Comportamento termomecânico de um betão refractário de 100% alumina para aplicações monolíticas - Pinto, Deesy Gomes (2014)
Pretendeu-se, com este trabalho, contribuir para o desenvolvimento de um betão refractário auto-escoante (SFRC) sem cimento (100% alumina) para aplicações monolíticas. Os SFRC são materiais refractários não conformados que têm vindo a substituir com grande êxito os conformados, particularmente nas indústrias do ferro e do aço, cimento, cal, vidro e utilidades públicas (incineradoras de resíduos sólidos). Partiu-se de uma nova metodologia de optimização da composição granulométrica dum betão refractário, proposta por A.P. Silva(2) em 2006, resultando numa mistura de 100% alumina, em que a matriz também é responsável pelo desenvolvimento das ligações hidráulicas do sistema. A metodologia de optimização baseia-se em tratar o betão refractário como um material compósito de duas fases, que é constituído por classes comerciais de partículas grossas (agregado) e partículas finas (matriz). Usando uma matriz de características auto-escoantes previamente optimizada para a maximização da fluidez (em pasta), a minimização da adição de água e a maximização da resistência mecânica (após sinterização), iniciou-se o trabalho com a optimização da razão matriz/agregado, usando como controlo o índice de fluidez da pasta fresca e a resistência mecânica do betão sinterizado, em função da área superficial específica da mistura global. A segunda etapa do trabalho consistiu na optimização da composição granulométrica do agregado. Nesta optimização foi aplicado o “software Statistica 7.0 – Industrial Statistics”, módulo de experiências com misturas (DOE) e superfícies de respostas (superfícies triangulares, cujos vértices são 3 classes comerciais, ingredientes, de alumina tabular). As composições das misturas experimentais foram definidas por um simplex formado por 10 pontos, obtendo-se as equações matemáticas que descrevem as propriedades estudadas. Como base no trabalho de optimização, seleccionou-se a composição ideal de 100% alumina auto-escoante, que foi caracterizada enquanto mistura de partículas (pós secos), pasta fresca (argamassa húmida), produto consolidado “verde” e produto sinterizado. Para tal, realizaram-se ensaios laboratoriais de determinação da densidade de empacotamento, densidade aparente do sólido, densidade do corpo (“bulk density”), retracção linear, perda de massa, porosidade aparente, absorção de água, comportamento reológico da pasta, índice de fluidez, tempo de pressa, resistência mecânica em temperatura ambiente (MoR), em temperatura elevada (HMoR) e resistência ao choque térmico. Como houve dificuldade em encontrar referências bibliográficas sobre materiais de composição similar (sem a adição de cimento), estendeu-se a comparação do comportamento reológico e termomecânico a uma composição equivalente mas com a adição de 1% de cimento de aluminato de cálcio, com o intuito de compreender a influência de um teor reduzido de cimento sobre o comportamento da pasta fresca e o do refractário final em condições de serviço extremas (HMoR e choque térmico). Os resultados nas diferentes etapas de optimização foram validados usando a metodologia de validação estatística e demonstram que o betão refractário auto-escoante de 100% alumina (SFRC), sem cimento, pode ser uma opção legítima quando um tempo de aplicação prolongado é exigido, ou desde que uma secagem rápida não seja exigida, resultando num revestimento refractário monolítico com elevada resistência mecânica sem sacrifício da resistência ao choque térmico.