Comparação dos efeitos de diferentes agentes expansores em argamassas de reparo rápido ativadas por álcali: trabalhabilidade, propriedades mecânicas, retração por secagem

Por que consertar estradas rachadas está recebendo uma atualização

De rodovias a pontes, muitas estruturas de concreto estão envelhecendo e rachando mais rápido do que conseguimos repará‑las. Misturas de reparo tradicionais podem demorar a endurecer e tendem a desenvolver novas fissuras, especialmente ao secarem. Este estudo explora uma classe mais recente de argamassas de reparo “verdes” feitas a partir de subprodutos industriais e pergunta uma questão prática: qual aditivo melhor evita que os reparos encolham e rachem, mantendo ao mesmo tempo endurecimento rápido o suficiente para reabrir vias rapidamente?

Misturas de reparo mais verdes a partir de resíduos industriais

As argamassas de reparo deste trabalho são formuladas a partir de escória moída, cinzas volantes e metacaulim — resíduos pulverulentos da siderurgia, de termelétricas a carvão e do processamento de argilas. Quando esses pós são ativados com um líquido alcalino, formam um ligante duro e semelhante à pedra sem usar muito cimento tradicional. Isso reduz o impacto climático e pode proporcionar ganho de resistência muito rápido, ideal para reparos noturnos ou no mesmo dia. Contudo, essas misturas ativadas por álcali tendem a retrair bastante ao secar, o que pode abrir fissuras finas e enfraquecer a ligação com o concreto existente.

Três maneiras de combater a retração

Para controlar essa retração, os pesquisadores compararam três agentes expansores misturados na argamassa: um baseado principalmente em óxido de magnésio (MEA), outro em óxido de cálcio (CSEA) e um derivado de sulfoaluminato de cálcio (SEA). Cada um foi adicionado em várias dosagens e testado quanto à fluidez da argamassa fresca, velocidade de pega, resistência à compressão e aderência ao concreto antigo, e quanto encolheu ao longo de dois meses. Também foram usados métodos de raios X, análise térmica e microscópios eletrônicos para ver quais cristais e gels se formaram internamente e como a estrutura microscópica evoluiu.

O que funcionou bem e o que não funcionou

Os três aditivos aceleraram a pega da argamassa, o que é útil para reparos rápidos, mas precisa permanecer dentro de limites de trabalhabilidade. O MEA teve o efeito mais brando no geral: na mistura muito alcalina usada aqui, o magnésio não reagiu fortemente, produziu poucos produtos expansivos necessários para compensar a retração e deixou resistência e retração quase inalteradas. O CSEA comportou‑se de maneira muito diferente. Em dosagens mais altas, encurtou drasticamente o tempo de pega, aumentou a resistência muito precoce e, crucialmente, reduziu a retração por secagem de longo prazo em quase metade. Também melhorou a fixação do novo ao antigo concreto ao criar zonas de ligação mais densas. A troca foi que a liberação rápida de calor e o crescimento cristalino introduziram microfissuras internas ao longo do tempo, de modo que a resistência à compressão aos 28 dias caiu um pouco em comparação com misturas sem o aditivo.

Ajuda inicial que enfraquece com o tempo

O aditivo SEA parecia promissor inicialmente: formou cristais expansivos em forma de agulha que preencheram espaços, contrabalançaram a retração precoce e elevaram tanto a resistência inicial quanto a aderência ao concreto antigo. Mas, sob as condições fortemente alcalinas dessas argamassas, essas agulhas gradualmente se transformaram em cristais mais planos e em gels diferentes. À medida que a estrutura interna se rearranjou e a água foi liberada, o material retraiu mais do que a mistura de controle em idades maiores. Essa retração adicional levou a microfissuras e a uma perda marcada tanto da resistência de longo prazo quanto do desempenho de aderência, tornando o SEA menos adequado para reparos duráveis nesse tipo de sistema.

O que isso significa para futuros reparos de concreto

Para engenheiros que buscam reparos de concreto rápidos, duráveis e de menor carbono, o estudo mostra que nem todos os agentes expansores são equivalentes quando usados em argamassas ativadas por álcali. Aditivos à base de magnésio pouco fizeram nessas misturas altamente alcalinas, e os à base de sulfoaluminato ajudaram apenas por um período antes de causar retração e fissuração adicionais. O CSEA à base de cálcio ofereceu o melhor equilíbrio: permitiu ganho de resistência muito rápido, maior aderência ao concreto antigo e retração de longo prazo bem menor, embora a resistência final tenha caído ligeiramente. Em termos simples, um agente expansor à base de cálcio cuidadosamente ajustado parece a rota mais promissora para materiais de reparo de concreto resistentes a fissuras, de pega rápida e mais sustentáveis.

Citação: Luo, X., Xi, M., Huang, L. et al. Comparison of the effects of different expansion agents on alkali-activated rapid repair mortars: workability, mechanical properties, drying shrinkage. Sci Rep 16, 13791 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-43508-6

Palavras-chave: reparo de concreto, argamassa ativada por álcali, controle de retração, agentes expansores, durabilidade da infraestrutura