A diminuição do processo de entrada e movimentação de água dentro do concreto pode ser atingida através de uma série de medidas. Britez et al. (2013) ressalta que é possível obter concretos impermeáveis, representando verdadeiras barreiras contra o ingresso de água. No entanto, analisando como um sistema global, mais importante do que obter um concreto impermeável é conseguir tornar uma estrutura estanque.
Dentro dos fatores que são relevantes para a estanqueidade da estrutura, como bons procedimentos executivos, um material de qualidade é um dos pilares desse objetivo. Para isso, este trabalho apresentará algumas das formas de dificultar a entrada de água no concreto. O foco principal será a utilização da impermeabilização por cristalização capilar, mas abrangerá também fatores como a redução da relação a/c e um procedimento de cura eficiente.
2.4.1 Relação água/ligante
A relação água/ligante, neste caso água/cimento, é determinante na formação da microestrutura das pastas, argamassas e concretos de cimento Portland. Portanto, aliado ao grau de hidratação dos grãos de cimento, esse parâmetro torna-se decisivo na quantidade e na forma dos poros capilares, influenciando diretamente no caminho do transporte de fluidos através desses materiais (HELENE, 1993).
Em outras palavras, Neville (2016) pontua que em qualquer estágio de hidratação, a relação água/cimento determina a porosidade da pasta de cimento endurecida. Portanto, o volume de vazios do concreto é diretamente relacionado com a relação a/c e o grau de adensamento do concreto, como demonstra a figura 4.
Figura 4 - Efeito da relação água/cimento na porosidade do concreto baseado em cimento Portland puro
Fonte: Adaptado de Gjørv e Vennesland 2(1979 apud GJØRV, 2015)
Mehta e Monteiro (2008) afirmam que existe uma relação entre o fator água/ligante e a resistência do concreto. Esse vínculo é facilmente explicado como uma consequência natural do enfraquecimento da matriz gerado pelo aumento da porosidade, consequência causada pela elevação do fator a/c. Na figura 5, essa relação é demonstrada.
2 Gjørv, O.E. and Vennesland, Ø. (1979) Diffusion of Chloride Ions from Seawater into Concrete, Cement and Concrete Research, 9, 229–238.
Figura 5 - Relação entre sua resistência à compressão e relação água/cimento
Fonte: Neville (2016)
2.4.2 Cura do concreto
Para Mehta e Monteiro (2008), o procedimento de cura do concreto é destinado a promover a hidratação do cimento, sendo necessário ocorrer imediatamente após a colocação do material nas formas, já que é influenciado pela duração, temperatura e condições de umidade do ambiente.
Sendo assim, o desenvolvimento dos vazios do concreto depende além da sua composição, das condições de cura e de exposição. Sato (1998) afirma que no concreto curado apenas ao ar, sua porosidade varia com a distância em relação à superfície exposta, causada por diferentes graus de hidratação das partículas do cimento.
Paula Couto et al. (2003) descrevem que frequentemente na construção civil os procedimentos de cura são negligenciados. No entanto, é apresentado em sua pesquisa a importância da cura na redução da absorção de água e permeabilidade do concreto, promovendo uma maior durabilidade às estruturas.
Helene (1993) considera que realizar a cura em uma duração ideal é um dos fatores que influenciam positivamente na redução dos processos de corrosão, carbonatação e contaminação por cloretos nas estruturas de concreto, causada neste caso, pelo elevado grau de hidratação do cimento, e portanto, menor permeabilidade.
2.4.3 Impermeabilização por cristalização capilar
A adição de impermeabilizante por cristalização integral no concreto em estado fresco tem como objetivo reduzir a entrada de água em seu interior, através da formação de uma estrutura cristalina insolúvel, que preenche os poros e capilares do material. Segundo Bilesky, Ourives e Yokoyama (2009, p. 24), o processo de cristalização é mais resistente ao intemperismo e águas agressivas que os sistemas convencionais por membranas físicas, já que as formações cristalinas se tornam parte integrante do concreto.
Atualmente no Brasil ainda não existem normas que regulamentam esse tipo de aditivo. Entretanto, o comitê do Instituto de Concreto Americano (ACI) descreve os aditivos cristalizantes pelo termo Permeability Reducer Aditive for Concrete Exposed to Hydrostatic Conditions (PRAH). Azarsa, Gupta e Biparva (2018) afirmam que apesar dessa tecnologia já estar sendo utilizada ao longo das últimas duas décadas na indústria da construção, o número de pesquisas sobre o assunto ainda é limitado.
A maioria dos aditivos cristalizantes consiste em cimento Portland, areia de quartzo tratada e um composto de produtos químicos ativos. Takagi, Júnior e Oliveira (2004) afirmam que esses compostos químicos, ao utilizar a água como meio migrante, permeiam através das capilaridades do concreto, reagindo com produtos químicos inertes presentes nos em seus poros. Segundo Sisomphon, Copuroglu e Koenders (2012), a presença de umidade em valores significativos é de extrema importância para a formação adequada do processo de cristalização.
De acordo com o ACI (2010), o funcionamento da reação de cristalização capilar (figura 6) pode ser representado através da equação 1. As misturas hidrofílicas cristalinas contêm componentes ativos que reagem com as partículas do cimento e com a água, gerando silicato de cálcio hidratado e/ou precipitado cristalino, que bloqueiam os poros e capilares existentes na estrutura interna do concreto. Ressalta-se que a cristalização evolui ao longo do tempo, e portanto a redução da permeabilidade não é um processo instantâneo.
Figura 6 - Funcionamento das reações de cristalização em uma rede capilar
Fonte: Adaptado de PENETRON®
Pazderka e Hájková (2016) demonstram que apesar do impedimento da penetração de água, a cristalização não contribui significativamente na redução da absorção de vapor d’água. Assim, permite que o concreto respire, evitando a formação de pressão de vapor internamente na estrutura.
Outra vantagem na utilização desse aditivo é a sua capacidade de autocicatrização de fissuras de até 0,4 mm, desde que sejam passivas. Esse processo, chamado também de cicatrização autógena, acontece devido ao fato de os cristais permanecerem inativos até ocorrer contato com água. Portanto, após a abertura de novas fissuras e a entrada de água, inicia-se um regime de colmatação dessas, com a formação de uma nova estrutura cristalina (BILESKY; OURIVES; YOKOYAMA, 2009).
Segundo os fabricantes, a impermeabilização por cristalização integral é um sistema atóxico, já que não gera produtos poluentes que possam contaminar a água e o solo. Além disso, garantem que toda a estrutura cristalina gerada é capaz de resistir tanto à pressões hidrostáticas positivas quanto negativas. Sendo assim, Takagi (2013) afirma que os cristalizantes podem ser utilizados no reparo de concreto em lugares de difícil acesso para realizar a manutenção, como em lajes de subpressão, tomadas d’água de barragens e em instalações de resíduos nucleares.