Guia de Formulação de Cimento: Aditivos, Éteres de Celulose e Demanda de Água

Um produtor de mistura seca troca um tipo de éter de celulose por uma alternativa mais barata, mantém a mesma dosagem, e o adesivo para azulejos que passou em todos os testes de bancada começa a escorregar da espátula no local uma semana depois. Nada mudou no cimento. O que mudou foi quanto tempo a mistura manteve a água.

A formulação do cimento é o trabalho de decidir o que entra em uma mistura à base de cimento, em que ordem de grandeza e por quê. A conclusão primeiro: o aglutinante define o limite de desempenho de uma argamassa, reboco, reboco ou adesivo, mas a retenção de água, a classificação das partículas e o pacote de aditivos decidem o quão perto você realmente chega desse limite. Se errar no equilíbrio da água, nenhum cimento extra salvará a mistura.

Do que é feita uma formulação de cimento

Uma mistura seca à base de cimento é construída a partir de quatro grupos de ingredientes: ligante, carga ou agregado, água de mistura e aditivos funcionais dosados em quantidades muito pequenas. O ligante é normalmente cimento Portland comum (CEM I segundo EN 197-1) ou um cimento misturado, por vezes combinado com gesso, cal hidratada ou aluminato de cálcio onde o comportamento de presa tem de ser ajustado. Cargas como areia de sílica, pó de calcário ou agregados leves preenchem o volume e definem a curva de classificação.

Os aditivos são onde uma formulação se separa da outra e são dosados ​​em gramas por quilograma, e não como uma parcela do todo. As faixas na Tabela 1 refletem a prática comum de mistura seca; trate-os como janelas iniciais, porque o padrão alvo, a classificação local da areia e a demanda de água do aglutinante alteram os números.

A retenção de água é a variável que decide a maioria dos resultados

O cimento precisa de aproximadamente 0,40 a 0,42 partes de água por parte de cimento em massa para hidratar completamente suas fases de clínquer. As argamassas práticas são misturadas entre 0,40 e 0,55 porque a trabalhabilidade exige isso, portanto, uma grande parte da água de mistura é água dos poros que nunca é quimicamente ligada. A água dos poros sai de três maneiras: sucção para o substrato, evaporação da superfície e sangramento em direção ao topo da camada.

Quando a água sai mais rápido do que o cimento a consome, o resultado é previsível: hidratação incompleta, camadas superficiais fracas, rachaduras por contração e adesivo que passa em um teste de laboratório seco, mas falha após uma tarde quente no local.

Esta é a função central do éter de celulose em um sistema de cimento. As moléculas são adsorvidas nas partículas de cimento e aumentam a viscosidade da solução dos poros, retardando o movimento da água, enquanto a película que formam retém a água dentro da argamassa fresca. A retenção de água pode ser medida diretamente com o método do papel de filtro descrito na EN 1015-8, e vale a pena executar cada novo grau de éter em vez de confiar apenas em uma folha de dados.

Nota do gráfico: esta é uma ilustração direcional do comportamento comum, não de dados de teste medidos. A curva real depende do grau do éter, da sua viscosidade e do restante da mistura.

Combinando o tipo de éter com o sistema de cimento

Quatro éteres dominam as misturas secas à base de cimento: HEC, HEMC, HPMC e HPS. Eles não são intercambiáveis, porque os grupos substituintes decidem como a molécula se comporta na água, a que temperatura ela gelifica e quanto ar ela arrasta para a mistura.

HPMC e HEMC são os cavalos de batalha das argamassas de cimento e gesso. Ambos proporcionam forte retenção de água e apresentam gelificação térmica em água a aproximadamente 55 a 70 °C, razão pela qual a funcionalidade em clima quente deve ser testada e não presumida. O HEMC geralmente arrasta menos ar que o HPMC, o que é importante quando o alvo é uma argamassa de reparo densa. HEC oferece boa retenção de água com menor espessamento e baixo arrasto de ar, o que é mais adequado para revestimentos à base de água e fluidos de perfuração do que argamassas de camada espessa.

HPS é um éter de amido em vez de um éter de celulose: ele adiciona retenção de água e pronunciada resistência à flacidez a um custo modesto e é frequentemente usado junto com um éter de celulose para equilibrar o desempenho em relação ao preço. A viscosidade, cotada para uma solução a 2% a 20 °C, é tão importante quanto a química. Classes na faixa de 40.000 a 75.000 mPa·s são amplamente utilizadas em adesivos para azulejos, enquanto classes de baixa viscosidade em torno de 4.000 a 15.000 mPa·s são comuns em compostos autonivelantes onde a mistura ainda precisa fluir. Trate-os como guias gerais e confirme a janela real com seu fornecedor.

