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No caso da adição de polímeros em dispersão aquosa, há duas teorias que explicam porque as propriedades do cimento são melhoradas com a adição de polímero.

Na primeira teoria, não há interação química entre o polímero e o cimento. Durante hidratação do cimento, a parte hidrofílica do polímero é orientada em direção à fase água e a parte hidrofóbica é orientada em direção a fase ar (poros e capilaridades que não foram preenchidos com água). Durante secagem, a água é removida e as partículas hidrofóbicas coalescem formando um filme (PETRIE, 2005).

Quando não há interação química no caso do uso de polímeros dispersos em fase aquosa, como há cobertura polimérica formada sobre os grãos de cimento em hidratação, a taxa de dissolução das fases anidras é reduzida (SILVA e ROMAN, 2002). Com o consumo

de água pelo cimento e com o desenvolvimento da estrutura hidratada, as partículas poliméricas vão sendo confinadas nos vazios capilares e, em determinado momento, coalescem, formando filme com a secagem. O filme polimérico forma uma rede tridimensional e normalmente é encontrado no interior de poros capilares, em torno dos grãos de cimento e envolvendo agregados (SILVA e ROMAN, 2002).

Já a segunda teoria afirma que, além da interação física, existe também interação química das partículas de polímeros reativos com o cimento em hidratação, resultando na formação de compostos complexos e na modificação da composição e morfologia das fases hidratadas (WAGNER, 1978; CHANDRA, 1987; apud SILVA e ROMAN, 2002). As reações químicas podem acontecer entre a superfície de partículas poliméricas reativas e íons ou superfícies de fases sólidas do cimento hidratado (OHAMA, 1998).

Peruzzi (2002), citando Storte (1991), cita outras etapas para explicar a hidratação do cimento e da coalescência das partículas de polímero:

“Na pasta de cimento Portland onde as partículas de látex polímero estão dispersas de maneira uniforme, forma-se, gradualmente, pela hidratação do cimento, os géis de silicato de cálcio hidratado e a fase líquida é saturada de hidróxido de cálcio, enquanto as partículas de látex se depositam parcialmente nas superfícies dos géis já formados e das partículas não hidratadas do cimento Portland.(...)

À medida que se desenvolve a hidratação do cimento Portland, aumenta-se o teor de gel, e as partículas do látex polímero são paulatinamente retidas nos poros capilares. Com a redução da água nos poros capilares devido ao prosseguimento da reação de hidratação do cimento Portland, as partículas de látex polímeros coalescem formando uma camada contínua nas superfícies dos géis e dos grãos de cimento não hidratados e ainda na camada de silicato de cálcio formada na superfície dos grãos dos agregados.

Por fim, com a retirada de água pela hidratação do cimento Portland, as partículas de látex polímero coalescem formando um filme contínuo ou membrana. As membranas ligam os géis hidratados e os agregados, formando uma massa monolítica em que a fase látex penetra reciprocamente através da fase do cimento hidratado.” (Storte ,1991, p. 15- 16 apud PERUZZI, 2002).

A adição de poliuretanas em dispersão aquosa promove a hidratação do cimento e a formação de um filme do polímero nas suas fases aglomeradas (coalescência das partículas do

polímero) (SAKAI and SUGITA, 1995; PERUZZI, 2002) e assim produz uma matriz de cimento de fase monolítica, com uma estrutura em rede, na qual ocorrem a hidratação do cimento e a interpenetração da fase de polímero na fase de cimento (OHAMA, 1998), aumentando a aderência entre os hidratos de cimento Portland (LIMA, 2004) e tendo como efeito último a formação de uma co-matriz (SAKAI and SUGITA, 1995).

As partículas esféricas de polímero (adicionado ao cimento sob forma de emulsão), independentemente, ocupam a interface entre as partículas do cimento e os hidratos formados em torno das partículas do polímero, após ocorrer o enrijecimento dos aglomerados de cimento (SAKAI and SUGITA, 1995). Durante a pega e endurecimento, o polímero se desidrata, enquanto a pasta de cimento hidrata. No material endurecido o polímero adere-se fortemente aos grãos de cimento e a porosidade final acaba ficando bem menor que a pasta convencional, resultando em uma estrutura bastante compacta, com conseqüente aumento da resistência à compressão (KAEFER, 2008).

A formação de redes de polímeros entre os poros da pasta de cimento (OHAMA, 1998) e envolvendo os hidratos dificultarão a passagem e o fluxo das soluções ácidas em pastas com dispersões poliméricas, uma vez que, sendo a rede polimérica resistente ao ácido, esta protege os grãos de cimento por estarem envolvendo-o e diminuem a permeabilidade por redução da porosidade do conjunto.

Efeitos de selamento e impermeabilização dos filmes poliméricos formados em algumas regiões da matriz (LARBI and BIJEN, 1990; SAKAI e SUGITA, 1995; OHAMA, 1998) promovem a inibição da evaporação d’água. Ao se ter uma matriz com mais água livre nos poros, ter-se-á, conseqüentemente, menor absorção da solução ácida, bem como mais soluções alcalinas nos poros neutralizando a ação do ácido. Além disso, (NASCIMENTO, 2006), trabalhando especificamente com poliuretana em solução aquosa observou, através de MEV, que o filme polimérico recobre parcialmente os grãos de cimento, ocasionando a obstrução da nucleação e o crescimento de Portlandita durante a hidratação, alterando a morfologia, cristalinidade e quantidade de fases.

Segundo Storte (1991 apud PERUZZI, 2002), que trabalhou com látex de estireno- butadieno, a combinação das partículas desse polímero com os silicatos de cálcio é irreversível, pois as partículas do polímero não podem ser removidas por ataque de solução de HCl ou lavagem com água destilada, o que comprova que existe aderência química das partículas de látex estireno-butadieno.

5.1.2.2.1 Poliuretana em solução aquosa

Especificamente em relação à poliuretana em solução aquosa, Nascimento (2006) diz que esta forma um complexo com íons cálcio e sulfato dificultando a reação da etringita, aumentando a maturidade da pasta e a quantidade de água na microestrutura da pasta de cimento endurecida. Além disso, o autor confirmou, através de micrografias eletrônicas de varredura, a formação de filmes sobre os grãos de cimento com a poliuretana em solução aquosa. O autor acrescenta que essa adição tem ação direta na hidratação da pasta de cimento, formando novas fases organometálicas.

Nascimento (2006) também coloca que a adição de poliuretana em solução aquosa tem influência na hidratação do C3S devido à interação que há entre o grupo carboxila (-OOC) da estrutura da poliuretana com os íons cálcio livres (Ca+2_{) provenientes da hidratação do C}

3S. O autor diz que, devido a essa reação, apenas o C-S-H gel é formado com baixa permeabilidade final por reduzir o volume de poros entre as suas fibras (BERNARDO et al., 2006 apud NASCIMENTO, 2006; APPLEBY and WILSON, 1996 apud NASCIMENTO, 2006). Além disso, a permeabilidade do conjunto também é reduzida pelo preenchimento dos vazios pelo filme polimérico durante o processo de coalescência do látex (ROSSIGNOLO, 2005 apud NASCIMENTO, 2006).