Evaluación del desempeño térmico de ladrillos ecoamigables con incorporación de residuos de mullita

Abstract

Se produjeron ladrillos de arcilla obtenidos con mezcla de arcilla con residuos de un horno eléctrico en desuso y reforzados con fibras cerámicas para la obtención de un material cerámico con características refractarias. Las mezclas de arcilla/partículas recicladas fueron 50:50 en peso, y la incorporación de fibra fue en un 10 y un 20 % en volumen, para obtener un cerámico por sinterización a 1.000 ºC durante 2 h. Los materiales diseñados fueron caracterizados por difracción de rayos X, se determinó la resistencia a compresión, flexión, densidad, porosidad y absorción. También se comprobó su desempeño térmico por exposición directa a llama 1.000 ºC. Los resultados mostraron que en la medida en que se incorpora fibra cerámica la resistencia a compresión disminuyó un 17,3 % para AF10 y un 17,0 % para AF20. Los valores de resistencia a flexión estuvieron en 3,4 MPa. El coeficiente de conductividad térmica fue de 0,5322 W/mK, y durante la exposición directa a la llama, las muestras lograron un gradiente térmico de ~700 ºC para muestras de 2 cm de espesor. Las fases mineralógicas obtenidas para los ladrillos fueron mullita, corindón y cordierita, las cuales se consideran refractarias.

Alternate abstract:

The aim of this research was the production of clay-brick, from red clay, waste from a disused electric furnace, reinforced with ceramic fibers, to obtain a ceramic material with refractory characteristics. The clay/waste particle proportion was 50:50 by weight, and the incorporation of fiber was 10% and 20% by volume, to obtain a ceramic by sintering at 1000°C, for 2 hours. The designed materials were characterized by X-ray diffraction, the flexural and compressive strength, density, porosity, and absorption were determined. The thermal performance was also verified by direct exposure to 1000°C flame. The results showed that as ceramic fiber was incorporated, the compressive strength decreased by 17.3% for AF10 and 17.0% for AF20. The flexural strength values were at 3.4 MPa. The coefficient of thermal conductivity was 0.5322 W/m.K, and, during direct flame exposure, the samples achieved a thermal gradient of ~ 700 °C for samples 2 cm thick. The mineralogical phases obtained for the bricks were mullite, corundum, and cordierite, which are considered refractory.