Este trabalho comparou as propriedades termomecânicas de concretos refratários comerciais para aplicação em conjunto de porta ventos de alto-forno. Dez composições diferentes de concretos refratários à base de alta alumina, alta mulita e alta andaluzita foram caracterizados. Para identificar e quantificar a composição e a microestrutura dos refratários foram utilizadas técnicas de espectroscopia de fluorescência de raios X (FRX), difratometria de raios X (DRX) qualitativa e quantitativa, microscopia eletrônica de varredura com análise de energia dispersiva de raios X (MEV-EDS), massa especifica aparente e porosidade aparente (MEA/Pa). A caracterização termomecânica foi realizada com ensaios de flexão três pontos, propagação de trinca para cálculo da energia de fratura com entalhe chevron, módulo de elasticidade dinâmico, coeficiente de Poisson e o cálculo do coeficiente de expansão térmica utilizando a regra das misturas. Para compreender o dano causado pelo choque térmico ensaios cíclicos de choque térmico foram feitos seguidos de analises de módulo de elasticidade por técnica de excitação por impulso seguido do módulo de ruptura por flexão três-pontos. Os parâmetros de resistência ao choque térmico (R e R´) e os parâmetros de resistência ao dano por choque térmico (R´´´, R´´´´ e Rst) foram calculados. Os resultados de ciclagem térmica e os parâmetros de resistência ao choque térmico mostram que para os concretos analisados, todos os materiais tem nucleação de trincas para temperaturas iguais ou superiores a 1100°C. Os parâmetros de resistência ao dano por choque térmico corroboram com os resultados das análises de MEV. O concreto D1 apresentou a melhor combinação de resistência ao dano por choque térmico e baixa condutividade térmica, propriedades requeridas para a aplicação em conjunto de porta ventos de alto-forno. Por fim é mostrado que as análises de ciclagem térmica devem ser analisadas cuidadosamente com foco na aplicação dos concretos e no desempenho da microestrutura do material, visto que as propriedades termomecânicas são caracterizadas por indiretamente por diferentes técnicas e portanto vários parâmetros precisam ser considerados. O concreto D1 apresentou boa resistência ao dano por choque térmico e baixa condutividade térmica e portanto possui o melhor desempenho para a aplicação em conjunto de porta ventos. / This work compares the thermomechanical properties of commercial castable refractories for blast furnace blowpipe application. Ten different compositions of commercial castable refractories with compositions of high alumina, high mullite, and high andalusite were characterized. In order to identify and quantify the composition and microstructure of the castables, X-ray fluorescence (XRF), X-ray diffraction (XRD), scanning eléctron microscopy with energy dispersive spectrum (SEM-EDS), bulk density, and apparent porosity were used. The thermomechanical characterization was performed through threepoint flexural strength, work of fracture through crack propagation in notched samples, dynamic elasticity modulus, Poisson ratio, and the calculation of the thermal expansion coefficient using the mix law. Cyclic thermal shocks at 1100°C were realized in order to characterize the materials under thermal shock damage environment followed by elasticity modulus, modulus of rupture, and SEM analysis. The parameters for thermal shock resistance (R e R´) and the parameters for thermal shock damage resistance (R´´´, R´´´´ e Rst) were calculated. The thermal shock cycling tests and the thermal shock resistance correlated and showed that all castables had crack nucleation after a thermal shock of 1100°C or higher. The thermal shock damage parameters and the SEM analysis correlate. Castable D1 showed high resistance to thermal shock damage and lower thermal conductivity, which are required properties for the blast-furnace blowpipe application. Thermal shock cycling tests performed on castables should therefore be examined not only through mechanical testing, but also through microstructure analysis. Castable D1 showed high thermal shock damage resistance and lower value of thermal conductivity; therefore, it is the best castable for blast furnace blowpipe application among the samples tested.

Made available in DSpace on 2015-05-08T15:00:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 parte1.pdf: 2195747 bytes, checksum: 603940fe9313a5c16903650901059e36 (MD5) Previous issue date: 2009-05-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Gypsum is a building material older than is known. Some of their properties they confer advantages such as fire resistance, thermal and acoustic insulation. By virtue of being a ligand less aggressive environment than Portland cement, its use should be encouraged and new applications studied. This work aims to study the physical-mechanical and thermal composite gypsum with the addition of vermiculite and waste of the footwear industry (EVA). The development of these composites has as its purpose the production of elements of thermal protection coating on walls. In the initial stage were investigated physical and mechanical properties of these composites. To determine the influence of levels of EVA and vermiculite, and ratio water/plaster in the physical and mechanical properties of composites in the fresh and hardened were incorporated into five different percentages of the materials with the three ratios water/plaster. A basic composition of each composite was determined by multivariate analysis. Then the composite was optimized its matrix modified with the partial replacement of gypsum by ceramic waste and lime and studied its physical and mechanical properties as well as aspects related to durability. Finally they were certain the thermal properties of composites with waste gypsum and gypsumvermiculite waste-EVA and proposed a constructive element for use in masonry lining and examined its thermal performance. The results indicated that the incorporation of ceramic waste and lime into matrix gypsum of the composites improved their optimized mechanical properties and their performance in relation to water by surface treatment. The theoretical study has shown that proposed plates reduce the heat load incident on mansory. / O gesso é um dos materiais de construção mais antigos que se tem conhecimento. Algumas de suas propriedades lhe confere vantagens como, resistência ao fogo, isolamentos térmico e acústico. Em virtude de ser um ligante menos agressivo ao ambiente que o cimento Portland, seu uso deve ser incentivado e novas aplicações estudadas. Este trabalho teve como objetivo estudar as propriedades físico-mecânicas e térmicas de compósitos à base de gesso com a incorporação de vermiculita e de resíduos da indústria de calçados (EVA). O desenvolvimento destes compósitos tem como propósito a produção de elementos de revestimento para proteção térmica de alvenarias. Na etapa inicial foram pesquisadas as propriedades físicas e mecânicas desses compósitos. Para determinar a influência dos teores de resíduo de EVA e vermiculita e da relação água/gesso nas propriedades físicomecânicas dos compósitos no estado fresco e endurecido foram incorporados cinco percentuais diferentes dos materiais com três relações água/gesso. Uma composição básica de cada compósito foi determinada através de análise estatística multivariada. Em seguida o compósito otimizado teve sua matriz modificada com a substituição parcial do gesso por resíduo cerâmico e cal e estudadas suas propriedades físico-mecânicas, bem como aspectos relacionados à durabilidade. Finalmente foram determinadas as propriedades térmicas do gesso e do compósito gesso com vermiculita e gesso com EVA e proposto um elemento construtivo para aplicação em revestimento interno de alvenarias bem como analisado teoricamente seu desempenho térmico. Os resultados deste trabalho indicaram que a incorporação de resíduo cerâmico e cal à matriz de gesso dos compósitos otimizados melhoraram suas propriedades mecânicas bem como seu desempenho em relação à água mediante o tratamento superficial. O estudo teórico demonstrou que as placas propostas reduzem a carga térmica incidente em alvenarias.