Investigação e monitoramento do ataque por sulfatos de origem interna em concretos nas primeiras idades

Abstract

Resumo: O ataque por sulfatos de origem interna é um dos mecanismos de degradação mais agressivo ao concreto, uma vez que o sulfeto encontra-se presente disperso no interior do material. Baseado nisto, o objetivo deste trabalho foi avaliar o comportamento de concretos contendo pirita em sua composição submetidos ao ataque por sulfatos de origem interna nas primeiras idades. O programa experimental foi divido em três etapas: (i) caracterização da reatividade dos agregados; (ii) ensaios acelerados e envelhecimento natural em prismas de argamassa e; (iii) investigação do comportamento, em ambiente natural, de corpos de prova de concretos com pirita. As análises petrográfica foram eficientes na identificação da presença de sulfetos. Nos ensaios de drenagem ácida, o parâmetro condutividade tem menor variabilidade do que o parâmetro pH, sendo o mais indicado na caracterização da geração de acidez dos agregados. O ensaio acelerado de barras em solução de H2O2 mostrou-se viável na diferenciação entre os diferentes teores de pirita na composição da argamassa, sendo na condição de imersão em solução com concentração de 10%, sem ciclos de molhagem e secagem, a configuração que apresentou os resultados mais adequados para obtenção de expansões. Nas barras de envelhecimento natural foi possível verificar já aos 42 dias a presença de etringita na microestrutura e manchas de ferrugem na superfície das barras. A partir de 90 dias houve a predominância de cristais de gipsita nas argamassas contendo sulfetos. No monitoramento de corpos de prova cilíndricos de concreto, as propriedades mecânicas dos concretos não apresentaram variações significativas, sendo possível, no entanto, identificar comportamento diferenciado nos concretos contendo sulfetos. A resistência à tração dos concretos contendo sulfetos não apresentou alterações, mantendo-se constante em todas as idades analisadas. Comportamento similar observou-se no módulo de elasticidade dinâmico obtido por meio de análises com ultrassom. Nesta etapa ainda não foi possível verificar indícios de fissuração nos concretos. Macroscopicamente o concreto contendo 5% de pirita apresentou manchas de ferrugem em sua superfície e nas análises de FEG SEM aos 240 dias houve a predominância de cristais de gipsita na microestrutura.

Abstract: The internal attack by sulfates is the most aggressive degradation processes to the concrete, since the sulphide aggregate is present dispersed inside the material. Based on this, the aim of this study was to evaluate the behavior of concrete containing pyrite in the composition submited to internal attack by sulfates in the early ages. The experimental program was divided into three stages: (i) characterization of the reactivity of the sulphide aggregates; (ii) accelerated test and natural aging of mortar prisms and; (iii) investigation of the behavior in natural environment of concrete specimens with added sulphide aggregates. The petrographic analyzes were efficient in identifying the presence of sulphide compounds. In the acid drainage test, conductivity parameter has less variability than pH parameter, being the most suitable for the characterization of the aggregates acid generation. The accelerated test for H2O2 solution proved to be feasible in distinction among the different pyrite content in the composition of the mortar. The immersion condition in solution of H2O2 with concentration of 10% without wetting and drying cycles was the setting that presented the most appropriate results for the parameter expansion. In the natural aging of mortar bars was verified already at 42 days the presence of ettringite in the microstructure and rust stains on the surface of the bars. After 90 days, there was a predominance of gypsum in mortars containing sulphides in its composition. Monitoring of cylindrical specimens of concrete, the mechanical properties of concrete was not differ significantly, being possible, however, to identify different behavior on concrete containing sulfides. The tensile strength of concrete containing sulfides shows no changes, remaining constant in all analyzed ages. Similar behavior was observed in the dynamic modulus of elasticity obtained through analysis with ultrasound. At this stage, it was not yet possible to see evidence of cracking in the concrete. Macroscopically, the concrete containing 5% of pyrite showed rust stains on its surface and the FEG SEM analysis, 240 days, there was a predominance of gypsum in the microstructure.