Redutores de Água para Concreto: Comparação de Resistência entre os Tipos Naftaleno e Policarboxilato

O concreto desempenha um papel fundamental em projetos como ferrovias de alta velocidade, pontes, portos, túneis, metrôs e usinas hidrelétricas. Os redutores de água são aditivos essenciais na produção de concreto , melhorando a trabalhabilidade e reduzindo o teor de água. Saiba mais sobre os tipos de redutores de água aqui .

A seguir, apresentamos uma introdução detalhada e uma comparação do desempenho de superplastificantes à base de naftaleno e redutores de água de alta faixa à base de policarboxilato , juntamente com suas aplicações em engenharia.

3 tipos de aditivos redutores de consumo de água

De acordo com a norma para aditivos de concreto, os redutores de água são divididos em tipos comuns, superplastificantes e de alto desempenho.

▪️ Redutores de água comuns: reduzem o consumo de água em 8% a 14%, principalmente à base de lignossulfonato, um produto de geração anterior.

▪️ Superplastificantes : reduzem a quantidade de água em 14% a 25%, incluindo os tipos à base de naftaleno, alifáticos, à base de melamina e aminossulfonato. Os redutores de água à base de naftaleno detêm cerca de 80% do mercado e são frequentemente usados ​​em combinação com outros aditivos em concreto de ultra-alta resistência.

▪️ Redutores de água de alta capacidade : reduzem o consumo de água em mais de 25%, principalmente à base de policarboxilato, representando o nível superior dos produtos redutores de água disponíveis atualmente.

Superplastificante de naftaleno

Classificação

Os condensados ​​de formaldeído de naftaleno (redutores de água à base de naftaleno) são classificados de acordo com seu teor de sulfato de sódio (Na2SO4):

▪️Alta concentração: Na2SO4 < 3%
▪️Concentração média: Na2SO4 3%-10%
▪️Baixa concentração: Na2SO4 > 10%

WOTAIchem™ consegue controlar o teor de Na2SO4 abaixo de 3%. Esses redutores de água apresentam uma taxa de redução de 15% a 25%, não afetam significativamente o tempo de pega e possuem baixa incorporação de ar (<2%). Pertencem à categoria de redutores de ar e melhoram consideravelmente a resistência do concreto.

Dosagem crítica

Os redutores de água à base de naftaleno possuem uma dosagem crítica, denominada ponto de saturação. Acima desse valor, adições adicionais não aumentam a fluidez da pasta nem o abatimento inicial. Aumentar a dosagem até esse ponto mantém o abatimento elevado por mais tempo.

Vantagens

1. Alta redução de água e melhoria da resistência

▪️ A dosagem típica (1% a 3% em relação ao peso do cimento) reduz a quantidade de água em 15% a 25%, aumentando consideravelmente a resistência à compressão. A resistência inicial (1 a 3 dias) aumenta significativamente; a resistência aos 28 dias melhora em 20% a 40%.

▪️ Ideal para remoção rápida de fôrmas e cura mais curta em projetos de pré-moldados ou pontes.

2. Custo-benefício

▪️As matérias-primas (naftaleno, formaldeído) estão amplamente disponíveis. A produção é consolidada e escalável, o que torna os custos mais baixos do que as alternativas de policarboxilato.

▪️Indicado para projetos com restrições orçamentárias, como edifícios residenciais e vias públicas municipais.

3. Boa compatibilidade com cimentos comuns

▪️Funciona bem com cimentos Portland comuns.

▪️Baixo risco de segregação ou sangramento, fácil de usar sem ajustes frequentes na mistura.

4. Melhora a trabalhabilidade

▪️Melhora a dispersão das partículas de cimento, aumentando o abatimento e reduzindo a aderência.

▪️Facilita a mistura, o bombeamento e a vibração, facilitando o trabalho de construção.

▪️Auxilia no transporte ou bombeamento de longa distância em concretos de resistência moderada.

5. Promove hidratação e fortalecimento precoces.

▪️Acelera a hidratação do C3S, acelerando o endurecimento e o ganho de resistência inicial.

▪️Adequado para projetos de carga rápida, como reparos ou elementos pré-fabricados.

6. Estabilidade e longa vida útil

▪️Disponível em pó ou líquido concentrado com composição química estável.

▪️O pó tem validade de mais de 6 meses; o líquido, em embalagem lacrada, de 3 a 6 meses.

▪️Resistente à degradação durante o transporte e armazenamento.

Desvantagens

▪️ Sensível ao tipo e composição do cimento, influenciado pela sulfonação, grau de polimerização, tipo de íon, teor de Na2SO4 e mineralogia do cimento.

▪️ A perda de abatimento pode ser rápida, especialmente com alto teor de sulfato. No concreto pré-misturado, geralmente é combinada com retardadores e agentes incorporadores de ar para formar misturas bombeáveis. Saiba mais: Como usar redutores de água e retardadores no concreto.

Redutores de água de alto desempenho à base de policarboxilato ( superplastificante PCE )

Propriedades Químicas

O desempenho dos superplastificantes de policarboxilato depende dos monômeros e das cadeias laterais do polímero (por exemplo, HPEG-2400, TPEG-2400). Eles são sintetizados por polimerização radical em solução e atuam eficazmente em baixas dosagens (0,1% a 0,2%). As cadeias laterais dos enxertos de óxido de polietileno (EO) proporcionam forte dispersão e retardam a hidratação, melhorando significativamente a retenção do abatimento.

