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Desenvolvimento de uma metodologia de formulação que possibilite a previsão do adensamento e o comportamento reológico de concretos refratários

Processo: 97/00882-9
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Doutorado
Vigência (Início): 01 de junho de 1997
Vigência (Término): 31 de maio de 2001
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
Pesquisador responsável:Victor Carlos Pandolfelli
Beneficiário:Rafael Giuliano Pileggi
Instituição-sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil

Resumo

O setor siderúrgico, principal consumidor do mercado refratarista, tem exigido o desenvolvimento de materiais refratários cada vez mais eficientes quanto ao desempenho e à facilidade de aplicação. Na atual tendência do setor produtivo, refratários que possam ser aplicados de forma automatizada, mantendo um bom desempenho, tendem a crescer em consumo. Assim sendo, pode-se entender a razão pela qual o consumo de refratários não-conformados, que permitem automação e longos tempos de serviço, tem crescido em detrimento dos conformados. Os refratários não-conformados englobam uma série de materiais distintos, sendo que os concretos correspondem a 50% do consumo desta classe. Um concreto refratário nada mais é que um material composto por uma fase aglomerante hidráulica (cimento), uma matriz de partículas finas e agregados grosseiros, todos com refratariedade compatível à aplicação desejada. Uma vez que para a hidratação do cimento e para a aplicação dos concretos é necessário a adição de água, é então pertinente tratar tais misturas como suspensões de partículas. O comportamento reológico destas suspensões determina a aplicabilidade do concreto. Assim, é fundamental que se conheçam os fatores que controlam o comportamento reológico dos concretos, e alguns que podem ser citados são: distribuição granulométrica (empacotamento de partículas), aditivos, composição química, condição de mistura etc. Estudar a influência da distribuição granulométrica sobre as propriedades físicas (porosidade, permeabilidade, durabilidade, retração plástica, etc.) e reológicas de concretos apresenta uma dificuldade prática, que é a de reproduzir nas composições ensaiadas as distribuições granulométricas teoricamente planejadas. Isto devido à complexidade de se caracterizar as diversas matérias-primas utilizadas e à imprecisão dos processos de combinação destas. Assim sendo, um dos objetivos primários deste trabalho é complementar o desenvolvimento da metodologia de formulação de concreto inicialmente proposto na dissertação de mestrado de R. G. Pileggi, através da introdução de: (1) procedimentos adequados para caracterização das matérias-primas; (2) rotina computacional que automatize o processo de combinação das diversas matérias-primas em função de uma determinada curva alvo. Uma vez que os concretos podem ser considerados como uma combinação de partículas grosseiras (agregados) envoltas por uma matriz de partículas finas, é coerente concluir que o comportamento reológico de cada uma das duas fases presentes, seja fator determinante do comportamento reológico do concreto como um todo. Dois conceitos básicos, dependentes da distribuição granulométrica e da área superficial das partículas, poderão ser utilizados em conjunto para tal entendimento: (1) o conceito de distância de separação inter-particular (IPS), proposto por Dinger e Funk, e aplicável a suspensões de partículas finas; (2) e o conceito de máxima espessura de matriz (MPT) apresentado por Powers, aplicável a partículas grosseiras. Pretende-se que a combinação de ambos (não verificada em literatura) possa gerar um terceiro modelo que permita prever qualitativamente o comportamento reológico de concretos. Assim, neste trabalho objetiva-se: (1) desenvolver metodologia para caracterização e combinação de matérias-primas (rotina computacional) em função de uma curva alvo qualquer; (2) desenvolver teoricamente conceitos reológicos (IPS e MPT) além de efetuar estudos práticos de reometria em diversas composições de concretos, avaliando os resultados em função da distribuição granulométrica. (AU)