A imobilização de rejeitos radioativospor meio da cimentação é uma técnica largamente utilizada na área nuclear, que tem como objetivo acondicionar e solidificar os
54 rejeitos radioativos gerados em diversas atividades nessa área. Tal método consiste na mistura do rejeito com o cimento e esta técnica também apresenta eficiência para resíduos que contêm, principalmente, metais pesados. Ao misturarem-se com cimento, diversos cátions são convertidos em carbonatos e hidróxidos insolúveis. Além disso, eles ficam retidos na estrutura cristalina da pasta de cimento, diminuindo assim o risco de serem liberados para o meio.
O cimento é um material bastante utilizado devido à grande experiência em operações de engenharia civil, por ser facilmente acessível, de baixo custo, além da simplicidade quanto à operação. No caso de rejeitos radioativos, tem ainda a função de blindagem contra a radiação. Além disso, os produtos de rejeito cimentado costumam apresentar boas propriedades mecânicas (SILVA, 1997).
De acordo com Tello (2005) apud Pereira Júnior (2011) a grande evolução para o uso da cimentação, no intuito de imobilizar resíduos, é a utilização do produto solidificado originado, desde que se prove que a retenção dos contaminantes é máxima e que não há liberação acima dos limites permitidos.
4.5.1 Viscosidade da argamassa fresca
A viscosidade da argamassa fresca representa seu grau de trabalhabilidade. Cada tipo de equipamento de mistura exige uma faixa de trabalhabilidade para que a argamassa atinja a homogeneidade desejada e assim possam ser obtidos produtos de boa qualidade (PEREIRA, 2011).
A trabalhabilidade pode ser definida como sendo o conjunto de propriedades que envolvem a facilidade de assentamento e a resistência à segregação de argamassa e concreto frescos (PETRUCCI et al., 1968).
A faixa de trabalhabilidade de um sistema depende da forma de adição dos materiais, da ausência ou presença de pás de misturas e de sua forma etc.
A medida de viscosidade para pastas de cimento é bastante complexa, porque assim que ocorre a adição de água ao cimento são iniciadas as reações de hidratação. Segundo Haucz et al (2008), o ensaio deve ser realizado após o tempo de estabilização de 3 minutos, contados a partir do final da preparação da pasta, e as leituras devem ser realizadas durante o período de 4 minutos, devendo ser finalizadas no máximo em 15 minutos, contados a partir do início da preparação da pasta.
55
4.5.2 Tempo de pega da argamassa fresca
De acordo com Mehta e Monteiro (1994) a pega envolve a evolução das propriedades mecânicas da pasta fresca de cimento no início do processo de endurecimento. Este fenômeno é a manifestação física das reações químicas entre o cimento e a água. Um método usual para determinação do início e do fim da pega é o de resistência à penetração, no qual os pontos de início e de fim pega definem, respectivamente, o limite do manuseio da massa e o início do desenvolvimento da resistência mecânica (PEREIRA, 2011).
Segundo Siqueira (2008), no processo de hidratação, os grãos de cimento que inicialmente encontram-se em suspensão, vão se aglutinando paulatinamente uns aos outros, por efeito de floculação, conduzindo finalmente à construção de um esqueleto sólido, responsável pela estabilidade da estrutura geral. O prosseguimento da hidratação em subsequentes idades conduz ao endurecimento responsável pela aquisição permanente de qualidades mecânicas, características do produto acabado (SIQUEIRA, 2008).
O tempo de pega pode variar com a composição da pasta, sendo assim os tempos de pega da argamassa ou do concreto, usualmente, não coincidem com o tempo de pega do cimento com o qual são feitos (MEHTA e MONTEIRO, 1994).
4.5.3 Índice de vazios da argamassa endurecida
O conhecimento da porosidade é de grande interesse em diversos materiais e em argamassas de cimento não seria diferente. Nestas, a porcentagem de vazios implica em características importantes para a durabilidade e desempenho da pasta, tais como a permeabilidade e a resistência às ações mecânicas.
