Vários aditivos são usados nos componentes de produtos de argamassa comercial, materiais cimentícios e agregados. Os aditivos são componentes essenciais nos produtos de argamassa comercial, que podem afetar a mistura e a construção da argamassa e a qualidade da argamassa – várias propriedades após o endurecimento. A dosagem desses aditivos é geralmente de 0,01% a 10% (referente à fração de massa dos aditivos na quantidade total da fórmula da argamassa).

Muitos aditivos usados no concreto podem ser usados diretamente em produtos comerciais de argamassa, mas há uma grande diferença entre argamassa e concreto na aplicação real, que se manifesta principalmente nos seguintes aspectos: às vezes, precisa ser construída sobre placa de poliestireno, como base macia; a espessura da construção é fina (como argamassa de camada fina); a área exposta ao ar é enorme; geralmente, é necessário unir-se a várias superfícies difíceis de conectar; pode atender a alguns requisitos especiais de desempenho de construção no estado recém-misturado (como argamassa autonivelante); após o endurecimento da argamassa, além de atender aos requisitos de propriedades mecânicas e durabilidade, ela também deve atender aos requisitos de decoração (como argamassa de revestimento colorido); ela precisa ter um desempenho impermeável específico para manter a função original da argamassa (como a proteção da camada de base, o isolamento térmico e a decoração).

Com base na situação acima, além de, às vezes, usar pó de polímero redispersível como o segundo material de cimentação em produtos de argamassa comercial, também é necessário usar alguns aditivos que não são comumente usados em concreto, como éter de celulose, repelente de água etc. Outros aditivos para ajustar o desempenho da argamassa recém-misturada e endurecida incluem éter de amido, aditivo de ajuste, antiespumante, agente de expansão e agente de retenção de ar.

1. Modificador de polímero para argamassa de cimento

Polímero de alto peso molecular, ou composto de alto peso molecular, é um termo geral para compostos naturais de alto peso molecular e compostos sintéticos de alto peso molecular que compreendem uma (homopolímero) ou várias (copolímero) unidades estruturais ligadas por ligações covalentes. É um composto composto de sequências contínuas relativamente regulares.

Os polímeros de alto peso molecular ou seus pré-polímeros são chamados de resinas sintéticas, e os polímeros de alto peso molecular são preparados por polimerização. A maioria é produzida por síntese artificial, por isso são chamados de materiais sintéticos poliméricos. Os polímeros de alto peso molecular podem ser transformados em fibras sintéticas por meio de fiação, borracha sintética de alta elasticidade ou materiais rígidos – plásticos por meio de processamento e moldagem. Esses são os chamados três materiais sintéticos primários. Os polímeros de alto peso molecular também podem ser usados como modificadores para argamassa de cimento.

Os compostos à base de cimento modificados por polímeros referem-se à adição de materiais poliméricos dispersos ou dispersos em água quando o cimento é misturado, incluindo pasta de cimento, argamassa e concreto.

1. Polímeros usados em cimento modificado

Quatro tipos de polímeros são usados para modificar o concreto de cimento e a argamassa de cimento:

  • polímeros solúveis em água
  • Emulsões (ou dispersões) de polímeros
  • Pó de polímero redispersível
  • polímeros líquidos

2. Polímero solúvel em água

Há muitas variedades de polímeros solúveis em água, que podem ser divididos em três categorias: polímeros solúveis em água naturais, polímeros solúveis em água semissintéticos e polímeros solúveis em água sintéticos.

Os polímeros solúveis em água podem aumentar a viscosidade da fase aquosa. O concreto com alta fluidez pode aumentar sua consistência e evitar ou reduzir a segregação e o sangramento dos agregados, mas isso não afetará sua fluidez. Além disso, os polímeros solúveis em água formam uma película frágil que melhora a retenção de água da argamassa ou do concreto. De modo geral, a quantidade de polímero solúvel em água é mínima, geralmente abaixo de 0,5% da massa de cimento, e não tem influência significativa na resistência da argamassa e do concreto endurecidos.

