Pigmentos de Óxido de Ferro e Hidratação do Cimento: O Que Afeta o Tempo de Pega e a Resistência

Em resumo: O pigmento de óxido de ferro é um pó fino, e pós finos competem com todos os demais componentes de uma mistura de concreto por água e aditivos. Na maioria das usinas, o efeito sobre o tempo de pega e a resistência aos 28 dias é pequeno e costuma ser erroneamente atribuído ao pigmento, quando a causa real reside em outro fator. Execute uma mistura-controle e uma mistura pigmentada, ambas utilizando o mesmo cimento, a mesma relação água-cimento e as mesmas condições de cura, e compare, então, os tempos de pega e os resultados dos ensaios de cubos. Esse único par de misturas responde à pergunta real do seu cliente.

Uma usina de concreto muda de cor numa sexta-feira e os resultados dos ensaios de cubos apresentam valores baixos na terça-feira seguinte. O pigmento é o primeiro a ser culpado, pois é o único elemento cuja alteração é visível. Às vezes, essa atribuição é justa; com frequência, porém, não é.

Isto é o que realmente ocorre no misturador ao se adicionar cor.

O pigmento é um segundo pó num sistema já sobrecarregado.

Os grãos de cimento hidratam-se e, ao fazê-lo, absorvem água e liberam calor. O óxido férrico vermelho (Fe2O3) não faz nenhuma dessas coisas. Ele é quimicamente inerte num sistema de cimento Portland, razão pela qual mantém sua cor por décadas.

O que ele realmente acrescenta é superfície. Um pigmento, na dosagem típica para concretos coloridos integralmente, adiciona um grande número de partículas muito finas. Essas partículas exigem água, e exigem-na exatamente no momento em que a mistura ainda está plástica. O resultado é normalmente um pequeno aumento na demanda de água e uma mistura plástica que se sente ligeiramente mais rígida, mesmo com o mesmo abatimento.

Há um segundo efeito que surpreende as usinas. As superfícies finas dos pigmentos podem retirar parte do aditivo incorporador de ar ou redutor de água antes que este chegue ao cimento. A dose indicada no cartão de produção ainda está no tambor; contudo, menos dela está efetivamente atuando.

É no tempo de pega que você percebe isso pela primeira vez

A definição é um evento térmico e químico. O silicato tricálcico (C3S, a principal fase responsável pela resistência no cimento Portland) começa a reagir, e a pasta endurece. Qualquer fator que retarde o acesso da água aos grãos de cimento desloca essa curva para a direita.

Na prática, uma mistura pigmentada costuma definir-se um pouco mais tarde do que a amostra de referência. Um atraso de dez ou vinte minutos é comum e geralmente inofensivo. O que importa é saber se esse deslocamento é consistente e se ele aumenta à medida que a dose de pigmento sobe.

Dois métodos resolvem essa questão. A agulha Vicat (ASTM C191, um ensaio de penetração em pasta) fornece um valor numérico preciso no laboratório. O método de resistência à penetração (ASTM C403, uma sonda inserida em argamassa peneirada) funciona melhor em uma mistura real contendo agregados. Qualquer um desses métodos, aplicado tanto na amostra de referência quanto numa amostra pigmentada proveniente do mesmo lote de cimento, revela a magnitude desse deslocamento.

Separar o pigmento de todos os demais componentes

A perda de resistência tem muitas causas. Variação do lote de cimento, umidade dos agregados, tolerância na dosagem, cura e temperatura da concretagem afetam todos esse valor. Se você alterar o pigmento e a mistura ao mesmo tempo, não aprenderá nada.

Mantenha o ensaio de controle rigoroso. Mesmo silo de cimento, mesma pilha de agregados, mesma relação água-cimento (a/c, massa de água dividida pela massa de cimento), mesmo lote de aditivo. Altere apenas o pigmento. Confeccione corpos de prova cilíndricos de ambas as misturas, cure-os lado a lado e realize os ensaios de compressão aos 7 e 28 dias conforme ASTM C39.

