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1 EFEITO DO TEOR DE SUBSTITUIÇÃO DE AREIA POR PIRITA NOS RESULTADOS DE ENSAIO ACELERADO DE ATAQUE POR SULFATOS CONFORME ABNT NBR 13583:2014 E. PEREIRA K. F. PORTELLA Prof. MSc., Eng. Civil Prof. Dr., Químico Universidade Estadual de Ponta Grossa Institutos Lactec Ponta Grossa – PR, Brasil Curitiba – PR, Brasil [email protected] [email protected] M. O. G. P. BRAGANÇA L. M. OCHILISKI Dra., Eng. Ambiental Graduando, Eng. Civil Institutos Lactec Universidade Federal do Paraná Curitiba – PR, Brasil Curitiba – PR, Brasil [email protected] [email protected] I. C. OLIVEIRA B. GODKE MSc., Eng. Civil MSc., Eng. Civil Companhia Paranaense de Energia Companhia Paranaense de Energia Curitiba – PR, Brasil Curitiba – PR, Brasil [email protected] [email protected] RESUMO O ataque por sulfatos de origem interna é uma manifestação patológica resultante da combinação de íons sulfato provenientes da oxidação de agregados sulfetados e os compostos da pasta cimentícia. As pesquisas sobre o tema são ainda insipientes necessitando o desenvolvimento de metodologias para avaliar o mecanismo de ataque. Baseado no exposto o objetivo deste artigo é avaliar a influência da presença de diferentes teores de pirita na expansão de argamassa submetidas à ensaio acelerado, a fim de embasar futuras metodologias de avaliação do ataque por sulfatos de origem interna. Os ensaios foram executados conforme ABNT NBR 13583: 2014, substituindo-se parte da areia por teores de pirita nas proporções de 1%, 5% e 10%, além da argamassa de referência. Os resultados indicam que o procedimento não é eficiente para avaliar o efeito da oxidação da pirita na expansão das argamassas apesar do agregado sulfetado apresentar indícios de oxidação. 1. INTRODUÇÃO A durabilidade de concretos e argamassas está ligada à capacidade destes materiais resistirem aos processos de deterioração, sendo capaz de manterem suas funções e ao mesmo tempo resistir à ação dos agentes agressivos provenientes do meio no qual está inserido [1]. Diversas são as manifestações que podem atuar sobre o concreto como lixiviação, abrasão, carbonatação, penetração e cloretos, reação álcali-agregado, ataque por sulfatos entre outras. Neste contexto o ataque por sulfatos é uma das manifestações de maior importância para durabilidade e manutenção de estruturas de concreto, devido a difícil identificação do problema em estágios iniciais, pela agressividade do ataque após iniciado e por praticamente inexistir métodos de reabilitação para este problema. A degradação de estruturas de concreto devido ao ataque por sulfatos é consequência de reações químicas entre os íons sulfatos e os compostos provenientes da hidratação do cimento. Como consequência destas reações verifica-se em estágios avançados a formação de produtos expansivos que geram sobre o concreto fissuração e desagregação do concreto [2]. No ataque por sulfatos de origem externa, a penetração de íons sulfato (SO 4 2- ) para o interior da microestrutura do concreto, resulta em reação com o hidróxido de cálcio, silicato de cálcio hidratado e monossulfoaluminato de cálcio hidratado, formando gipsita e etringita secundária e, em casos mais extremos, a taumasita (CaSiO 3 .CaCO 3 .CaSO 4 .15H 2 O) [3, 4]. A formação destes compostos, associada com as reações por troca de cátions, são acompanhadas de diferentes mecanismos. Assim, a formação de gipsita é acompanhada de perda de adesão e resistência, lascamento e expansão; a formação de etringita é associada com expansão e fissuração e a formação de

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EFEITO DO TEOR DE SUBSTITUIÇÃO DE AREIA POR PIRITA NOS RESULTADOS DE ENSAIO ACELERADO DE ATAQUE POR SULFATOS

