03.Ibar

CONCRETOS REFRATRIOS PARA CIMENTO E CAL:

VII ERURVII ERURENCONTRO DE REFRATRIOSENCONTRO DE REFRATRIOSE USURIOS DE REFRATRIOSE USURIOS DE REFRATRIOS

CONCRETOS REFRATRIOS PARA CIMENTO E CAL:

EVOLUO, PROPRIEDADES E MTODOS DE

APLICAO

Waldir de Sousa Resende

IBAR LTDA

RESUMO

Concretos

Definio

Concretos de Pega Hidrulica

Concretos sem cimento

Concretos de pega qumica

Evoluo dos concretos refratriosConcretos Refratrios

Evoluo dos concretos refratrios

Aplicao projeo e shotcreting

Propriedades

Consideraes finais

CONCRETOS REFRATRIOS

Definio ASTM:

Uma combinao de agregados refratrios e ligantes, que aps a adio de

gua vertido em moldes formando uma

estrutura que adquire resistncia devido a

ao qumica

Funes Agregado e matriz Diversidade de instalao e uso

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

70,5

7,2

7,7

5,39,4

Concretos densos

Concretos isolantes

Massa de soca

Plsticos

Argamassas

CONCRETOS REFRATARIOS

TIPOS DE TIPOS DE

CONCRETOS CONCRETOS

Concretos de pega hidrulica

Agente Ligante

Cimento de Aluminato de Clcio

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 CONCRETOS

REFRATRIOSREFRATRIOSConcretos sem Cimento Agentes ligantes:

Silica Coloidal Aluminas Reativas

Concretos de Liga Qumica Agentes ligantes:

Monofosfato de Aluminio Acido Fosforico Fosfatos de Sodio

Concretos Refratrios Pega Hidrulica

Retardador

Nucleao

PrecipitaoTempo

Acelerador

gua

REATIVIDADE DAS FASES REATIVIDADE DAS FASES -- CIMENTO CIMENTO

ALUMINOSO: ALUMINOSO:

CC33A; CA; C1212AA77; CA; CA; CA; CA22, CA, CA66..

PROCESSO DE HIDRATAPROCESSO DE HIDRATAO O

DISSOLUO,DISSOLUO,

NUCLEAO NUCLEAO

PRECIPITAO.PRECIPITAO.Dissoluo

Reao

Tempo

RM

PRECIPITAO.PRECIPITAO.

TEMPTEMP HIDRATAOHIDRATAO REAOREAO

< 10 C< 10 C CA + 10HCA + 10H CAHCAH1010

1010--27 C27 C2CA + 11H2CA + 11H

CA + 10 HCA + 10 H

CC22AHAH88 + AH+ AH33

CAH10CAH10

> 27 C> 27 C3CA + 12H3CA + 12H CC33AHAH66 + 2AH+ 2AH33

6

C

A

6

C

A

6CAH1

0

6CAH1

0

3C2

AH8

+3AH3

3C2

AH8

+3AH3

2C3

AH6

+4AH3

2C3

AH6

+4AH3

Baixa temperatura

+ 60 H

+ 33 H+ 24 H

Concretos Refratrios Pega Hidrulica

> 27 C> 27 C2CAH2CAH1010

3C3C22AHAH88

CC22AHAH88 + AH+ AH33 + 9H+ 9H

2C2C33AHAH66 + AH+ AH33 + 9H+ 9HAlta temperatura

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

CAHCAH1010 C2AH8 CC33AHAH66

Concreto a base de slica coloidal

Processo de gelificao uso de MgO; CaO;

Fosfatos, Cimento aluminoso

formao de ligao siloxano e rede

tridimensional

Vantagens

Reduo do tempo de cura

Silica Sol I II

SiO2 (%) 30 - 31 40 - 41

Na2O (%) 0,6 0,6

Concretos Refratrios sem Cimento

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

Reduo do tempo de cura

Maior taxa de velocidade de aquecimento

Menor sensibilidade a exploso

Maior estabilidade volumtrica

Menor deformao a altas temperaturas

Dificuldades

Maior sensibilidade a formao de trincas

Dificuldade de ajuste do tempo de pega

Na2O (%) 0,6 0,6

pH 9,5 - 10,5 9,0 - 10,5

Viscosidade (cP-25C) 6 25

Area Superficial(m2/g)

