ARTIGO TÉCNICO

 Em alternativa aos métodos existentes,uma nova tecnologia  vem sendo estudada e aplicada para acelerar o processo de hidratação e o consequente ganho de resistência em idades iniciais é o ultrassom de potência (UP), RÖßLER et al (2012); PETERS (2016).

2. MECANISMOS DE HIDRATAÇÃO E SOLIDIFICAÇÃO DO CIMENTO PORTLAND

Em termos de mineralogia, o cimento Portland comum (CPC) é composto por 50 a 70% de silicato tricálcico impuro (alita: C3S) como mineral principal, 15 a 30% de silicato dicálcico (belita: C2S), 5 a 15% de tricálcio aluminato (aluminato: C3A) e 5 a 10% de tetracálcio aluminoferrita (ferrita: C4AF) e uma pequena quantidade de gesso. 

Após a hidratação, o cimento sofre uma reação multifásica complexa envolvendo dissolução e precipitação de vários hidratos, como silicato de cálcio hidratado (C-S-H), hidróxido de cálcio (C-H), etringita e monossulfato. A natureza, extensão e cinética destas reações de hidratação controlam, em última análise, a química e propriedades físicas dos materiais cimentícios a curto prazo e o seu desempenho a longo prazo, KUNHI MOHAMED (2023).

A hidratação do cimento é um processo de dissolução/ precipitação e pode ser dividida em etapas essenciais descritas na figura 1.

O principal produto da hidratação da alita (C3S) são os silicatos de cálcio hidratados (C-S-H), em uma fase quase amorfa e portlandita. A formação da fase C-S-H ocorre durante a hidratação do cimento como um processo de precipitação da solução, onde a cristalização pode ser descrita como nucleação heterogênea e subsequente crescimento da nucleação.

De acordo com a teoria da nucleação, a taxa de hidratação durante o período de indução é governada pela nucleação e crescimento do C-S-H formado nos estágios iniciais da hidratação quando os hidratos primários precipitam na superfície da alita, mas não como uma membrana contínua, vide figura 2, JUILLAND et al (2010).

Estudos indicam fortes evidências de que o processo é auto catalítico, de modo que o produto em gel C-S-H estimula a sua própria formação, VEHMAS et al (2017).

Também foi postulado que o mecanismo de nucleação/crescimento pode ser um processo contínuo, implicando que as nanoestruturas de C-S-H existentes estimulam a formação e expansão de novos produtos fora do local de nucleação original, THOMAS et al (2009).

3 EFEITO DO ULTRASSOM DE POTÊNCIA EM MATERIAIS CIMENTÍCIOS

Os efeitos químicos e físicos do Ultrassom de Potência (UP) em meio líquido foram universalmente reconhecidos como sendo a consequência da cavitação acústica, isto é, a formação, crescimento e colapso de microbolhas de gases na fase líquida. O ultrassom é transmitido através de um material da mesma forma que uma onda sonora por meio de uma série de ciclos de compressão e rarefação. O UP é, portanto, usado para produzir cavitação, REMUS (2022).

Figura 1 - Desenvolvimento da microestrutura do grão com hidratação 
REMUS (2022) apud SCRIVENER (1984) (tradução e adaptação do autor)

Figura 2 - Esquema de hidratação em idade precoce de reação, JUILAND et al (2010)

(a)    Um grão de alita é representado em seção transversal. As rupturas e os limites dos grãos são representados por linhas sólidas e tracejadas.
(b)    Quando o grão de alita é colocado em contato com água, assume-se que alguns hidratos primários precipitarão (C-S-H em cinza escuro), mas não como uma membrana contínua. Áreas de energia superficial mais baixa podem permanecer apenas parcialmente hidroxiladas e, portanto, apresentarão alguma corrosão no ponto crítico das rupturas. 
(c)    Finalmente núcleos estáveis de CH e CSH começam a crescer, isso marca o fim do período de indução e o início do período de aceleração.