas de concretagem, incidência de ventos, agrupados com falta de cura de estruturas, por exemplo, geram problemas de retração autógena e retração por secagem. Sendo considerados fortes agentes minimizadores da vida útil de estruturas em função da falta de água para hidratação de partículas de cimento, fissuras como vãos de passagem para agentes agressivos a armaduras devem ser minimizados a partir de processos adequados.

CURA DO CONCRETO

[0008] As características de durabilidade, resistência e estabilidade dimensional desejada para uma estrutura são adquiridas pelas boas fases sólidas formadas a partir da hidratação de partículas de cimento, além da proporção de materiais constituintes na mistura. Contudo, como já dito, as propriedades de um concreto só são alcançadas ao longo do tempo quando o concreto recebe os tratamentos necessários, como é o caso da sua cura.

[0009] Considerando-se que o grau de hidratação de um cimento, influenciada diretamente pelo tempo de hidratação, temperatura e umidade, logo após o lançamento, depende da cura, este processo passa a ser considerado um dos processos de pós-concretagem mais importantes para que se tenha resistência e durabilidade desejada. O processo tem por objetivo potencializar a hidratação do cimento e diminuir os efeitos de retração. Ou seja, manter uma umidade satisfatória para a hidratação do cimento, evitando a evaporação da água da mistura, garantindo assim que o material possa desenvolver as propriedades desejadas. Onghero (2013) traduz cura em proporcionar umidade e temperatura a um concreto, de maneira a evitar a perda de umidade da pasta. Já, segundo Figueiredo et al. (2008), cura é um conjunto de ações realizadas com a finalidade de (a) proteger a superfície de um elemento estrutural, de temperaturas elevadas, dessecação prematura, impacto ou desgaste prematuro, (b) evitar a evaporação de água da mistura, destinada a hidratação do cimento. Em outras palavras, o efeito da cura apresenta duas finalidades principais, hidratar o máximo possível o cimento e reduzir a retração e fatores intrínsecos à durabilidade (BATTAGIN et al., 2002).

[0010] Para Helene e Levy (2013), a água é parte constituinte da mistura de um concreto, sua perda proporciona vazios deixados à estrutura e cria esforços de retração hidráulica. Além disso, a cura inadequada implica em redução da resistência e durabilidade de estruturas de concreto, provocando fissuras e deixando a camada superficial fraca, porosa e permeável, vulnerável a entrada de substâncias agressivas provenientes do meio ambiente no interior do concreto. O fenômeno da retração, o mais comum ocasionado em estruturas com falta de cura, é conhecido como uma deformação tridimensional, gravemente ocasionada por este processo ocasionado de forma inadequada (ONGHERO, 2013).

[0011] Quanto a tempo e umidade, Mehta e Monteiro (2008) representam graficamente as consequências de uma cura inadequada. A Figura 1 apresenta diferentes condições de cura e as consequentes perdas de resistência ocasionada, quando não realizado o procedimento, ao longo do tempo. Observa-se que um concreto curado a 100% de umidade relativa (UR), representando as condições ideais para se conseguir o desempenho desejado, desenvolve consideravelmente a sua resistência. Já outro, sem cura (exposto ao ar continuamente), apresenta perda de praticamente 50% de seu potencial, considerando 28 dias (idade padrão de análise). Na prática, grande parte das obras que realizam este processo, o executa em idades muito reduzidas, de três a sete dias, que, segundo os autores, tem eficiência reduzida para 90% quando realizada por sete dias, e 80% para cura realizada em apenas três dias.

[0012] O fator temperatura apresenta influência ao histórico de ganho de resistência das estruturas. Independente do tipo de cimento, este fator tem um efeito acelerador das reações de hidratação do cimento. Para Mehta e Monteiro (2008) a relação tempo-temperatura apresenta maior relevância com temperatura de cura do que com temperatura de lançamento e mistura do concreto. Em concretos moldados no verão, sua resistência inicial é superior ao mesmo concreto moldado em dias de inverno, porém, aos 28 dias, as reações de hidratação do cimento geram resistência maior aos concretos moldados e curados no inverno.

[0013] As características superficiais são as mais afetadas quando não há uma cura adequada, gerando retração, permeabilidade, carbonatação, etc. Petrucci (1973) correlaciona a perda de água com a probabilidade de fissuração conforme apresentados na Tabela 1. Segundo o autor, a evaporação excessiva de água, ocorrida por temperaturas elevadas, ventos e/ou baixa umidade, é a geradora do efeito da fissuração. Quando um concreto apresentar taxa de evaporação de água superior a 1,2 l/m2/h, e não compensado com cura úmida, a probabilidade do surgimento de fissuração é alta.

Tabela 1. Taxa de evaporação de água relacionada à probabilidade de fissuração - (PETRUCI, 1973).

EVAPORAÇÃO l/m2/h PROBABILIDADE DE FISSURAÇÃO 0 - 0,5 Nenhuma 0,5-1,2 Pouca > 1,2 Alta [0014] Na prática, a cura deve ser realizada logo após o lançamento do concreto. O uso de lonas plásticas, mantas, serragem, aspersão de água e molhagem são os métodos mais utilizados a fim de se evitar a fissuração devido à retração autógena ou retração térmica provocada pela falta de água para a hidratação de partículas de cimento nas matrizes de cimento Portland. CURA INTERNA

[0015] Como já mencionado, a cura é um conjunto de medidas que têm por finalidade evitar a evaporação excessiva da água utilizada na mistura do concreto, a qual deverá reagir com o cimento e hidratá-lo. Já a cura interna é considerada uma técnica promissora capaz de proporcionar umidade, a fim de contribuir com uma hidratação de partículas de cimento de maneira mais eficaz, e reduzir a retração (RILEM TC-196, 2007). A definição mais aceita é dada pelo American Concrete Institute (ACI), em que define o termo como o fornecimento de água a uma mistura de cimento, inserindo reservatórios internos de água através de agregados leves pré-saturados, com capacidade de liberar água conforme necessidade para a hidratação ou para substituir a umidade perdida por evaporação ou auto dessecação (ACI, 2013). Ou seja, a cura interna trata-se de um “reservatório” interno, com capacidade de reter água e liberá-la durante a hidratação da pasta do concreto ou argamassa. Para um melhor desempenho, o material utilizado com tal finalidade deve possuir capacidade de absorção de água e proporcionar altas taxas de eliminação de água (CUSSON e HOOGEVEEN, 2008). A ACI (2013) define os dois principais focos de ação dos efeitos de cura interna, a maximização da hidratação das partículas de cimento e a minimização da auto dessecação.

[0016] Os conceitos de cura interna partiram inicialmente de estudos sobre agregados leves. Os agregados leves naturais foram utilizados pela primeira vez no antigo império Romano, na construção da cúpula do Pantheon (118 D.C até 125 D.C), os agregados serviram para reduzir o peso da estrutura. Muitos anos depois, já em meados de 1900, Stephen J. Hayde conseguiu patente da produção de agregados leves artificiais, cedida e utilizada durante a Primeira Guerra Mundial para a construção de navios com casco de concreto leve. Sua utilização partiu para a segunda Guerra Mundial e utilizada também em pontes, duráveis até os dias de hoje.

[0017] Até então não se atribuía melhoras quanto à durabilidade em função de um melhoramento na cura das estruturas. A primeira publicação que atribui a melhora em estruturas de concretos leves, em função da cura interna deu-se em 1957 por Paul Klieger, que determinou que agregados leves absorvem taxas de água consideráveis durante a mistura e que, aparentemente, podem liberar para a pasta durante a hidratação (BENTZ e WEISS, 2011). A partir da teoria de Klieger, Philleo, em 1991, se arriscou a enfatizar o conceito afirmando que uma forma deve ser encontrada a fim de se melhorar a auto dessecação, seja a partir da mudança do cimento Portland ou por meio de formas a se obter uma cura mais adequada, de forma interna, em elementos estruturais de elevada resistência. Philleo afirmou ainda que a utilização de agregados leves saturados seria a solução, contudo os autores responsáveis por conseguirem elevadas resistências não apresentam interesse pelo agregado leve. “A substituição parcial dos agregados finos por agregados leves saturados pode oferecer uma solução promissora” (PHILLEO, 1991 apud BENTZ e WEISS, 2011).

[0018] Já na década de 1990 vários grupos de pesquisa seguiram os conceitos de Philleo, e partiram a se aprofundar no estudo de cura interna. Segundo levantamentos realizados por Bentz e Weiss (2011) sobre o conceito, na Alemanha (Weber & Reinhardt, 1995), Países Baixos (van Breugel & de Vries, 1998) e Israel (Bentur, Igarishi, & Kovler, 1999) buscaram melhorar a cura com agregados leves saturados. Em 2001 surgiram estudos utilizando polímeros superabsorventes (PSA) por (Jensen & Hansen, 2001), (Jensen & Hansen, 2002) e fibras de madeira pré-saturada (Mohr, Premenko, Nanko e Kurtis, 2005).

[0019] Posteriormente diversos estudos foram realizados, com diferentes materiais, inclusive, alguns deles, já aplicados. Contudo, Cusson e Hoogeveen (2008) atribuem a somente dois métodos promissoramente capazes de agirem como cura interna: a) materiais porosos saturados; e b) utilização de polímeros superabsorventes (PSA).

[0020] A cura de materiais porosos saturados é gerada por materiais capazes de absorver água para seu interior, e incorporados já nas misturas de concretos ou argamassas, estando ou não saturado. Em geral, são partículas de pequenas dimensões que armazenam grande quantidade de água e possuem a capacidade de liberá-la posteriormente. Repette (2001) atribui estas características a agregados leves e agregados reciclados. A Figura 2, publicada por Bentz e Weiss (2011) apresenta de forma esquemática o conceito de cura interna utilizando agregados leves saturados, onde, a partir da imagem, observa-se que a zona de hidratação, em contato com a água, é ampliada quando há a utilizado da cura interna.