375 200

Densidade (g/cm3) 20C 1,20 - 1,22 1,28 - 1,35

Tamanho de Particulas (nanometro) 10 ~20 10 ~20

Concreto a base Liga Fosftica

Processo de pega

reao com MgO - formao de MgHPO4 ou

Mg(H2PO4 )2

Cimento aluminoso - formao de Ca(H2PO4)2

Reao com impurezas: carbonatos alcalinos;

Fosfato de dihidrogenioaluminio

A(Liquido)

H3PO480%

P2O5 (%) 33 58

Al2O3 (%) 8,5

pH 1,4 ~ 1,0

Densidade (g/cm3) 20C 1,47 1,64

Concretos Refratrios sem Cimento

sulfetos, metais

As reaes so reversveis antes de tratamento

trmico >350C

Exemplo de Reao: alumina + fosfato de

dihidrogenio alumnio

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

(g/cm3) 20C 1,47 1,64

CONCRETO DE LIGA FOSFTICA

CONCRETO CONVENCIONAL

00,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

0 100 200 300 400 500 600

T

a

x

a

d

e

s

a

d

a

d

e

g

u

a

(

g

/

m

i

n

)

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

0,4

0 100 200 300 400 500 600

T

a

x

a

d

e

s

a

d

a

d

e

g

u

a

(

g

/

m

i

n

)

Temperatura (C)

Concretos Refratrios - Secagem

Supercastibar DD45Supercastibar 70 NF

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

0 5 10 15 20

T

a

x

a

d

e

s

a

d

a

d

e

g

u

a

(

g

/

m

i

n

)

Tempo (h)30C por hora 50C por hora 70C por hora

0 100 200 300 400 500 600

T

a

x

a

d

e

s

a

d

a

d

e

g

u

a

(

g

/

m

i

n

)

Temperatura (C)30C por hora 50C por hora 70C por hora

Temperatura (C)15C por hora 20C por hora

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

0,4

0 10 20 30 40

T

a

x

a

d

e

s

a

d

a

d

e

g

u

a

(

g

/

m

i

n

)

Tempo (h)15C por hora 20C por hora 30C por hora

Supercastibar DD45

Supercastibar 70 NF

Concretos Refratrios - Evoluo

Concreto Convencional 1932 - 1971

Concreto baixo Teor de Cimento 1970 1980

Concreto de U.B.T. Cimento 1980 - 1988

Revestimento Monoltico em Panelas 1984 - 1988

Concretos Aplicados por Shotcreting 1991 - 1997

Concretos Auto Escoantes 1991 2001

Concretos sem Cimento 1994 2002

Concretos de Liga Fosftica 2003 - 2008

Adio de materiais nanomtricos. 2008...

Concretos Refratrios - Aplicao

30

60 8 4shotcreting (16 ncoras)

Soldagem Isolamento Preparao de Moldes Instao

102 min

120 min

30

30

60

60

30

20

30

10

0 20 40 60 80 100 120 140 160

Vertimento (16 ncoras)

Projeo (16 ncoras)

150 min

Tempo estimado em mo de obra necessria para instalao 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

Concretos Refratrios - Aplicao

Projeo Shotcreting

Tipo de concreto Convencional Fluncia Livre Bambevel

Tipo de equipamento Rotor ou dupla cmara

Misturador de ps (150 a 300 l)

