Volumen II - SAM

Congreso SAM/CONAMET 2009 Buenos Aires, 19 al 23 de Octubre de 2009
CEMENTO REFRACTARIO DE LIGA QUÍMICA MAGNESIA-FOSFATO DE
MONOALUMINIO: EVOLUCIÓN DE LAS FASES A TEMPERATURA AMBIENTE
N.E. Hipedinger (1) , A.N. Sian (2) y E.F. Aglietti (2)
(1) CIC Provincia Buenos Aires - Facultad de Ingeniería, Universidad Nacional de La Plata
(2) CONICET La Plata - Facultad de Ciencias Exactas, Universidad Nacional de La Plata
CETMIC: Centro de Tecnología de Recursos Minerales y Cerámica
C.C. Nº 49, (B1897ZCA) M.B.Gonnet, Prov. Buenos Aires, Argentina.
E-mail (Nora Hipedinger): norahipe@ing.unlp.edu.ar
RESUMEN
Los cementos de liga magnesia-fosfato (MPC) han sido principalmente utilizados en reparaciones de
emergencia de estructuras de hormigón como autopistas, puentes, pistas de aterrizaje, pisos industriales,
sellado de perforaciones, etc., por sus características de fraguado rápido y alta resistencia inicial. Debido al
alto punto de fusión de algunos fosfatos, esta liga también se usa en materiales refractarios. La reacción
ácido-base entre la magnesia y diversos fosfatos en solución es muy rápida y exotérmica. Como producto se
obtiene un gel/sal que actúa como fase ligante, produciéndose rápidamente el fraguado del material a
temperatura ambiente. En este trabajo se prepararon precursores de cordierita-mullita a partir de una
mezcla de microsílice, alúmina y magnesia, ligados con una solución acuosa de fosfato de monoaluminio.
Las mezclas se prepararon en distintas épocas del año donde la temperatura del ambiente varió entre 10 y
30 ºC. Se analizó, por Difracción de Rayos X (DRX), la evolución de las fases con el transcurso del tiempo
en dicho rango de temperatura ambiente y se propuso una probable secuencia de reacciones químicas.
Palabras clave: cordierita, cemento refractario, liga magnesia-fosfato, fraguado rápido.
1. INTRODUCCIÓN
Los cementos de liga química magnesia-fosfato (denominados MPC) son de interés en aplicaciones de
pequeña escala donde los materiales basados en cementos tradicionales presentan limitaciones. Los MPC se
caracterizan por presentar fraguado rápido a temperatura ambiente, desarrollo temprano de resistencia,
buenas propiedades adhesivas, excelente durabilidad, buena resistencia a altas temperaturas, etc. Su uso más
común es en reparaciones rápidas de estructuras de hormigón dañadas (carreteras, puentes, pistas de
aterrizaje, pisos industriales, sellado de perforaciones, etc.) donde importa que el tiempo fuera de servicio sea
el menor posible (horas en vez de días). Si bien el costo de los MPC es superior al de los cementos
hidráulicos normales, en muchas ocasiones los costos provocados por el desvío del tránsito o la interrupción
de la producción industrial son considerablemente superiores a los de la reparación misma. Los MPC
también fueron empleados como cementos dentales y en los últimos años se estudia su uso como material
para encapsulamiento de residuos peligrosos.
Los MPC se forman por la reacción ácido-base entre ciertos compuestos de magnesio (generalmente óxido) y
fosfatos sólidos o en solución acuosa [1]. Los aniones fosfato reaccionan a temperatura ambiente con las
partículas de óxido de magnesio, produciendo compuestos hidratados que fraguan rápidamente acompañados
por liberación de calor. Los productos de reacción son fosfatos hidratados conteniendo magnesio y
frecuentemente también incorporan un segundo catión como Al +3 [2], NH4 + [3] o K + [4]. El MPC más
estudiado se basa en fosfato de monoamonio pero para el uso refractario propuesto aquí, no resulta apropiado
debido al desprendimiento de amoníaco producido durante el tratamiento térmico. Los fosfatos de aluminio
son muy usados en la industria cerámica debido a su buena solubilidad en agua, resistencia de la liga y
estabilidad. Esta liga es fuerte hasta temperaturas elevadas, desarrollándose luego la liga cerámica.
En este trabajo se preparó un precursor de cordierita a partir de una mezcla de óxido de magnesio, alúmina
calcinada y microsílice ligada con una solución de fosfato de monoaluminio y se estudió, por DRX, la
evolución de las fases con el tiempo a diversas temperaturas ambiente entre 10 y 30 ºC. Luego del fraguado,
el precursor se calienta hasta 1350 ºC para generar las fases finales cordierita-mullita (2MgO·2Al2O3·5SiO2 -
3Al2O3·2SiO2). Agregando áridos se obtienen hormigones refractarios de buenas propiedades
termomecánicas y resistentes al choque térmico, aptos para reparaciones o conformación de piezas.
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