Assessment of Mechanical Properties and Damage of High Performance Concrete Subjected to Magnesium Sulfate Environment

Abstract

Sulfate attack is one of the most important problems affecting concrete structures, especially magnesium sulfate attack. This paper presents an investigation on the mechanical properties and damage evolution of high performance concrete (HPC) with different contents of fly ash exposure to magnesium sulfate environment. The microstructure, porosity, mass loss, dimensional variation, compressive strength, and splitting tensile strength of HPC were investigated at various erosion times up to 392 days. The ultrasonic pulse velocity (UPV) propagation in HPC at different erosion time was determined by using ultrasonic testing technique. A relationship between damage and UPV of HPC was derived according to damage mechanics, and a correlation between the damage of HPC and erosion time was obtained eventually. The results indicated that (1) the average increasing amplitude of porosity for HPCs was 34.01% before and after exposure to magnesium sulfate solution; (2) the damage evolution of HPCs under sulfate attack could be described by an exponential fitting; (3) HPC containing 20% fly ash had the strongest resistance to magnesium sulfate attack.

Impact of high volume E.M.D. residue on the corrosion resistance and mechanical properties of construction materials in sulfate environment

“…Tian and Cohen [68] examined whether the formation of gypsum could result in expansion; following exposure to a 5% Na 2 SO 4 solution, the test samples exhibited significant expansion. Further experimental studies have confirmed that sulfate attack leads to damage to the microstructure of concrete, decomposition of hydration products, and deterioration in macro-performance [69][70][71]. In figure 11, the ultrasonic pulse velocities (UPV) of RC1 and MC1 mortar mixes subjected to sulfates are presented.…”

Estudo Do Ataque Por Sulfatos Em Concretos Com Agregados Graúdos Reciclados / Study of the Sulfate Attack in Concrete With Recycled High Grade Aggregates

“…Sabe-se que a porosidade aumentada pode ser atribuída à expansão interna do concreto de alto desempenho, mediante ao ataque de sulfato. Outro ensaio realizado pelos autores diz respeito à capacidade não destrutiva da velocidade de propagação das ondas ultrassônicas, através da qual se verificou (após 308 dias de exposição) que a velocidade da onda ultrassônica diminuía significativamente à medida que o grau de deterioração dos concretos de alto desempenho se acentuava exacerbadamente, como consequência do ataque de sulfato [12].…”

“…Os trabalhos desenvolvidos tem evidenciado o comportamento do compósito cimentício com adições de pozolanas distintas, frente ao ataque de solução salina de sulfato de sódio. Em síntese, ambas as pesquisas confirmam o efeito deletério do sulfato de sódio no concreto e o efeito positivo da adição pozolânica mediante ao ataque do sulfato [11,12].…”

“…Depois disso, avaliou-se a taxa de absorção do agregado (que deve corresponder a cerca de 80% de sua absorção) na qual Um comportamento análogo ao incremento de resistência à compressão, densidade e ganho de massa nas primeiras idades da amostra exposta ao Sulfato de Magnésio foi encontrado por[9] [10]. -Velocidade de pulso ultrassônico x idade.Este comportamento do material não encontra eco na tese da formação de etringita tardia pela hidratação destes compostos na forma pouco cristalina[12], nem na possibilidade de uma cura tardia da pasta, pois as amostras permaneceram em cura úmida por um período de 150 dias antes de serem imersas em solução de Sulfato de Magnésio.Para garantir que os poros não estivessem saturados, optou-se por deixar as amostras em ambiente de laboratório por 120 dias de modo que, ao serem imersas, essas amostras poderiam absorver a solução de sulfato de magnésio favorecendo a difusão dos compostos.Conforme evidenciado na Figura 5, a linha de tendência apresenta um ponto de inflexão, que se traduz no tempo crítico para o qual o efeito benéfico do aumento da compacidade nas primeiras idades sejam superadas pelos danos causados mediante a expansão da etringita e desestabilização das estruturas do C-S-H. Quantitativamente, esse tempo crítico é em torno de 51 dias para as amostras de referência, com 25% e com 50% de substituição. No que diz respeito às amostras com traços 75% e 100% de substituição (embora seja visivelmente posterior às demais) não foi possível quantificar esse tempo crítico devido à variabilidade dos resultados, tendo em vista que, com pouco tempo que foram mensuradas, suas velocidades de pulso necessitaram de maior período de exposição à solução.…”