[0021] Os agregados leves e saturados contribuem por possuírem poros e agirem como reservatório interno de água quimicamente disponível para agir durante a hidratação do cimento Esta água é liberada de forma natural durante a hidratação por meio dos poros relativamente grandes do agregado, para os poros de menor dimensão da pasta de cimento (CUSSON e HOOGEVEEN, 2008; BENTZ e WEISS, 2011). Ou seja, a água quimicamente disponível é liberada a partir da capilaridade.

[0022] Outra gama de agregados com este potencial é conhecida como agregados reciclados de concreto (Figura 3). Estes absorvem parte da água de amassamento, em função da alta porosidade do material reciclado, oriundo da antiga matriz de cimento, promovendo uma cura interna e diminuindo a água livre na mistura, acarretando em um aumento de resistência à compressão.

[0023] Estudos revelam uma melhora nas propriedades do concreto com a utilização destes agregados, uma das propriedades mais destacadas é o melhoramento da zona de transição da pasta com o agregado. Este fato deve- se ao fato de que este agregado apresenta capacidade de absorver água por capilaridade, fazendo com que haja uma melhor interação entre o agente de cura interna e a pasta. Contudo autores como Leite (2001), Ângulo (2005) e Werle (2010) atribuem o uso de agregados reciclados de concreto a uma diminuição da trabalhabilidade dos concretos contendo estes materiais, fazendo-se necessário um aumento da relação a/c, e, em alguns casos, um aumento no consumo de cimento.

[0024] O segundo método proposto por Cusson e Hoogeveen (2008) envolve o uso de polímeros superabsorventes (PSA). O autor atribui seu uso em função das partículas poderem absorver grandes quantidades de água durante o processo de mistura de concretos ou argamassas, formando consideráveis partículas contendo água livre, impedindo a auto dessecação durante a hidratação do cimento. A eficácia de utilização e cura interna foi quantificada em numerosos estudos, avaliando propriedades físicas, medindo umidade relativa interna, retração autógena, grau de hidratação, encolhimento e resistência à compressão (BENTZ, STUTZMANN, 2008). Johansen et al, (2009) afirma que quando utilizado o PSA de forma apropriada, ele pode reduzir ou mitigar retração autógena, fornecendo um reservatório interno de água para cura ao longo de toda a microestrutura concreto.

[0025] Muitos estudos já foram desenvolvidos utilizando-se estes materiais. Tiveram seu início por Jensen e Hansen em 2001, e, desde então, são os materiais mais promissores a fim de melhorar as propriedades de hidratação. Foram atribuídas melhoras a trabalhabilidade (JENSEN e HANSEN, 2001; DUDZIAK L, MECHTCHERINE V, 2008; KUMM, 2009, MECHTCHERINE e REINHARRDT, 2012), como aumento da relação a/c, diferente dos agregados reciclados de concreto, apresentaram melhor trabalhabilidade, melhor hidratação interna, contudo a geração e poros internos, atribuindo a desvantagem ao uso destes materiais.

[0026] Embora com a vasta vantagem gerada pelo uso de elementos a auxiliarem na cura interna, segundo Cusson e Hoogeveen (2008), o uso da cura interna não substitui totalmente as práticas recomendadas de cura de uma estrutura uma vez que é importante manter a superfície do concreto sempre úmido. A cura interna é denominada um procedimento a auxiliar a falha de processos externos inadequados de cura, auxiliando na não proliferação e fissuras.

Polímeros superabsorventes (PSA) [0027] Com o surgimento de vastos tipos de problemas relacionados à ineficiência nos processos de cura úmida, algumas pesquisas vêm sendo elaboradas buscando agentes de cura interna, materiais capazes de reter determinadas taxas de água e, depois de incorporada na mistura de matrizes de cimento Portland, liberar a água, promovendo uma hidratação de dentro para fora. Alguns desses materiais que se apresentam em processo de estudo são nacionalmente conhecidos como polímeros superabsorventes (PSA), ou internacionalmente como superabsorvente polymers (SAP). Foram apresentados pela primeira vez na construção civil, como combate a retração autógena, em 2001 por Jensen e Hansen. Porém, depois de apresentado o potencial da utilização destes materiais na construção civil, muito tem se pesquisado e desenvolvido nos últimos anos, seja como agende de cura interna, aditivos a fim de controlar quantidades de água, diminuição da retração autógena, ou até controle de efeitos de gelo/degelo.

[0028] PSA ou SAP, desenvolvidos no início da década de 1980 para a indústria de higiene, mais precisamente para fraldas descartáveis (MECHTCHERINE e REINHARDT, 2012). Consiste em um material polimérico com grande capacidade de absorção de água e de retê-la dentro de sua estrutura (JENSEN, 2014). Quimicamente, trata-se de poliacrilatos interligados por ligações covalentes cruzadas (Figura 4) e, em função de sua estrutura interna que podem absorver grandes quantidades de água sem se dissolverem (KUMM, 2009; MECHTCHERINE e REINHARDT, 2012). São materiais que começam a inchar em contato com água ou soluções aquosas, resultando na formação de um hidrogel.

[0029] Dependendo da granulometria do polímero (que pode assumir a forma de pó, grão, ou mesmo partículas maiores), estes podem absorver até 5000 vezes o seu próprio peso seco (JENSEN, 2014; KUMM, 2009). Na grande maioria das formas de apresentação do PSA, após consumirem sua capacidade máxima de absorção de água, sua forma física assemelha-se a um gel. Estes materiais são encontrados no mercado, tradicionalmente, de duas formas. Uma para a indústria de higiene (fraldas descartáveis, e produtos para adultos), com partículas granuladas com dimensão aproximada de 150-850 pm. Na segunda, formados basicamente por bases de acrilamina e ácido acrílico, são utilizados em paisagismo, isolamento de cabos, embalagens de alimentos, combate a incêndios (MECHTCHERINE e REINHARDT, 2012).

[0030] Dentre as diversas propriedades vantajosas da utilização de PSA na construção civil, além da forma do grão, resistência, módulo de deformação do gel inchado, está à alta capacidade de absorção de água com a liberação do líquido sob ação de pressão moderada - balanço de forças repulsivas que atuam expandindo a cadeia polimérica (KUMM, 2009). A absorção de um PSA é estritamente dependente da concentração de íons no meio de dilatação (MECHTCHERINE e REINHARDT, 2012) Toda a água absorvida pelo PSA pode ser considerada quimicamente disponível para reagir com o cimento (KUMM, 2009). Gomes (2014) explica que a liberação de água do gel (PSA + H20) ocorre em pH mais elevados, e a libração desta se dá na medida em que a umidade relativa interna da matriz de cimento Portland reduz, durante as reações de hidratação do cimento, que consomem a água da mistura. Jensen (2014) complementa definindo que um agente de cura, como o PSA, é classificado como um reservatório interno de água, que vai liberando a água gradualmente, conforme a necessidade do concreto, promovendo a cura de dentro pra fora.

[0031] O procedimento de absorção, e a quantidade de água absorvida dependem do tipo de SAP utilizado, da pasta de cimento e/ou concreto (quando adicionado seco à mistura). Uma vez que o SAP tenha atingido o seu tamanho final, eles formam partículas estáveis, contendo água em seu interior, e, a partir do qual, a água é subsequentemente sugada por poros capilares de menor dimensão, e consumidos pela hidratação do cimento (MECHTCHERINE e REINHARDT, 2012) A Figura 5 exemplifica a ação de um material com capacidade de absorção de água, definido como reservatório interno. Na fase 1 encontra-se o polímero superabsorvente (PSA) em seu estado natural, com uma granulometria específica. Na fase 2 o polímero passa a absorver a água que é adicionada para servir como agente de cura interna (água aprisionada pelo próprio polímero), nesta mesma fase o polímero já começa a aumentar seu tamanho, modificando sua forma física inicial. Já na fase 3 o polímero encontra-se totalmente saturado, na sua dimensão máxima, não liberando a água para o meio. A fase 4 retrata um ambiente com pH elevado, nesta há a liberação da água aprisionada, podendo servir para a hidratação do cimento, e a nova modificação do seu tamanho.

[0032] Ao analisarem-se as diversas fases do polímero PSA, observa-se que há uma constante modificação na sua forma física. Para Jensen (2014) usar PSA como agente de cura interna têm-se dois efeitos opostos: em um, o PSA gera vazios ao concreto, reduzindo sua resistência, em outro, aumenta o grau de hidratação do cimento, elevando a resistência. Diversos são os fatores que tem influência para que um destes efeitos se tornarem dominantes, tal qual a maturidade do concreto, relação a/c, tamanho da partícula de PSA e, principalmente, a quantidade de PSA utilizada. Embora haja a geração de vazios na estrutura de matrizes de cimento, a utilização de PSA na sua mistura gera um efeito plastificante, aumentando a trabalhabilidade de concretos e argamassas. Com isso, embora se tenha a diminuição da resistência em função do aumento de vazios, tem-se também a diminuição da relação água/cimento, devido ao seu efeito plastificante, o que gera um aumento de resistência.

[0033] Além disso, o tamanho da forma do grão é outro fator muito relevante na taxa de absorção de água. PSAs que apresentam granulometrias menores que 100 Mm podem gerar um bloqueio das próprias partículas frente à absorção. Ou seja, quando o PSA, com granulometria menor a 100 pm é posto em contato com a água, suas partículas ligeiramente incham, formando um gel. Estas partículas de gel podem se aglomerar, não se desagregando, e impedir que grãos de SAP, presos no interior de partículas de SAP já inchadas, sejam impedidos de receber água (MECHTCHERINE e REINHARDT, 2012) PSA no mercado da construção [0034] Após comprovada a eficiência de materiais promissores a cura interna, diversas obras foram realizadas utilizando agregados leves ou polímeros superabsorventes como agentes de cura interna.

[0035] Sem forma de dúvidas, a maior obra utilizando cura interna está na execução de 190.000 m3 de concreto para a construção de pátio ferroviário em Hutchins, no Texas no ano de 2005. Nesta foi utilizado agregado pré-saturado (VILLARREAL e CROCKER, 2007). Posteriores estudos foram realizados na estrutura e, onde foram comprovados os melhoramentos de resistência à flexão, com 90 a 100% da resistência requerida para 28 dias, já atingida aos sete dias. Foram testados corpos de prova curados ao ar, que apresentaram resultados semelhantes aos que receberam cura úmida, comprovando a eficiência da cura interna (CUSSON e HOOGEVEEN, 2008). E, desde 2007 é realizado um levantamento de retração e, até meados de 2010 encontraram-se somente duas fissuras (VILLARREAL e CROCKER, 2007).

