Cortar clínquer do cimento é o caminho menos invasivo para baixar o CO2 da produção. O custo aparece nas primeiras horas: a hidratação desacelera e a resistência inicial desce. A revisão de John, Matschei e Stephan (2018) trata a semente de silicato de cálcio hidratado — o C-S-H — como um acelerador de nucleação capaz de compensar parte dessa perda. O que a revisão não autoriza é ler o ganho de 24 horas como se fosse o concreto de 28 dias.
Por que o baixo clínquer atrasa
O clínquer é a fração que hidrata cedo. Alita, o C3S, comanda a pega e a resistência inicial. Escória e cinza volante entram no lugar de parte desse clínquer e a taxa de reação cai, sobretudo no primeiro dia. A construção sente isso na desforma, no ciclo do pré-moldado e em qualquer peça que precise de resistência antes de o C-S-H da própria pasta ter núcleos bastantes.
A semente não devolve o clínquer que saiu. Ela oferece superfície para o C-S-H crescer mais cedo. A revisão é explícita no limite: o atraso das adições pode ser compensado até uma certa taxa de substituição, e o efeito direto da semente sobre a própria adição ainda pede estudo.
O que a semente é
O C-S-H é o hidrato principal da alita e da belita. Uma nanopartícula desse hidrato não é um fíler qualquer. O fíler oferece superfície estranha e, às vezes, mais espaço para o produto crescer. A semente de C-S-H é o próprio produto, e por isso um substrato favorável para novo C-S-H.
Na prática a semente entra como gel, em suspensão. Há pós, mas o gel sem estabilização aglomera, carbonata e engrossa por amadurecimento de Ostwald. Com o tempo, o número de núcleos efetivos cai e a mesma massa acelera menos. Suspensão pura se guarda sob gás inerte e se usa logo depois de preparada. Antes de entrar no traço, ou está estabilizada ou é homogeneizada de verdade.
O mecanismo
C-S-H nanométrico bem disperso encurta os períodos de indução e dormente. O pico da taxa de hidratação sobe e chega mais cedo. A adição estudada vai de 0,04% a 10% da massa de cimento, e existe um teto: a partir de certo teor, mais semente não acelera mais.
O que muda de lugar é a formação do produto. A semente funciona como núcleo secundário no espaço do poro. O hidrato cresce nela, e não só em volta do grão de clínquer. Com menos bloqueio na superfície do C3S, a dissolução segue. Ao retirar cálcio e hidroxila da solução, a semente também abre um gradiente a partir do grão, o que pode acelerar essa dissolução. No cimento sem escória, a hidratação do aluminato acompanha: o pico de depleção de sulfato adianta.
Pega, endurecimento e a formação da microestrutura vêm atrás, porque o produto aparece mais cedo. Vários trabalhos reunidos na revisão descrevem uma pedra mais homogênea e mais densa, com poros preenchidos mais depressa. A estrutura cristalina vista por difração não mudou nos cimentos ensaiados.
No C3S puro o efeito sobre a indução é mais forte: há registro de supressão do período de indução, com um ombro na curva de calor que a revisão lê como dois crescimentos em paralelo — no grão e na semente. No cimento, com sulfato, álcalis e aluminato, o quadro é o de encurtar, não o de apagar a indução em qualquer dose.
Resistência inicial não é resistência de 28 dias
A resistência sobe cedo porque o produto se forma cedo. A revisão reúne ganhos de resistência a 1 dia da ordem de 30% com cerca de 1% de semente preparada em laboratório, e casos em que aumentar a dose além de um ponto reduziu o ganho. O teto depende da mineralogia do cimento.
O ganho se relativiza com o tempo. Aos 28 dias os estudos confrontados pela revisão não fecham: há resultado quase igual ao da pasta sem semente, ganho de 6% num cimento Portland e perda de 12% noutro conjunto. Os autores concordam numa coisa: a vantagem inicial diminui.
Um número ajuda a dimensionar a pressa. Numa pasta com 0,6% de compósito C-S-H/PCE, sobrava 18% menos clínquer às 12 horas do que na pasta sem semente. Aos 3 dias a diferença tinha caído para 5%. Quem só mede 24 horas mede o trecho em que a semente mais aparece.