CONFORME ABNT NBR 13583:2014

E. PEREIRA K. F. PORTELLA Prof. MSc., Eng. Civil Prof. Dr., Químico Universidade Estadual de Ponta Grossa Institutos Lactec Ponta Grossa – PR, Brasil Curitiba – PR, Brasil [email protected] [email protected]

M. O. G. P. BRAGANÇA L. M. OCHILISKI Dra., Eng. Ambiental Graduando, Eng. Civil Institutos Lactec Universidade Federal do Paraná Curitiba – PR, Brasil Curitiba – PR, Brasil [email protected] [email protected] I. C. OLIVEIRA B. GODKE MSc., Eng. Civil MSc., Eng. Civil Companhia Paranaense de Energia Companhia Paranaense de Energia Curitiba – PR, Brasil Curitiba – PR, Brasil [email protected] [email protected]

RESUMO O ataque por sulfatos de origem interna é uma manifestação patológica resultante da combinação de íons sulfato provenientes da oxidação de agregados sulfetados e os compostos da pasta cimentícia. As pesquisas sobre o tema são ainda insipientes necessitando o desenvolvimento de metodologias para avaliar o mecanismo de ataque. Baseado no exposto o objetivo deste artigo é avaliar a influência da presença de diferentes teores de pirita na expansão de argamassa submetidas à ensaio acelerado, a fim de embasar futuras metodologias de avaliação do ataque por sulfatos de origem interna. Os ensaios foram executados conforme ABNT NBR 13583: 2014, substituindo-se parte da areia por teores de pirita nas proporções de 1%, 5% e 10%, além da argamassa de referência. Os resultados indicam que o procedimento não é eficiente para avaliar o efeito da oxidação da pirita na expansão das argamassas apesar do agregado sulfetado apresentar indícios de oxidação. 1. INTRODUÇÃO A durabilidade de concretos e argamassas está ligada à capacidade destes materiais resistirem aos processos de deterioração, sendo capaz de manterem suas funções e ao mesmo tempo resistir à ação dos agentes agressivos provenientes do meio no qual está inserido [1]. Diversas são as manifestações que podem atuar sobre o concreto como lixiviação, abrasão, carbonatação, penetração e cloretos, reação álcali-agregado, ataque por sulfatos entre outras. Neste contexto o ataque por sulfatos é uma das manifestações de maior importância para durabilidade e manutenção de estruturas de concreto, devido a difícil identificação do problema em estágios iniciais, pela agressividade do ataque após iniciado e por praticamente inexistir métodos de reabilitação para este problema. A degradação de estruturas de concreto devido ao ataque por sulfatos é consequência de reações químicas entre os íons sulfatos e os compostos provenientes da hidratação do cimento. Como consequência destas reações verifica-se em estágios avançados a formação de produtos expansivos que geram sobre o concreto fissuração e desagregação do concreto [2]. No ataque por sulfatos de origem externa, a penetração de íons sulfato (SO4

2-) para o interior da microestrutura do concreto, resulta em reação com o hidróxido de cálcio, silicato de cálcio hidratado e monossulfoaluminato de cálcio hidratado, formando gipsita e etringita secundária e, em casos mais extremos, a taumasita (CaSiO3.CaCO3.CaSO4.15H2O) [3, 4]. A formação destes compostos, associada com as reações por troca de cátions, são acompanhadas de diferentes mecanismos. Assim, a formação de gipsita é acompanhada de perda de adesão e resistência, lascamento e expansão; a formação de etringita é associada com expansão e fissuração e a formação de

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Pereira, E.; Portella, K. F.; Bragança, M. O. G. P.; Ochiliski, L. M.; Oliveira, I. C.; Godke, B., Efeito do teor de substituição de areia por pirita nos resultados de ensaio acelerado por sulfatos conforme ABNT NBR 13583: 2014

