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VII ERUR ENCONTRO DE REFRATÁRIOS E USUÁRIOS DE REFRATÁRIOS

EVOLUÇÃO, PROPRIEDADES E MÉTODOS DE APLICAÇÃO

Waldir de Sousa Resende IBAR LTDA


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RESUMO Definição Concretos de Pega Hidráulica Concretos sem cimento Concretos de pega química

Concretos Refratários

Evolu ão dos concretos refratários Aplicação – projeção e shotcreting Propriedades Considerações finais


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CONCRETOS REFRATÁRIOS DefiniçãoASTM:

• “Umacombinaçãodeagregados refratárioseligantes,queapósaadiçãode águaévertidoemmoldesformandouma estruturaqueadquireresistênciadevidoa açãoquímica” • FunçõesAgregadoematriz • Diversidadedeinstalaçãoeuso 5,3

9,4 Concretos densos

7,7 7,2

Concretos isolantes 70,5

Massa de soca Plásticos Argamassas

Fonte: Influencia da Temperatura de Sinterização nas propriedades de um concreto RefratÁrio contendo agregado de andaluzita – G.C.R. Garcia et al.


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CONCRETOS REFRATARIOS

TIPOSDE REFRATÁRIOS

Concretos de pega hidráulica  Agente Ligante  Cimento de Aluminato de Cálcio  Concretos convencionais (>2,5 %CaO)  baixo teor (BTC 1,0 - 2,5% CaO)  ultra baixo teor de cimento (UBTC 0,2 1,0% CaO) Concretos sem Cimento  Agentes ligantes:  Silica Coloidal  Aluminas Reativas Concretos de Liga Química  Agentes ligantes:  Monofosfato de Aluminio  Acido Fosforico  Fosfatos de Sodio


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Concretos Refratários – Pega Hidráulica •

– C3A; C12A7; CA; CA2, CA6. •

Acelerador

REATIVIDADE DAS FASES - CIMENTO ALUMINOSO: PROCESSO DE HIDRATAÇ HIDRATAÇÃO

–

DISSOLUÇÃO,

–

NUCLEAÇÃO

T e m p o

– PRECIPITA ÃO.

Retardador

água

Precipitação

Nucleação

Dissolução Reação R M

Tempo


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Concretos Refratários – Pega Hidráulica 23 C C 2 3A 6 A C H 6 H A 8 6H C + 1 A + 403 A A H H

TEMP < 10 ºC

HIDRATAÇÃO

REAÇÃO

Baixa temperatura

CA + 10H

CAH10

2CA + 11H

C2AH8 + AH3

CA + 10 H

CAH10

3CA + 12H

C3AH6 + 2AH3

2CAH10

C2AH8 + AH3 + 9H

3C2AH8

2C3AH6 + AH3 + 9H

10--27 ºC 10

º

3 3

+ 60 H

+ 24 H

+ 33 H

Alta temperatura CAH10

C2AH8

C3AH6

Fonte: TP-GB-RE-LAF-071 - kerneos


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Concretos Refratários sem Cimento • Concreto a base de sílica coloidal • Processo de gelificação – uso de MgO; CaO; Fosfatos, Cimento aluminoso • formação de ligação siloxano e rede tridimensional • Vantagens • Re uç o o tempo e cura • Maior taxa de velocidade de aquecimento • Menor sensibilidade a explosão • Maior estabilidade volumétrica • Menor deformação a altas temperaturas • Dificuldades • Maior sensibilidade a formação de trincas • Dificuldade de ajuste do tempo de pega

Si-OH + Si-OH ---> Si -O- Si + H2O

Silica Sol

I

II

SiO2 (%)

30 - 31

40 - 41

Na2O %

≤ 0,6

≤ 0,6

9,5 - 10,5

9,0 - 10,5

≤6

≤ 25

375

200

1,20 - 1,22

1,28 - 1,35

10 ~20

10 ~20

pH Viscosidade (cP-25°C) Area Superficial (m2/g)

