Este trabalho discute o projeto e a instalação dos dispositivos para determinação da energia de fratura em materiais cerâmicos utilizando o método da cunha patenteado, além dos resultados preliminares de carga máxima e energia de fratura para duas argamassas. Para testar o sistema, e conseqüentemente implantar o método, foram preparadas argamassas com cimento Portland, areia e água, moldadas, curadas a 25 ºC por 7 dias e secas a 50 ºC por 48 h. Foram caracterizadas duas proporções de areia:cimento de 3:1 e 2:1. A partir dos testes preliminares foram estabelecidas as condições de propagação estável da trinca. A trinca percorre um plano imaginário definido por ranhuras laterais da amostra. O método está plenamente instalado e pronto para o desenvolvimento de trabalhos sistemáticos correlacionando energia de fratura e microestruturas de refratários e cerâmicas em geral, incluindo materiais para construção civil. Além do pleno funcionamento do método para temperatura ambiente, os resultados mostram que a técnica é sensível aos aspectos microestruturais do material caracterizado, distinguindo, neste trabalho, entre as duas composições de argamassas empregadas.
INTRODUÇÃOOs compostos do sistema binário cálcia-alumina (CaOAl 2 O 3 ), além de apresentarem propriedades refratárias e bom desempenho em ambientes corrosivos, possuem fases com excelente capacidade de hidratação. Estas fases quando em contato com a água formam hidratos que possuem estruturas capazes de conferir ao material resistência mecânica considerável em temperatura ambiente. Sendo assim, estes aluminatos de cálcio, são utilizados como agentes ligantes em concretos refratários. Concretos refratários são materiais cerâmicos capazes de resistir aos efeitos térmicos, químicos ResumoForam preparados cimentos do sistema binário CaO-Al 2 O 3 por meio de uma rota que emprega o processo sonoquímico seguido de tratamento térmico. Convencionalmente estes compostos são fabricados a partir da fusão ou da sinterização de uma mistura de calcário com bauxito ou com alumina. O maior inconveniente associado a este tipo de síntese é a necessidade de temperaturas elevadas e o grande consumo de energia. Na rota sonoquímica a cálcia, juntamente com a alumina em suspensão aquosa, são introduzidas num banho de ultra-som por tempo determinado. Em seguida, após a evaporação da água, o material resultante é tratado termicamente. Quando um sistema é submetido ao processo sonoquímico, alterações na morfologia superficial das partículas podem ser induzidas pelas ondas ultra-sônicas, incluindo a redução do tamanho dessas partículas. Como conseqüência, estes materiais tornam-se mais reativos, facilitando a síntese final dos aluminatos de cálcio durante o tratamento térmico. Foi estudada a ação das ondas ultra-sônicas e a influência das condições de tratamento térmico em duas composições molares de cálcia:alumina de 1:1 e 1:2. As temperaturas empregadas foram 1000 °C, 1200 °C e 1300 °C com patamares de 1 e 6 h. O material obtido foi caracterizado por microscopia eletrônica de varredura, difração de raios X e as fases presentes foram semi-quantificadas pelo método de Rietveld. Também foram realizados ensaios de compressão diametral para avaliar a resistência mecânica dos produtos da síntese. Foram preparadas pastas constituídas de cimento, alumina e água, utilizando como cimento os aluminatos de cálcio preparados pelo processo sonoquímico e um cimento comercial, como referência. Palavras-chave: síntese, sonoquímica, tratamento térmico, cimento de aluminato de cálcio. AbstractCements of the CaO-Al 2 O 3 binary system were prepared through a sonochemical process at room temperature followed by heat treatment.
To study the fracture energy of materials, the stable crack propagation must be observed during the test. To this end, an appropriate method, particularly in the case of large samples, is the wedge splitting method. By this method, the test machine stores less elastic energy, facilitating stable propagation. The materials tested in this study were mortars with sand:cement ratios of 2:1 and 3:1. Two types of samples were prepared: one with a notch and grooves produced with a diamond disk and the other with notch and grooves produced directly during molding of the mortar. The crack moved easily along an imaginary vertical plane defined by the grooves. The methodology proved sensitive to the material’s microstructure, modified here by varying its formulation. High sensitivity was also found in relation to the shape of the tip of the notch, whether V-shaped or square. In the material studied here, the values of fracture energy varied from 23 to 56 J.m-2.
The work herein verifies the changes of the elastic moduli, damping and modulus of rupture (MOR) of a high alumina refractory castable due to heating, cooling and heating-cooling thermal shock damage. Twelve prismatic specimens were prepared for the tests and divided into four groups. The thermal shocks were performed on three groups, each containing three specimens having abrupt temperature changes of 1100°C during heating in the first group, during cooling in the second and during heating followed by cooling in the third group. The fourth group, which was taken as a reference did not receive any thermal shock. The elastic moduli were measured after each thermal shock cycle. After 10 cycles, the MOR, the damping and the damping dependence on excitation amplitude were measured at room temperature for all specimens. The elastic moduli showed a similar decrease and the damping a similar increase due to the cooling and heating-cooling thermal shocks. The heating thermal shocks caused no significant changes on the elastic moduli and damping. However, the MOR appeared to be sensitive to the heating thermal shock. This work also shows that the damping for the studied refractory castable is non-linear (i.e., amplitude of excitation sensitive) and that this non-linearity increases when the damage level rises. Keywords: refractories, thermal shock, mechanical properties, non-destructive tests, Young's modulus.Alteraciones de los módulos elásticos, del amortiguamiento y del módulo de rotura provocado por diferentes tipos de choques térmicos en material refractario moldeable de alta alúmina En este trabajo se investigaron las alteraciones de los módulos elásticos dinámicos, del amortiguamiento y del módulo de rotura (MOR) de un material refractario moldeable de alta alúmina después de recibir choques térmicos de calentamiento, enfriamiento y calentamiento seguido de enfriamiento (calentamiento-enfriamiento). Para ello se prepararon doce cuerpos prismáticos dividiéndolos en cuatro grupos. Los choques térmicos se le aplicaron a sólo tres grupos, cada uno con tres muestras. Al primer grupo se le aplicó un cambio brusco de temperatura de 1100 °C en calentamiento, en enfriamiento al segundo grupo y calentamiento seguido de enfriamiento al tercer grupo. El cuarto grupo no recibió choque térmico. Los módulos elásticos se midieron después de cada ciclo de choque térmico. Después de 10 ciclos, el MOR, el amortiguamiento, y la dependencia de la amortiguación de la amplitud de la excitación fueron caracterizados a temperatura ambiente en todos los cuerpos de prueba. Como resultado se obtuvo que los cuerpos sometidos a cambios bruscos de temperatura por enfriamiento y calentamientoenfriamiento presentaran una reducción similar en los módulos elásticos y aumento similar en la amortiguación mientras que el calentamiento no causó cambios significativos en estos parámetros. Sin embargo, el MOR pareció ser sensible a los cambios bruscos de temperatura por calentamiento. Este estudio también mostró que la amortiguación para el material refr...
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
hi@scite.ai
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.