Calcestruzzi refrattari

fibre per rinforzocalcestruzzi refrattari

Ovunque un processo di lavorazione richieda, per la realizzazione di nuovi prodotti o semilavorati, l'impiego di grosse quantità di calore, è necessario utilizzare materiali refrattari per la protezione della struttura. 

A tal fine questi materiali vengono applicati come rivestimento alle strutture che devono proteggere. Esistono molti materiali refrattari e la Ricerca Applicata è tuttora impegnata per individuare nuovi materiali o nuove tecnologie di protezione dal calore. Fra le varie soluzioni di rivestimento refrattario le più importanti sono le murature refrattarie (realizzate con elementi presagomati come blocchi, mattoni, etc.) e le gettate in opera.

Quest'ultima soluzione impiega calcestruzzi confezionati con materiale refrattario macinato, e vagliato a granulometria controllata, e leganti capaci di fornire una buona presa idraulica a temperatura ambiente ed una buona presa ceramica a temperatura di esercizio. La presenza di Fibre di Acciaio, infatti, fornisce al conglomerato una maggiore compattezza e tenacità riducendone la fragilità; funge inoltre da armatura di arresto per le cricche da ritiro e sollecitazioni termiche.

fibre per rinforzocalcestruzzi refrattariI calcestruzzi possono essere applicati alle strutture da proteggere in vario modo: gettati in opera con ausilio di casseforme, applicati ad intonaco oppure a gunite, cioè spruzzati mediante pompe opportune. I calcestruzzi refrattari, a fronte dei vantaggi legati alla plasmabilità e quindi alla rapidità di posa, ed alle buone caratteristiche prestazionali, presentano qualche limite legato alla fragilità ed al ritiro.Durante l'essiccamento e la cottura, i calcestruzzi refrattari presentano una deformazione negativa (cioè una contrazione) che, congiuntamente alle sollecitazioni indotte dagli sbalzi termici, può indurre cricche nel materiale dalle quali si innescano fenomeni piuttosto rapidi di degrado per termofrattura.
Per ovviare a tale inconveniente, già dagli anni '70 si è individuato come accorgimento quello di aggiungere Fibre di Acciaio al mix Design dei calcestruzzi.

Nella progettazione di un rivestimento refrattario fibrorinforzato bisogna considerare con attenzione i seguenti aspetti:

  • tipo di materiale refrattario;
  • dimensioni delle fibre;
  • rapporto di aspetto e quantità di fibre;
  • tipo di metallo costituente le fibre;
  • aggressività dell'atmosfera del forno.
fibre per rinforzocalcestruzzi refrattari
Sul mercato esistono diverse tipologie di fibre; tra queste, le fibre da lamiera, a differenza delle fibre ad aghi ottenute da filo trafilato hanno il vantaggio di essere prive di lubrificanti derivanti dal processo di trafilatura. Inoltre la superficie irregolare ed il maggior rapporto Superficie/Volume garantiscono un legame più efficace con il conglomerato. La dimensione delle fibre, ed in particolare la lunghezza, è un parametro di notevole importanza, da fissare in relazione alla modalità di applicazione del calcestruzzo. In particolare, per i calcestruzzi spruzzati (gunitaggio), è consigliabile adottare fibre di lunghezza non superiore a 25 mm anche se, in relazione alla tecnologia delle pompe, si possono raggiungere i 35-40 mm. Le fibre ad aghi, da questo punto di vista, presentano problemi di natura tecnologica poiché, puntandosi lungo i condotti in gomma e sul tratto terminale dell'ugello, creano ostruzioni al pompaggio. Il quantitativo di fibre da utilizzare è forse il problema più delicato della progettazione di un calcestruzzo refrattario fibrorinforzato: tale parametro, infatti, deve essere individuato in relazione ad alcune peculiarità delle fibre ed in particolare al Rapporto di Aspetto (indicato talvolta anche con il termine snellezza), definito come rapporto L/D, essendo L la lunghezza della fibra e D il diametro effettivo od equivalente della fibra. Ogni Rapporto di Aspetto presenta un proprio dosaggio critico al di sotto del quale il fibrorinforzo non fornisce alcun contributo.Il tipo di acciaio delle fibre si sceglie in relazione alla temperatura di esercizio del refrattario, al mix design del conglomerato ed alle caratteristiche dell'atmosfera del forno.
La scelta va fatta tenendo conto che l'efficacia delle fibre è governata dalla resistenza alla corrosione a caldo e dalla resistenza residua a trazione alle alte temperature dell'acciaio impiegato.
  • maggiore resistenza alla criccatura sia in fase di presa che durante la cottura;
  • maggiore resistenza agli sbalzi termici;
  • capacità di sopportare carichi anche dopo la criccatura.

Nella scelta della lega di acciaio da impiegare è da tener presente che gli elementi capaci di garantire tali prestazioni sono il Cromo ed il Nichel, rispettivamente l'impiego di Fibre di acciaio nel confezionamento di calcestruzzi refrattari consente di ottenere dal composito i seguenti vantaggi:

  • maggiore resistenza del materiale, sia a Compressione che a Flessione e Taglio, nei confronti delle sollecitazioni coattive da carico termico;
  • maggiore durezza dello strato superficiale e quindi elevata resistenza agli urti meccanici e agli agenti abrasivi;
  • maggiore duttilità del materiale e quindi innalzamento del Carico Ultimo della struttura di rivestimento con conseguente aumento della resistenza a fatica (vibrazioni, etc.);
 

Il servizio tecnico della FIBROCEV è a disposizione dei progettisti per contribuire, con la propria esperienza, alla individuazione del fibrorinforzo ottimale in relazione alle problematiche progettuali da affrontare.