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RDP e a metade de adesão da formulação

O pó de polímero redispersível é o segundo aditivo que separa uma argamassa de cimento básica de um adesivo de grau específico. Secado por pulverização a partir de uma dispersão de polímero, ele se redispersa na água de mistura e forma uma película polimérica à medida que a argamassa seca, fazendo a ponte entre os hidratos de cimento e o agregado.

Na prática, esse filme transforma a adesão frágil em resistência à tração e ao cisalhamento que sobrevive à imersão em água e ao envelhecimento térmico, que é a diferença entre uma classificação C1 e uma classificação C2 de acordo com a EN 12004. As adições típicas em adesivos para azulejos ficam entre cerca de 1% e 4% da mistura seca. Abaixo disso o filme não é contínuo; bem acima disso, o custo aumenta mais rapidamente do que o desempenho mensurável.

A maioria das fábricas trata o RDP e o éter de celulose como um único pacote, em vez de duas compras separadas, porque ambos controlam o comportamento da mistura fresca. As maneiras como esses componentes são combinados em rebocos, rejuntes e compostos de nivelamento são abordadas neste guia para aditivos para argamassa de mistura seca .

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Falhas que apontam diretamente para a formulação

A maioria das reclamações de campo remonta a um punhado de opções de formulação. O sintoma geralmente aponta para a causa.

• Flacidez ou deslizamento sobre substrato vertical: o tempo aberto é muito curto ou a mistura carece de tixotropia. Aumente o éter de celulose ou adicione HPS em vez de adicionar mais água.
• Fissuras finas em camadas finas: a água sai mais rápido do que o aglutinante consegue hidratar. Verifique a dosagem do éter, a classificação do enchimento e a sucção do substrato.
• Fraca adesão após imersão em água: o RDP é demasiado baixo para a classe de exposição ou o teor de cimento foi reduzido demais.
• Nódulos quando o pó encontra a água: o éter não está se dispersando. Revise o tamanho das partículas, a ordem de mistura e o cisalhamento.
• Orifícios e superfície porosa: a entrada de ar é muito alta. Reduza a dose de éter ou adicione um antiespumante.
• Eflorescência na superfície acabada: a água está migrando através da camada. Melhore a retenção de água e controle a adição de água no local.

Um fluxo de trabalho prático, desde a especificação até o lote de teste

1. Fixe a norma e a lista de testes antes de tocar na receita: EN 998-1 ou EN 998-2 para rebocos e argamassas de alvenaria, EN 12004 para adesivos para azulejos, além dos correspondentes métodos de adesão e retenção de água.
2. Defina a demanda de água experimentalmente e não copiando o número de outro fornecedor. A consistência no balde deve corresponder à espátula ou bomba que irá colocar a mistura.
3. Construa primeiro a curva de classificação a partir de areia ou enchimento disponível localmente, porque a classificação determina a demanda e a retração de água mais do que qualquer aditivo.
4. Dose o éter de celulose para atingir a retenção de água necessária e verifique novamente o tempo de abertura antes de usar um retardador.
5. Dosear o RDP de acordo com a classe de exposição e verificar a adesão após imersão em água e envelhecimento térmico.
6. Adicione componentes secundários, um de cada vez, para que cada alteração possa ser rastreada se um resultado for movido.
7. Executar o teste da planta com areia de produção e equipamento de mistura de produção; um misturador de laboratório e um misturador de plantas nunca combinam perfeitamente.

Quando o objetivo é um adesivo de camada fina deformável, exemplos de seleção de qualidade e lógica de dosagem são apresentados nesta visão geral do HPMC para adesivos para azulejos .

Verificações de fornecimento antes de se comprometer com uma nota

Trocar de fornecedor de éter é uma mudança de formulação, não um detalhe de aquisição. Antes de se comprometer, solicite uma ficha técnica, uma ficha de dados de segurança e um certificado de análise para o lote real e, em seguida, compare o tipo e o grau de substituição, a viscosidade, o teor de umidade e o tamanho das partículas com o tipo que você está substituindo.

• Variação de lote para lote em viscosidade e umidade, não apenas a média do certificado.
• Consistência do padrão de substituição entre remessas, especialmente para HEMC e HPMC.
• Integridade da embalagem e prazo de validade, uma vez que os éteres de celulose são higroscópicos e absorvem umidade em armazenamentos úmidos.
• Disciplina de armazenamento no local: seco, ventilado, primeiro a entrar, primeiro a sair.
• Se o próprio fornecedor fabrica o éter ou o comercializa, porque isso decide a rapidez com que um desvio pode ser investigado.

Um produtor como Zhejiang Yisheng New Material declara uma capacidade anual de éter de celulose de 15.000 toneladas e classifica sua linha EASONZELL de acordo com o uso final, o que ajuda quando uma fábrica utiliza adesivo para azulejos, massa e composto autonivelante na mesma linha.

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