[0036] A utilização de PSA na indústria da construção vem sendo estudado desde meados de 2001. A incorporação deste material se deu somente pela união de pesquisadores em desenvolvimento do Technical Committee 225-SAP - RILEM, publicado no ano de 2012 pela editora Springer. A publicação conta com aproximadamente 40 pesquisadores, na grande maioria alemã, e com a participação de um brasileiro, Romildo Dias Toledo Filho.

[0037] A utilização do material já se deu em obras como em pavilhões construídos para sediar a Copa do Mundo FIFA 2006 em Kaiserslautem, na Alemanha (MECHTCHERINE e REINHARRDT, 2012; DUDZIAK e MECHTCHERINE, 2008) a fim de garantir a durabilidade de estruturas muito esbeltas. Para que se conseguisse atender os requisitos, minimização da retração autógena, maior durabilidade e ductilidade, minimização da auto dessecação e superfície de alta qualidade, para a execução foi necessária à utilização de concreto auto adensável de alto desempenho reforçado com fibras capazes de gerar cura interna (MECHTCHERINE e REINHARRDT, 2012). Foram utilizadas fibras contendo polímeros superabsorventes.

[0038] Em paredes de painéis projetados em Lyngby, na Dinamarca (MECHTCHERINE e REINHARRDT, 2012). Neste caso, foi utilizado polímeros superabsorventes em concretos projetados com a finalidade de modificar a reologia, porém foi observada uma melhora significativa quanto à minimização da retração autógena.

[0039] Atualmente a cura interna tem sido utilizada em diversas pontes na região da América do Norte, em Nova York, Ohio e Indiana (BENTZ e WEISS, 2011). Em Ohio o Departamento de Transportes solicitou a utilização de concreto com cura interna a fim de eliminar problemas recorrentes com fissuras e acelerar a possibilidade de utilização da estrutura. Foram utilizados areias leves, com capacidade de absorção de água, e já aos sete dias, o concreto apresentou 75% da resistência à flexão desejada aos 28 dias (NORTHEAST SOLITE CORPORATION, 2007).

[0040] O departamento de transportes de Nova York usou a técnica de cura interna em nove pontes, normalmente com design especial, parecidas com plataformas. O Departamento, segundo Bentz e Weiss (2011), afirma que não houve pontos negativos associados ao uso de cura interna, sendo observado um aumento de 10% de resistência à compressão aos 28 dias com o uso deste material. Além disso, não foram observadas fissuras significativas, além de uma única, em análises posteriores a sua realização, quando comparados a estruturas da mesma obra, que não utilizaram cura interna (parapeitos e calçadas) (BENTZ e WEISS, 2011). A Figura 6 apresenta a execução de um dos trechos de uma ponte com a utilização de cura interna.

[0041] Nos estudos de utilização apresentados até o momento, em grande parte os polímeros superabsorventes, utilizados com a função de cura interna, apresentaram efeito positivo quanto à minimização da retração autógena, melhorias na microestrutura, aumento de resistência à flexão. Contudo os problemas gerados estão associados à geração de poros internos, que podem ser promissores em estudos de gelo/degelo (podendo ser utilizado em salas de câmaras frigoríficas, ou em estruturas de regiões que sofrem fortemente com o inverno).

[0042] Em todas as pesquisas de utilização de PSA na construção não se encontrou a citação de utilização de PSA residual composto com fibra celulósica. Todos os trabalhos desenvolvidos basearam-se em matéria prima na sua forma original, com diversos fins comerciais. Somente Gomes (2014) apresentou trabalhos utilizando PSA residual, com resíduo de empresas de produção de produtos de higiene. Seu estudo abrange um diagnóstico do resíduo, a caracterização quanto a análises de TGA, TDA, MEV, DRX, e absorção em diversos pH’s e a sua aplicação em argamassas de revestimento. O POTENCIAL DO PSA RESIDUAL

[0043] O material residual utilizado por Gomes (2014) originou-se de resíduos de corte de uma empresa de produção de produtos de higiene, ou material que foi rejeitado pelo controle de qualidade de empresas fabricantes de fraldas descartáveis e absorventes higiênicos. Depois de considerado rejeito, o mesmo é coletado por uma empresa do Vale do Caí, na Região Sul do Brasil e passa por um processo de desconstrução, onde é gerado o resíduo composto de polpa de celulose e PSA (GOMES, 2014). Segundo o autor, somente esta única empresa no Vale do Caí armazena de 40 a 50 toneladas/mês de resíduo descartado somente pelas empresas produtoras de higiene, utilizando PSA em sua matriz base. Não se tem um dado específico quanto ao volume deste tipo de resíduo gerado e descartado em todo o Brasil.

[0044] Sua forma física, depois de desconstruído, antes da absorção de água assemelha-se a um algodão e é composto de 70% de fibra celulósica, 10% de PSA e 20% de outros materiais (polietileno de baixa densidade, polipropileno e outros materiais em menor quantidade) e umidade (GOMES, 2014). Sua capacidade de absorção de água é bastante variável. A baixa taxa de absorção de água, quando comparado a demais polímeros PSA, está relacionada ao alto volume de fibra celulósica encontrada na mistura do resíduo, que por sua vez não apresenta uma taxa de absorção tão elevada. Por outro lado, por não apresentar uma taxa de absorção de água tão elevada, os vazios gerados são em menor quantidade, não afetando de forma tão agressiva as matrizes de cimento.

[0045] Além disso, o material apresenta dificuldades quanto à absorção de água, uma vez que se trata de um produto que não passou pelo controle de qualidade, tendo alterações na sua estrutura, interferindo assim na capacidade de absorção de água. Ou seja, vezes absorvem quantidades superiores de água por grama de resíduo, outras vezes quantidades inferiores.

[0046] Na busca pelo estado da técnica em literaturas científica e patentária, foram encontrados os seguintes documentos que tratam sobre o tema: [0047] No documento Gomes et al (2014) é revelada a caracterização do material de polímeros superabsorventes residuais e a sua aplicação em argamassas de revestimento de paredes (rebocos), com um percentual de utilização de 0,5%, 1% e 1,5%. A presente invenção se difere deste documento, entre outros fatores, por utilizar o polímero superabsorvente residual pré-hidratado para fins de cura interna de argamassas, com elevada resistência à compressão e reduzida retração.

[0048] Assim, do que se depreende da literatura pesquisada, não foram encontrados documentos antecipando ou sugerindo os ensinamentos da presente invenção, de forma que a solução aqui proposta possui novidade e atividade inventiva frente ao estado da técnica.

[0049] Pelos conhecimentos apresentados acima, entende-se que são necessárias novas formas de se curar o cimento e diminuir sua retração, principalmente cura interna, e que é possível reutilizar polímeros superabsorventes residuais para este fim.

Sumário da Invenção [0050] Dessa forma, a presente invenção tem por objetivo resolver os problemas constantes no estado da técnica a partir de uma composição para cura interna de matrizes cimentícias, e um processo de cura da matriz em si, compreendendo polímeros superabsorventes residuais pré-saturados.

[0051] Em um primeiro objeto, a presente invenção apresenta o uso de polímeros superabsorventes residuais pré-saturados como agentes de cura interna em matrizes cimentícias.

[0052] Em um segundo objeto, a presente invenção apresenta uma composição de polímero superabsorvente residual que compreende pelo menos um polímero superabsorvente residual em que o polímero é hidratado em uma relação de 30 g até 70 g de água por grama de polímero superabsorvente residual.

[0053] Em um terceiro objeto, a presente invenção apresenta uma composição de matriz cimentícia que compreende pelo menos uma composição que compreende pelo menos um dos ditos polímeros superabsorvente residuais.

[0054] Em um quarto objeto, a presente invenção apresenta um processo de cura de matriz cimentícia que compreende pelo menos uma etapa de cura interna, em que o agente de cura interna compreende pelo menos um polímero superabsorvente residual pré-saturado.

[0055] Ainda, o conceito inventivo comum a todos os contextos de proteção reivindicados é a utilização de polímeros superabsorventes residuais pré-saturados em composições para cura interna de matrizes cimentícias.

[0056] Estes e outros objetos da invenção serão imediatamente valorizados pelos versados na arte e pelas empresas com interesses no segmento, e serão descritos em detalhes suficientes para sua reprodução na descrição a seguir.

Breve Descrição das Figuras [0057] Com o intuito de melhor definir e esclarecer o conteúdo do presente pedido de patente, são apresentadas as presente figuras: [0058] A figura 1 mostra a hidratação e ganho de resistência de concretos em função do tipo de cura.

[0059] A figura 2 ilustra o conceito de cura externa e interna.

[0060] A figura 3 mostra uma ilustração comparativa entre ARC e agregado comum. A e C apresentam a capacidade de absorção e adsorção da água pelo agregado, gerando, em C, uma melhora na zona de transição. B e D representam um agregado comum, onde não há a absorção de água, enfraquecendo a zona de transição em função do acúmulo de água sobre o agregado.

[0061] A figura 4 mostra a base de um SAP de poliacrilato ácido [0062] A figura 5 ilustra um processo de absorção e liberação de água de um PSA.

[0063] A figura 6 mostra uma execução de ponte com concreto contendo cura interna.

[0064] A figura 7 mostra uma representação esquemática do programa experimental do estudo piloto.

[0065] A figura 8 mostra a evolução da resistência à compressão potencial ao longo do tempo, para amostras com e sem incorporação de PSA como agente de cura interna, para diferentes condições de exposição.

[0066] A figura 9 mostra a evolução da resistência à compressão média ao longo do tempo, para amostras com e sem incorporação de PSA como agente de cura interna, para diferentes condições de exposição.

[0067] A figura 10 mostra os filtros utilizados para o ensaio de absorção de PSA (A); Filtros com PSA (B).

[0068] A figura 11 mostra os filtros amarrados no interior do equipamento centrifugador. A - filtro com PSA; B - filtro vazio (tara).

