Effect of irradiation and chemically aggressive environment on Brazilian mortar cement

Efetividade da irradiação e de um ambiente quimicamente agressivo sobre o cimento de argamassa brasileiro

Autores: 

  • Fabiano Yokaichiya
  • Eduardo A.G. Ferreira
  • Roberto Vicente
  • Augusta Cerceau 
  • Júlio T. Marumo 
  • Margareth K.K.D. Franco 

Abstract

Radioactive waste disposal, considered a major technical problem, has as one of the solutions, the construction of repositories that will be exposed to a range of environmental conditions in a timescale which involve thousands of years. Cement-based materials, used in the repositories, have a complex porous structure that changes over time and their durability strongly correlates to the transport of water and ions throughout the pore structure. In this study, the influence of the repository’s environment was simulated using two different solution conditions: Water and Na2SO4 at different gamma irradiated condition. Two X-Ray techniques were performed simultaneously: (i) diffraction to characterize the phases contents on cement mortar samples; (ii) tomography to investigate the differences between the pore structure and pores volume. The combination’s advantage of the X-Ray techniques shows their potential application to determine the relation amongst the phases and the pores structures, to demonstrate how the environment and the irradiation modify the structure of mortar.

Resumo

O descarte de resíduos radioativos, considerado um dos maiores problemas técnicos, tem como uma das soluções a construção de repositórios que serão expostos a uma variedade de condições ambientais ao longo de milhares de anos. Materiais à base de cimento, utilizados nesses repositórios, possuem uma estrutura porosa complexa que se altera com o tempo, e sua durabilidade está fortemente relacionada ao transporte de água e íons através dessa estrutura porosa. Neste estudo, a influência do ambiente do repositório foi simulada utilizando duas condições de solução diferentes: água e Na₂SO₄ sob diferentes condições de irradiação gama. Duas técnicas de raios X foram realizadas simultaneamente: (i) difração, para caracterizar as fases presentes nas amostras de argamassa de cimento; e (ii) tomografia, para investigar as diferenças na estrutura e no volume dos poros. A vantagem da combinação dessas técnicas de raios X destaca seu potencial para determinar a relação entre as fases e as estruturas dos poros, demonstrando como o ambiente e a irradiação modificam a estrutura da argamassa.

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