Investigação do efeito de hidrogel polimérico sobre as propriedades no estado fresco e endurecido de pastas cimentícias

Abstract

With the evolution of civil construction, the development of new materials is necessary to improve the performance and mechanical properties, especially of cementitious materials. Thus, some admixtures can be added to these types of materials to improve their conditions of durability, mechanical strength, and workability, without changing their morphology. Recent researches highlight the development of polymeric materials, such as hydrogels, for the production of special concretes. Hydrogels are polymers composed of cross-linked and threedimensionally structured networks, with hydroretention characteristics and subsequent capacity for controlled water release. This behavior is interesting, because it can contribute to a better hydration of cementitious materials over time, due to a more effective internal curing process. Thus, it was proposed the production of cement pastes with the application of hydrogels based on polyacrylamide and polysaccharide carboxymethylcellulose, for the production of a hybrid composite. The presence of the hydrogel proved to be effective when analyzing the properties of the matrix in its fresh state. They presence increases the workability and improves its internal hydration, verified by the increase around 9 % in the consistency index and by the increase in the final setting time, which became 20% longer than the control. Another important gain was observed from impedance test that indicated a conductivity 5% higher in the paste with the polymer. Because of the controlled release of water, the hydration products will be continuously formed. Other important factor is the density in the fresh and hardened states, which remained constant, indicating that there was no change in the internal structure, with an average value of 1.97 g/cm3 in the fresh state and 1.93 g/cm3 in the hardened state. The properties in the hardened state also demonstrated effectiveness with the presence of the polymer. Water absorption, measured by capillarity, decreased approximately on average by 24 % at the age of 7 days. Similarly, its capillarity coefficient decreased by 22%, proving that the material has better performance and durability. Moreover, its shrinkage had lower values compared to the control sample, due to the presence of available water, which better controls water loss by evaporation. In relation to mechanical strength and stiffness, the values are not altered even at advanced ages, with an average of 40.9 MPa. Therefore, the results obtained so far are very promising, which encourages us to continue the research seeking a possible technological application and market insertion.

Com a evolução da construção civil, o desenvolvimento de novos materiais, por hora, faz-se necessário para melhorar o desempenho e as propriedades mecânicas, principalmente de materiais cimentícios. Dessa maneira, surgem alguns aditivos que podem ser adicionados a estes tipos de materiais para melhorar suas condições de durabilidade, resistência mecânica e trabalhabilidade, sem alterar sua morfologia. Pesquisas recentes destacam o desenvolvimento de materiais de origem polimérica, tais como os hidrogéis, para produção de concretos especiais. Os hidrogéis são polímeros constituídos por redes reticuladas e tridimensionalmente estruturadas, com características de hidroretenção e posterior capacidade de liberação controlada de água. Esse comportamento é interessante, pois pode contribuir para uma melhor hidratação dos materiais cimentícios ao longo do tempo, devido a um processo de cura interna mais efetivo. Desse modo, foi proposta a produção de pastas cimentícias com aplicação de hidrogéis baseados em poliacrilamida e polissacarídeo carboximetilcelulose, para a produção de um compósito híbrido. A presença do hidrogel provou ser eficaz quando analisadas as propriedades da matriz em seu estado fresco, pois aumenta sua trabalhabilidade e melhora sua hidratação interna, fato que pode ser comprovado pelo índice de consistência que apresentou um aumento de 9% com a presença do hidrogel, pelo aumento do tempo final de pega, que se tornou 20% maior que o controle e pelo ensaio de impedância que indicou uma condutividade 5% maior na pasta com o polímero, indicando que, por conta da liberação controlada de água, os produtos de hidratação serão continuamente formados. Outro fator importante é a densidade no estado fresco e endurecido, que se mantiveram constante, indicando que não houve alteração na estrutura interna, possuindo um valor médio de 1,97 g/cm3 no estado fresco e 1,93 g/cm3 no estado endurecido. As propriedades no estado endurecido também demonstraram eficácia com a presença do polímero. A absorção de água, medida por capilaridade, diminuiu aproximadamente em média 24 % na idade de 7 dias. Da mesma forma, seu coeficiente de capilaridade diminuiu 22%, comprovando que o material possui um melhor desempenho e durabilidade. Além disso, sua retração possuiu valores menores comparadas com a amostra controle, em função da presença de água disponível, o que controla melhor a perda de água por evaporação. Em relação a resistência mecânica e rigidez os valores não são alterados mesmo em idades avançadas, possuindo uma média de 40,9 MPa. Portanto, os resultados obtidos até o momento são bastante promissores, o que nos encoraja a continuidade das pesquisas buscando uma possível aplicação tecnológica e inserção no mercado.