Segundo Mehta e Monteiro (1994), a resistência à compressão diminui com o aumento da porosidade e é influenciada principalmente por poros grandes. Poros com diâmetro menor do que 10nm não têm influência representativa na resistência da pasta. Isso explica o aumento da resistência com a evolução da cura, uma vez que, à medida que ocorre a hidratação, os espaços vazios vão dando lugar às fases naturais da pasta, sendo uma delas composta pelo silicato de cálcio hidratado, que possui espaços interlamelares menores que 25Å. Assim a distribuição do tamanho dos poros tende a passar de poros grandes para pequenos (TAYLOR, 1990).
56 A avaliação da porosidade pode ser realizada de acordo com a norma NBR 9778 “Argamassa e concreto endurecidos - Determinação da absorção de água, índice de vazios e massa específica” (ABNT, 2005), que apresenta o ensaio para medida de absorção de água e índice de vazios, do qual são extraídas as informações da porcentagem total de poros grandes e pequenos da pasta.
Um método para a medida do índice de vazios proporcionados pelos poros maiores da pasta é a picnometria, tendo o hélio ou o metanol como fluido. No ensaio de absorção de água, ela é absorvida por todos os vazios da pasta. No caso do metanol, ele não consegue entrar nos espaços interlamelares presentes no silicato de cálcio hidratado, enquanto o hélio apresenta dificuldades de penetração (TAYLOR, 1990). Sendo assim, os ensaios com estes dois últimos fluidos apresentam informações basicamente sobre os poros maiores
O melhor conhecimento da distribuição do tamanho de poros pode ser obtido via adsorção de nitrogênio, que também fornece informações sobre a área superficial do material, porém é necessário que ele possua área superficial elevada.
4.5.4 Ensaio de Resistência à Compressão
Segundo Mehta e Monteiro (1994), a resistência de um material é definida como a sua capacidade de resistir à tensão sem ruptura e costuma ser identificada com o aparecimento de fissuras. No entanto, pastas endurecidas de cimento contêm microfissuras antes mesmo de serem submetidas às tensões externas. Assim, a resistência nestes materiais está associada à tensão máxima necessária para causar a fratura, condição esta chamada de grau de ruptura (PEREIRA, 2011).
No ensaio de resistência à compressão (RC) de corpos cimentícios, nem sempre se observa a fratura externa no corpo de prova, pois a estrutura interna deste alcança um grau de fissuração elevado, de modo que não é possível aplicar uma tensão maior sem que o corpo frature.
Esse ensaio consiste em submeter corpos de prova à tensão crescente e contínua até a ruptura. No Brasil usualmente são utilizados corpos de prova cilíndricos de 5cm de diâmetro e 10cm de altura para argamassas e para concretos 15cm de diâmetro e 30cm de altura, sendo que a compressão uniaxial de corpos de prova com 28 dias é mundialmente aceita como um índice geral da resistência da pasta endurecida de cimento e de concreto. O ensaio de RC para
57 cimento Portland é apresentado na ABNT NBR 7215 (ABNT, 1997). Para peças de concreto para pavimentação, são utilizadas as normas NBR 9781 “Peças de Concreto para Pavimentação – Especificação” (ABNT, 1987b) e a NBR 9780 “Peças de Concreto para Pavimentação – Determinação da Resistência à Compressão – Método de ensaio” (ABNT, 1987a).
A maneira como a pasta de cimento endurecida reage às tensões aplicadas é apresentada por Mehta e Monteiro (1994) e Tolentino (2000) como dependente de diferentes fatores intrínsecos da pasta e de seu ambiente, como máquina de ensaio, condições de cura, tamanho do corpo de prova, relação água/cimento, porosidade, tipo de cimento, característica do agregado, entre outros. A relação água/cimento é o fator mais importante em relação à resistência, uma vez que essa variável influi em outros fatores.