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Dissertação de Mestrado
DOI
Documento
Autor
Nome completo
Rodrigo de Lima Ribeiro
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2019
Orientador
Banca examinadora
Silva, Guilherme Frederico Bernardo Lenz e (Presidente)
Fredericci, Catia
Romano, Roberto Cesar de Oliveira
Título em português
Influência da adição de fibras cerâmicas refratárias sintéticas no comportamento termomecânico de concretos refratários com e sem cimento.
Palavras-chave em português
Choque Térmico
Concreto refratário
Fibra cerâmica refratária
Refratários
Resumo em português
Concretos refratários são materiais sinterizados in situ que apresentam baixo custo de fabricação em relação aos produtos conformados. Têm como principal vantagem a sua aplicabilidade sob diversas formas de instalação (vibração, projeção, autoescoamento e socagem), além de possibilitar sua rápida produção e confecção em diferentes tamanhos e formatos. Além dos concretos, outros materiais são utilizados em projetos refratários, como os feitos com fibra cerâmica refratária (FCR) sintética. Esses materiais são aplicados em vários processos em função de sua alta resistência à temperatura e choque térmico, além de fácil instalação e manutenção. O presente trabalho apresenta um estudo sobre a influência da adição de FCR sintética em dois concretos refratários comerciais, um concreto de baixo teor de cimento (1,0 - 2,5 % CaO) que utiliza o cimento de aluminato de cálcio como agente ligante, e o outro sem cimento (< 0,2 % CaO), que emprega a sílica coloidal como agente ligante. Adições de 2,5 % e 5,0 % em massa (com base na massa seca dos concretos) de fibra foram feitas nos dois concretos, comparando-se os resultados com os dos materiais sem fibra. Os concretos foram avaliados principalmente quanto ao comportamento termomecânico por meio do ensaio de resistência ao choque térmico e ensaios como permeabilidade, resistência à compressão em temperatura ambiente, densidade e porosidade aparente e variação linear dimensional. As amostras foram analisadas quanto à sua estrutura e morfologia antes e após choque térmico, por espectroscopia de energia dispersiva (EDS) acoplado a um Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV) e a partir de difração de raios X (DRX). Além disso, as matérias-primas foram caracterizadas quanto a estrutura e morfologia, os concretos a partir de microscópio ótico de luz branca refletida e microanálise via EDS acoplado ao MEV, e as fibras, mediante MEV, termogravimetria (TG) e análise termo diferencial (ATD). Os resultados das amostras com adição de até 2,5 % de fibra, para os dois concretos em estudo, apresentaram desempenho similar ou ligeiramente melhor quanto à resistência ao choque térmico em relação aos concretos sem fibra. O uso mais amplo das FCR sintéticas deve levar em conta também questões relativas à segurança laboral, inerentes ao manuseio e introdução das mesmas nas formulações / concretos refratários.
Título em inglês
Influence of the addition of man-made refractory ceramic fibers on the thermomechanical behavior of refractory castables with cement and cement-free.
Palavras-chave em inglês
Refractories
Refractory castables
Refractory ceramic fiber
Thermal shock
Resumo em inglês
Refractory castables are in situ sintered materials that have a low manufacturing cost in relation to the shaped products. They have as main advantage of their applicability under various forms of installation (vibration, gunning, self-flowing and ramming), in addition to enabling their rapid production and confection in different sizes and formats. In addition to castables, other materials have been used in refractory projects, such as those made with man-made refractory ceramic fiber. These materials are applied in various processes due to their high temperature resistance and thermal shock, as well as easy installation and maintenance. The present work presents a study on the influence of the addition of man-made refractory ceramic fibers in two commercials refractory castables, a low cement castable (1.0-2.5 % CaO) that uses calcium aluminate cement as a binding agent and the other a cement-free castable (<0.2 % CaO), which employs colloidal silica as the binding agent. Additions of 2.50 % and 5.00 % by weight of fiber were made in the two castables, comparing the results to the materials without fiber. The castables were evaluated mainly for thermomechanical behavior through the thermal shock resistance test and physical tests such as permeability, cold compressive strength, apparent density and porosity and permanent linear change. The samples that underwent thermal shock were analyzed for their structure and morphology before and after thermal shock, using an EDS accessory coupled to Scanning Electron Microscopy (SEM) and by X-Ray diffraction (XRD). In addition, the raw materials were characterized as their structure and morphology, the castables, through optical microscope of reflected white light and microanalysis via EDS coupled to the SEM, and the fibers, through SEM, thermogravimetry (TG) and differential thermal analysis (DTA). The results of the samples with up to 2.50 % of fiber, for both castables under study, presented similar or slightly better performance in relation to the resistance to thermal shock in relation to the castables without fiber. The wider use of synthetic FCR should also take into account occupational safety issues inherent in handling and introducing them into formulations / refractory castables.
 
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Data de Publicação
2019-10-23
 
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