Vanessa Gentil de Oliveira Almeida
Título
Caracterização Física e Mecânica a Altas Temperaturas de Concretos Refratários Reforçados com Fibras de Aço
Resumo
Em refinarias de petróleo, alguns elementos de aço, como risers e regeneradores, são revestidos com concreto refratário. Após um determinado período, é necessário interromper o funcionamento da refinaria para se substituir o material refratário, devido aos danos observados no mesmo, decorrentes de cargas termo-mecânicas e ataques químicos. Esse trabalho consiste na caracterização experimental de concretos refratários densos reforçados com fibra de aço, visando melhorar suas propriedades físicas e mecânicas, e, conseqüentemente, aumentar sua vida útil. Foram produzidos quatro tipos de concreto, sendo três deles reforçados com fibra de aço, nos teores de 0,60, 1,20 e 1,80%, em volume, e um concreto de referência, sem reforço fibroso. Os concretos foram secos em estufa, a 110°C, e, em seguida, foram queimados a 600°C. Realizaram-se, então, ensaios físicos (massa específica e porosidade aparentes, resistência a erosão e choque térmico) e mecânicos (compressão e flexão) a temperatura ambiente para determinação das propriedades residuais, e a quente (110 e 600°C). Adicionalmente, algumas amostras do concreto sem fibra foram queimadas a 1000 e 1300ºC, para verificação de seu comportamento antes e após a formação de ligações cerâmicas. Os resultados indicaram que a adição de fibra de aço proporcionou benefícios à resistência a compressão, à resistência a flexão e à tenacidade dos concretos, em todas as situações de ensaio. Verificou-se também que a exposição a alta temperatura (600°C) reduziu a resistência dos concretos.
Abstract
In a petroleum refinery, some steel elements, such as risers and regenerators, are lined with refractory concrete. After a certain time, it is necessary to interrupt the refinery operation for replacing the refractory material, due to damages observed in this material, caused by thermo-mechanical loadings and chemical attack. This study deals with the experimental characterization of dense refractory concretes reinforced with steel fiber, aiming to improve their physical and mechanical properties, and, consequently, increase their lifetime. Four types of concrete were produced, three of which reinforced with steel fiber, in volume contents of 0.60, 1.20 and 1.80%, and a non-reinforced concrete, used as reference. The concretes were dried at 110°C in a oven. Physical (apparent density and porosity, erosion resistance and thermal shocking) and mechanical (compression and bending) tests were conducted at ambient temperature for determining the residual properties, and at high temperatures (110 and 600°C). Additionally, some concrete specimens were fired at 1000 and 1300°C in order to verify their behavior before and after the formation of ceramic bonds. The results indicated that the steel fiber addition increased the compressive strength, the flexural strength and toughness of the concrete, for all tests conditions. It was also observed that the exposure to high temperatures (600°C) decreased the strength of the concretes.
