Estudo de adjuvantes orgânicos no impacto de aderências em argamassas-cola

Abstract

Os cimentos-cola são adesivos, usados na construção civil capazes de unir duas superfícies com naturezas químicas diferentes, que para além de ligantes hidráulicos, cargas minerais e aditivos, têm na sua composição adjuvantes, que que ainda em pequena percentagem, entre 0,01 e 0,7%, exercem um papel fundamental na utilização prática do cimento-cola, nomeadamente na sua aderência. Assim, este trabalho tem como objetivo perceber em que propriedades e de que modo estes adjuvantes interferem de forma a justificar o seu impacto nas aderências. Para o efeito, prepararam-se nove cimentos-cola em que se variaram os adjuvantes usados. Caracterizaram-se primeiramente os adjuvantes: realizou-se uma análise FTIR aos pós dos adjuvantes e uma análise reológica às soluções de base aquosa dos adjuvantes (usando o viscosímetro de Brookfield e o modelo matemático Power Law para ajuste dos resultados). A análise aos adjuvantes teve como objetivo estabelecer a possibilidade de se correlacionar as suas características a nível químico e reológico com o seu comportamento na matriz do cimento-cola. Os diferentes cimentos-cola foram caracterizados em termos de propriedades como poder molhante, transferência, resistência ao deslizamento, densidade, retenção de água e tempo de presa, por serem propriedades que influenciam a aderência e por se saber de antemão que são alteradas pela adição dos adjuvantes. Por fim, mediram-se as tensões de aderências iniciais, a força de adesão à tração após calor (70 ºC) e imersão e o tempo aberto. Os resultados referentes à análise FTIR dos adjuvantes evidenciaram que as diferenças a nível químico são diminutas. Porém, os estudos reológicos revelaram comportamentos com diferenças significativas. Avaliaram-se as várias propriedades (essenciais e secundárias) das diferentes pastas adotadas procurando-se, sempre que possível e justificável, o estabelecimento de correlações que conduzissem à compreensão dos mecanismos de atuação dos adjuvantes. Desta forma, conclui-se que os adjuvantes influenciam as aderências e a resistência ao deslizamento pela sua ação em propriedades do cimento-cola. As aderências iniciais são superiores quando o adjuvante garante simultaneamente elevada retenção de água e densidade da pasta, ao passo que as aderências no tempo aberto são superiores quando os adjuvantes levam ao aumento do tempo de presa e a baixos valores de retenção de água. Relativamente à resistência ao deslizamento, este é superior quando o adjuvante tem menor capacidade de reter ar (maiores densidades). Em conclusão, este trabalho revela que a utilização destes adjuvantes será sempre o resultado de compromisso uma vez que a sua atuação conduz geralmente a resultados antagónicos aos nível do interesse global. Por exemplo, pode conduzir a retenções de água elevadas, que se associam ao aumento do poder molhante e da aderência inicial, mas prejudicando o tempo aberto. Ou então, quando a sua atuação conduz ao aumento da densidade da pasta, associado aos casos com retenções de água menores, verifica-se o aumento da resistência ao deslizamento, mas também resulta uma diminuição da aderência inicial.

Tile adhesives are adhesives used in civil construction, capable of joining two surfaces with different chemical natures, which in addition to hydraulic binders, mineral fillers and additives, have in their composition adjuvants, which despite being in a small percentage, among 0.01 and 0.7% have fundamental functions for the practical use of adhesive cements, namely adhesion. Thus, this work aims to identify the properties affected by adjuvants and to understand the way they are affected in order to justify the impact of adjuvants on adhesion. For this purpose, nine tile adhesives were prepared in which the only variation was the adjuvants used. Adjuvants were firstly characterized: FTIR analysis was performed to adjuvant powders and a rheological analysis was carried out to water-based solutions of the adjuvants (using the Brookfield viscometer and applying a mathematical model to adjust the Power Law). The different adhesive cements were characterized in terms of properties such as wetting power, transfer, slip resistance, paste density, water retention and setting time, because it is known in advance that are properties influence adherence and because they are altered by the addition of adjuvants. Finally, initial tensile adhesion strength, tensile adhesion strength after heat (70 ºC) and water immersion and open time were measured. Regarding the FTIR analysis of the adjuvants, it was found that the differences at the chemical level are small. However, behaviour significantly different were revealed by rheological studies. Various properties (both essential and secondary) of the various tile adhesives pastes prepared were evaluated while trying to establish relationships between them, whenever possible, as a way of understanding the mechanisms underlying the role of adjuvants. Thus, it was concluded that adjuvants influence adhesions and the slip resistance through their effects on tile adhesive properties. The initial adhesions are superior when the adjuvant ensures simultaneously high values of water retention and density, while open time adhesion is superior when the adjuvants lead to the increase of the setting time and decrease of water retention. The slip resistance is greater when the adjuvants have less capacity to retain air (higher densities). In conclusion, this work reveals that the use of this adjuvants will always be the result of a compromise since their performance generally leads to a conflict results at the level of global interest. For example, it lead to high water retentions, which are associated with an increase of wetting power and initial adhesions, but impairing open time. Or, when its performance leads to an increase in the paste density, associated with cases with less water retention, there is an increase in slip resistance, but it also results in a decrease in initial adhesions.