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taumasita é acompanhada pelo mais severo efeito danoso, capaz de transformar o concreto endurecido em uma massa não coesa, devido à dissolução do C-S-H principal composto responsável pela resistência do concreto [5]. Para o caso do ataque por sulfatos de origem interna, estes podem podem ser provenientes do cimento, água ou agregados contaminados [6, 7]. Um exemplo é a presença de agregados sulfetados, que podem oxidar-se, tornando-se fonte de contaminantes no interior do concreto. A ação deletéria dos sulfetos presentes no agregado empregado em concretos pode ser considerada uma particularidade do ataque por sulfatos. Tratando do efeito da oxidação da rocha sulfetada dentro do concreto, segundo Pereira et al. [8], o mecanismo de degradação tende a ser o mesmo apresentado para o caso de sulfatos de origem externa, havendo, no entanto a peculiaridade de que o sulfato já está presente no interior do material. Durante o processo de oxidação dos minerais sulfetados, há além da liberação do íon sulfato, a formação de óxidos Fe2+ e Fe3+. Estes óxidos formados são expansivos, resultando em uma pequena expansão inicial no concreto (3,05 cm³ e 6,04 cm³ por mol de sulfeto) que é procedida pela expansão devido à formação dos outros compostos descritos no caso do ataque externo (172 cm³/mol de sulfeto) [9, 10, 11, 12]. Casanova et al. [9] ressaltam a dificuldade da não utilização de agregados sulfetados na dosagem de concretos. Esta dificuldade deve-se a grande variedade de rochas sulfetadas em maciços rochosos dificultando sua identificação e porque mesmo que estas sejam identificadas, existem locais onde a disponibilidade de outra fonte de material é economicamente inviável ou inexistente. Esta questão torna-se muito relevante principalmente no caso de grandes construções como barragens, nas quais grandes volumes de material são necessários e a localização destas tende a ser afastadas de centros produtores de agregados, obrigando a utilização do material disponível na região. O estudo do ataque por sulfatos não é recente e, ao longo dos anos, a natureza complexa do ataque levou a formulação de várias teorias quanto ao seu mecanismo, sendo algumas conflitantes. Apesar dos avanços consideráveis sobre o assunto, Hime e Mather [13] indicaram que várias questões relacionadas com a química do ataque por sulfato não têm sido respondidas satisfatoriamente, demonstrando a necessidade de pesquisas nesta área. Algumas questões relativas aos testes e especificações para avaliar o ataque de sulfato foram abordados por Skalny e Pierce [14] em seu trabalho. O autor sugeriu que os procedimentos atuais não são indicados, e que tem que haver um esforço para desenvolver critérios de falha e parâmetros para permitir uma previsão de ataque de sulfato nas estruturas em campo. Atualmente, a maioria dos ensaios para avaliar o ataque por sulfatos é baseada em expansão de barras de argamassa imersas em uma solução de sulfato e o limite de variação de comprimento destas barras é o critério de aceitação para seleção do cimento a ser usado [15]. Existe a necessidade de aperfeiçoamento das metodologias buscando uma aproximação com as condições de campo, principalmente no que se refere as reações de oxidação do mineral sulfetado utilizado na fabricação de concreto. Além disto, o desenvolvimento de metodologias de análise do ataque por sulfatos precisam abordar o máximo de condições de contorno possíveis, buscando representar as condições reais. Assim sendo, o presente trabalho tem como objetivo avaliar a influência da substituição de percentuais da areia por pirita na expansão de barras de argamassa submetidas ao ensaio acelerado em solução de sulfato proposto pela ABNT NBR 13583: 2014 [16], a fim de embasar futuras propostas metodologicas de avaliação do ataque por sulfatos de origem interna. O mecanismo do ataque por sulfatos de origem interna em estruturas de concreto devido à presença de agregados contaminados com pirita é ainda pouco conhecido pelo meio técnico, tornando-se essencial o avanço no conhecimento do fenômeno e de metodos de avaliar a manifestação patológica. 2. MATERIAIS E MÉTODOS As expansões da argamassa e possíveis fissurações observadas em ensaios acelerados resultam dos esforços internos gerados na estrutura porosa da matriz hidratada de cimento devido à formação de compostos hidratados expansivos na argamassa endurecida exposta à solução de sulfato. Os resultados de expansão são obtidos pela comparação entre as expansões relativas obtidas em prismas de argamassa em solução de sulfato e às expansões relativas das argamassas em solução de água saturada com cal. O programa experimental proposto consistiu na moldagem de argamassas com substituição parcial da areia por teores de pirita a fim de verificar a influência deste mineral sulfetado nas expansões observadas nos resultados do ensaio acelerado. Foram avaliados 3 percentuais distintos de substituição (1, 5, 10%) além da argamassa de referência. Estes percentuais foram determinados baseados nos trabalhos de Hagerman [17], Wakizaka et al. [18], Gomides et al. [19] Hasparyck [20], Lima [21], Faquineli [22], Duchesne et al. [23], Bragança et al. [24], que apresentam entre 1% e 10% de pirita em agregados.

