A HIDRATAÇÃO DO CIMENTO PORTLAND MODIFICADA PELA ADIÇÃO DE UMA DISPERSÃO AQUOSA DE UM CO-POLÍMERO ACRÍLICO VIA ANÁLISES TÉRMICAS



José Atílio Fritz Fidel Rocco (PG)*; José Eduardo Salgueiro Lima(PG)*; Antonio Gonçalves Frutuoso(PG)*; Koshun Iha *(PQ); Jivaldo do Rosário Matos(PQ) =

*Instituto Tecnológico de Aeronáutica – São José dos Campos – SP - Brasil

=Instituto de Química – Universidade de São Paulo – São Paulo – SP – Brasil

e-mail: friz@fis.ita.cta.br


Palavras-chave: hidratação, látex, cimento.


INTRODUÇÃO: O concreto de cimento Portland pode ser aditivado (modificado) pela adição de látices (dispersões poliméricas de base aquosa) alterando suas propriedades reológicas e mecânicas [1-3]. A partir de 1950 nos E.U.A o látex acrílico, definido como uma dispersão aniônica de um copolímero acrílico, passou a ser estudado como modificador de argamassas e concretos de cimento Portland com o objetivo de alterar suas propriedades mecânicas originais. Esta modificação com os acrílicos que, de uma maneira geral, podem ser definidos como uma família de resinas oriundas da polimerização do ácido acrílico, resulta em alterações nas propriedades do concreto curado.

O mecanismo pelo qual a adição destes polímeros interagem com os principais elementos do cimento como silicatos e aluminatos, durante a reação de hidratação, é de grande importância no estudo de sua degradação pois tendem a aumentar sua durabilidade.

Várias técnicas de análise podem ser empregadas para rastrear estas interações da microestrutura do cimento Portland modificado: microscópio de varredura eletrônica, difração de raios X, espalhamento de raios X à baixo ângulo, espalhamento de neutrons, análises térmicas [4-6] e outras.


OBJETIVO: Neste estudo, foram empregadas as técnicas de análises térmicas, termogravimetria/termogravimetria derivada(TG/DTG) e a calorimetria exploratória diferencial(DSC) para investigar o comportamento térmico das amostras de pasta de cimento com e sem adição de material polimérico. Buscou-se avaliar o efeito da adição deste material na reação de hidratação tanto do ponto de vista de variação de massa como de calores de hidratação envolvidos durante o processo de aquecimento. No caso das amostras estes parâmetros foram avaliados em graus de hidratação diferenciados.


MÉTODOS: As amostras foram obtidas utilizando-se um polímero acrílico adicionado a argamassa em uma proporção de 10% em relação ao peso de cimento, definido como uma dispersão aquosa de um copolímero acrílico, com teor de sólidos da ordem de 50%, pH de 4,5 a 6,5, densidade de 1,02 g/cm3 e viscosidade de 300 a 1000 MPa.s. O cimento utilizado foi o CP classe III, relação água/cimento de 0,45 areia média lavada na proporção de 1:1 em cimento. A reação de hidratação (cura) se deu em ambiente aberto à temperatura de 25ºC por 28 dias.


As curvas TG/DTG para as amostras com e sem adição do polímero foram plotadas em gráficos da perda de massa ( % ) versus temperatura (ºC ). Uma comparação entre as curvas das amostras com e sem polímero permite a observação dos picos onde ocorrem as principais modificações.


Resultados: As curvas TGI DTG obtidas para as amostras de cimento não modificada e modificada pela adição do látex, respectivamente, mostram o aparecimento de urna terceira inflexão por volta de 350ºC. É nesta faixa de temperatura que há a pirólise do polímero adicionado. As curvas DSC obtidas para as amostras não modificada e modificada, respectivamente, mostram que a adição do látex provoca o aparecimento de uma fase endotérmica a partir da temperatura de 350ºC. Este é o motivo pelo qual há uma redução do calor de hidratação quando da modificação.


Conclusões: A adição do polímero acrílico retarda a hidratação do cimento Portland modificado de uma maneira que diminui os valores dos calores de hidratação em função da quantidade de polímero adicionado. Para a amostra ensaiada, com adição de 10%, houve uma redução de 20% no calor liberado durante a hidratação. Presume-se que o grau de hidratação se reduza em função do efeito de encapsulamento provocado pelo envolvimento dos grãos de cimento não reagidos pelo polímero dificultando o contato e posterior reação com a água. Também, devido a uma diminuição da porosidade, pois os espaços vazios tendem a ser preenchidos pela cadeia polimérica, há um aumento na dificuldade de difusão da água pela microestrutura resultante na fase de difusão.


REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS:

  1. Taylor, H. F. H., Cement Chemistry, Academic Press, London, 1992.

  2. Ollitrault-Fichet, R., Gauthier, C., Clamen, G., Boch, P., Cement and Concrete Research,28 (12),1687-1693, 1998.

  3. Lavelle, J.A. , Wright, P.E. Acrylic modifiers for cement. Rohm and Hass Research Laboratories, 1974.

  4. Ramachandran, V.S., Applications of differential thermal analysis in cement chemistry, Chemical Publishing, New York, 1969.

  5. Portilla, M., Cement and Concrete, 19 (3), 319-326, 1989.

  6. Aquino, A R., Caracterizaçäo e estudo termoanalítico de clínquer produzido em industrias brasileiras. Tese de Doutorado, IQ-USP, 1996.


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