Utilización de ácido bórico como retardador en materiales refractarios cordieríticos de liga Química Magnesia--Acido fosfórico.

N.E. HIPEDINGER, E. F. AGLIETTI, A.N. SCIAN

Santiago de Chile - Chile

Congreso; CONAMET/SAM 2006; 2006

CONAMET/SAM

Palabras clave: Cemento de magnesia-fosfato, Liga fosfato, Retardadores, Cerámicos químicamente ligados, Cordierita.   Resumen   Los cementos de liga magnesia-fosfato (MPC) presentan como características distintivas un breve tiempo de fraguado a temperatura ambiente y un rápido desarrollo de resistencia, siendo principalmente usados para reparaciones de estructuras de hormigón dañadas donde las interrupciones del tránsito deben ser mínimas como por ejemplo en autopistas, puentes, pistas de aterrizaje, muelles, pisos industriales, etc. También se los emplea para estabilizar residuos peligrosos, como agente de cohesión de residuos industriales, para empaques en electrónica, en refractarios y en odontología. Los MPC son formados por la reacción ácido-base entre el óxido de magnesio y fosfatos en solución acuosa, produciéndose inicialmente geles de fosfato de magnesio hidratados que luego cristalizan como fosfatos insolubles. Las reacciones son muy rápidas y exotérmicas. Teniendo en cuenta que los tiempos de fraguado de estos materiales basados en MPC son mucho más breves que los de un cemento Pórtland común, se hace necesario para determinadas aplicaciones, especialmente en climas cálidos, usar aditivos para reducir la velocidad de reacción entre la magnesia y el ácido fosfórico. La disminución de la velocidad a la que ocurren las reacciones implica una demora en el inicio del fraguado y una evolución más lenta del calor desprendido. El tiempo de fraguado puede ser controlado por las condiciones ambientales, el tipo de magnesia, la concentración de fosfatos, la relación magnesia/fosfato y la adición de retardadores. Los aditivos comunes generalmente agregados al cemento Pórtland para plastificar las mezclas y/o retardar el fraguado no son efectivos en los MPC. Los retardadores que se utilizan en los cementos de magnesia-fosfato para aplicaciones en la industria de la construcción son generalmente bórax (Na2B4O7·10H2O), ácido bórico (H3BO3) y tripolifosfato sódico (Na5P3O10). La liga magnesia-fosfato puede ser también aplicada en refractarios debido al alto punto de fusión de algunos fosfatos. Si bien el ácido bórico es un fundente, en la cantidad óptima encontrada se observó que era un retardador eficaz para este tipo de cementos y que no afectaba apreciablemente la refractariedad. En combinación con áridos finos y gruesos se obtienen morteros y hormigones aptos para la reparación de hornos o la conformación de piezas refractarias. En este trabajo se preparó un cemento refractario de liga magnesia-fosfato a partir de una mezcla de sílice volátil (SiO2), alúmina calcinada (Al2O3), óxido de magnesio (MgO), ácido fosfórico (H3PO4), agua y distintos porcentajes de ácido bórico (H3BO3: 0,2; 0,4 y 1%). Esta pasta fraguó y endureció rápidamente a temperatura ambiente formándose fosfatos amorfos y cristalinos entre los cuales se detectó MgHPO4·7H2O (fosforroslerita) que luego se convirtió en MgHPO4·3H2O (newberyita). El cemento endurecido se transformó en cordierita y mullita por calentamiento a 1350 ºC. Los materiales de cordierita son extensamente usados como refractarios debido a su baja expansión térmica y excelente resistencia al choque térmico. Los hormigones fueron obtenidos por la adición de áridos de cordierita-mullita (provenientes de material en desuso de la industria cerámica local) de adecuada granulometría. Se estudió la correlación entre el tiempo de fraguado (medido con la aguja de Vicat) y los distintos porcentajes de ácido bórico agregados al cemento, como así también la variación de las fases cristalinas (por DRX) a temperatura ambiente y a 1350 ºC. En los hormigones con 0,4% de ácido bórico se determinó el peso específico aparente, la porosidad aparente, el cambio lineal, el coeficiente de expansión térmica y el módulo de rotura (MOR a 110 ºC, a 1350 ºC y después de tres ciclos de calentamiento-enfriamiento brusco) y se comparó con los hormigones sin retardador. Los resultados obtenidos indicaron que adiciones de 0,4% de ácido bórico no provocaban variaciones de importancia en las fases constituyentes y prolongaban considerablemente el tiempo de fraguado en clima cálido pero disminuían la resistencia mecánica y aumentaban el coeficiente de expansión térmica y la porosidad. Este último efecto posiblemente permitió relajar las tensiones internas del material resultando benéfico para el choque térmico. Adiciones superiores a 0,5% afectaban considerablemente la refractariedad.