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A metodologia adotada é a preconizada pela ABNT NBR 13583 [16], usada para avaliar o potencial de mitigação de expansões de argamassas imersas em solução de sulfato de sódio, sendo utilizada neste experimento objetivando avaliar a eficiência do ensaio para identificar o ataque por sulfatos devido à presença de agregados contaminados. A normativa estabelece a moldagem de prismas de argamassa com dimensões de 25 x 25x 285 mm e traço de 1 (uma) parte de cimento para 3,2 partes de areia, sendo nos casos de substituição da areia por pirita esta feita em massa. A relação a/c é de 0,60. O cimento utilizado é um CP II-F. As caracteristicas fisico-quimicas do cimento constam na Tabela 1. Tabela 1 – Caracterização físico- quimica do cimento CPII-F-32

Perda ao Fogo Al2O3 SiO2 Fe2O3 CaO MgO SO3 CaO Livre Equiv. Alcal Resíduo Insolúvel % % % % % % % % % %

5,05 4,43 18,83 2,64 60,68 4,98 2,83 0,73 0,61 1,78 Massa

Especif. Exp.

Quente Início de

pega Fim de pega

Cons. Normal Blaine # 200 # 325 1 dia 3 dias 7 dias 28 dias

g/cm³ mm h:min h:min % cm²/g % % MPa MPa MPa MPa 3,11 0,50 3:35 4:00 26,4 3,140 3,00 14,70 13,7 26,9 32,5 41,3

