Aditivos superplastificantes avançados da Master Builders Solutions

No entanto, os últimos desenvolvimentos na química dos superplastificantes centraram-se mais na especialização do que no aumento progressivo da sua capacidade redutora de água, com o objetivo de resolver essas novas limitações surgidas quando as barreiras anteriores foram superadas.

Essa especialização está a tornar-se cada vez mais seletiva: desde o primeiro nível, diferenciando superplastificantes para betão preparado e pré-fabricado, até as tecnologias atuais destinadas a controlar a viscosidade do betão, mantendo a consistência em condições de baixa relação a/c ou para trabalhos em zonas contenciosas.

A normativa vigente para aditivos para betão UNE-EN 934-2 exige uma capacidade mínima de redução de água de 12%, para poder considerar um produto como aditivo superplastificante (além de outros requisitos), enquanto para aditivos plastificantes esse requisito mínimo é de 5%.

Para fins práticos, e considerando as dosagens habituais, os aditivos plastificantes (gama MasterPozzolith) conseguem reduções efetivas de água de até 10%. Da mesma forma, a capacidade de redução de água dos aditivos superplastificantes convencionais à base de polímeros de naftaleno ou melaminas sulfonadas (BNS e MNS) atinge até 20% (faixa MasterRheobuild). Esta propriedade diferencial permitiu o desenvolvimento de novos betões com maior capacidade de resistência e alta fluidez para uma ótima colocação em obra. Eles foram o primeiro betão de alta resistência e longa duração.

Com o desenvolvimento da química dos polímeros de policarboxilato ramificado (PCE), surgiram os chamados aditivos superplastificantes de nova geração, por volta do ano 2000, com uma capacidade efetiva de redução de água que pode chegar até 40% (gama MasterGlenium). Esses novos aditivos superplastificantes permitiram que o desenvolvimento tecnológico do betão experimentasse grandes avanços. Foram projetados novos tipos de betão que se baseiam exclusivamente na alta capacidade redutora de água dos aditivos superplastificantes de nova geração, e que revolucionaram o conceito de projeto e execução de estruturas de betão. São os casos do betão autoadensável (CAA), amplamente utilizado no setor de pré-fabricados, betão de alto desempenho (presente em muitas obras de grande porte) e UHPC (betão de ultra alto desempenho), com enorme potencial para revolucionar o setor de toda a construção.

Desde o seu surgimento, os aditivos superplastificantes de nova geração têm vindo a ganhar espaço no mercado, até se tornarem a tecnologia de superplastificantes mais utilizada. No entanto, verificou-se que esta química era muito mais sensível aos efeitos de compatibilidade com a composição do cimento e das areias (ou seja, nem sempre funcionavam como esperado). Mas para superar essa limitação na robustez dos aditivos superplastificantes de nova geração, foi necessário entender em detalhes a interação entre o polímero PCE e o cimento e, por sua vez, conhecer as ligações entre a estrutura do polímero e o seu comportamento.

Os anos seguintes de pesquisa foram dedicados quase exclusivamente a esse propósito, e boa parte dos objetivos foi alcançada. Com este novo conhecimento nasceu a engenharia de polímeros, através da qual a estrutura do polímero PCE pode ser modificada de forma a otimizar a compatibilidade com o cimento e assim maximizar o seu desempenho. Aditivos à la carte agora podem ser servidos, personalizados para cada situação particular.

A engenharia de polímeros foi o trampolim para o surgimento da primeira especialização clara e óbvia de aditivos superplastificantes de nova geração. Ao contrário de todos os avanços anteriores, agora não se pretendia aumentar ainda mais a sua capacidade de fluidificação. O objetivo era outro: projetar aditivos superplastificantes adaptados às necessidades particulares de cada aplicação. Neste momento, o mercado especializou-se. Surgiram os aditivos superplastificantes de nova geração específicos para betão preparado (MasterGlenium SKY) e os específicos para o setor de pré-moldados (MasterGlenium ACE). O primeiro, combinando uma alta capacidade fluidificante com uma manutenção prolongada da consistência. E este último, com rápido desenvolvimento de resistência inicial. Essa especialização dos aditivos trouxe grandes benefícios para ambos os setores, tanto em termos económicos quanto em termos de sustentabilidade (otimização do teor de cimento, aumento da durabilidade), e são as tecnologias mais utilizadas nos setores de betão pronto e pré-fabricado, respectivamente (cada um é o seu ramo de especialização).

