Funções do Desespumante de Concreto: Benefícios, Mecanismo e Aplicações

Durante a produção e construção do concreto, espumas se formam inevitavelmente em seu interior. A formação dessas espumas é influenciada principalmente por três fatores:

1️⃣Em primeiro lugar, as características das matérias-primas. Por exemplo, a adsorção de ar na superfície das partículas de cimento ou o teor excessivo de argila na areia, que causa o aprisionamento de ar na interface.

2️⃣Em segundo lugar, o processo de mistura. O ar é incorporado mecanicamente durante a mistura em alta velocidade para formar pequenas bolhas.

3️⃣Em terceiro lugar, o efeito dos aditivos . Alguns redutores de água , agentes incorporadores de ar e outras substâncias tensoativas reduzem a tensão superficial do líquido, promovendo a existência estável da espuma.

Os perigos das espumas no concreto

O excesso de espuma pode causar danos multidimensionais ao desempenho do concreto.

▪️Do ponto de vista das propriedades mecânicas, espumas grandes com diâmetro superior a 0,3 milímetros formarão pontos de concentração de tensão, resultando em uma diminuição de 5% a 15% na resistência à compressão do concreto;

▪️Do ponto de vista da durabilidade, a espuma interconectada se tornará canais para a penetração de agentes erosivos, como água e íons cloreto, fazendo com que o grau de impermeabilidade diminua em 1 a 2 níveis (por exemplo, de P8 para P6);

▪️Do ponto de vista da qualidade da construção, a espuma superficial forma defeitos semelhantes a favos de mel, e um projeto de estrada municipal chegou a ter uma taxa de aceitação estética de apenas 70% devido ao excesso de espuma superficial, o que exigiu custos adicionais de reparo.

Mecanismo de ação do antiespumante para concreto

O antiespumante para concreto é um tipo de surfactante que pode interromper a estabilidade das bolhas. Sua função principal é alcançada por meio de três etapas:

Diferentes tipos de antiespumantes para concreto e suas funções.

• Os antiespumantes orgânicos à base de silicone (compostos principalmente por polissiloxanos) têm uma alta velocidade de desespumação e excelente desempenho na remoção de bolhas minúsculas, mas são muito afetados pela temperatura (a atividade diminui abaixo de 5°C).
• Os antiespumantes à base de poliéter (formados pela copolimerização de óxido de etileno e óxido de propileno) apresentam boa estabilidade e alta compatibilidade com a pasta de cimento, sendo adequados para concreto que requer agitação prolongada.
• Os antiespumantes à base de óleo mineral têm um custo mais baixo, mas apresentam uma eficiência relativamente baixa na eliminação de bolhas, sendo utilizados principalmente em concreto comum, onde o controle de bolhas não é um requisito essencial.
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Vantagens dos antiespumantes para concreto

1. Otimização do desempenho mecânico

Ao eliminar a espuma prejudicial, os antiespumantes podem aumentar efetivamente a resistência à compressão e à flexão do concreto. Dados de testes mostram que, na mesma proporção da mistura, a adição de 0,03% de antiespumante (com base na quantidade total de materiais cimentícios) apresenta vantagens evidentes:

1) Pode aumentar a resistência à compressão do concreto aos 7 dias em 8% a 12% e a resistência à compressão aos 28 dias em 10% a 15%;

2) A resistência à flexão também melhora significativamente, geralmente atingindo 15% a 20%. Isso é de grande importância para estruturas como pavimentos rodoviários e tabuleiros de pontes que suportam tensões de flexão e tração.

Após ser aplicado em um projeto de pavimentação de tabuleiro de ponte rodoviária, a resistência à flexão do concreto aumentou do valor projetado de 5,0 megapascals para 5,8 megapascals, prolongando efetivamente a vida útil do pavimento.

2. Aumento da durabilidade

Os antiespumantes melhoram significativamente a impermeabilidade e a resistência ao congelamento do concreto, reduzindo o número de poros interconectados. Testes de impermeabilidade mostram que:

1) A altura de penetração do concreto com antiespumante é 40% a 60% menor do que sem antiespumante;

2) O grau de impermeabilidade pode ser aumentado de P6 para P8 ou até mesmo P10;

3) O número de ciclos de congelamento-descongelamento (Grau D) pode aumentar mais de 50 vezes (por exemplo, de D200 para D250).

Após ser utilizado em um projeto de conservação de água na região norte, o concreto, em um ambiente de congelamento e descongelamento alternados de -20°C a 5°C, após 200 ciclos, apresentou uma taxa de perda de qualidade de apenas 0,8% (em comparação com 2,5% sem a adição de antiespumante), prevenindo eficazmente a erosão por congelamento e descongelamento.

3. Melhoria da Qualidade da Superfície

Na engenharia de fôrmas, os antiespumantes podem reduzir os poros e defeitos alveolares na superfície do concreto . Os dados medidos mostram que, após o uso do antiespumante , o número de poros em uma camada de 0 a 20 milímetros da superfície do concreto é reduzido em 70% a 80%, e o diâmetro médio dos poros é reduzido de 0,5 milímetros para menos de 0,1 milímetros.

