Aditivos eficientes para concretos dedicados à redução de CO₂ com adições argila calcinada e LC3

A busca por soluções sustentáveis na construção civil tem se intensificado, impulsionada pela necessidade urgente de reduzir as emissões de dióxido de carbono (CO₂).

Uma das inovações mais promissoras neste sentido é a utilização de aditivos eficientes para concretos, que incorporam argila calcinada e LC3 (Limestone Calcined Clay Cement).

Esses materiais não apenas melhoram o desempenho do concreto, mas também oferecem uma alternativa ecologicamente correta, reduzindo significativamente a pegada de carbono.

Neste artigo, com o auxílio de Danila Ferraz, química e gerente de Pesquisa, Desenvolvimento e Inovação da Saint Gobain, vamos explorar como os aditivos funcionam, benefícios e o impacto na sustentabilidade do setor de construção.

Boa leitura!

A argila calcinada e a redução na emissão de CO₂

Para alcançar um futuro com emissões de CO₂ zero, o setor da construção civil, na opinião de Danila Ferraz, precisa adotar abordagens sustentáveis e eficientes em termos de recursos, incluindo a redução do consumo de cimento e o uso de materiais de construção sustentáveis.

“O uso de argila calcinada contribui com a redução das emissões de CO₂ pela substituição de parte do clínquer na composição do cimento”, explica a entrevistada.

Low Carbon Cementitious Composite (LC3): o que é e como funciona

Os cimentos com argila, como os compostos de argila calcinada e filler calcáreo, são duas opções de novas tecnologias bastante promissoras quando o assunto é auxiliar a indústria cimenteira a reduzir as emissões de CO₂.

“A argila calcinada e o calcário já são comumente usados​​ como materiais cimentícios suplementares (SCMs) em alguns países”, cita Ferraz.

A grande inovação no LC3, segundo a especialista, é combinar o uso de argila caulinita, abundantemente disponível, com mais 15% de calcário, que juntos têm um “efeito sinérgico e alcançam um desempenho semelhante ao cimento puro tipo 1”.

“A alumina adicional no metacaulim reage com o calcário moído, resultando em um material menos poroso e, portanto, proporcionando resistência igual com níveis mais elevados de substituição de clínquer”, acrescenta.

Benefícios ambientais e econômicos do uso de aditivos eficientes em concretos

De acordo com Danila Ferraz, em comparação com os existentes, o cimento com argila calcinada e o LC3 apresentam alguns desafios.

“Esses compostos têm uma tendência de aumentar a demanda de água na mistura, podendo reduzir as resistências à compressão”, explica a especialista.

“Os cátions na superfície da argila e inter-camadas da argila podem absorver ou interagir com os ânions e óxidos presentes nos aditivos superplastificantes base policarboxilato convencionais”, complementa.

Uma opção para minimizar estes efeitos é aumentar a dosagem do aditivo. Contudo, isso acaba impactando diretamente no custo da mistura e, dependendo do tipo de aditivo utilizado, o aumento de dosagem pode prejudicar o ganho das resistências iniciais do concreto.

“Além disso, muitas argilas minerais são expansíveis em água. Para contribuir com o uso desses materiais no concreto, a GCP/Saint Gobain Chryso Latam desenvolveu uma nova molécula que atua na superfície das partículas de argila”, conta.

“Ela atua como um mitigador que reduz a demanda de água da mistura e melhora a capacidade de dispersão das partículas”, acrescenta.

Comparado com as tecnologias atuais, Ferraz destaca que essa nova permite o uso de uma menor quantidade de policarboxilato nas misturas de concreto.

“Além de contribuir com uma redução de cimento na mistura, podendo ser aumentada a quantidade de argila, o que contribui com a redução das emissões de CO₂”, conclui.

Casos de sucesso na utilização de LC3 e argila calcinada

Ferraz cita que existem, mundialmente, diferentes casos de sucesso de aplicação do cimento LC3 e também cimentos com argila calcinada pura.

“Alguns dos mais famosos estão na Índia. O projeto de maior destaque é o modelo Jhansi, que é a construção de uma casa feita com 98% de LC3. Foram utilizadas 26,6t de resíduos industriais (192 kg/m²) com uma economia de 15,5 t de CO₂ (114 kg/m²)”.

“Estas reduções na emissão de CO₂ são equivalentes às emissões de 10 passageiros que viajam de avião da Suíça para a África do Sul”, compara.

Além deste, existem outros exemplos. Ferraz cita os escritórios da Agência Suíça para o Desenvolvimento e Cooperação no complexo da Embaixada da Suíça, em Deli. Eles foram construídos com materiais pré-fabricados de LC3.

“Além disso, foram construídas algumas estradas, uma barragem de verificação e calçadas”, complementa.

No ano passado, Ferraz conta que a Chryso forneceu aditivo para uma obra que utilizou argila calcinada e aditivos especiais na fabricação de um piso.

“O original sem argila calcinada estava emitindo 240Kg de CO₂/m³ de concreto. Com o uso de aditivos especiais e substituição de cimento puro por argila calcinada, foi possível chegar a um concreto de mesmo desempenho reduzindo as emissões de CO₂ para 120Kg/m² de concreto”, compara.

Desafios e considerações na adoção de novos aditivos para concretos

Ferraz ressalta que a melhor eficiência de cada aditivo depende da sinergia com o cimento e agregados, visto que cada ligante é produzido com distintas características físicas, químicas, mineralógicas e superficiais, e cada agregado com morfologias e contaminações distintas.

“Os desafios quanto ao uso de aditivos inovadores são relacionados com a mudança de cultura. Por considerar a necessidade de se trabalhar com misturas de concretos mais fluidas, passando de slump 120mm para 160mm, além do equilíbrio de custo por quilo de aditivo versus desempenho”, destaca.

Concretos convencionais e com adições especiais: comparação de desempenho

A gerente de Pesquisa, Desenvolvimento e Inovação da Saint Gobain explica que os concretos com adições especiais, desde que sejam utilizados os aditivos de melhor sinergia, apresentam desempenho iguais aos convencionais.

“Além disso, esses aditivos contribuem com a melhoria no comportamento reológico das misturas, a fim de mitigar o efeito no aumento da demanda de água”, diz.

“Portanto, os concretos podem apresentar desempenhos similares, mesmo com grandes quantidades de adições”, acrescenta. 

Perspectivas futuras para o uso de aditivos redutores de CO₂ na construção civil

Danila Ferraz e a Saint Gobain acreditam que o futuro dos aditivos para cimento e concreto estão relacionados com a interação de distintas adições nas misturas. 

“Esses novos aditivos vão atuar na ativação da composição, permitindo cada vez mais o aumento do uso de adições. Além de reduzir o efeito de aumento na demanda de água para aumentar a fluidez das misturas cimentícias”, opina.

“Cada aditivo é feito de maneira personalizada para cada composição com o intuito de melhorar a interação com o clínquer, adições e agregados”, finaliza a convidada.

E já que o assunto é a redução da emissão de dióxido de carbono na construção civil, veja agora nosso conteúdo sobre o ECOCEM50: alta performance, sustentabilidade e durabilidade em cimento!