O agregado miúdo é uma areia calcária. A pirita utilizada para adição à areia é proveniente da região de Figueira - PR - Brasil, sendo um resíduo proveniente do processo de beneficiamento de carvão mineral. A massa específica do agregado miúdo foi determinada conforme a ABNT NBR NM 52 [25] e a absorção de água conforme ABNT NBR NM 30 [26]. Os ensaios para a determinação da massa unitária e volume de vazios dos agregados miúdos foram realizados segundo as diretrizes da ABNT NBR NM 45[27], enquanto o teor de material pulverulento foi determinado conforme proposto pela ABNT NBR NM 46 [28]. A caracterização química e mineralógica do agregado miúdo e da pirita foi executada utilizando-se as técnicas de fluorescência de raios-x (FRX) e difração de raios-x (DRX). Os ensaios de FRX são semi quantitativos em espectrômetro PANalytical Axios Max e executados em pastilhas de pó prensados e os ensaios de DRX por análise mineralógica quantitativa em difratometro PANalytical EMPYREAN em pastilhas de pó prensados, sendo os minerais identificados por comparação com os padrões do ICDD (International Centre for Diffraction Data). As misturas das argamassas foram executadas em argamassadeiras atendendo as recomendações da ABNT NBR 7215 [29]. A moldagem procedida em duas camadas de altura aproximadamente iguais e o adensamento feito com soquete polimérico. Para o rasamento da superfície utilizou-se régua metálica. O topo das formas permite a fixação de pinos metálicos que após a desmoldagem das argamassas ficam fixados nas barras e facilitam as leituras de expansão. O laboratório onde ocorreram as moldagem dos corpos de prova possuem temperatura e umidade controlada, T = 23 ± 2 ºC e UR > 50%. Para cada percentual de substituição de pirita em substituição à areia, foram moldados 8 prismas de argamassa (4 primas para imersão em solução de sulfato e 4 prismas para imersão em solução de cal) para leituras de expansão até a idade limite proposta (42 dias), totalizando 32 barras de argamassa prismáticas. A cura dos corpos de prova foi feita em 3 etapas: 2 dias em câmara úmida (22 ± 2 ºC e UR > 95%), 12 dias em água saturada com cal e 42 dias imersos na solução agressiva de sulfato de sódio (concentração de Na2SO4 de 10%, em massa) e de água saturada com cal à 40 °C. Após completar a segunda etapa de cura procede-se as primeiras leituras do comprimento das barras e estas serão referência para as demais leituras. O pórtico comparador para medida de variação de comprimento das barras de argamassa é composto por um relógio comparador digital com resolução de 0,001 mm que é calibrado com uma barra padrão de aço. Os recipientes para armazenagem dos corpos de prova imersos nas soluções de ensaio é de PVC com fechamento na base e no topo. As leituras foram executadas semanalmente até completar 42 dias de imersão em solução de sulfato e cal. As barras ficaram expostas ao ambiente laboratorial durante 1 hora antes da execução das leituras, sendo os valores de expansão resultados de três leituras para cada barra moldada. Para as análises de microscopia utilizou-se amostras fraturadas das argamassas. As imagens foram obtidas com o uso de um microscópio FEG SEM com detectores SE, BSE e microsonda analítica de raios-X Oxford X-Maxn 50, sem metalização.

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3. RESULTADOS E DISCUSSÃO Na Tabela 2 são apresentadas a caracterização fisica do agregado miúdo. O agregado foi caracterizado ainda utilizando-se as técnicas de FRX e DRX. Na Tabela 3 são apresentados os resultados de caracterização química por fluorescência de raios-x. No DRX foram identificados principalmente calcita (CaCO3), quartzo (SiO2) e dolomita (CaMg(CO3)2). Tabela 2 – Caracterização física do agregado miúdo

Massa Especifica (g/cm³) Absorção (%) Massa unitária (kg/m³) Índice de vazios (%) Teor de pulv. Final (%)

2,66 0,6 1720 0,3 6,6 Tabela 3 - Fluorescências de raios-X dos agregados miúdos

SiO2 Fe2O3 Al2O3 CaO TiO2 MgO Na2O K2O P2O5 SO3 MnO SrO P.F (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) 5,84 0,97 1,69 45,47 0,10 4,29 0,03 0,35 0,07 - 0,04 0,17 40,69

O resultado de caracterização química por FRX da pirita está apresentado na Tabela 4. O mineral foi caracterizado por DRX, sendo identificado principalmente pirita (FeS2), quartzo (SiO2), gipsita (CaSO4.2(H2O)) e calcita (CaCO3) e mica. Tabela 4 - Caracterização química da pirita por fluorescência de raios-X SO3 Fe2O3 SiO2 CaO Al2O3 As2O3 ZnO Na2O K2O MnO TiO2 P.F (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) 35,50 20,40 1,50 1,40 0,60 0,20 0,10 0,10 < 0,1 < 0,1 < 0,1 40,00 O objetivo principal do trabalho foi avaliar o comportamento de argamassas com diferentes teores de adição de pirita, em substiuição à areia, em ensaios acelerados seguindo os procedimentos propostos pela ABNT NBR 13583: 2014. Na Figura 1 é apresentado o gráfico com o comportamento das argamassas durante 42 dias em ensaio acelerado.