Ar comprimido

Mangueiras

Misturador de alta energia

Bomba de duplo pisto

Ar comprimido, dutos metlicos

Bomba de aditivos, mangueiras

Custo do equipamento Mquina de projeo

~U$ 36.000,00

Sistema de bombeamento

~U$ 140.000,00

Presso de transporte do < 6,0 bar ~200 barPresso de transporte do

material

< 6,0 bar

Concreto semi-seco

~200 bar

concreto mido

Adio de lquido no bico gua + aditivo

% gua: 5 a 10%

gua preumidecimento: ~ 3%

gua + agente floculante

% gua: 5 a 8%

(silicato de sdio, cal, etc)

Rebote

Formao de poeira

Convencional 10 a 20%

Reduo de formao de p

Praticamente sem rebote

No h formao de p

Instalao Capacidade: 100 Kg/min

Procedimento: fcil

Capacidade: 250- 600 Kg/min

Procedimento: difcil (entupimento)

Propriedades do material

aplicadoPrximos a produtos aplicado por

shotcreting

Propriedades similares aplicao

por fluncia livre

Concretos Refratrios Aplicao

Fonte: Mizuma, Y. et al, Development of New DryGunning Method Unitecr2011

Concretos Refratrios Propriedades

RCF (MPa) 1000C

758595105115125135145

15253545556575

0 20 40 60 80

Supercastibar DD 65 brasilcast 270 GUN

Supercastibar 510 SiC Supercastibar 250 GUN SiC

Petrobond 70 GUN


MEA (g/cm3) 1000C

2,402,452,502,552,602,652,702,752,80

2,102,152,202,252,302,352,402,45

0 20 40 60 80



Petrobond 70 GUNMquina: AllentonPresso na cmara: 4 Kgf/cm2Presso do bico: 2,5 - 3,5 Kgf/cm2Tipo de bico: rgido espirolado 16 furos


EROSO (cm3) 1000C

6

8

10

12

0

2

4

0 20 40 60 80



Petrobond 70 GUN

Concretos Refratrios - Propriedades

Concretos RefratriosConcretos RefratriosConcretos RefratriosConcretos Refratrios SupercastibarSupercastibarSupercastibarSupercastibar530 530 530 530 SiCSiCSiCSiCSupercastibarSupercastibarSupercastibarSupercastibar250 GUN 250 GUN 250 GUN 250 GUN SiCSiCSiCSiC

SupercastibarSupercastibarSupercastibarSupercastibarDD 60DD 60DD 60DD 60

RCTA (MPa) 110Cx24 h 90 91 60

1000Cx5h 100 105 80

1400Cx5h 85 104 80

MEA (g/cm3) 1000C 2,84 2,37 2,55

VLD (comprimento) (%) 1400Cx5h -0,4 -0,1 0,6ANLISE QUMICA (%)

Al2O3 56,0 48,0 68,0

SiO2 14,0 35,4 27,0SiO2 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 -

Mtodo de AplicaoAuto escoantegua 6 %

Projeogua 6,5%

Vibraogua 5,0%

MATERIAS PRIMAS

Chamote AluminosoCarbeto de SilicioCimento Aluminoso

Aditivos

Chamote SlicoAluminoso

Carbeto de SilicioCimento Aluminoso

Aditivos

Chamote AluminosoAlumina Fundida

Cimento AluminosoAditivos

Concretos Refratrios

CONSIDERAES FINAIS

Os concretos de BTC aplicados por vibrao, ainda se mantm numa perspectiva estvel de uso em funo de seu desempenho

Os concretos contendo cimento continuam ainda a dominar a produo dos produtos monolticos

A tcnica de projeo uma alternativa vivel ao mtodo de Shotcreting em A tcnica de projeo uma alternativa vivel ao mtodo de Shotcreting em funo do desenvolvimento de novos materiais e ainda por apresentarem propriedades fsicas similares.

Estudos atualmente em desenvolvimento visam a obteno de concretos sem cimento aplicados por projeo. Neste caso, a grande vantagem a eliminao do tempo de cura e uso de curvas de aquecimento mais rpidas.

Capa:

Informaes:

Participantes:

Programao:

Ttulos:

Interceran:

Dia 17:

Dia 18:

Dia 19:

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