Solução para perda de abatimento do concreto e entupimento da bomba em um projeto de arranha-céu com superplastificante em pó de policarboxilato CAS 25133-97-5

Uma construtora responsável pela obra de um edifício residencial de 32 andares na região metropolitana de Manila, Filipinas, enfrentava um problema recorrente de concretagem que atrasava o andamento da estrutura e aumentava os custos do projeto. A construtora obtinha concreto pré-misturado de uma central local e o bombeava para os andares superiores por meio de uma bomba de linha única com uma altura de elevação superior a 80 metros. A partir do vigésimo andar, o concreto chegava à saída da bomba com trabalhabilidade insuficiente para a concretagem e adensamento, o que obrigava as equipes de obra a adicionar água no ponto de descarga para restaurar a fluidez antes que o concreto pudesse ser colocado nas fôrmas das colunas e lajes.

O Desafio

A adição de água no ponto de descarga estava resolvendo o problema imediato de trabalhabilidade, mas criando dois problemas subsequentes mais sérios do que a perda de abatimento inicial. Primeiro, a adição descontrolada de água estava aumentando a relação água/cimento do concreto lançado acima do limite de especificação estrutural de 0,45, com medições de campo mostrando relações água/cimento reais de 0,52 a 0,58 no concreto lançado nos pavimentos superiores. Amostras de testemunhos retiradas das lajes concluídas dos pavimentos superiores mostraram resistência à compressão média de 28 a 31 MPa, contra uma exigência mínima de especificação de 35 MPa, um déficit que exigiu revisão estrutural e injeção de calda de cimento corretiva em diversos elementos de coluna.

Em segundo lugar, a trabalhabilidade inconsistente entre as cargas de caminhão estava causando bloqueios intermitentes na bomba no ponto de entrega do andar superior. Quando o concreto chegava com abatimento inferior a 100 mm e o operador da bomba continuava bombeando em vez de parar para adicionar água, o entupimento da tubulação da bomba causava aumento de pressão e bloqueio da linha, o que exigia a desmontagem parcial da tubulação para desobstruí-la, geralmente levando de duas a três horas por evento de bloqueio. O projeto havia sofrido sete eventos de bloqueio da bomba em um período de seis semanas, cada um causando paralisações de produção de meio dia, o que agravava o atraso no cronograma da construção.

A causa principal foi o sistema de aditivos utilizado pela central de dosagem. A central utilizava um superplastificante à base de naftaleno na dosagem padrão para as condições da região metropolitana de Manila, que proporcionava um abatimento inicial adequado de 160 a 180 mm na central, mas perdia trabalhabilidade rapidamente durante o transporte e o bombeamento. O tempo de transporte da central até o local da obra era de 35 a 45 minutos no trânsito de Manila, e o tempo de bombeamento acrescentava outros 15 a 20 minutos antes que o concreto atingisse o ponto de descarga no andar superior. O tempo total decorrido desde a mistura até o lançamento era consistentemente de 55 a 65 minutos, bem além da janela de trabalhabilidade de 30 a 40 minutos do aditivo de naftaleno na dosagem utilizada.

A solução

O engenheiro de obra da empreiteira contatou a EastChem em busca de suporte técnico após a análise de um engenheiro estrutural ter apontado a deficiência de resistência à compressão em elementos do pavimento superior. A EastChem recomendou a troca do sistema de aditivos da central de dosagem, substituindo o superplastificante à base de naftaleno por um aditivo para retenção de abatimento.Pó superplastificante de policarboxilatoO CAS 25133-97-5 foi dissolvido e dosado como aditivo líquido na central de dosagem.

O pó de PCE com grau de retenção de abatimento para construção de concreto em edifícios altos mantém a trabalhabilidade do concreto por 60 a 90 minutos após a mistura, graças ao impedimento estérico contínuo nas partículas de cimento, um período significativamente maior do que os 30 a 40 minutos obtidos com naftaleno na mesma relação água/cimento. Com uma dosagem de 0,18% em peso de cimento, o PCE com grau de retenção de abatimento manteve o abatimento inicial entre 180 e 200 mm na central de dosagem e entregou concreto na saída da bomba do último andar com abatimento de 150 a 170 mm, dentro da faixa aceitável para lançamento e adensamento sem adição de água.

A EastChem forneceu suporte técnico à central de dosagem para a mudança de aditivos, abrangendo a calibração da dosagem para o tipo específico de cimento em uso, a verificação da compatibilidade com o aditivo redutor de água existente e os resultados dos ensaios de mistura, confirmando que a mudança para o pó de PCE manteve a especificação de resistência à compressão mínima de 35 MPa com uma relação água/cimento de 0,42, sem adição de água no ponto de descarga.