Densidade (g/cm3) 20°C Tamanho de Particulas (nanometro)


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Concretos Refratários sem Cimento  

Concreto a base Liga Fosfática Fosfato de dihidrogenio aluminio

Processo de pega 

reação com MgO - formação de MgHPO4 ou

Mg(H2PO4 )2  

Cimento aluminoso - formação de Ca(H2PO4)2

Reação com impurezas: carbonatos alcalinos;

A (Liquido)

H3PO4 80%

P2O5 (%)

33

58

Al2O3 (%)

8,5

pH

1,4

~ 1,0

Densidade /cm3 20  °C

1,47

1,64

sulfetos, metais 

As reações são reversíveis antes de tratamento

térmico >350ºC 

Exemplo de Reação: alumina + fosfato de

CONCRETO DE LIGA FOSFÁTICA

dihidrogenio alumínio 2 Al(H2PO4)3 + Al2O3



2 Al2(HPO4)3 + 3 H2O

Al(H2PO4)3 + Al2O3



3 AlPO3 + 3 H2O

2 Al(H2PO4)3 + (calor)



Al2(H2P2O7)3 + 3 H2O

n Al2(H2P2O7)3 + (calor



[Al(PO3)3]n + H2O

CONCRETO CONVENCIONAL


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Concretos Refratários - Secagem 0,4

2

Supercastibar 70 NF

1,8

) n i m / g ( a u g á e d a d í a s e d a x a T

1,6 ) n i m / g ( a u g á e d a d í a s e d a x a T

1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0

Supercastibar DD45

0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0 0

50ºC or hora

200

300 400 empera ura

15ºC or hora

Temperatura (ºC) 30ºC or hora

100

500

600

20ºC or hora

70ºC or hora

0,4 2 1,8 1,6 ) 1,4 n i m 1,2 / g ( 1 a u 0,8 g á e 0,6 d a 0,4 d í 0,2 a s e 0 d a x a T

Supercastibar 70 NF

0

5 30ºC or hora

10 Tempo (h)

50ºC or hora

15 70ºC or hora

Supercastibar DD45

0,35

20

) n i m / g ( a u g á e d a d í a s e d a x a T

0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0 0

10

15ºC por hora

20 Tempo (h) 20ºC por hora

30 30ºC por hora

40


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Concretos Refratários - Evolução Concreto Convencional

1932 - 1971

Concreto baixo Teor de Cimento

1970 – 1980

Concreto de U.B.T. Cimento

1980 - 1988

Revestimento Monolítico em Panelas

1984 - 1988

Concretos Aplicados por Shotcreting

1991 - 1997

Concretos Auto Escoantes

1991 – 2001

Concretos sem Cimento

1994 – 2002

Concretos de Liga Fosfática

2003 - 2008

Adição de materiais nanométricos.

2008...


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Concretos Refratários - Aplicação Soldagem

Isolamento

Preparação de Moldes

Instação

102 min

shotcreting (16 âncoras)

3 0

6 0

Projeção (16 âncoras)

3 0

6 0

Vertimento (16 âncoras)

3 0

6 0

8

4

120 min 2 0

1 0

150 min

0

20

40

60

3 0

80

100

3 0

120

140

Tempo estimado em mão de obra necessária para instalação de 1 m2 de revestimento com ancoragem Espessura do revestimento 215 mm (100mm de isolamento e 115 mm de trabalho) Ref – Olsen, E.; World Cement, December 2006

160


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Concretos Refratários - Aplicação Projeção

Shotcreting

Tipo de concreto

Convencional

Fluência Livre Bambeável

Tipo de equipamento

Rotor ou dupla câmara

Misturador de alta energia

Misturador de pás (150 a 300 l)

