Oxidação da pirita e seus efeitos em argamassas de cimento Portland sujeitas ao ataque por sulfatos de origem interna

Abstract

RESUMOO ataque por sulfatos de origem interna é resultante da reação química entre os íons Fe 2+ e SO 4 2-, provenientes da oxidação de agregados sulfetados, e os compostos da pasta cimentícia, e tende a promover a degradação do concreto devido formação de produtos expansivos que geram fissuração e desagregação do material. Neste trabalho, a morfologia da pirita, presente em alguns tipos de agregado, foi avaliada. O mineral foi utilizado em substituição parcial à areia (10%, em massa) na dosagem de argamassas, para estudo das modificações microestruturais e da variação dimensional linear sob envelhecimento natural durante 42 dias. A caracterização microestrutural foi executada em equipamento FEG/SEM com sonda analítica de EDS. Verificouse, na superfície da pirita oxidada, a formação de óxidos de ferro, os quais afetaram a interface entre a pasta de cimento e o agregado nos materiais produzidos com a pirita. Quanto a variação dimensional, a argamassa apresentou apenas contrações durante o período de estudo. Verificou-se a ocorrência de fissuração e a predominância na formação de cristais aciculares de etringita aos 42 dias enquanto aos 90 dias a presença de gipsita predomina. Óxidos de ferro oriundos da oxidação da pirita são evidentes nas argamassas aos 90 dias.Palavras-chave: Pirita, oxidação, sulfatos, ataque interno por sulfatos, argamassa. ABSTRACTThe internal sulfates attack (ISA) is resultant of the chemical reaction between the ions Fe 2+ and SO 4 2-, by products of sulfide aggregates oxidation, and the composites of the cement paste. These actions promote the degradation of concrete due to the formation of expansive products that generates cracking and dissolution of the material. In this study, the morphology of the pyrite, present in some kinds of aggregate, was evaluated. In parallel, the mineral was utilized in partial replacement for sand (10%, in mass) in mortar dosage, for study of microstructural modifications and linear dimensional variation under natural aging during 42 days. The microstructural characterization was executed in a FEG/SEM equipment with EDS analytical probe. On the surface of the oxidized pyrite were formed iron oxides, which affected the interface between the cement paste and the aggregate in the produced materials with the pyrite. As the dimensional variation, the mortar presented only contractions during the period of study. It was verified the occurrence of cracking and the predominance of ettringite acicular crystals formation at 42 days, while at 90 days the presence of gypsum predominates. Iron oxides from the oxidation of the pyrite were evident in mortars at 90 days.

Long-term behavior of mortars produced with sulfide-bearing aggregates

“…The effect of the presence of sulfide-bearing aggregates in concrete with respect to strength and durability of the material has been the subjected of several studies [1,3,4,5]. On the other hand, most of the design specifications that deal with the subject prescribe a limit value for the total sulfur in the aggregates and do not differentiate the type of sulfide: pyrite (FeS 2 ) or pyrrhotite [Fe (x-1) S].…”

Avaliação de ensaios não destrutivos para a detecção de concretos dosados com diferentes teores de contaminação por íons sulfeto

“…As reações ou os ataques internos por sulfato (ISA) têm sua origem nos agregados contaminados por sulfetos minerais, como por exemplo, a pirita, nome mais utilizado do dissulfeto de ferro (FeS2), principal causador de reações físico-químicas nocivas ao concreto, nas adições minerais com íons sulfato e pelas soluções aquosas adsorvidas nos insumos [6][7]. Estas reações, tem caráter expansivo [2-8-9], gerando produtos até 2,5 vezes maiores que seus reagentes, causando tensões internas que podem ocasionar a fissuração do concreto, deteriorando o mesmo e abrindo caminhos para a penetração de outros agentes agressivos [10].…”

“…Esse processo pode gerar produtos como íons sulfato, que em contato com os produtos da hidratação do cimento como Ca(OH)2 e os produtos do cimento anidro como o C3A (aluminato de cálcio) formam compostos mais volumosos, causando os efeitos deletérios nas estruturas de concreto [3][4][5][6][7][8][9][10]. Ainda, segundo os autores, é possível elencar os principais fatores que aceleram o processo de alteração dos sulfetos contidos nos agregados, sendo eles: a concentração elevada de oxigênio; a presença de umidade; a superfície específica; os altos teores de ferro e os valores de pH acima de 10 [3].…”

Efeito da adição de nanomagnetita (Fe3O4) em pastas de cimento Portland sujeitas ao ataque interno por sulfatos (ISA)

“…Esse mecanismo possui notável relevância ao se tratar da durabilidade de estruturas em concreto, devido à dificuldade em diagnosticá-lo e pela escassez de resultados sobre as circunstâncias iniciais que resultam na degradação do material [10].…”