A estrutura ramificada em forma de pente oferece impedimento estérico que dispersa as partículas de cimento de forma eficiente, mesmo em baixas dosagens. Isso prolonga a ação do aditivo sobre as partículas de cimento, proporcionando:

▪️ Baixa dosagem e alta economia
▪️ Excelente retenção de abatimento e menor perda de fluidez
▪️ Boa compatibilidade com cimentos e menor sensibilidade

Por essas razões, os superplastificantes de policarboxilato são a melhor opção para concretos com baixa relação água/cimento, alta resistência e durabilidade.

Redução de grandes volumes de água e retenção de deslizamentos

✅Ideal para concretos autoadensáveis ​​de alta resistência.

✅Melhor dispersão do que os redutores de naftaleno tradicionais na mesma dosagem e relação água/cimento.

✅Mantém alta trabalhabilidade com baixíssimas relações água/cimento, oferecendo flexibilidade no desenvolvimento de misturas.

✅Fluxo inicial da pasta >250 mm e perda de abatimento ≤10% após 1 hora, garantindo excelente plasticidade.

Isso melhora as propriedades mecânicas, a durabilidade e a eficiência da construção, especialmente para concretos fluidos, resistentes e autonivelantes.

Problemas de sobredosagem

O controle rigoroso da dosagem é vital. O excesso de redutor de policarboxilato causa segregação, sangramento ou excesso de ar. Acima de uma determinada dosagem, a fluidez pode diminuir e a redução de água piorar.

Aplicações de redutores de água à base de naftaleno

Os redutores à base de naftaleno são amplamente utilizados devido à tecnologia consolidada e ao baixo custo. Muitas usinas de concreto pré-misturado adicionam concentrado à base de naftaleno diretamente aos agregados. Grandes projetos, como a Usina Hidrelétrica de Três Gargantas, na China, e outras usinas hidrelétricas, utilizam principalmente redutores à base de naftaleno.

Para concreto com abatimento de 30 a 50 cm que não requer bombeamento (placas de estrada, barragens), os redutores de água à base de naftaleno geralmente apresentam melhor desempenho do que os tipos à base de policarboxilato.

Métodos de dosagem recomendados para superplastificante de naftaleno

Existem três métodos:

🔘 Pré-adição : antes de misturar com a água
🔘 Adição simultânea : durante a mistura com a água
🔘 Adição tardia : após mistura parcial, adicionado uma ou mais vezes, seguido de nova mistura

A adição retardada é preferível para redutores de naftaleno para evitar a adsorção seletiva por minerais do cimento e melhorar a dispersão.

Aplicações dos redutores de água de policarboxilato

Principais projetos de engenharia

🏅 Trem de alta velocidade : Utilizado em todas as principais linhas de passageiros da China, garantindo qualidade e velocidade para projetos com vida útil de 100 anos.

🏅 Pontes marítimas : Por exemplo, a Ponte do Mar da China Oriental e a Ponte da Baía de Hangzhou utilizam redutores de policarboxilato para garantir durabilidade centenária em ambientes marinhos severos.

🏅 Conservação de água : O Projeto de Desvio de Água Sul-Norte utiliza redutores de policarboxilato para produzir concreto com permeabilidade ≥ P12, resistência ao gelo ≥ F300 e vida útil de projeto de 100 anos.

Testes comparativos de redutores de naftaleno versus policarboxilato

Os testes compararam a fluidez, o abatimento, a resistência à desmoldagem e a resistência à compressão aos 28 dias em condições padrão.

1. Fluidez

▪️Ambos os tipos melhoram o fluxo com o aumento da dosagem.
▪️O policarboxilato apresenta forte efeito em baixa dosagem (0,7% a 0,9%).
▪️O naftaleno necessita de uma dosagem maior (aproximadamente 2,2%) para atingir um fluxo semelhante (aproximadamente 190 mm).

Tabela 1 Resultados do Teste de Fluidez da Pasta de Cimento

2. Deformação e Resistência

▪️O policarboxilato melhora significativamente a deformação e atinge resistências superiores a 60 MPa após 28 dias com uma dosagem de 0,9%.

▪️O naftaleno atinge 65 MPa a 2,2%, com um ganho de resistência mais lento.

▪️O policarboxilato apresenta benefícios de resistência inicial (1 dia), auxiliando na velocidade de construção e na rotatividade das fôrmas.

Tabela 2 Resultados dos testes de concreto com diferentes superplastificantes

3. Geral

🔘 Os redutores de policarboxilato se destacam em eficiência, retenção de abatimento e ganho de resistência, sendo adequados para concretos exigentes, como misturas autoadensáveis ​​e de alta resistência.

🔘 Os redutores de naftalina continuam sendo uma opção economicamente viável para concreto padrão e projetos com restrições orçamentárias, especialmente onde a manutenção do abatimento é menos crítica.

Os aditivos à base de naftaleno e os à base de policarboxilato pertencem à categoria mais ampla de redutores de água. Cada um é adequado para diferentes requisitos do concreto. Você pode selecioná-los com base nas necessidades específicas do seu projeto em termos de resistência, trabalhabilidade e custo-benefício.

Para obter aconselhamento específico para o seu projeto, por favor, forneça os seus parâmetros. Contacte os engenheiros da WOTAIchem através do WhatsApp: +86 185 5317 0666

Saiba mais: Redutores de água: Tipos, graus e aplicações