Bomba de duplo pistão

Ar comprimido

Ar comprimido, dutos metálicos

Mangueiras

Bomba de aditivos, mangueiras

Máquina de projeção

Sistema de bombeamento

~U$ 36.000,00

~U$ 140.000,00

Pressão de trans orte do

< 6,0 bar

~200 bar

material

Concreto semi-seco

concreto úmido

Adição de líquido no bico

Água + aditivo

Água + agente floculante

% Água: 5 a 10%

% Água: 5 a 8%

Água pre–umidecimento: ~ 3%

(silicato de sódio, cal, etc)

Rebote

Convencional – 10 a 20%

Praticamente sem rebote

Formação de poeira

Redução de formação de pó

Não há formação de pó

Instalação

Capacidade: 100 Kg/min

Capacidade: 250- 600 Kg/min

Procedimento: fácil

Procedimento: difícil (entupimento)

Propriedades do material

Próximos a produtos aplicado por

Propriedades similares à aplicação

aplicado

shotcreting

por fluência livre

Custo do equipamento


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Concretos Refratários – Aplicação

Fonte: Mizuma, Y. et al, Development of New Dry Gunning Method – Unitecr´2011


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Concretos Refratários – Propriedades

RCF (MPa) – 1000ºC 145 135 125 115 105 95 85 65 55 45 35 25 15 0

20

40

60

80

Supercastibar DD 65

brasilcast 270 GUN

Supercastibar 510 SiC

Supercastibar 250 GUN SiC

Petrobond 70 GUN


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Concretos Refratários – Propriedades MEA (g/cm3) – 1000ºC 2,80 2,75 2,70 2,65 2,60 2,55 2,50 2,45 , 2,35 2,30 2,25 2,20 2,15 2,10 0 20 Supercastibar DD 65 Supercastibar 510 SiC Petrobond 70 GUN

40 60 80 brasilcast 270 GUN Supercastibar 250 GUN SiC Máquina: Allenton Pressão na câmara: 4 Kgf/cm2 Pressão do bico: 2,5 - 3,5 Kgf/cm2 Tipo de bico: rígido espirolado 16 furos


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Concretos Refratários – Propriedades

EROSÃO (cm3) – 1000ºC

12 10 8 6 4 2 0 0

20

40

60

80

Supercastibar DD 65

brasilcast 270 GUN

Supercastibar 510 SiC

Supercastibar 250 GUN SiC

Petrobond 70 GUN


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Concretos Refratários - Propriedades Supercastibar Supercastibar 530SiC 530SiC

Supercastibar 250GUNSiC 250GUNSiC

Supercastibar DD60

110ºCx24 h

90

91

60

1000ºCx5h 1400ºCx5h

100 85 2,84 -0,4

105 104 2,37 -0,1

80 80 2,55 0,6

Al2O3

56,0

48,0

68,0

SiO2

14,0

35,4

27,0

Fe2O3

1,0

1,0

0,7

CaO

1,5

4,5

1,3

SiC

27,0

10,0

-

Método de Aplicação

Autoescoante Água6%

Projeção Água6,5%

Vibração Água5,0%

MATERIAS PRIMAS

Chamote Aluminoso Carbeto deSilicio CimentoAluminoso Aditivos

Chamote Sílico Aluminoso Carbeto deSilicio CimentoAluminoso Aditivos

Chamote Aluminoso AluminaFundida CimentoAluminoso Aditivos

ConcretosRefratários RCTA (MPa)

MEA (g/cm3) 1000ºC VLD (comprimento) (%) 1400ºCx5h ANÁLISE QUÍMICA (%)


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Concretos Refratários 

CONSIDERAÇÕES FINAIS

Os concretos de BTC aplicados por vibração, ainda se mantém numa perspectiva estável de uso em função de seu desempenho 

Os concretos contendo cimento continuam ainda a dominar a produção dos produtos monolíticos 

A

técnica de projeção é uma alternativa viável ao método de Shotcreting em função do desenvolvimento de novos materiais e ainda por apresentarem propriedades físicas similares. Estudos atualmente em desenvolvimento visam a obtenção de concretos sem cimento aplicados por projeção. Neste caso, a grande vantagem é a eliminação do tempo de cura e uso de curvas de aquecimento mais rápidas. 

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