Taxa de exalação de radônio-222 de concreto e argamassa de cimento usados na construção civil

• Main Author: Perna, Allan Felipe Nunes
• Other Authors: Paschuk, Sergei Anatolyevich
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Tecnológica Federal do Paraná 2016
• Subjects: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA; CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA NUCLEAR; CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::CONSTRUCAO CIVIL::MATERIAIS E COMPONENTES DE CONSTRUCAO; CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA; Radon; Concreto; Argamassa; Engenharia mecânica; Concrete; Mortar; Mechanical engineering
• Online Access: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/1835

CAPES === O radônio é um gás presente na atmosfera terrestre e é o segundo maior causador de câncer de pulmão, devido à dose depositada no tecido pulmonar. Este gás possui produtos de decaimento radioativo de meia-vida curta que se acumulam no organismo, contribuindo para a dose efetiva. As principais fontes de radônio são o solo, os materiais de construção e águas subterrâneas. Ambientes residenciais são construídos com materiais que foram fabricados a partir da matéria-prima encontrada no solo. Assim, estes materiais podem contribuir significativamente para a concentração de radônio indoor, se a taxa de exalação de radônio for alta. Este trabalho consistiu na determinação da taxa de exalação de 222Rn e da concentração de atividade de radionuclídeos obtida por meio de medidas de espectrometria gama. Os materiais objetos de estudo desta pesquisa, amplamente utilizados em diversas construções de alvenaria, são corpos de prova de concreto e de argamassa de cimento. A metodologia utilizada nesta pesquisa permitiu comparar a taxa de exalação de radônio entre dois modelos de exalação, chamados de modelo 1D e modelo 3D. Os materiais utilizados foram caracterizados com relação à resistência à compressão, no sentido de observar se as características físicas estavam em concordância com os materiais utilizados na construção civil. Também foram realizadas medidas de porosidade, permeabilidade e da composição elementar. As medidas da taxa de exalação de radônio (222Rn) foram tomadas pelo equipamento AlphaGuard em sistema fechado. O valor da taxa de exalação foi calculado por meio de gráficos dos dados experimentais. Uma célula-teste de concreto – um cubo com paredes maciças e interior oco, com o intuito de simular um ambiente em dimensões reduzidas, com paredes de material caracterizado – foi construída para simular a situação de um ambiente cuja concentração de radônio indoor seja proveniente apenas do concreto. Resultados qualitativos de EDXRF mostram que os materiais analisados possuem mesma composição. A taxa de exalação de radônio, em Bq∙h- 1∙m-2, encontrada para o concreto foi de: 2,55 ± 0,03 para o modelo 1D e 0,461 ± 0,008 para o modelo 3D. A taxa de exalação de radônio, em Bq∙h-1∙m-2, encontrada para a argamassa de cimento foi de: 1,58 ± 0,03 para o modelo 1D e 0,439 ± 0,011 para o modelo 3D. O índice de atividade calculado foi de 0,3395 ± 0,0017 e 0,3106 ± 0,0017 e a atividade de rádio equivalente foi de 89,8 ± 0,4 Bq/kg e 82,8 ± 0,4 Bq/kg para o concreto e argamassa de cimento, respectivamente. A concentração de 222Rn indoor da célula-teste, extrapolada para as dimensões de um ambiente de convívio humano, foi de 112 ± 9 Bq/m3, abaixo de 200 Bq/m3, valor recomendado pelo International Commission on Radiological Protection (ICRP) e abaixo de 148 Bq/m3, limite recomendado pela US Environmental Protection Agency (EPA). Ainda assim, este valor é significativo, visto que é relativo apenas à contribuição das paredes de concreto. Tais resultados mostram que o concreto e a argamassa de cimento podem contribuir significativamente para a concentração de radônio indoor de ambientes que sejam construídos com estes materiais. === Radon is a gas presents in the atmosphere and it is the second largest lung cancer caused due to the dose deposited in the lung tissue. This gas has radioactive decay products of short half-life that accumulate in the organism, contributing to the effective dose. The main sources of radon are soil, building materials and groundwater. Residential environments are built with materials that were manufactured from the raw materials found in the soil. Therefore, these materials can significantly contribute to the concentration of indoor radon, if the radon exhalation rate is high. This study consisted of the determination of the exhalation rate of 222Rn and the radionuclide activity concentration obtained by gamma spectrometric measurements. The material objects of study of this research, widely used in various masonry buildings, are proof specimens of concrete and cement mortar. The methodology used in this study allowed to compare the exhalation rate of radon between two models of exhalation, called 1D model and 3D model. The materials used were characterized in relation to compressive strength, in order to observe if the physical characteristics were in agreement with the materials used in construction. Measurements of porosity, permeability and elemental composition were also carried. The measures of the exhalation rate of radon (222Rn) were taken by AlphaGuard equipment in a closed system. The value of the exhalation rate was calculated through graphs of experimental data. A concrete test cell - a cube with solid walls and hollow interior, with the aim of simulating an environment in small dimensions, with material characterized wall - was built to simulate the situation in an environment where the concentration of radon indoor comes from only the concrete. Qualitative results of EDXRF show that the analyzed materials have the same composition. The radon exhalation rate, in Bq∙h-1∙m-2, found to the concrete was: 2.55 ± 0.03 for the 1D model and 0.461 ± 0.008 for the 3D model. The exhalation rate of radon, in Bq∙h-1∙m-2, found for the cement mortar was: 1.58 ± 0.03 for the 1D model and 0.439 ± 0.011 for the 3D model. The calculated activity index was 0.3395 ± 0.0017 and 0.3106 ± 0.0017 and the equivalent radio activity was 89.8 ± 0.4 Bq/kg and 82.8 ± 0.4 Bq/kg for concrete and mortar cement, respectively. The indoor concentration of 222Rn from the test cell, extrapolated to the dimensions of a human living environment, was 112 ± 9 Bq/m3, below 200 Bq/m3, recommended value by the International Commission on Radiological Protection (ICRP) and below 148 Bq/m3, recommended limit by the US Environmental Protection Agency (EPA). Even so, this value is significant, since it is only relative to the contribution of concrete walls. These results show that concrete and cement mortar can significantly contribute to the concentration of indoor radon of environments that are built with these materials.