Os polímeros solúveis em água são usados principalmente para melhorar o desempenho de trabalho da argamassa de cimento e do concreto de cimento, especialmente em concreto subaquático não separável, concreto bombeável de alta fluidez e concreto autocompactável. Os polímeros solúveis em água se tornaram um componente essencial. Os polímeros solúveis em água também são classificados como agentes de aderência.

Os polímeros solúveis em água podem ser usados na forma de pó ou solução aquosa. Quando usados na forma de pó, geralmente são misturados a seco com cimento e agregado primeiro e, em seguida, misturados a úmido com água.

1. Polímero líquido

Os polímeros líquidos usados para modificação na argamassa de cimento e no concreto de cimento incluem resina epóxi e poliéster insaturado, e um agente de cura é adicionado ao misturar com o cimento. O uso de polímeros líquidos para modificar argamassas de cimento e concreto deve usar sistemas que curam na presença de água. Depois que o polímero é misturado à argamassa de cimento e ao concreto, a reação de cura do polímero e a hidratação do cimento devem ocorrer simultaneamente, formando assim uma estrutura de rede interpenetrante do polímero e do gel de cimento. Essa estrutura pode unir os agregados com mais firmeza e melhorar o desempenho da argamassa de cimento e do concreto de cimento.

2. Emulsão de polímero

Emulsões de polímeros, pós de polímeros dispersíveis e outros polímeros são os polímeros comuns usados como modificadores na argamassa comercial. Um sistema estabilizador formado pela dispersão uniforme de uma substância em outro líquido com partículas finas é chamado de emulsão, que é usada como modificador na argamassa comercial, geralmente pela adição de um monômero polimerizável em um emulsificante (na presença de substâncias ativas de superfície), que é obtido pela dispersão de partículas finas em água. Geralmente, de acordo com o tipo de carga nas partículas de polímero na emulsão de polímero, ela é dividida em três categorias, a saber, emulsão catiônica (as partículas são carregadas positivamente), emulsão aniônica (as partículas são carregadas negativamente) e emulsão não iônica (as partículas não são carregadas). ). A carga das partículas de polímero é determinada pelo emulsificante usado na produção da emulsão. A emulsão usada para modificar o concreto (argamassa) utiliza principalmente emulsificantes não iônicos durante a polimerização. Normalmente, o conteúdo sólido da emulsão de polímero é de 40% a 50%, incluindo polímero, emulsificante, estabilizador e assim por diante.

A emulsão de poliacrilato (PAE), a emulsão de copolímero de acetato de vinila (EVA), a emulsão de estireno-acrílico (SAE), o látex de estireno-butadieno (SBR) e o látex de neoprene (CR) são as emulsões de polímero mais comuns usadas na modificação do concreto (argamassa).

3. Desempenho e avaliação da emulsão

Os indicadores de desempenho comuns das emulsões incluem conteúdo sólido, conteúdo de monômero residual, substâncias formadoras de filme mínimas, temperatura de transição vítrea, tamanho e distribuição do tamanho das partículas, compatibilidade, estabilidade, valor de pH, viscosidade etc.

1. Conteúdo sólido

O conteúdo sólido também é chamado de conteúdo não volátil, que envolve o cálculo da quantidade de polímero e da proporção água-cimento. O método de determinação do conteúdo não volátil geralmente consiste em pegar uma determinada qualidade de emulsão, secá-la em um ambiente de temperatura específico e, em seguida, expressá-la como uma porcentagem da massa de emulsão seca em relação à massa de emulsão original. No entanto, o conteúdo não volátil também pode incluir outros componentes além do polímero; normalmente, o conteúdo não volátil é calculado como o conteúdo do polímero. Entretanto, o conteúdo volátil é usado como a água na emulsão, e a água na emulsão deve ser considerada no cálculo do consumo de água do cimento.