Figura 1: Expansão relativa resultante das argamassas, com diferentes teores de pirita em substituição à areia, em ensaio

acelerado conforme ABNT NBR 13583: 2014. Como discutido no item 1, o processo de oxidação da pirita apresenta como produto íons ferro e íon sulfatos. Ao verificar-se o comportamento das curvas de expansão (Figura 1), não é possível identificar diferenças significativas entre as argamassas independentemente do teor de pirita adicionado as misturas. Assim, é de se supor que, apesar da reação de oxidação do sulfeto, os íons sulfatos liberados no processo não contribuem significativamente para as expansões dos corpos de prova, resultado este validado pelo uso de análise de variância – ANOVA. Apesar dos íons sulfatos liberados pela reação da pirita não apresentarem contribuição significativa para as expansões finais das argamassas é possível que as configurações do ensaio apresentaram condições para que as reações de oxidação se iniciassem. Segundo Araújo [10], Oliveira [12], Gomides [30] e Duarte [31], o processo de oxidação da pirita e outros minerais sulfetados dependem, inicialmente, da presença do oxigênio e umidade. Sendo as argamassas imersas em solução, há umidade disponível, no entanto, carência de oxigênio. Este fator talvez possa ter contribuído para a baixa influência da pirita nas reações.

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Além disto, a presença de solução de sulfato de sódio e pirita (dissulfeto de ferro) apresentam íons comum. Em condição de disponibilidade de íons sulfato na solução, a tendência é de que os compostos cimentícios reajam com este íon ao invés de reagirem com a pirita. Outro fator de influência no processo de oxidação do sulfeto é a temperatura. No ensaio proposto pela ABNT NBR 13583 (ABNT, 2014) a temperatura de ensaio é de 40 ºC. Kwong, (1995) apud Oliveira [12] verificou que a velocidade de reação se duplica para um aumento de temperatura de 25 para 35 ºC. O valor adotado no ensaio parece adequado para acelerar os processos reativos da pirita, porém outros valores devem ser avaliados a fim de buscar a temperatura mais adequada. Há que se levar em conta no entanto que temperaturas muito elevadas podem degradar a argamassa devido a tensões internas e por decomposição dos compostos hidratados. A ABNT NBR 13583 [16] apresenta a metodologia para avaliação da capacidade do aglomerante em resistir ao ataque por sulfatos de origem externa, não fornecendo, no entanto, limites de expansão para aceitação destes materiais. Marciano [32] recomenda que aos 42 dias a expansão resultante deva ser menor do que 0,030% para que a argamassa seja considerada resistente. Pelos resultados obtidos a argamassa de referência bem como as argamassas com os diferentes teores de pirita estariam aptas a serem utilizadas. Sendo a configuração do ensaio inadequada para avaliar agregados sulfetados este limite proposto pode ser utilizado como um parâmetro inicial para futuros estudos. No entanto, há que se ressaltar a necessidade de uma metodologia que diferencie a presença do agregado contaminado. A fim de avaliar o comportamento das argamassas em cada solução, na Figura 2 é apresentado os gráficos de expansão das argamassas individualmente, para a solução agressiva de sulfato e para a solução de água saturada com cal. É possível verificar que para a imersão em solução de sulfato de sódio o comportamento de expansão é semelhante ao observado na Figura 1, onde há uma comparação entre ambas as condições de ensaio. Já para a cura em solução de água e cal há uma variação significativa entre o comportamento das curvas.

(a) (b)

Figura 2: Expansão média das barras em ensaio acelerado conforme ABNT NBR 13583 [16]: (a) expostas à solução agressiva de sulfato de sódio e, (b) curadas em água saturada com cal.