[0069] A figura 12 mostra uma representação esquemática do programa experimental adotado [0070] A figura 13 mostra uma representação esquemática do programa experimental adotado [0071] A figura 14 mostra a moldagem das barras de ensaio de retração.

[0072] A figura 15 mostra um ensaio de consistência inicial, ilustrando o efeito plastificante demonstrado pelo PSA. A - argamassa com PSA; B -argamassa referência.

[0073] A figura 16 mostra os resultados de resistência à compressão das argamassas com 1 dia.

[0074] A figura 17 mostra os resultados de resistência à compressão das argamassas moldadas com CP IIF até 14 dias.

[0075] A figura 18 mostra os resultados de resistência à compressão das argamassas moldadas com CP IIF até 91 dias.

[0076] A figura 19 mostra os resultados de resistência à compressão das argamassas moldadas com CP IV até 14 dias.

[0077] A figura 20 mostra os resultados de resistência à compressão das argamassas moldadas com CP IV até 91 dias.

[0078] A figura 21 mostra os resultados da retração das argamassas moldadas com cimento CP IIF até a idade de 63 dias.

[0079] A figura 22 mostra os resultados da retração das argamassas moldadas com cimento CP IIF até a idade de 7 dias.

[0080] A figura 23 mostra os resultados da retração das argamassas moldadas com cimento CP IV até a idade de 63 dias [0081] A figura 24 mostra os resultados da retração das argamassas moldadas com cimento CP IV até a idade de 7 dias.

[0082] A figura 25 mostra os resultados da deformação especifica ao longo das primeiras 24 horas após a mistura, das argamassas curadas a 60% UR e moldadas com CP IIF.

Descrição Detalhada da Invenção [0083] A presente invenção descreve polímeros superabsorventes residuais e como eles podem ser utilizados em diferentes composições em matrizes cimentícias. Mais especificamente os polímeros superabsorventes residuais são utilizados para cura interna de matrizes cimentícias.

[0084] Os polímeros superabsorventes residuais mostraram que podem diminuir a retração e aumentar a resistência de matrizes cimentícias, principalmente nos primeiros períodos do processo de cura. Essas características são principalmente interessantes para argamassas estruturais, que é um material utilizado com fins estruturais, ou seja, para a construção de obras em concreto, logo a sua resistência à compressão e estabilidade dimensional (i.e. menor retração e consequentemente menos fissuração) são fundamentais para garantir um desempenho satisfatório destas estruturas.

[0085] Em um primeiro objeto, a presente invenção apresenta o uso de polímeros superabsorventes residuais pré-saturados como agentes de cura interna em matrizes cimentícias.

[0086] Em um segundo objeto, a presente invenção apresenta uma composição de polímero superabsorvente residual que compreende pelo menos um polímero superabsorvente residual em que o polímero é hidratado em uma relação de 30 g até 70 g de água por grama de polímero superabsorvente residual.

[0087] Em um terceiro objeto, a presente invenção apresenta uma composição de matriz cimentícia que compreende pelo menos uma composição que compreende pelo menos um dos ditos polímeros superabsorvente residuais.

[0088] Em um quarto objeto, a presente invenção apresenta um processo de cura de matriz cimentícia que compreende pelo menos uma etapa de cura interna, em que o agente de cura interna compreende pelo menos um polímero superabsorvente residual pré-saturado.

[0089] Em uma concretização, o uso do polímero superabsorvente residual é como agente de cura interna de argamassas estruturais.

[0090] Em uma concretização, o polímero superabsorvente residual é hidratado em uma relação de 40 g até 55 g de água por grama de polímero superabsorvente residual.

[0091] Em uma concretização, a composição de polímero superabsorvente residual é para cura interna de matriz cimentícia.

[0092] Em uma concretização, a composição de matriz cimentícia compreende de 0,1 % até 0,5% em massa de polímero superabsorvente residual pré-saturado por massa de cimento.

[0093] Em uma concretização, a composição de matriz cimentícia compreende de 0,01% até 0,05% em peso de polímero superabsorvente residual pré-saturado.

[0094] Em uma concretização, a composição de matriz cimentícia é uma argamassa estrutural.

[0095] Em uma concretização, o processo de cura de matriz cimentícia compreende o uso de pelo menos um polímero superabsorvente residual pré-saturado como agente de cura interna, em que o tempo de cura varia entre 1 dia e até 91 dias.

[0096] Em uma concretização, o processo de cura de matriz cimentícia compreende o uso de pelo menos um polímero superabsorvente residual pré-saturado como agente de cura interna, em que o tempo de cura varia entre 1 dia e até 28 dias.

[0097] Em uma concretização, o processo de cura de matriz cimentícia compreende o uso de pelo menos um polímero superabsorvente residual pré-saturado como agente de cura interna, em que o tempo de cura varia entre 1 dia e até 7 dias. Em uma concretização, o tempo de cura varia entre 1 dia e até 3 dias.

[0098] Em uma concretização, o processo de cura de matriz cimentícia compreende o uso de pelo menos um polímero superabsorvente residual pré-saturado como agente de cura interna, em que a umidade relativa do ar está entre 30% e 100%.

[0099] Em uma concretização, o processo de cura de matriz cimentícia compreende o uso de pelo menos um polímero superabsorvente residual pré-saturado como agente de cura interna, em que a umidade relativa do ar está entre 60% e 100%.

[0100] Em uma concretização, a presente invenção apresenta um processo de cura de matriz cimentícia que compreende o uso de pelo menos um polímero superabsorvente residual como agente de cura interna, em que o processo de cura utiliza uma combinação de cura externa e cura interna da matriz cimentícia.

Polímero superabsorvente residual [0101] O polímero superabsorvente utilizado na pesquisa foi caracterizado anteriormente por Gomes (2014). O autor descreve que o material, em massa, é composto por cerca de 70% de polpa de celulose e 10% de PSA e apresenta taxas diferenciadas de absorção e água, conforme o pH da água. Devido à sua alta absorção de água em comparação com a celulose, o polímero superabsorvente apresenta-se como um material mais nobre para utilização como agente de cura interna. Por isto, e visando simplificar a nomenclatura e identificação das amostras, neste documento o resíduo será tratado simplesmente por “PSA” ou “polímero(s) superabsorvente(s) residual(is).

[0102] O PSA assemelha-se, quando seco, a um algodão, porém, quando adicionado água, gera um gel. Este gel retém a água e só a libera em pH elevado e na medida em que a umidade relativa interna do concreto vai reduzindo, durante as reações de hidratação do cimento, que consomem a água da mistura. Em análises preliminares, observou-se que o material absorve aproximadamente 40 vezes o seu peso, fazendo-o aumentar consideravelmente de volume, porém ainda assim mantendo uma baixa granulometria.

[0103] O material utilizado aqui não é simplesmente um polímero superabsorvente, mas sim um material residual composto principalmente por fibras celulósicas e polímeros superabsorventes residuais. Neste caso, as fibras atuam como um reforço enquanto o polímero auxilia na melhoria da cura interna, reduzindo consideravelmente a retração - e consequentemente a fissuração do concreto nas primeiras idades - além de agir como um aditivo plastificante quando utilizado pré-saturado, na forma de gel. A grande vantagem da presente tecnologia está justamente na redução da retração e da fissuração nas primeiras idades do concreto, um problema muito recorrente em obras, principalmente em períodos quentes e secos.

Exemplos - Concretizações [0104] Os exemplos aqui mostrados têm o intuito somente de exemplificar uma das inúmeras maneiras de se realizar a invenção, contudo sem limitar, o escopo da mesma.

Exemplo I - Projeto Piloto Materiais [0105] Os itens subsequentes descrevem as características dos materiais empregados.

Aqlomerante [0106] O cimento utilizado, no projeto piloto, como aglomerante para a produção da argamassa do concreto consiste em um cimento Portland tipo CP II - F, com massa específica de 3,10 g/cm3. A escolha pela utilização deste cimento foi devido à sua utilização no mercado local e a não utilização de pozolanas em sua composição, permitindo a avaliação do ganho de resistência final em apenas 28 dias.

[0107] Na etapa de programa experimental será utilizado, também, o cimento CP IV, encontrado na região Sul do Brasil e com adição de pozolana, possibilitando assim a análise de crescimento de resistência após os 28 dias, até 91 dias. O cimento apresenta massa específica de 3,08 g/cm3.

Agregado miúdo [0108] O agregado miúdo empregado nesta pesquisa consiste na composição de duas areias, uma de origem quartzosa, de leito de rio, e outra de britagem. A areia natural tem massa específica de 2,61 g/cm3, enquanto a areia de britagem tem massa específica igual a 2,68 g/cm3.

[0109] Neste estudo, a proporção de cada areia nos traços confeccionados é correspondente à argamassa de um concreto usinado, sendo seu percentual 60% areia natural quartzosa e 40% de areia de britagem. O material é 100% passante na peneira 4,8 mm. Água [0110] A água utilizada para a fabricação das argamassas foi da rede pública de abastecimento de São Leopoldo. Métodos [0111] A seguir serão apresentados os métodos para desenvolvimento da pesquisa. A etapa inicial consiste em um projeto piloto que levantará dados de interesse para a realização do programa experimental. Método Projeto Piloto [0112] Foi utilizado o método de dosagem de Bentz, Lura e Roberts (2005), representado na Equação 1, para calcular a quantidade de PSA, determinado como agente de cura interna, necessário para que o mesmo assumisse a função de reservatório interno de água para posterior hidratação do cimento.

Equação 1 - Fórmula de Bentz, Lura e Roberts (2005).