2. Teor de monômero residual

O teor de monômero residual na emulsão de polímero que não participou da reação de polimerização é uma das propriedades essenciais da emulsão de polímero. Se o teor de monômero residual for muito alto, isso não só aumentará o custo do produto e o consumo de monômero, mas também afetará a estabilidade da emulsão. A hidrólise de alguns monômeros pode alterar o valor do pH do sistema de emulsão, causando a deterioração da estabilidade de armazenamento da emulsão. Além disso, alguns monômeros podem ter odores insuportáveis, o que afetará a saúde dos trabalhadores da construção civil. Portanto, deve-se controlar o teor de monômero residual na emulsão de polímero abaixo de 1%.

3. Temperatura de transição vítrea

A temperatura de transição vítrea refere-se à temperatura na qual um polímero muda de um estado elástico para um estado vítreo, que é um importante indicador de desempenho de um polímero. Acima dessa temperatura, o polímero apresenta elasticidade e, abaixo dessa temperatura, apresenta fragilidade.

Como o polímero na emulsão ainda mantém sua natureza, a emulsão também tem uma temperatura de transição vítrea, que é um índice que reflete a dureza do filme de revestimento formado pela emulsão de polímero. A emulsão com alta temperatura de transição vítrea tem alta dureza, brilho, boa resistência a manchas e não é fácil de poluir. Outras propriedades mecânicas também são melhores. Entretanto, a temperatura de transição vítrea e a temperatura mínima de formação de filme também são altas, o que traz alguns problemas para o uso em baixas temperaturas. Isso é uma contradição, e muitas de suas propriedades mudarão quando a emulsão de polímero atingir uma temperatura específica de transição vítrea. Ocorrem mudanças significativas, portanto, é preciso controlar a temperatura de transição vítrea adequada. No que diz respeito à argamassa modificada com polímero, quanto mais alta for a temperatura de transição vítrea, maior será a resistência à compressão da argamassa modificada, e quanto mais baixa for a temperatura de transição vítrea, melhor será o desempenho da argamassa modificada em baixas temperaturas.

4. Temperatura mínima de formação do filme

A temperatura mínima de formação de filme refere-se à temperatura mínima na qual as partículas de polímero na emulsão são suficientemente móveis para coagular umas com as outras e formar um filme contínuo. As partículas de polímero devem formar uma configuração compactada no processo de emulsão de polímero para formar um filme de revestimento constante. Portanto, além da excelente dispersão da emulsão, as condições para a criação de um filme contínuo também incluem a deformação das partículas de polímero, ou seja, a pressão capilar da água pode unir as partículas de polímero dispersas. Quando a água se volatiliza, as partículas esféricas de polímero são dispostas mais próximas, o que cria uma pressão considerável entre as partículas esféricas. Quanto mais próximas as partículas esféricas estiverem, mais próximas as partículas esféricas estarão dispostas, e a pressão aumentará ainda mais. Quando as partículas entram em contato umas com as outras, a pressão gerada pela volatilização da água força as partículas a serem espremidas e deformadas para se unirem e formarem um filme de revestimento. As partículas de polímero mais complexas não são facilmente deformadas quando submetidas à pressão externa, enquanto as partículas de polímero mais macias são facilmente deformadas. Se a maioria das partículas de polímero da emulsão usada como modificador na argamassa de construção for de resinas termoplásticas, quanto mais baixa for a temperatura, maior será a dureza e mais difícil será a deformação, portanto, há um problema de temperatura mínima de formação de filme. Ou seja, sob uma determinada condição de temperatura, após a volatilização da água na emulsão, as partículas de polímero ainda estão em um estado discreto e não podem ser integradas, de modo que a emulsão não pode formar um filme de revestimento uniforme e contínuo devido à evaporação da água. Quando a temperatura é mais alta do que essa temperatura específica, quando a água evapora, as moléculas em cada partícula de polímero permeiam, se difundem, se deformam e se juntam para formar um filme transparente contínuo. O limite inferior da temperatura de formação de filme é chamado de temperatura mínima de formação de filme.