A escória e a cinza não repetem o cimento puro
Em cimento com escória de alto-forno, a revisão encontra a mesma aceleração e o mesmo ganho de resistência inicial. A resistência de longo prazo das pastas com semente ficou abaixo da das pastas sem semente. É o ponto em que o resumo otimista — compensar o atraso sem comprometer a resistência tardia — não se sustenta para esses sistemas.
Há um segundo desvio. No cimento sem escória, o pico de depleção de sulfato adianta. No cimento com escória, esse pico atrasa quando a semente está presente.
Na cinza volante o desenho é outro. O efeito da semente na resistência inicial é maior do que no cimento puro, e o efeito na taxa de hidratação é menor. A revisão não estende à cinza a perda de resistência tardia registrada na escória.
O que decide é o número de núcleos
A massa no boletim é um mau resumo. Na série com compósitos de C-S-H e policarboxilato, a mesma massa de partículas menores acelerou mais. A revisão fecha o argumento: o fator decisivo é o número total de sementes, seja pelo número de partículas, seja pelo tamanho.
Dispersão e estabilidade entram nessa conta, não ao lado dela. Semente aglomerada é menos núcleo para a mesma massa. Semente que amadureceu na prateleira também. Uma dose copiada de outro estudo, com outro tamanho e outra estabilidade, não é a mesma dose.
A composição do cimento pesa tanto quanto a semente. Sulfato e álcalis são os parâmetros que Nicoleau, na leitura da revisão, destaca. Sulfato ou álcali de menos pode anular os primeiros núcleos e abrir um patamar sem aceleração. O teor de gipsita desloca o teto: com menos gipsita, é preciso mais semente para chegar ao platô, e uma segunda aceleração pode aparecer depois. Cimento mais fino, com mais superfície de C3S, acelerou menos para o mesmo teor de semente. A hidratação não é só nucleação. A dissolução do C3S continua no comando.
A relação Ca/Si da semente segue em aberto. Resultados opostos aparecem em cimento e em C3S, e parte deles usou relações fora do campo em que o C-S-H é a única fase. Sobra sílica ou hidróxido de cálcio, o tamanho da partícula não foi medido, e a comparação deixa de ser só de Ca/Si.
O PCE não é um detalhe da síntese
Coprecipitar o C-S-H com superplastificante de policarboxilato é o modo usado para travar o tamanho e segurar a aglomeração. O polímero na superfície, e a saída dele, muda o desempenho da semente. A revisão trata isso como um mecanismo a mais, que atrapalha quem quer isolar o efeito do C-S-H puro.
No traço, a consequência é prática. Semente feita com PCE e aditivo PCE da obra não se somam como duas linhas independentes. O ensaio que vale é o do cimento, da adição e dos aditivos que vão ser usados.
O que medir
- Cimento e adição reais. Sulfato, álcalis, finura e a adição mudam a resposta. Troca de cimento ou de fonte de escória ou cinza reabre o estudo.
- Semente como chega na obra. Suspensão estável, ou homogeneizada na hora. Conferir se a dispersão ainda é a que foi ensaiada.
- A curva, não o ponto das 24 horas. Resistência a 1, 3, 7 e 28 dias. A revisão já mostra o quadro mudando entre 12 horas, 3 dias e 28 dias. O sétimo dia é o intermediário que o controle de obra não pula.
- Pré-moldado. A idade que encurta o ciclo é a da desforma. Os 28 dias continuam no aceite. Ganho na desforma não se lança na fck.
- Teto de dosagem. Acima dele, mais semente pode acelerar menos e o ganho de resistência pode cair. O teto é do cimento ensaiado, não de tabela.
A semente de C-S-H é uma ferramenta de nucleação para um cimento que ficou lento porque tem menos clínquer. Funciona cedo, depende de quantos núcleos de fato entram na pasta, e não dispensa a leitura até 28 dias — em especial quando a adição é escória.
Referências
- John, E.; Matschei, T.; Stephan, D. Nucleation seeding with calcium silicate hydrate – A review. Cement and Concrete Research, v. 113, p. 74–85, 2018. DOI: 10.1016/j.cemconres.2018.07.003. Versão aceita em acesso aberto: 10.14279/depositonce-15352.