Onde: MLWA- material necessário para cura interna (kg/m3) Cf - consumo de cimento (kg/m3) CS - encolhimento químico (g/água/g) amáx - grau de hidratação do polímero S - grau de saturação do polímero OLWA - absorção do polímero (kg) [0113] O consumo de cimento foi calculado utilizando-se o traço 1:3, padronizado segundo ABNT NBR 7215:1997. Obteve-se um consumo de 515 kg/m3 de cimento. O valor de encolhimento químico foi padronizado, segundo recomendação de Bentz, Lura e Roberts (2005), em 0,07 g/água/g, e o grau de hidratação e saturação do agregado foram adotados como 1, representando 100% de hidratação e saturação do agregado. A absorção do agente de cura interna foi estimada em 40g de água por cada 1,08g de PSA, valor este taxado pela absorção preliminar. Aplicando os valores na fórmula, segundo a Equação 1, obteve-se uma quantidade de 0,90 kg de PSA para cada m3 de concreto (0,90 kg/ m3), valor considerado necessário para que o material agisse como agente de cura interna.

Tabela 2. Quantitativo de materiais por mistura Materiais Referência PSA

Cimento CP IIF-40 624 g 624 g Areia de Britagem 749 g 749 g Areia Natural 1123 g 1123 g Água do traço 312 g 312 g PSA ----- 1,08 g Água de cura interna ----- 40 g [0114] A moldagem das argamassas procedeu segundo a ABNT NBR 7215:1997, onde foram observados os procedimentos de ensaio, moldagem, cura e ensaio de compressão. Para a realização do ensaio, com a utilização de PSA como agente de cura interna, realizou-se uma pré-molhagem do PSA, adicionando-se a quantidade de água necessária para cura interna, para que, desta forma, o PSA não absorvesse água do traço. Os quantitativos de materiais utilizados estão expressos na Tabela 2.

[0115] A Figura 7 apresenta esquematicamente o programa experimental adotado neste estudo preliminar. Foram moldadas duas baterias de ensaio, uma com traço referência, com relação a/c (água/cimento) de 0,50, superior ao estabelecido pela ABNR NBR 7215:1997, e outro traço com a adição de PSA, também com a/c de 0,5. A alteração da relação a/c deu-se devido à falta de trabalhabilidade adquirida com os materiais utilizados. Foram adotado três diferentes condições de cura para análise do desempenho da cura interna: (1) cura ideal de concretos, segundo a ABNT NBR 5738:2003, corpos de prova saturados em solução de hidróxido de cálcio, com umidade de 100%, temperatura controlada de 23±2°C; (2) cura a seco em sala climatizada, em temperatura de 23°C, com umidade relativa de aproximadamente 60%; e (3) cura em estufa, simulando casos extremos de temperaturas elevadas e baixa umidade relativa, onde os corpos de prova foram curados com temperatura de 40°C e umidade relativa de aproximadamente 30%. Para cada condição de cura foram moldados 12 corpos de prova, com rompimento previsto em 3 dias, 7 dias, 14 dias e 28 dias de idade, tendo sido moldados três corpos de prova para cada idade. Em resumo, para esta etapa do estudo, foram ensaiados 72 corpos de prova.

Análise do Projeto Piloto [0116] A seguir serão apresentados os resultados obtidos a partir do projeto piloto desenvolvido. A partir dos resultados apresentados, cuidadosamente, seleciona-se o programa experimental, observando características e pontos de interesse coletados no projeto piloto.

Resultados Projeto Piloto [0117] Na figura 8 estão apresentados os resultados de resistência potencial à compressão (representando os valores mais altos obtidos), enquanto a Figura 9 apresenta os valores médios da resistência, sempre expressa em MPa.

[0118] Em ambos gráficos, observa-se que na idade inicial de três dias as amostras com PSA obtiveram melhores resultados de resistência à compressão quando comparados às amostras de “referência” (sem PSA), como mostra a região em destaque identificada pela letra (a) em vermelho sobre o gráfico da figura 8.

[0119] Esta melhora aos 3 dias está ligada principalmente à diminuição da evaporação elevada que acontece nos concretos sem cura interna. Nos concretos com “reservatórios” internos de água, estes repõem a água evaporada, diminuindo assim, principalmente, a dessecação superficial e a retração por secagem nas primeiras idades - uma das principais causas de fissuração em estruturas de concreto. Além disso, cabe ressaltar que nesta idade, a cura interna foi capaz de promover uma hidratação superior, inclusive, à cura padrão onde as amostras são mantidas a 100% de umidade relativa. Comparando estes dois pontos (100% UR), observa-se que a resistência passou de aproximadamente 23 MPa nos concretos sem PSA para 30 MPa nos concretos com cura interna.

[0120] Após este período inicial, ao longo das primeiras duas semanas, observa-se que o concreto de referência curado sob condições ideais (100% UR) apresenta o maior ganho de resistência entre todas as amostras, como esperado. A partir dos sete dias, entretanto, percebe-se que as amostras de referência que não estão sendo curadas nestas condições ideais, já apresentam uma tendência de estabilização da sua resistência, praticamente sem ganhos de resistência a partir de uma semana, devido à ausência de água disponível para a cura, seja interna ou externa.

[0121] Por outro lado, a amostra com cura interna exposta a condições não ideais (ver PSA 65% UR), continua a apresentar um expressivo ganho de resistência ao longo das primeiras duas semanas [ver destaque (b) sobre a figura 8], chegando a uma resistência superior à amostra de referência quando ambas são submetidas à mesma condição de exposição, como ilustra a região em destaque identificada pela letra (c) na figura 8. Observa-se que, se mantida esta taxa de crescimento, como ilustra o destaque (d) no gráfico, em idades mais avançadas a resistência da amostra PSA 60% UR ultrapassaria facilmente a resistência das amostras de referência expostas à mesma condição e possivelmente inclusive aquelas curadas sob condições ideais (100% UR).

[0122] Após esta idade, entretanto, a tendência de crescimento da resistência apresentada até então, não se confirma nos resultados obtidos aos 28 dias. Este fato deve-se, prioritariamente, a um motivo simples: falta de água nos reservatórios internos. Na ausência de água para cura interna, cessa o ganho de resistência, assim como ocorreu, por exemplo, desde muito cedo para as amostras expostas a condições extremas de exposição (40°C e UR=30%). Além disso, cabe ressaltar que, na ausência de uma cura superior e o consequente aumento no grau de hidratação do cimento, as amostras com PSA tendem a ter resistência inferior devido ao aumento da porosidade causado pela incorporação do polímero na matriz de cimento. É possível, ainda, que o cimento tipo CP II F 40 utilizado nesta etapa do estudo, tenha alcançado um elevado grau de hidratação já aos 14 dias, contribuindo para a diminuição da taxa de crescimento e estabilização da resistência.

[0123] Quanto aos resultados aos 28 dias, é importante destacar que algumas quedas de resistência observadas, tanto para as amostras de referência quanto para aquelas com adição de PSA, devem-se muito provavelmente à elevada variabilidade observada nesta idade. Os coeficientes de variação chegaram a ordem de 15% a 17% em diversas amostras, o que não ocorreu nas demais idades ensaiadas. Fisicamente, não faz sentido uma redução de resistência neste tipo de ensaio, a não ser que se desenvolva alguma reação deletéria no interior da matriz, o que não é provável neste caso. Como pode ser observado, mesmo as amostras de referência apresentaram quedas, e, entre as amostras com PSA, algumas apresentaram queda enquanto outras se mantiveram estáveis. É possível, ainda, que porções de fibra celulósica não tenham sido completamente dispersas durante a mistura, o que será verificado neste estudo através de ensaios de microscopia eletrônica e tomografia computadorizada.

[0124] Deve-se ressaltar ainda que foi observada, no estado fresco, uma melhora na trabalhabilidade dos concretos com a adição de PSA. As argamassas com PSA apresentaram-se mais fluidas, facilitando a moldagem. Desta forma, abre-se a possibilidade de se fixar a consistência das argamassas no momento da mistura, consequentemente reduzindo a relação a/c nas misturas com PSA e aumentando assim sua resistência à compressão.

[0125] Em resumo, com base na discussão exposta ao longo deste item, percebe-se que existem algumas soluções simples e práticas que podem ser adotadas a fim de estender o ganho de resistência dos concretos com cura interna mesmo em idades mais avançadas e quando expostos a situações não ideais ou até extremas de exposição. Em primeiro lugar, deve-se avaliar o efeito da incorporação de teores mais elevados de PSA, a fim de garantir o suprimento interno de água mesmo em idades mais avançadas e/ou quando as amostras são submetidas a condições extremas de cura. Ainda, é importante incluir no estudo um cimento com adições pozolânicas, que hidratam mais lentamente e ganham resistência ao longo de períodos mais longos, quando curados adequadamente. Aqui, para este fim, será utilizado o cimento pozolânico, tipo CP IV, o cimento mais utilizado na região Sul do Brasil. Além disso, visando diminuir a variabilidade dos ensaios e eliminar quaisquer dúvidas sobre a existência de alguma reação deletéria decorrente da incorporação de PSA aos traços, serão rompidas seis repetições para cada idade, ao invés das três adotadas no estudo piloto. E por fim, na continuação do estudo piloto, além dos ensaios de resistência à compressão e absorção de água, conforme previsto nos objetivos do projeto - e agora encorajados pelos resultados observados nas primeiras idades - serão realizados também ensaios de retração a fim de quantificar a contribuição da cura interna para a melhoria da estabilidade dimensional e prevenção de fissuração de estruturas de concreto. Além destes, pretende-se realizar alguns ensaios complementares, não previstos inicialmente, em microscópio eletrônico e microtomógrafo de alta resolução, com o intuito de observar a dispersão interna do PSA na matriz de cimento e os efeitos da cura interna na microestrutura do material.

Comentários Finais Projeto Piloto [0126] Com os resultados obtidos até o presente momento, observa-se que o PSA tem capacidade de absorção de 40 vezes seu peso próprio, isso faz com o material aumente de volume, porém com granulometria reduzida.

[0127] Nos resultados de resistência à compressão obtidos até o presente momento observa-se que o PSA agiu de forma positiva, principalmente nas idades iniciais, fazendo com que seus resultados superassem os resultados dos traços referência. A condição mais favorável, nesta idade, foi a pior situação para concretos, com temperatura elevada (40°C) e umidade relativa baixa (30%). A inserção do polímero age assim na diminuição da evaporação excessiva de água inicial, evitando a dessecação superficial e a retração por secagem nas primeiras idades.

