ARTIGO TÉCNICO

A implosão das bolhas de cavitação deriva a formação de “ondas de choque” e “correntes de jatos”, fazendo com que jatos de líquido sejam direcionados para a superfície sólida de qualquer matéria suspensa no líquido e resultando na redução do tamanho das partículas, colisões de partículas e ativação de superfícies, PETERS (2016).

Figura 4: Ultrassom de Potência (UP) em suspensões aquosas - fenômeno de cavitação acústica. PETERS, STÖCKIGT & RÖßLER (2009).

A figura 4 ilustra o ciclo de uma cavidade durante a sonificação em uma solução aquosa.

A cavitação, induzida por UP, acelera as partículas em meios aquosos e, assim, aumenta as colisões. Consequentemente, as primeiras fases C-S-H cristalizadas nas superfícies de C3S são parcialmente removidas. A intensidade dos efeitos cavitacionais leva a danos mecânicos por desagregação e dispersão de conjuntos fracamente mantidos, também a remoção de revestimentos da superfície por abrasão e a transferência de massa à superfície.

A aplicação do UP não pode acelerar a formação de fases C-S-H na ausência de superfícies de partículas previamente formadas. Isto indica que a formação de fases C-S-H não é iniciada pela aceleração de íons na solução e sim porque as fases formadas nas superfícies são cortadas e criam novas regiões na solução para posterior cristalização PETERS (2016).

Um processo acelerado de cristalização devido ao tratamento com UP só é observado quando as partículas estão presentes em soluções (suspensão) e estudos demonstram que macroscopicamente, o tratamento com UP leva a um início de solidificação mais curto e a um aumento da resistência inicial. 

Exames em microscopia de varredura indicam um teor de C-S-H significativamente maior, principalmente no período entre 2 a 6 horas. Após 6 horas a concentração da fase C-S-H correspondente a até 375% em relação a pasta não sonificada. Após 24 horas pastas sonificadas e não sonificadas apresentam resultados semelhantes evidenciando o efeito nas idades iniciais, REMUS (2022).

A figura 5 mostra a imagem ao microscópio eletrônico de varredura da microestrutura do C3S hidratado por 4 horas (relação a/c = 0,5) para a pasta de referência (esquerda) e a pasta sonificada (direita), onde aglomerados claros de fases C-S-H podem ser vistos na pasta não sonificada. Na pasta sonificada há uma estrutura de fase C-S-H significativamente mais fina e distribuída por toda a superfície.

Figura 5: Microestruturas de C3S hidratado (p/f = 0,50) obtidas com elétrons secundários no MEV após 4 horas de hidratação para a amostra de referência (esquerda) e a amostra sonicada (direita). REMUS, (2022).

Em numerosos estudos sobre o desenvolvimento da temperatura de pastas de cimento sonificadas e não sonificadas, descobriu-se que o curso do desenvolvimento da temperatura é encurtado como resultado do tratamento ultrassônico. Não há nenhuma mudança significativa no curso. 

A figura 6 mostra um exemplo da evolução da temperatura de 3 amostras de pasta de cimento. O início da solidificação da amostra sonificada UP ocorre significativamente mais cedo do que na amostra de referência ou tratada termicamente (WB), REMUS (2022).

Figura 6: Evolução da temperatura de pastas de cimento sonicadas e não sonicadas. Relação A/C da pasta de cimento = 0,47. WB corresponde a uma amostra de pasta de cimento que foi aquecida manualmente (em banho-maria) de forma semelhante ao tratamento ultrassônico (REMUS (2022).