Os resultados

Duas semanas após a mudança para o pó PCE da EastChem, a empreiteira relatou a eliminação da necessidade de adição de água no local, nos pontos de descarga do piso superior. A trabalhabilidade do concreto para bombeamento ao longo da elevação vertical de 80 metros foi consistentemente adequada para a aplicação sem água suplementar, e as medições de abatimento no ponto de descarga apresentaram uma média de 155 a 175 mm em vinte cargas consecutivas de caminhão monitoradas durante a primeira semana de operação plena com o novo sistema de aditivo.

Os eventos de entupimento das bombas cessaram completamente após a mudança na mistura. O projeto recuperou aproximadamente quatro dias úteis de tempo de produção no primeiro mês, eliminando as paradas para desobstrução, compensando parcialmente o atraso no cronograma acumulado durante o período de entupimentos recorrentes.

A resistência à compressão das amostras de núcleo dos elementos do pavimento superior, instalados após a troca do aditivo, apresentou uma média de 38 a 42 MPa, acima do mínimo especificado de 35 MPa e dentro da variação aceitável para o traço do concreto. O engenheiro estrutural encerrou a revisão corretiva de todos os elementos instalados após a data da troca, sem necessidade de investigação ou reparos adicionais.

Posteriormente, a central de dosagem adotou o grau de retenção de abatimento.Pó PCEcomo aditivo padrão para todos os contratos de fornecimento de concreto para edifícios altos na região metropolitana de Manila, substituindo o sistema à base de naftaleno que havia causado problemas de trabalhabilidade e resistência no projeto da torre.

O que o cliente disse

Estávamos adicionando água em cada concretagem do andar superior e nos convencendo de que estava dentro da tolerância. Os resultados da análise do núcleo mostraram que não estava. A EastChem identificou o aditivo como o problema imediatamente e a solução foi implementada em duas semanas. Não tivemos mais nenhum entupimento ou falha de resistência desde a mudança.

Engenheiro de Obra, Empreiteira de Construção, Região Metropolitana de Manila, Filipinas

Perguntas frequentes

Quais são as causas da perda de abatimento do concreto durante o bombeamento em projetos de edifícios altos?

A perda de abatimento do concreto durante o bombeamento em projetos de edifícios altos é causada por uma combinação do tempo de transporte da central de dosagem até o local da obra, do atrito na tubulação da bomba e do tempo decorrido antes da descarga no andar superior. Os superplastificantes de naftaleno e melamina perdem a trabalhabilidade em 30 a 45 minutos após a mistura, à medida que a reaglomeração do cimento supera o mecanismo de repulsão eletrostática.Pó PCEEm concreto armado com retenção de abatimento, a trabalhabilidade é mantida por 60 a 90 minutos através de impedimento estérico contínuo, cobrindo todo o tempo de transporte e bombeamento na maioria dos projetos de edifícios altos, sem a necessidade de adição de água no ponto de descarga.

Por que adicionar água no local para restaurar a trabalhabilidade do concreto causa problemas de resistência à compressão?

A cada 10 litros adicionais de água por metro cúbico de concreto, a relação água/cimento aumenta em aproximadamente 0,02 a 0,03 unidades e a resistência à compressão aos 28 dias é reduzida em 3 a 6 MPa, dependendo da dosagem original. Em projetos de edifícios altos, onde as especificações estruturais exigem uma resistência à compressão mínima de 35 MPa, a adição descontrolada de água que eleva a relação água/cimento acima do especificado pode reduzir a resistência in situ abaixo do limite aceitável, exigindo revisão estrutural e potencialmente custosas obras de reparo.

Qual a dosagem de PCE em pó que mantém a trabalhabilidade do concreto para bombeamento vertical de 80 metros?

Para concreto bombeado verticalmente de 60 a 100 metros com tempo de transporte de 35 a 50 minutos, o pó PCE CAS 25133-97-5, com grau de retenção de abatimento, em dosagens de 0,15 a 0,25% em peso de cimento, normalmente mantém o abatimento acima de 150 mm no ponto de descarga. A dosagem exata depende do tipo de cimento, da temperatura ambiente e do abatimento inicial desejado. Testes de mistura na central de dosagem com o cimento e o traço específicos confirmam a dosagem correta antes do início da produção em larga escala.