[0128] A partir dos sete dias, as amostras de referência não curadas sob condições ideais já apresentam uma tendência de estabilização da sua resistência, praticamente sem ganhos de resistência a partir de uma semana, devido à ausência de água disponível para a cura, seja interna ou externa. Entretanto, a amostra com PSA exposta a condições não ideais continua a apresentar um expressivo ganho de resistência ao longo das primeiras duas semanas, chegando a uma resistência superior à amostra de referência quando ambas são submetidas à mesma condição de exposição.

[0129] Em idades mais avançadas, a tendência de crescimento da resistência não se manteve devido principalmente à falta de água nos reservatórios internos e possivelmente ao alto grau de hidratação do cimento utilizado, comprometendo a resistência das amostras com incorporação de PSA devido à sua maior porosidade. Na ausência de água para cura interna, cessa o ganho de resistência, assim como ocorreu, por exemplo, desde muito cedo para as amostras expostas a condições extremas de exposição. Na continuação do estudo piloto serão testados teores mais elevados de PSA visando garantir a continuação da cura interna por períodos mais longos, e será utilizado também o cimento pozolânico (CP IV), o qual hidrata mais lentamente e ganha resistência ao longo de longos períodos, quando curados adequadamente.

[0130] Os resultados obtidos até o momento indicam para a viabilidade de utilização do PSA como agente de cura interna para concreto, entretanto devem ser continuados os ensaios, conforme discutido anteriormente, para que as questões ainda em aberto sejam adequadamente respondidas.

Exemplo II - Programa experimental [0131] A partir dos resultados obtidos do Projeto Piloto, observaram-se alguns dados a serem modificados no programa experimental, dentre eles, as principais, a diferença de consistência das argamassas, teor de incorporação do resíduo de PSA. A seguir serão relacionados os procedimentos adotados para a elaboração do Programa experimental da pesquisa.

Cálculo do volume de PSA

[0132] O cálculo do volume de Polímero Superabsorvente e fibra celulósica (PSA) foi realizado baseado na Norma ISO 17190-6:2001. O ensaio consiste na saturação do polímero e da posterior retirada da água considerada excesso. Os procedimentos foram realizados segundo a norma citada, com a adaptação do equipamento utilizado. Utilizou-se um equipamento denominado Centrifugador Excelsa Baby, da marca FANAM LTDA, modelo 208N.

[0133] Inicialmente foi realizada a pesagem dos filtros responsáveis por armazenar o polímero para o ensaio, tomou-se o cuidado para que todos os filtros obtivessem o mesmo peso (Tabela 2), uma vez que parte deles são considerados tara para o cálculo final de absorção. Utilizou-se como filtro, filtros de bombas de chimarrão com aproximadamente 5 cm de diâmetro, conforme ilustrado na Figura 10(A). Para cada ensaio são necessários quatro filtros, dois para tara e dois com PSA (Figura 10-B).

[0134] Após permanecerem absorvendo água por um período de 30 minutos, os filtros foram amarrados no centrifugador de forma aleatória, em forma de “X”, conforme ilustrado na Figura 11. A forma de “x” foi utilizada a fim de se evitar que os filtros com polímero fiquem concentrados de um mesmo lado da centrífuga, podendo desequilibrar o eixo do equipamento, modificando 0 resultado. Utilizou-se, como velocidade padrão do equipamento, a velocidade 5, aumentando-a gradativamente, de segundo em segundo, até atingir a velocidade 5. O mesmo procedimento foi adotado para desligar-se o equipamento.

[0135] Na execução dos ensaios, tomou-se o cuidado em fixar os filtros no centrifugador, se mal fixos, podem soltar-se e mascarar os resultados a serem obtidos, ou até mesmo invalidar os resultados e levar a ter que repetir os ensaios. O ensaio foi realizado em duplicata para garantia dos resultados, expressos na Tabela 3. Como resultado, obteve-se uma absorção de 55 gramas de água por grama de polímero PSA.

Tabela 3. Resultados do ensaio de absorção de PSA segundo a ISSO 17190-6:2001.

Peso Absorção Ensaio Identif. Quantidade de PSA (g) Peso final (g) inicial (g) va; (g/g) 1 0,4438 — x x 1 2 0,4437 0,200 11,5253 54,27 2 3 0,4110 — x x 4 0,4110 0,200 111,7839 55,84 [0136] A partir dos resultados obtidos no ensaio de absorção, recalculou-se a Equação 1 para um mesmo consumo de cimento, grau de hidratação e saturação. Com a alteração dos valores de absorção do polímero (de 40 g para 55 g), obteve-se um volume de 0,65 kg/m3 de PSA. Observou-se uma redução significativa no volume de PSA a ser incorporado por m3, sendo o inicial de 0,90 kg/m3, de concreto. A redução implica diretamente nos resultados obtidos, uma vez que, quanto menor a quantia de PSA incorporado, menor a quantidade de vazios gerados ao concreto/argamassa no estado endurecido. Ensaio de Consistência [0137] Com os dados obtidos no projeto piloto, se observou que houve uma alteração na consistência das argamassas produzidas com PSA (estas se apresentavam com maior fluidez). Dessa forma, se fixou a consistência das argamassas, alterando a relação a/c (água/cimento), que inicialmente era considerada fixa em 0,5. Os ensaios foram realizados tanto com o cimento CP II F, quanto com o CP IV.

[0138] O ensaio foi realizado segundo a ABNT NBR 7215 (1997). Para a realização do ensaio adotou-se fixar a relação a/c em 0,48, conforme estabelecido também pela norma ABNT NBR 7215 (1997), para os ensaios com PSA. Optou-se por modificar a relação a/c da argamassa de referência uma vez que estas apresentaram uma trabalhabilidade menor, quando comparado às argamassas com PSA, dificultando na etapa de moldagem. Ensaio de resistência à compressão [0139] Para a moldagem das argamassas, se fixaram os procedimentos estabelecidos pela ABNT NBR 7215:1997. Os traços se baseiam nos dados levantados até o momento, onde se fixou o teor de PSA conforme calculado na Equação 1 de Bentz, Lura e Roberts (2005) e teores de água conforme consistência dos traços com polímero (PSA). A Tabela 4 apresenta os quantitativos de materiais dos novos traços realizados.

Tabela 4. Quantitativo de material por mistura.

TCPUF ÍCPIV

Materiais Referência PSA PSA+ Referência PSA PSA+ Cimento 624 g 624 g 624g 624 g 624 g 624g Areia de Britagem 749 g 749 g 749g 749 g 749 g 749g Areia Natural 1123 g 1123 g 1123g 1123 g 1123 g 1123g Água do traço 338 g 300 g 300 g 335,8 g 300 g 300 g PSA ---- 0,793 g 1,586 g --------------- 0,793 g 1,586 g Água de cura interna ---- 43,62 g 87,24 g --------------- 43,62 g 87,24 g [0140] Na Tabela 5 estão apresentados os dados de identificação dos traços moldados. Fixou-se, conforme pré-estabelecido no projeto piloto, três umidades relativas (UR) - 100%, 60% e 30% - para a cura das misturas. As argamassas foram moldadas com idades de rompimento de 1, 3, 14, 28 e 91 dias (Figura 12). Estas idades foram determinadas a partir do projeto piloto, onde se observou que a ação do PSA é mais visível nas primeiras idades, adicionando-se assim o rompimento com 24 horas, 1 dia. Por trabalhar-se com duas matrizes de cimento (CP IIF e CP IV), adicionou-se a idade de 91 dias para observa-se o comportamento da ação do PSA ao longo do tempo, principalmente em cimentos com adição de pozolana (CP IV).

Tabela 5. Identificação dos tipos de traços moldados Traço Abreviatura Dados de identificação dos traços A REF IIF Traço referência, moldado com CP IIF. B PSA IIF Traço com PSA, conforme estabelecido na Eq. 1, moldado com CP IIF. C PSA+ IIF Traço com o dobro de PSA, estabelecido na Eq. 1, moldado com CP IIF. D REF IV Traço referência, moldado com CP IV. E PSA IV Traço com PSA, conforme estabelecido na Eq. 1, moldado com CP IV. F PSA+ IV Traço com o dobro de PSA, estabelecido na Eq. 1, moldado com CP IV.

[0141] As misturas foram realizadas conforme aos quantitativos listados na Tabela 4. Cada mistura realizada corresponda a seis corpos de prova (uma idade), sendo assim, para a realização de todo o programa experimental, foram necessárias 62 misturas, totalizando 372 corpos de prova de compressão.

[0142] Antes de se iniciar a mistura, o polímero PSA foi previamente molhado com a quantidade de água destinada à absorção para cura interna, calculado conforme ensaio de absorção. Tal procedimento ocorreu para que o PSA não absorvesse água da mistura, sendo incorporado a ela, já com a quantidade de água de cura interna absorvida. O procedimento de molhagem prévia ocorreu por 30 minutos antes da mistura. Este tempo foi padronizado em função do tempo de absorção de água estabelecida pela ISO 17190-6 (2001) — 30 minutos submerso em água. Embora padronizado o tempo, observa-se que o PSA tem ação de absorção somente nos primeiros minutos, não havendo aumento de absorção em tempos superiores a 10 min. O PSA, com a água já absorvida, foi adicionado junto à água no momento da mistura das argamassas.

[0143] Nesta etapa se observou uma variabilidade de absorção do material PSA. Embora realizado o ensaio de absorção, é visualizada uma falta de homogeneidade do polímero, sendo este um fator agravante no decorrer da pesquisa. Durante o período de 30 minutos, antes da mistura das argamassas, o polímero permaneceu submerso na água destinada à cura interna. Porém, na maioria das amostras, não houve a absorção total da água destinada à cura interna, conforme calculado pelo ensaio de absorção (55 g de água para cada grama de PSA). Tal variação torna-se um agravante na pesquisa uma vez que a falta de homogeneidade do PSA pode acarretar em uma alteração da relação a/c de concretos e argamassas moldados com o polímero. Para manter-se um padrão no procedimento de moldagem das argamassas fez-se necessário o descarte desta amostra que não apresentaram absorção total da água destinada à cura interna.

[0144] Os corpos de prova moldados permaneceram, nas primeiras 24h, em sala climatizada, a 23°C±2°C, a uma umidade relativa de 60%. A desforma ocorreu 24h após a moldagem.