Se a mistura com pigmento apresentar resistência inferior à do controle em ambas as idades e a diferença aumentar, há um efeito real e a dosagem é o primeiro fator a ser analisado. Se os resultados das duas misturas estiverem dentro da dispersão típica dos seus próprios ensaios, o pigmento não é a causa do problema, devendo-se investigar então os procedimentos de cura e a umidade.

Seja honesto também sobre a dispersão. Dois cilindros não constituem evidência. Usinas de concreto que discutem uma diferença de meio megapascal com cubos individuais normalmente estão discutindo ruído.

Três coisas que importam mais do que a cor

Dosear o pigmento por peso, não por concha. Um pigmento pesado com precisão de um quilograma em um lote de dois metros cúbicos é aceitável. Um pigmento adicionado com pá não é, e a variação de cor resultante costuma ser atribuída ao fornecedor.

Tempo de dispersão. Pigmento adicionado no final do ciclo e descarregado trinta segundos depois nunca se dispersa adequadamente. O resultado são estrias e uma mistura cujo comportamento difere daquela testada no laboratório. Conceda um intervalo completo de mistura e observe o descarregamento.

Cura, sempre. O concreto colorido é avaliado pela superfície, e é justamente na superfície que os efeitos da cura aparecem primeiro. Uma laje pigmentada que seca precocemente apresenta aparência irregular e é frequentemente interpretada como defeito do pigmento — embora, na maioria das vezes, não seja.

Onde a fábrica comete erros é quase sempre aqui, nestes três itens, e não no tambor de pigmento.

Um ensaio que responde à pergunta em uma única adição

1. Utilize o número do lote de cimento que será efetivamente utilizado na produção e mantenha as misturas de controle e de ensaio nesse mesmo lote.
2. Fixe, previamente no papel, a relação água-cimento e a dosagem de aditivo antes de iniciar e anote o abatimento alvo.
3. Prepare uma mistura-controle sem pigmento. Confeccione corpos-de-prova cilíndricos e realize uma leitura de tempo de pega pelo método Vicat ou por penetração.
4. Prepare a mistura pigmentada na dosagem de produção. Utilize o mesmo cimento, os mesmos agregados e a mesma relação água-cimento. Confeccione e realize as leituras da mesma forma.
5. Registre o abatimento em ambas. Se houver alteração na demanda de água, anote a quantidade de água ou de aditivo necessária para recuperar o abatimento-alvo.
6. Rompa os corpos-de-prova aos 7 e 28 dias. Guarde os resultados juntamente com os registros de produção, não em cadernos pessoais.
7. Se você utilizar mais de uma dosagem de pigmento na produção, repita o ensaio na extremidade superior da faixa. O efeito é dependente da dosagem.
8. Mantenha uma amostra retida do lote de pigmento (a amostra aprovada guardada para comparação) e do lote de cimento juntas, para que a discussão do próximo ano tenha provas que a sustentem.

O que o fornecedor de pigmentos lhe deve aqui

Um fornecedor de pigmentos não pode informá-lo sobre como seu produto se comporta em seu misturador. Ele pode informá-lo sobre os componentes do produto e pode fornecer o mesmo lote do produto repetidamente, garantindo que seu ensaio permaneça válido.

Fabricamos pigmentos de óxido de ferro há 26 anos, produzindo tons vermelho (Fe2O3), amarelo (α-FeOOH), preto (Fe3O4), marrom, além de tons verdes e azuis compostos, destinados a concreto, argamassa, asfalto, revestimentos, plásticos e borracha. Nossa ordem mínima é de 1 tonelada (1.000 kg), e quantidades para ensaios podem ser retiradas do mesmo lote de produção referido na cotação, com o número do lote e o certificado de análise fornecidos conjuntamente.

Se você estiver buscando um tempo ou resistência específicos em uma mistura colorida, envie-nos o projeto da mistura e o lote de cimento que está utilizando. Nós ajustaremos o lote do pigmento a ele, de modo que a única variável em seu ensaio seja aquela que você pretende testar.

Contato: [email protected] | +86-13400211655