Tecnicamente, o calor de hidratação pode ser definido como o calor liberado pelo concreto através de um processo exotérmico, no caso a reação do cimento com a água.
Um processo exotérmico nada mais é do que uma reação química em que há transferência de energia do interior de um objeto para o meio exterior.
Após as primeiras horas da aplicação do concreto começa a ocorrer a hidratação do cimento com a água (endurecimento). Essa reação faz com que seja liberada certa quantidade de produtos de hidratação, como hidróxido de cálcio, etringita, silicato de cálcio hidratado, entre outros. Esse processo provoca um aumento da temperatura da massa concreto, cujo calor será liberado na atmosfera.
Grande consumo de cimento no concreto é a principal causa do aumento excessivo da sua temperatura.
Até aí, nada de novo. O problema é que, quando se trata de grandes volumes de concreto para a mesma peça, como os blocos de fundação, o calor produzido em seu interior (nas primeiras horas após a aplicação) encontra dificuldade em se dissipar para a atmosfera.
Essa dificuldade gera grande acúmulo de temperatura no interior da massa, acarretando em um diferencial térmico entre o núcleo e a superfície da peça.
Quando a temperatura interna do concreto ultrapassa os 65ºC a probabilidade de ocorrer fissuração é muito grande, pois quando a camada externa resfriar-se e começar o processo de retração, a camada interna ainda estará em processo de expansão, gerando tensões internas.
Qual a relação entre as propriedades do cimento e o calor de hidratação?
De modo geral, o cimento apresenta diversos componentes de acordo com o seu tipo. Esses componentes têm relação direta com uma maior ou menor alteração da temperatura do concreto.
Basicamente o cimento tem 4 componentes em maiores quantidades:
- C3S : Silicato tricálcico, responsável pela resistência do concreto em todas as idades, mas principalmente nas idades iniciais, liberando calor após a aplicação.
- C2S : Silicato dicálcico , responsável pela resistência do concreto em idades mais avançadas, como 1 mês, liberando calor lentamente.
- C3A : aluminato tricálcico, libera muito calor nas primeiras horas, reage com água formando a etringita.
- C4AF: ferro aluminato tetracálcico, não influencia a resistência.
Por isso é muito importante escolher o tipo de cimento para o concreto. No Brasil temos diversos tipos de cimento, como o Cimento Portland Comum, Cimento Portland Composto, Cimento Portland de alto forno, Cimento Portland Pozolanico, Cimento Portland de alta resistência inicial, etc.
Usualmente vemos bastante o Cimento Portland de Alta Resistência Inicial (CPV ARI), que é um cimento rico em C3S, componente responsável pela resistência inicial. Porém, esse cimento libera alta quantidade de calor em poucas horas, contribuindo para o calor de hidratação. Também é preciso tomar muito cuidado com o teor de C3A do cimento, que é mais baixo do que o C3S, mas tem altíssima liberação de energia nas primeiras horas.
Como reduzir o calor de hidratação no concreto?
Muitas variáveis podem influenciar o processo de calor de hidratação, desde a composição dos materiais do concreto ao planejamento da concretagem. Por isso é muito importante consultar especialistas que possam realizar estudos prévios elencando os cuidados a serem tomadas a fim de evitar que essa patologia ocorra. Podemos citar alguns deles:
1. Não permitir a exposição excessiva ao sol
Às vezes, pode acontecer de todas as providências e cálculos terem sido observados para evitar o problema. No entanto, a exposição excessiva do concreto ao sol nos primeiros dias após a sua aplicação comprometerá toda a previsão inicial. Por isso, é importante evitar essa exposição, por meio de estruturas adequadas para proteção ou programando a concretagem fora do horário de maior exposição ao sol, preferencialmente no período noturno.
2. Utilizar camadas de concretagem
As camadas de concretagem, por serem menos volumosas, são capazes de evitar que o calor permaneça no interior do concreto, permitindo que ele se espalhe pela sua superfície.
Isso impede o acúmulo excessivo de calor pela simples diminuição do volume de concreto em uma determinada área.
3. Realizar uma boa cura do concreto
A cura do concreto consiste em medidas adotadas para diminuir a evaporação da água contida em seu interior como resultado do aumento da temperatura.
Apesar de agir na parte externa do concreto, é importante para minimizar as consequências desse calor excessivo.
A água gelada tem o poder de controlar a temperatura do concreto.
4. Refrigerar o concreto com gelo
Quando há uma necessidade maior de diminuir o calor produzido pelo concreto, pode-se recorrer a esta técnica, que consiste em incorporar gelo juntamente com a água adicionada na mistura, com o intuito de fazer com que o material bombeado tenha uma temperatura ambiente. Assim, a maior temperatura atingida após aplicação não será tão excessiva.
5. Refrigeração interna
A “pega” do concreto é o momento em que começa a haver a sua hidratação ou endurecimento. Logo, a refrigeração nessa fase é feita por meio de pequenas tubulações contendo água gelada. Essas tubulações são introduzidas no núcleo do concreto ainda fresco e permanecerão dentro dele após endurecido.
6. Controlar a quantidade de cimento
O cimento é o responsável pela reação exotérmica que ocorre no concreto. Portanto, a melhor maneira de evitar o excesso de calor na massa é utilizar a menor quantidade possível desse aglomerante. Podemos realizar essa redução através de várias formas, tais como a utilização de aditivos superplastificante, que possibilitam a redução da relação água/cimento sem prejudicar a fluidez do concreto e/ou a utilização de adições minerais, como a sílica ativa, que possibilitam a redução de cimento sem perder resistência final.
7. Controlar a temperatura dos materiais constituintes do concreto
A liberação de calor começa apenas após a hidratação do cimento, mas é possível reduzir a temperatura máxima resfriando os materiais constituintes do concreto, como a areia e a brita, antes que a reação do cimento ocorra. É o mesmo intuito da utilização de gelo mencionada acima.
Como esses materiais ficam expostos ao sol na usina de concreto, muitos profissionais indicam que sejam instalados pulverizadores de água nesses depósitos, a fim de diminuir a temperatura dos mesmos.
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