Ensaio de Retração [0145] Para a moldagem das argamassas destinadas ao ensaio de retração, moldadas segundo a ABNT NBR 15261:2005, adotaram-se os mesmos procedimentos de mistura das argamassas de compressão. As moldagens foram realizadas conforme esquema do programa experimental, representado na Figura 13.

[0146] Foram moldadas nove barras de análise (Figura 14) para os traços A, B, D e E, apresentado na Tabela 6, e três barras para os traços C e F, totalizando 42 barras de retração. Para os traços A, B, D e E, três barras de cada traço são destinadas a cada uma das umidades relativas estudadas -100%, 60% e 30%. Já os traços C e F são destinados somente a 30% de UR. As análises de leitura ocorrerão com 24h, 3, 7, 14, 28, 63 e 91 dias, conforme demonstrado na Figura 14.

Trabalhabilidade [0147] A variação da trabalhabilidade inicial é facilmente observada na Figura 15, onde se observa que a argamassa com PSA (Figura 15 - A) se apresenta mais uniforme e trabalhável, diferente da argamassa de referência, que se apresenta com uma consistência baixa/seca (Figura 15 - B). Salienta-se que a argamassa contendo PSA apresenta relação a/c = 0,48, enquanto a argamassa referência foi ajustada, conforme mesma consistência inicial, gerando seu a/c final.

[0148] A Tabela 6 apresenta os dados obtidos a partir do ensaio de consistência. Para o traço com cimento CP IIF + PSA se obteve uma trabalhabilidade inicial de 226 mm, tornando-se este a consistência padrão para este tipo de cimento. Já o cimento CP IV a consistência inicial se fixou em 204 mm (CP IV + PSA). Observa-se que a diferença de características dos cimentos alteram os resultados finais de consistência, com um mesmo a/c.

Tabela 6. Dados obtidos no ensaio de Consistência segundo a NBR 7215:1997 Cimento Tipo Consistência Inicial Consistência Final Adição de água a/c PSA 226 mm 0,48 CP IIF 227 mm 38,00 g Referência 154 mm 0,54 PSA 204 mm 0,48 CP IV 208 mm 35,89 g Referência 197 mm 0,54 [0149] Além disso, observa-se também que, embora a consistência inicial das misturas, nos dois tipos de cimento, seja diferente (226 mm para o CP II F e 204 mm para o CP IV), a adição de água nos traços referência, para se atingir a consistência das argamassas com PSA, correspondem a uma mesma relação a/c final, de 0,54.

Resistência à Compressão [0150] Nas Figuras 16 a 20 estão apresentados os resultados de compressão, obtidos com dados de rompimento para os cimentos CP IIF e CP IV. Na tabela 7 estão apresentados os resultados potenciais.

Tabela 7. Síntese dos resultados de compressão obtidos para o CP IIF.

Resistência Potencial (MPa) Traço 1 Dia 3 Dias 14 Dias 28 Dias 91 Dias REF IIF 100% 17,06 32,02 42,77 45,58 50,53 REF IIF 60% 17,06 29,65 40,49 36,26 43,71 REF IIF 30% 17,06 35,02 36,14 39,62 41,41 PSA IIF 100% 18,01 32,57 42,87 48,81 48,20 PSA IIF 60% 18,01 29,94 42,37 40,19 42,11 PSA IIF 30% 18,01 32,66 37,05 33,61 39,52 PSA+ IIF30% 9,65 26,13 28,80 25,98 30,80 [0151] A Figura 16 corresponde aos resultados de compressão das argamassas com 1 dia. Estas, até o momento de seu rompimento, permaneceram nas formas de moldagem, em sala climatizada, a 23°C e UR de 60%. Observa-se que nas argamassas com CP IIF o desempenho das argamassas com PSA (PSA IIF) apresenta-se superior ao próprio traço de referência (REF IIF), demostrando a eficiência do agente de cura interna nesta idade, diminuindo os efeitos da dessecação superficial e da retração por secagem.

[0152] Já no CP IV este efeito não é visualizado (REF IV e PSA IV), neste caso a resistência do traço REF IV é levemente superior ao traço PSA IV. Contudo, ao analisar-se o crescimento de resistência dos traços CP IIF e CP IV, têm-se uma resistência superior no CP IIF na idade inicial, chegando a atingir 18,01 MPa na argamassa com polímero, enquanto no CP IV, a resistência é de apenas 4,17 MPa, no traço referência (REF IV). Este fato deve-se devido à baixa taxa de aumento de resistência inicial do cimento CP IV, relacionado à quantidade de água da mistura ainda disponível para a hidratação do cimento (crescimento de resistência mais lento quando comparado ao CP IIF, característica do próprio tipo de cimento). Ou seja, por ser um cimento com elevada quantidade de adição, que pode chegar até a 50%, seu calor de hidratação é menor, o que faz com que o consumo de água necessária para a hidratação, pela mistura, seja mais lento.

[0153] Na Figura 17 são apresentados os resultados de compressão das amostras moldadas com cimento CP IIF, em todas as condições de cura testadas (100%, 60% e 30% de umidade relativa) até a idade de 14 dias. A Figura 18 representa os resultados obtidos, para este mesmo tipo de cimento, até 91 dias.

[0154] Ao analisarem-se os resultados de três dias (Figura 17), observa-se que todos os traços com PSA (linhas tracejadas) apresentam resistência potencial superior aos traços de referência. Tal efeito resulta da liberação da água de cura interna, liberada gradativamente, conforme necessidade para a hidratação do cimento.

[0155] Mesmo efeito é visualizado aos 14 dias, onde, para os resultados de 60% de UR tem-se a maior melhora significativa nas resistências à compressão das argamassas com PSA, demonstrando eficiência do agente de cura interna. Tal situação também é observada nas argamassas curadas a 30% de UR. Os resultados das argamassas curadas a 100% de umidade apresentam-se como os resultados mais promissores, conforme mencionado por Mehta e Monteiro (2008) (apresentando na Figura 1), por apresentarem a melhor condição de cura, geram melhores resistências, e, consequentemente, a maior projeção de durabilidade. Além disso, o resultado de compressão para a argamassa a 60% de UR encontra-se na mesma faixa de resistência das argamassas curadas a 100%, demonstrando uma melhora nas propriedades microestruturais em função da cura interna oferecida.

[0156] Aos 28 dias pode-se observar (Figura 18) uma resistência significativamente superior das amostras, curadas a 100% e 60% de UR, com o agente de cura interna (PSA) sobre as argamassas de referência. Até mesmo para 100% de UR, o traço com PSA apresenta-se com desempenho, ficando esta com 45,6 MPa aos 28 dias, enquanto a argamassa com cura interna atinge 48,8 MPa. Além da melhora da hidratação interna, este melhor desempenho está relacionado ao efeito plastificante demonstrado pelo PSA (usado pré-saturado), o que possibilitou uma diminuição da quantidade de água da mistura, diminuindo a relação a/c. No traço de argamassa curado a 30% de UR este efeito não foi visualizado, podendo a água de cura interna ter sido totalmente consumida nas idades mais iniciais, reduzindo a taxa de hidratação e, deixando exposta a perda de resistência em função dos poros internos gerados pelo polímero incorporado.

[0157] Já aos 91 dias (Figura 18) observa-se uma sequência inversa aos resultados encontrados nos 28 dias. Em todas as condições de umidade relativa dos concretos referência apresentaram resistência potencial superior aos concretos contendo PSA, contudo a diferença não é superior a 3 MPa. Nos concretos curados a 100% esperava-se um potencial de resistência superior às argamassas contendo PSA, em função da soma de “cura interna + cura externa”. Porém, a argamassa referência apresentou melhor desempenho, sendo explicado, muito provavelmente, pela quantidade de vazios internos gerados pela incorporação do PSA, o que afetou em sua resistência final.

[0158] Na Figura 18 também se pode observar o desempenho da argamassa com o dobro de PSA (PSA+). Esta apresenta resistência potencial inferior às demais argamassas, devido à sua maior porosidade, e seu crescimento potencial é acompanhado em todas as idades, sempre sendo inferior. Mesmo em idades iniciais, onde é mais nítido o efeito da cura interna, o seu desempenho não é observado.

[0159] Na Tabela 8 e nas Figuras 19 e 20 estão representadas as resistências à compressão das argamassas moldadas com o cimento CP IV. Na idade de três dias, podendo ser visualizado na Figura 19, se observa que a resistência das argamassas curadas na pior situação, 30% de umidade relativa, apresentou desempenho superior às demais curadas em outras condições de cura, contrariando a literatura. Contudo, por ser um cimento de hidratação lenta, a mais elevada temperatura da condição e cura (40°C) faz com que as reações ocorram de forma mais rápida, elevando a resistência inicial. Já na idade de 14 dias já se pode observar que as argamassas referência apresentam desempenho superior às argamassas contendo PSA na sua composição.

Tabela 8. Síntese dos resultados de compressão obtidos para o CP IV.

Resistência Potencial (MPa) Traço 1 dia 3 dias 14 dias 28 dias 91 dias REFIV100% ~Ã~X7 11,77 26,33 33,39 43,00 REFIV 60% 4,17 11,89 23,01 20,07 25,86 REF IV 30% 4,17 14,29 15,01 16,98 18,75 PSA IV100% 3,60 10,14 25,13 34,43 40,77 PSA IV 60% 3,60 10,42 22,17 24,14 22,41 PSA IV 30% 3,60 12,79 15,01 19,51 20,29 PSA+IV 30% 2,85 9,92 10,94 14,42 16,20 [0160] Aos 28 dias, Figura 20, observa-se que as argamassas que continuaram a receber cura, tanto interna, quanto a 100% de umidade, apresentaram melhores taxas de aumento de resistência. Em todas as condições de cura, as argamassas contendo PSA apresentaram melhor desempenho, sendo a melhoria mais observada nas argamassas curadas a 30% e 60% de UR. Além disso, aos 28 dias a resistência da argamassa com PSA curada a 30% de UR é equivalente à resistência da argamassa referência curada a 60% de UR.