O comportamento observado na solução de sulfato é bastante semelhante entre os diferentes traços com exceção para as argamassas moldadas com teores de 10% de substituição que apresentaram comportamento distinto, com uma oscilação entre os valores de expansão. Este mesmo comportamento pode ser verificado para este traço na cura em solução de água com cal havendo inclusive retrações para a argamassa. Nas argamassas curadas em solução de água com cal o comportamento das argamassas não apresenta nenhum padrão em função das substituições. O traço com adição de 1% praticamente não altera seu comportamento ao longo dos 42 dias de imersão enquanto as argamassas de referência e as de substituição com 5% apresentam expansões de até 0,010%. A argamassa com 10% de pirita sofre oscilações durante os 42 dias que variam de -0,005% à 0,015%. A expansão relativa resultante das argamassas deriva da comparação entre as expansões das argamassas expostas à solução agressiva de sulfato com as argamassas curadas em solução saturada de água com cal. No caso das argamassas em solução de sulfato de sódio a expansão deriva da formação de compostos oriundos das reações entre os íons sulfatos e a pasta da argamassa. Ao substituir parte da areia por teores de pirita, o agregado sulfetado poderia sofrer ativação e o início do processo oxidativo. Nas argamassas em solução de água saturada com cal o processo de oxidação se dá pela presença das hidroxilas que tendem a potencializar o processo oxidativo do sulfeto presente.

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Na região de interface entre o agregado sulfetado e a pasta de argamassa é possível verificar pela análise por EDS (Figura 3) que a maior concentração de ferro encontra-se na superfície da pirita com tendência a difundir para a pasta de cimento hidratada. Como consequência deste processo verifica-se manchas marrom na região da pasta, típicas de processo oxidativo. Na Figura 4 é apresentado um espectro de EDS de um perfil da argamassa após ensaio acelerado em água saturada com cal. O perfil compreende o agregado sulfetado e regiões de interface com a pasta. Por este espectro é possível visualizar alta concentração de enxofre na região da pirita e uma redução na concentração deste elemento nas regiões de interface. Apesar da redução observada, a presença deste elemento no sentido agregado - pasta indica que após o processo de oxidação do sulfeto, há liberação de íons ferro (Figura 3c) e também de íons sulfato (Figura 4b). Além disto, este tem difundido através da pasta cimentícia, o que tende a provocar reações entre o sulfato e os compostos hidratados da matriz.

Figura 3: Interface agregado sulfetado e argamassa: (a) (b) superfície de fratura de argamassas após ensaio acelerado em

solução de água saturada com cal; (c) espectro de EDS.

Figura 4:Concentração de enxofre em argamassa após ensaio acelerado em solução de água saturada com cal: (a) FEG

SEM da interface pasta agregado; (b) Espectro de EDS na região analisada. Baseado no exposto, as configurações propostas na norma não atendem as necessidades de avaliação do ataque por sulfatos de origem interna, uma vez que torna-se impossível avaliar a influência dos íons liberados pelo sulfeto havendo abundância de solução de sulfato para a imersão dos corpos de prova.

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Pereira, E.; Portella, K. F.; Bragança, M. O. G. P.; Ochiliski, L. M.; Oliveira, I. C.; Godke, B., Efeito do teor de substituição de areia por pirita nos resultados de ensaio acelerado por sulfatos conforme ABNT NBR 13583: 2014

