CONCEITOS REOLóGICOS DO CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO

CONCEITOS REOLóGICOS DO CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO

Do ponto de vista reológico, o concreto pode ser entendido como uma concentração de partículas sólidas em suspensão (agregados) em um líquido (pasta de cimento). Sendo assim, seu comportamento no estado fresco deve ser estudado a partir dos conceitos da reologia, ciência voltada para o estudo das deformações e escoamento de um fluido sob a influência de tensões.

Sabe-se que o comportamento reológico desse material se aproxima de um fluido binghamiano, sendo necessários dois parâmetros para sua caracterização: a tensão de escoamento e a viscosidade plástica. A reologia do concreto fresco tem sido estudada com determinações que variam entre métodos de ensaio simples e práticos, como o ensaio de abatimento de tronco de cone, até equipamentos mais

sofisticados que determinam as curvas de cisalhamento do material, como os reômetros.

Dessa maneira, é possível determinar a relação entre a tensão de cisalhamento e a taxa de cisalhamento sob condições definidas fisicamente. Como o concreto fresco é um material heterogêneo, uma aproximação mais precisa do seu comportamento reológico é dada pela análise direta das forças (torque) que resultam do cisalhamento (velocidade de rotação) do concreto.

O concreto no estado fresco pode ser considerado um tipo de suspensão concentrada. Nesse caso, o comportamento reológico se afasta do modelo newtoniano e passa a depender de fatores como a concentração volumétrica de sólidos, a característica do meio líquido, a temperatura, as características físicas das partículas e o tipo de interação entre elas. Quando agentes dispersantes são incorporados, o comportamento se torna ainda mais complexo e outros fatores também devem ser considerados – a concentração de molécula de dispersante no meio líquido, o peso molecular,a conformação espacial da molécula de dispersante e a espessura da camada de moléculas de dispersante adsorvidas em tornos das partículas. Assim, dependendo das particularidades de cada suspensão e da magnitude da taxa de cisalhamento aplicada, um ou mais fatores pode prevalecer e

comandar o comportamento reológico do fluido.

As propriedades reológicas do concreto fresco variam amplamente de acordo com os materiais constituintes da mistura e com as condições de produção e do meio ambiente no qual o material está inserido. A reologia dos concretos de alto desempenho pode ser influenciada por diversos parâmetros relacionados com o cimento, o superplastificante e/ou a interação entre eles, isto é, com a composição

química e fases componentes do cimento (especialmente os teores de C3A e álcalis), a granulometria do cimento, a quantidade e o tipo de sulfato de cálcio presente no cimento, a natureza química e peso molecular do superplastificante,

o grau de sulfonatação e a natureza dos íons contrários do superplastificante, a dosagem e o método de adição do aditivo. Além disso, a composição, a morfologia e a distribuição granulométrica dos agregados, a dosagem do concreto (especialmente a relação água/cimento), a temperatura, a seqüência e a intensidade de mistura também podem influenciar as propriedades reológicas desses materiais. Dependendo da dosagem de um concreto, um aumento no teor da água de mistura pode resultar em um aumento de suas propriedades reológicas, com uma redução uniforme tanto da tensão de escoamento quanto da viscosidade plástica. Para um determinado conjunto de materiais, o teor de água pode ser um parâmetro para o

controle da viscosidade do material , enquanto a tensão de escoamento está diretamente relacionada com o seu abatimento.

A influência dos agregados sobre as propriedades reológicas do concreto fresco está relacionada principalmente com a quantidade de agregado que compõe a mistura e com a sua granulometria: os parâmetros reológicos aumentam com o teor de agregado, porém ambos são reduzidos quando a distribuição granulométrica do agregado se torna mais ampla . Devido às altas taxas de reação da fase aluminato, elas são muito importantes quando da determinação das características reológicas dos materiais à base de cimento nos primeiros estágios da hidratação. Assim, no caso do cimento, a influência mais significativa está relacionada com sua composição química, isto é, com o retardamento do processo de hidratação dos aluminatos causados pelo sulfato de cálcio. Normalmente, o efeito dos produtos de hidratação sobre a tensão de escoamento é mais evidente do que sobre a viscosidade plástica, sendo essa influência maior à medida que a disponibilidade de sulfatos para a formação dos cristais de etringita diminui .

Em termos de reologia, os superplastificantes são considerados interferências positivas em uma mistura de concreto fresco. Eles são utilizados para aumentar a

trabalhabilidade desse material de tal forma que se obtenham misturas fluidas,com tensão de escoamento tão reduzida que pouca ou nenhuma vibração se torna necessária. Embora existam algumas exceções, a adição de superplastificante às misturas à base de cimento possui duas conseqüências principais: uma redução significativa da tensão de escoamento e um pequeno ou nenhum efeito sobre a viscosidade plástica,atribuídas à defloculação das partículas de cimento.

Assim, com a utilização de superplastificantes, é possível controlar a reologia do concreto sem alterar a relação água/ cimento, o que influencia diretamente a durabilidade e a resistência do material .

Do ponto de vista da reologia, a adição mineral produz efeitos intensos sobre as propriedades do concreto ao qual é incorporada, tal como o aumento da área superficial. Como a adição mineral usualmente possui partículas muito pequenas,

suas partículas são muito reativas quimicamente e adsorvem moléculas de superplastificante. Como resultado, a tensão de escoamento e a viscosidade plástica tendem a aumentar. Porém, a substituição de parte do cimento por uma adição mineral também pode resultar em uma redução de ambos os parâmetros reológicos do concreto. A melhor distribuição granulométrica do aglomerante e o efeito lubrificante imposto pelas pequenas partículas da adição mineral – possivelmente diminuindo o imbricamento entre os agregados – estão relacionados com a redução dos parâmetros reológicos e, quanto menor e mais esféricas forem as partículas das adições, maior a redução observada.

O processo de mistura de um material à base de cimento envolve a quebra de aglomerados de partículas. Em um material bem misturado, a quantidade