[0161] Com dados de rompimento de 91 dias (Figura 20) se observou um ganho de resistência inferior ao esperado para este tipo de cimento, sendo que somente as argamassas curadas a 100% de UR apresentaram o ganho desejado. Nesta condição de cura a argamassa contendo PSA em sua formulação apresenta uma sensível resistência final inferior à argamassa de referência, com isso, faz se comprovar que a presença de vazios, gerados pelo PSA, é responsável pela sensível diferença de resistência, semelhante ao que ocorre com o cimento CP IIF. Já as argamassas curadas a 30% e 60% de umidade relativa apresentam resultados inferiores aos esperados, aos 91 dias, ambas apresentaram baixo potencial de crescimento de resistência. Por ser um cimento com adição pozolânica, seu maior índice de resistência, segundo a literatura, encontra-se em idades mais prolongadas, ou seja, após os 28 dias, porém, sabe-se também que, a partir do momento que a hidratação é paralisada, por falta de água, não há um aumento de resistência. Ou seja, com a falta de água para a hidratação das partículas de cimento, não se tem um aumento de resistência Com isso, observa-se que a ação do PSA encontra-se nas idades mais iniciais, sendo mais fortemente observado até a idade de 14 dias.

[0162] Observando-se os resultados de 91 dias (Figura 20) para as argamassas curadas a 60% e 100% de umidade relativa, tem-se que as argamassas com PSA apresentam resultados levemente inferiores às suas argamassas referência, tal qual observado no CP IIF. Contudo resultado inverso é encontrado nas misturas curadas a 30%, neste não se observa ganho de resistência significativa (de 28 para 91 dias), porém as argamassas contendo PSA apresentaram resistência superior ao seu traço correspondente referência. Este fato pode estar associado ao potencial do PSA na idade inicial, ou seja, em função do maior aumento inicial de resistência (a partir da maior temperatura- 40°C), e um melhor desempenho da água de cura interna, ouve um acréscimo de resistência comprado ao traço referência, e tal desempenho se manteve até a idade de 91 dias, porém sem crescente de resistência identificado após os 28 dias em função da paralização da hidratação.

[0163] Na argamassa com o dobro de polímero (PSA+ IV) obteve-se o mesmo desempenho observado no CP IIF, o que comprova a necessidade de cálculo do volume adequado de PSA para incorporação em argamassas ou concretos. Na idade de três dias (Figura 19) observa-se que esta apresenta um desempenho semelhante as argamassa com PSA curadas a 60% e 100% de umidade, contudo o baixo desempenho, em função do maior número de poros internos, já é observado nas idades seguintes, e permanecem até os 91 dias. Retração [0164] Nas Figuras 21 a 24 estão apresentados os resultados de retração encontrados a partir de argamassas com e sem adição de PSA.

[0165] A Figura 21 apresenta os resultados de retração, moldados com o CP IIF, medidos até a idade de 63 dias. É possível observar que as argamassas que apresentam menor retração são curadas a 100% de umidade, seguida pela curada a 60% e por fim, com pior índice de retração, as argamassas curadas a 30% de umidade. Tal sequência segue a linha de resistência à compressão, quanto pior a condição de cura, menor a resistência e maior a retração. Observa-se que a argamassa referência curada a 100% de umidade obtém retração próxima à zero, o que significa que, uma argamassa, quando recebe as condições ideais de cura, não apresenta retração significativa, tal qual expresso por Petrucci (1973), por meio da Tabelai.

[0166] Ao compararem-se as argamassas referência com as argamassas contendo PSA observa-se que, aos 63 dias, as argamassas com PSA apresentaram um desempenho pouco inferior às argamassas referência, com exceção das curadas a 30% de umidade. Nesta condição, tanto a argamassa referência, quanto a contendo PSA apresentaram mesmo desempenho, sendo sua retração próxima a 1 mm. Na argamassa contendo o dobro de PSA (PSA+) observa-se que esta apresentou pior índice de retração, porém, aos 63 dias apresentando o mesmo resultado encontrado pelas argamassas curadas a 30% de umidade (lembrando que esta também recebeu cura a 30% de umidade relativa).

[0167] Contudo, os resultados mais promissores são observados nas idades iniciais, principalmente até a idade de 7 dias (Figura 22). Pode-se observar que a lógica de maior e menor retração é a mesma que identificada aos 63 dias, porém nas argamassas curadas a 30% de umidade observa-se uma melhora significativa das argamassas contendo PSA. Esta, na idade de três dias, apresenta retração de 0,2 mm enquanto a argamassa referência apresenta retração de 0,4 mm, ou seja, resultados 50% menores de retração para a argamassa contendo PSA. Além disso, a argamassa contendo o dobro de PSA (PSA+) também apresenta resultados mais promissores que a argamassa referência curada a 30%. Com isso, constata-se que, na pior situação obtêm-se os melhores resultados da ação do PSA, como agente de cura interna, quanto à diminuição de retração. Quanto mais água livre para a cura, durante a hidratação das partículas de cimento Portland, menor será o índice de retração.

[0168] Na Figura 23 estão apresentados os resultados de retração encontrados para o CP IV, até a idade de 63 dias. Embora curada nas mesmas condições e idades do CP IIF, o resultados de retração são distintos em função das características de cristais geradas pela hidratação deste tipo de cimento.

[0169] Na umidade de 100%, na idade de 63 dias, obtêm-se o menor índice de retração, sendo de 0,11 mm para a argamassa contendo PSA em sua mistura e 0,19 mm para a argamassa referência. Mesmo apresentando diversas variações dimensionais durante o período de ensaio, observa-se que, independente da argamassa, as duas mantém a mesma lógica de retração, diferente das demais condições de cura. Já para as argamassas curadas a 60% de umidade relativa, também se observa resultados de retração menores para as argamassas com PSA, sendo que a argamassa contendo PSA apresenta índice 20% menor de retração que a própria argamassa referência. Na condição de 30% de cura observa-se que, aos 63 dias, tanto a argamassa referência, quanto a argamassa contendo PSA apresentam o mesmo resultado de retração, 0,8 mm, equivalente a argamassa contendo PSA curada a 60% de umidade. Já a argamassa contendo o dobro de PSA apresentou, ao longo das idades de ensaio, piores valores de retração, contudo, na idade de 63 dias, seu resultado é de 0,99 mm, o mesmo encontrado na argamassa referência curada a 60% de umidade.

[0170] Mesmos resultados promissores, para este tipo de cimento, são encontrados nas idades iniciais. Ao analisar-se a Figura 24 é possível observar que na idade de três dias as argamassas curadas a 30% de umidade, tanto a PSA IV quanto a argamassa PSA+ (dobro de polímero) apresentam resultados de retração menores do que a argamassa referência mantida nesta condição de cura. Ou seja, quanto pior a situação para a cura de uma argamassa ou concreto, melhor será a ação do PSA quanto à diminuição de retração nas idades iniciais.

[0171] Já para a idade de sete dias é encontrado resultado reverso ao encontrado nas argamassas moldadas com cimento CP IIF. No CP IV as argamassas referência apresentaram menores resultados de retração. Este fato se deve em função da formação das reações ocorridas neste tipo de cimento, sendo influenciado pelo material pozolânico contido na sua composição.

[0172] Na figura 25 pode-se observar que a amostra com o PSA mostra grande redução da retração, retração esta que é proporcionada pela cura interna.

[0173] Como análise geral, independente do tipo de cimento, observa-se que os melhores resultados de retração são encontrados nas idades iniciais, o que gera a necessidade de se descobrir a retração ocorrida nas primeiras 24h de cura, sendo que este pode ser o período em que se melhor observa a ação positiva do uso do PSA. Com análise até 7 (sete) dias, os resultados mais promissores são encontrados de diferentes formas, variando conforme o tipo de cimento. Já aos 63 dias observa-se uma perda de resistência das argamassas com PSA, possivelmente geradas em função da maior porosidade das misturas.

[0174] Os versados na arte valorizarão os conhecimentos aqui apresentados e poderão reproduzir a invenção nas modalidades apresentadas e em outras variantes, abrangidas no escopo das reivindicações anexas.

Reivindicações

Claims (15)

1. Uso de polímero superabsorvente residual pré-saturado caracterizado por ser como agente de cura interna em matrizes cimentícias.

2. Uso de polímero superabsorvente residual de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela matriz cimentícia ser uma argamassa estrutural.

3. Composição de polímero superabsorvente residual, caracterizada por compreender pelo menos um polímero superabsorvente residual hidratado em uma relação de 30 g até 70 g de água por grama de polímero superabsorvente residual.

4. Composição de polímero superabsorvente residual, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo polímero superabsorvente residual ser hidratado em uma relação de 40 g até 55 g de água por grama de polímero superabsorvente residual.

5. Composição de polímero superabsorvente residual de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracterizada por ser para cura interna de matriz cimentícia.

6. Composição de matriz cimentícia caracterizada por compreender uma composição de polímero superabsorvente residual conforme definida em qualquer uma das reivindicações 3 a 5.

7. Composição de matriz cimentícia de acordo com a reivindicação 6, caracterizada por compreender de 0,1 % até 0,5 % em massa de polímero superabsorvente residual pré-saturado por massa de cimento.

8. Composição de matriz cimentícia de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizada por ser argamassa estrutural.

9. Processo de cura de matriz cimentícia caracterizado por compreender pelo menos uma etapa de cura interna, em que o agente de cura interna compreende pelo menos um polímero superabsorvente residual pré-saturado.

10. Processo de cura de matriz cimentícia de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo tempo de cura variar entre 1 dia e até 91 dias.

11. Processo de cura de matriz cimentícia de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo tempo de cura variar entre 1 dia e até 28 dias.

12. Processo de cura de matriz cimentícia de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo tempo de cura variar entre 1 dia e até 7 dias.

13. Processo de cura de matriz cimentícia de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pela umidade relativa do ar estar entre 30 % até 100 %.

14. Processo de cura de matriz cimentícia de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pela umidade relativa do ar estar entre 60% até 100%.

15. Processo de cura de matriz cimentícia de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por compreender uma combinação de cura externa e cura interna da matriz cimentícia.