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Os resultados em solução de água saturada com cal demonstram que a presença de uma solução combinada com temperatura elevada (40 ºC) foi eficiente na ativação das reações de expansão, demonstrando a necessidade de aprofundar as pesquisas nesta área. Ao que parece a combinação solução e temperatura podem ser um ponto inicial para o estudo. Há que se buscar uma solução mais adequada para a ativação das reações de oxidação do mineral sulfetado e em qual temperatura estas reações se desenvolverão de forma mais eficiente. Deve-se ainda, a partir das expansões observadas, determinar limites de aceitação para os agregados analisados. Este objetivo pode ser atingido com a execução de ensaios de envelhecimento natural, nos quais, se poderá obter valores de expansão mais próximos dos reais bem como obter correlações entre os ensaios acelerados e os naturais. Além disto, existe a necessidade de aperfeiçoamento das metodologias uma vez que os dados de expansão obtidos por estes ensaios não fornecem informações suficientes para avaliar as reações químicas e compreender os mecanismos que causam os danos. 4. CONCLUSÃO O ataque por sulfatos de origem interna é uma das manifestações mais nocivas ao concreto, uma vez que o contaminante se encontra disperso em toda a estrutura e praticamente não existem métodos de reparo após o inicio dos processos de degradação. Sendo assim, torna-se essencial o desenvolvimento de metodologias para avaliação do processo desencadeado pela presença de agregados sulfetados em concretos e argamassas. A aplicação da metodologia de ensaio proposta pela ABNT NBR 13583 [16] para determinação da variação dimensional de barras de argamassa de cimento Portland expostas à solução de sulfato de sódio não mostrou-se eficiente para avaliar o ataque por sulfatos de origem interna pois, independente do teor de agregado sulfetado nas argamassas, a expansão verificada é significativamente similar. Apesar das expansões similares houve oxidação do agregado, evidenciado pelas manchas marrons típicas de processo, indicando que algum parâmetro utilizado no ensaio possibilitou o início das reações. Porém, o sulfato liberado no processo não afetou significativamente as expansões das argamassas. As expansões das argamassas em solução de cal apresentam comportamento anômalo, devendo-se aprofundar o estudo sobre esta configuração de ensaio. Foi evidenciado por SEM/ EDS a formação de compostos de ferro na interface pasta agregado e identificou-se a presença de enxofre na interface pasta agregado, indicando que as configurações de ensaio apresentam potencial de oxidação do sulfeto presente na argamassa. A evolução nas metodologias de avaliação da oxidação de sulfetos em materiais cimentícios, especialmente a pirita, são importantes devido à inexistência de ensaios acelerados que contemplem o tema. Deve-se também estabelecer limites de expansão aceitáveis em ensaios acelerado a fim de determinar a aceitação do agregado. Estes são os focos dos trabalhos futuros em desenvolvimento por este grupo de pesquisa. 5. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem à infraestrutura e apoio em recursos humanos e financiamento à COPEL GeT projeto P&D 6491-0301/2013, à ANEEL, ao CNPq Lei 8010/90, principalmente a LI 14/344508-1 DI 14/2190047-7, ao CNPq Bolsa Produtividade em pesquisa 305718/2011-8, aos institutos LACTEC, Universidade Federal do Paraná – PIPE/UFPR e Universidade Estadual de Ponta Grossa - UEPG. 6. REFERÊNCIAS [1] Glasser F. P. et al, “Durability of concrete — Degradation phenomena involving detrimental chemical reactions”, Cement and Concrete Research. 2008, v. 38, n. 2, pp. 226-246. [2] Brunetaud, X. et al, Size effect of concrete samples on the kinetics of external sulfate attack. Cement and Concrete Composites, v. 34. pp. 370–376. 2012. [3] O’Connell M. et al, “Performance of concrete incorporating GGBS in aggressive wastewater environments” Construction and Building Materials, 2012, v. 27, pp. 368-374. [4] Ouyang W. et al, “Evolution of surface hardness of concrete under sulfate attack”, Construction and Building Materials, 2014, v. 53, pp. 419-424. [5] Weritz, F. et al, “Detailed depth profiles of sulfate ingress into concrete measured with laser induced breakdown spectroscopy”. Construction and Building Materials, 2009, v. 23, pp. 275-283.

Page 8: EFEITO DO TEOR DE SUBSTITUIÇÃO DE AREIA POR PIRITA …CP2015/Link/Papers/7327.pdf · segundo as diretrizes da ABNT NBR NM 45[27], enquanto o teor de material pulverulento foi determinado

Pereira, E.; Portella, K. F.; Bragança, M. O. G. P.; Ochiliski, L. M.; Oliveira, I. C.; Godke, B., Efeito do teor de substituição de areia por pirita nos resultados de ensaio acelerado por sulfatos conforme ABNT NBR 13583: 2014

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