Na construção da parede lateral de uma estação de metrô, após a utilização de concreto com adição de antiespumante, a proporção de áreas com falhas de concretagem na superfície foi reduzida de 5% para 0,5%, eliminando os procedimentos tradicionais de lixamento e reparo e economizando cerca de 800 RMB em custos de mão de obra por 100 metros quadrados.

Notas para Atenção

1. Controle de Dosagem

O agente antiespumante possui uma faixa de dosagem ideal, tipicamente de 0,01% a 0,05% da quantidade total do material cimentício. Quando a dosagem é muito baixa, não consegue eliminar as bolhas de forma eficaz; quando a dosagem é muito alta (acima de 0,1%), pode levar à formação excessiva de espuma, o que pode danificar as microbolhas benéficas (com diâmetros de 0,05 a 0,2 milímetros que podem aumentar a resistência ao gelo) e, em vez disso, reduzir a durabilidade.

Uma fábrica de componentes pré-fabricados, por engano, aumentou a dosagem para 0,08%, resultando na redução da resistência ao gelo do concreto de D250 para D200. Recomenda-se que, na primeira utilização, a dosagem ideal seja determinada por meio de testes: utilize três concentrações de 0,01%, 0,03% e 0,05% do total de material cimentício e teste o teor de gás, a resistência e a qualidade da superfície, respectivamente. Selecione a dosagem que apresentar o melhor desempenho geral.

2. Compatibilidade com outros aditivos

O agente antiespumante deve ser usado em conjunto com outros aditivos, como superplastificantes e incorporadores de ar. Se um agente incorporador de ar (usado para introduzir pequenas bolhas benéficas) for usado simultaneamente, é importante observar que o agente antiespumante irá neutralizar parcialmente o efeito incorporador de ar. Nesse caso, a dosagem do agente incorporador de ar deve ser ajustada (geralmente aumentando em 10% a 20%), garantindo que o teor de gás seja controlado dentro da faixa de projeto (como 4% a 6% para concreto resistente ao gelo).

Em uma usina de concreto, houve uma falha no ajuste da dosagem do agente incorporador de ar, resultando em uma redução do teor de gás no concreto de 5% para 3% e em um desempenho de resistência ao gelo abaixo do esperado. Além disso, aditivos redutores de água à base de policarboxilato e antiespumantes orgânicos de silicone podem reagir, causando a estratificação da pasta de concreto. Recomenda-se o uso de antiespumantes à base de poliéter ou a realização de testes de compatibilidade (misturar o antiespumante e o aditivo redutor de água na proporção adequada e observar a ocorrência de precipitação ou óleo flutuante em até 1 hora) antes da construção.

3. Compatibilidade do Processo de Construção

O tempo de mistura deve ser adequadamente prolongado para garantir a dispersão uniforme do antiespumante . Recomenda-se um aumento de 10 a 20 segundos no tempo de mistura para concreto comum (o tempo total de mistura não deve ser inferior a 90 segundos), e de 20 a 30 segundos para concreto de alta resistência (C50 ou superior). Se o tempo de mistura for insuficiente, o enriquecimento localizado do antiespumante pode levar à formação excessiva de espuma, enquanto a ausência localizada pode resultar na remoção incompleta das bolhas.

Em termos de controle de temperatura, os antiespumantes de silicone orgânico têm sua atividade reduzida abaixo de 5°C. Recomenda-se o uso de antiespumantes de poliéter durante a construção no inverno, ou a realização de testes de compatibilidade (misturar o antiespumante e o redutor de água na proporção adequada e observar se há precipitação ou óleo em suspensão dentro de 1 hora) antes da mistura para garantir o efeito espumante.

4. Pontos-chave da inspeção de qualidade

Durante a construção, é necessário focar na análise do teor de gás do concreto (utilizando um medidor de teor de gás por pressão de ar, realizando o teste a cada 50 metros cúbicos). O teor de gás alvo deve ser de 0,5% a 1% inferior ao valor de projeto (pois o agente antiespumante reduzirá a formação de bolhas). Ao mesmo tempo, observe a distribuição dos poros na superfície após a desmoldagem.

O padrão de qualidade é o seguinte: em cada metro quadrado da superfície, o número de poros com diâmetro superior a 0,3 milímetros não deve exceder 5, e não devem existir grupos contínuos de poros. Caso haja poros em excesso, verifique a dosagem do antiespumante, o tempo de mistura ou a compatibilidade dos aditivos e faça os ajustes necessários na proporção da mistura.

A experiência prática demonstra que o uso racional de agentes antiespumantes para concreto é um meio eficaz de melhorar o desempenho geral do concreto. Controlando com precisão os parâmetros e otimizando a compatibilidade do processo, é possível obter melhorias simultâneas na resistência, durabilidade e qualidade da superfície sem aumentar significativamente os custos (o custo dos agentes antiespumantes representa de 1% a 3% do custo total do concreto).

Isso é particularmente adequado para componentes pré-fabricados com altos requisitos de aparência, estruturas de engenharia hidráulica expostas a ambientes agressivos e pontes sujeitas a cargas dinâmicas.