Evaluation of the thermal shock resistance of aluminate-silicate refractory castables. Effect of the thermal treatment

Abstract

In this work, the thermal shock response of commercial fireclay refractory castable with low alumina content was analyzed with the aim of evaluating the feasibility to be used as replacement of silicate-aluminate refractory bricks in a non-severe process. The study was performed in laboratory scale, with procedures especially designed based on the available standards, employing 2 commercial castables supplied by different manufacturers. Specimens cured for 24 h, 48 h and 7 days (for comparison with samples of civil concrete) were evaluated; some specimens were also thermally treated at 900 °C. As-received materials were characterized through granulometric analysis by sieving and X-ray diffraction. The specimens were mechanically tested in flexion and compression; moreover, the density, the porosity and the dynamic Young´s modulus of the samples were measured. The thermal shock test was performed by air cooling; after each cycle, the dynamic Young´s modulus was determined. At the end of the fifth cycle, the residual mechanical strength in flexion and compression was also determined. The results showed that the castable with finer granulometry and better mechanical performance before the thermal shock (castable A), was the most suitable to be used without a previous thermal treatment.

En este trabajo se analizó la respuesta al choque térmico de formulaciones comerciales de hormigones refractarios silicoaluminosos con el objetivo de evaluar la factibilidad de su uso como reemplazo de ladrillos refractarios de composición similar en aplicaciones de baja exigencia. El estudio se realizó a escala laboratorio, con procedimientos especialmente diseñados sobre la base de las normas disponibles, con 2 hormigones comerciales de diferentes proveedores. Se evaluaron probetas curadas por 24 h, 48 h y 7 días (para su correlato con probetas de hormigón civil). Algunas de las muestras fueron, además, tratadas térmicamente a 900 °C. Las formulaciones originales fueron caracterizadas mediante análisis granulométrico por tamizado y difracción de rayos X. Las probetas se probaron mecánicamente en flexión y compresión, y se determinaron la densidad, la porosidad, y el módulo elástico por excitación por impulso. El ensayo de choque térmico se llevó a cabo por enfriamiento en aire, luego de lo cual se determinó el módulo elástico dinámico. Al finalizar el quinto ciclo, se determinó la resistencia mecánica residual en flexión y compresión. Los resultados mostraron que el hormigón de granulometría más fina y de mejor desempeño mecánico antes del choque térmico (hormigón A) fue el material más adecuado para ser empleado sin pretratamiento térmico.