A temperatura mínima de formação de filme é um indicador essencial das emulsões de polímero, e é necessário usar as emulsões em épocas de baixa temperatura. A adoção de medidas adequadas pode dar à emulsão de polímero uma temperatura mínima de formação de filme que atenda aos requisitos de uso. Por exemplo, adicionar um plastificante à emulsão pode amolecer o polímero de modo que a temperatura mínima de formação de filme da emulsão seja significativamente reduzida, ou usar aditivos para emulsões de polímero com uma temperatura mínima de formação de filme mais alta.

5. Tamanho e distribuição das partículas

O tamanho da partícula da emulsão de polímero refere-se ao tamanho das partículas na emulsão de polímero. De acordo com a uniformidade do tamanho da partícula da emulsão de polímero, ela pode ser dividida em emulsão monodispersa e emulsão polidispersa. As emulsões de polímero produzidas no setor atual geralmente são polidispersas. Para emulsões polidispersas, além do tamanho médio de partícula que pode ser usado para representar seu tamanho de partícula, deve-se prestar atenção também à distribuição do tamanho de partícula, ou seja, a distribuição de partículas com diferentes tamanhos de partícula. O tamanho e a distribuição das partículas da emulsão de polímero influenciam muito a viscosidade da emulsão, as propriedades de formação de filme e o desempenho do filme de revestimento. Se o tamanho da partícula da emulsão de polímero for pequeno, suas partículas são fáceis de se mover e é fácil entrar no espaço entre as partículas de cimento e agregado e formar um contato próximo entre as partículas de cimento e agregado. Além disso, a emulsão com um tamanho de partícula menor tem melhor permeabilidade e é adequada para o revestimento de substratos porosos.

6. Estabilidade

A estabilidade da emulsão de polímero refere-se à capacidade da emulsão de não se romper e coagular quando submetida a ação mecânica, meio químico e mudança de temperatura. A estabilidade da emulsão de polímero inclui estabilidade mecânica, estabilidade química (compatibilidade) e similares.

  • Estabilidade mecânica

A estabilidade mecânica da emulsão de polímero reflete principalmente sua sensibilidade à tensão de cisalhamento. Ela é propensa à coalescência (desemulsificação) durante a produção da argamassa se seu desempenho for ruim.  

(2) Estabilidade química

A estabilidade química da emulsão de polímero refere-se à sua compatibilidade. Ao preparar a argamassa comercial, é necessário adicionar várias substâncias químicas, como pigmentos, cargas e aditivos, e a emulsão deve ser compatível com essas substâncias; caso contrário, a leve afetará o desempenho da emulsão, e a grave causará desemulsificação. Portanto, ao preparar a argamassa, é necessário selecionar uma emulsão de polímero que seja compatível com os componentes da argamassa.

7. valor do pH

O valor do pH da emulsão de polímero muda de acordo com a variedade da emulsão. Por exemplo, o valor do pH da emulsão de estireno-butadieno aplicada à modificação do cimento é de 10-11; o valor do pH da emulsão de acrilato é de 7-9.

8. Viscosidade

A viscosidade é um índice que caracteriza a fluidez de um líquido. A viscosidade das emulsões de polímero pode ser medida por diferentes métodos, sendo o mais comum o uso de um viscosímetro rotacional. No entanto, devido à dependência da viscosidade do polímero em relação à taxa de cisalhamento, os valores de viscosidade medidos com o uso de diferentes rotores e velocidades de rotação são diferentes. Além disso, a temperatura também afeta significativamente a viscosidade, e o conteúdo sólido também tem um impacto específico sobre a viscosidade. Para a mesma emulsão, quanto maior o teor de sólidos, maior a viscosidade.