Levar ao limite a capacidade de redução de água dos aditivos abriu um leque enorme de possibilidades no desenvolvimento do betão, mas também confirmou a perda progressiva de soluções robustas. Ou seja, muitos dos problemas levantados foram solucionados, mas ao mesmo tempo foram reveladas novas limitações, que representavam novos desafios a serem superados (muitos deles oriundos das novas procuras relacionadas com a sustentabilidade do setor da construção).

A primeira limitação evidenciada foi o impacto gerado na reologia do betão, causado basicamente pela redução do volume de pasta que permitiu a alta capacidade redutora de água desses aditivos. Essa limitação manifestou-se em problemas de bombeamento e instalação devido à alta viscosidade característica do betão com menor volume de pasta e baixa relação volumétrica entre água e finos.

Novamente, a solução não foi procurar o aumento da capacidade fluidificante dos aditivos. Desta vez, o foco estava no impacto do aditivo na viscosidade do betão. Foi em 2014 que foi apresentada a gama MasterEase, baseada em polímeros ramificados de aril-fosfato (PAE) que, em suma, oferecem os mesmos benefícios que os superplastificantes clássicos de nova geração em termos de redução de água, mas geram um impacto muito elevado, menor no aumento da viscosidade do betão. Este nível mais elevado de especialização do aditivo não implicou o sacrifício dos avanços anteriores: já existiam aditivos especializados para betão preparado e para betão pré-fabricado, mas ao mesmo tempo permitiam o fabrico de betão com viscosidades da ordem dos 30% inferior ao anterior. Com esse avanço, já podiam ser fabricados betões com baixa relação água/cimento e com teor de cimento otimizado, que por sua vez eram perfeitamente bombeáveis ??e facilmente manejáveis.

Novas tendências para fabricar betão mais sustentável também destacaram certas necessidades de melhoria. Basicamente, estamos a referir-nos ao aumento do teor de calcário fino no betão (seja pela adição de calcário de enchimento na fábrica ou pelo aumento do calcário no cimento), que acentua a perda de consistência prematura, e devido à necessidade de utilização de areias com menos tratamento (areias com alto teor de finos, areias com argilas). Em ambos os casos, mais uma vez a solução não requer um aumento da capacidade fluidificante do aditivo, mas sim em questões de compatibilidade e manutenção do efeito dispersante ao longo do tempo. Mais uma vez, a engenharia de polímeros possibilitou o desenvolvimento de soluções que estão a chegar lentamente ao mercado. A gama de superplastificantes MasterSuna caracteriza-se por uma menor sensibilidade à presença de argila na areia, o que permite a utilização de areia menos processada, com menor impacto ambiental associado. Esta gama ainda está em pleno desenvolvimento (foram feitos grandes progressos, mas ainda não se pode confirmar se existe uma solução para cada casuística em particular), e será provavelmente o pilar sobre o qual um dos problemas imediatos que o sector terá enfrentar pode ser resolvido: a escassez de areias de qualidade. A mais recente tecnologia superplastificante introduzida no mercado é a linha MasterSure, dedicada a melhorar a manutenção da consistência do betão com alto teor de calcário fino. Com apenas 3 anos de história, a sua utilização está em claro crescimento, em linha com a evolução atual dos cimentos e sobretudo com a perspetiva que vislumbra o futuro imediato, em que se espera a otimização progressiva do fator clínquer dos cimentos.

A pesquisa na área de aditivos superplastificantes continua a avançar. Com as conquistas obtidas, muitos dos desafios que exigiam solução foram resolvidos e abriram-se novas possibilidades que antes eram impensáveis. Mas o futuro imediato apresenta muitos desafios onde o aditivo deve ser peça chave. Por exemplo, a implementação de cimentos com menor pegada de CO₂, como LC3 ou ativados por álcalis, exige que as limitações desses novos cimentos (manutenção insuficiente de consistência, pouco desenvolvimento de resistência inicial) sejam resolvidas primeiro, e espera-se que que o desenvolvimento da tecnologia de aditivos superplastificantes é a chave para resolver essas limitações.