Resumo Cimentos de ionômero de vidro (CIVs) são utilizados como materiais restauradores dentários devido à sua capacidade de aderir quimicamente ao esmalte e à dentina, baixo coeficiente de expansão térmica e compatibilidade com estruturas dentárias. No entanto, esses materiais têm baixa resistência ao desgaste e fraturas. Neste trabalho, CIVs reforçados com ZrO2 foram preparados para avaliar a influência do tamanho de partícula e do teor de ZrO2 em suas propriedades. Os maiores valores de resistência à compressão foram obtidos com a adição de 8,5 %p de ZrO2. A rugosidade média obtida não foi significativamente alterada em comparação com o CIV comercial e o valor mais baixo foi obtido para o compósito com 10% de ZrO2 (50 mesh). No teste de microdureza, os maiores valores foram obtidos com a adição de 8,5 %p de ZrO2. Portanto, os resultados indicaram que a adição de ZrO2 ao CIV é uma alternativa eficaz para melhorar a qualidade das restaurações dentárias.

Abstract Glass-ionomer cements (GICs) are used as restorative dental materials due to their capacity to chemically adhere to enamel and dentin, low thermal expansion coefficient, and compatibility with dental structures. However, these materials have low resistance to wear and fracture. In this work, zirconia-reinforced GICs were prepared to evaluate the influence of particle size as well as ZrO2 content on their properties. All evaluated composites presented compressive strength values above the pure GIC strength. The highest compressive strength values were obtained with the addition of 8.5 wt% ZrO2. The average roughness obtained was not significantly changed compared to commercial GIC and the lowest value was for the composite with 10 wt% ZrO2 (50 mesh). In the microhardness test, the highest values were obtained with the addition of 8.5 wt% of ZrO2. Therefore, the results indicated that the addition of ZrO2 to GIC is an effective alternative to improve the quality of dental restorations.

A magnésia confere aos concretos excelentes propriedades refratárias aliadas a uma elevada resistência a escórias básicas. Entretanto, na presença de água, ela se hidrata em uma reação expansiva formando o hidróxido de magnésio. A expansão gerada, se não for controlada ou reduzida, danifica a estrutura do material podendo até levar à sua completa desintegração. Neste trabalho, aditivos conhecidos como quelantes foram adicionados à suspensão de sínter de magnésia, com e sem cimento de aluminato de cálcio, a fim de evitar a reação de hidratação da magnésia. Sob o ponto de vista químico, foram realizadas medidas de potencial zeta e grau de hidratação, correlacionando a mudança da carga superficial da magnésia gerada pela presença dos aditivos à quantidade de hidróxido formada. Sob o ponto de vista mecânico e físico, foram realizados o monitoramento da expansão volumétrica aparente e o registro de imagens das amostras. O melhor aditivo anti-hidratação para as amostras com aluminato de cálcio foi o ácido cítrico. A adição de apenas 0,3%-p foi capaz de quase anular a quantidade de hidróxido formada e adicionalmente zerar a expansão.

Magnesia addition to the refractory castables improves the refractoriness and basic slag corrosion resistance. However, in contact with water, magnesia hydrates by an expansive reaction resulting magnesium hydroxide, Mg(OH)2. If this expansion is not controlled or reduced, it can lead to the rupture and under harsh conditions, to material dusting. In this study, additives known as chelants were added to the magnesia sinter suspensions, with or without calcium aluminate cement, with the objective to inhibit the hydration reaction. Considering the chemical aspects, zeta potential and hydration degree were measured and the changes on the surface charge of magnesia caused by the additives adsorption were correlated to the hydroxide amount generated. Concerning the physical and mechanical aspects, apparent volumetric expansion was recorded. The best additive anti-hydration for the samples containing cement was citric acid. Just 0.3wt% was enough to almost inhibit completely the Mg(OH)2 formation, and led to no expansion.

Um dos aspectos principais para o desenvolvimento de concretos refratários está no aprimoramento dos conhecimentos sobre o cimento de alta alumina ou cimento de aluminato de cálcio (CAC), já que esse ligante é o mais utilizado nesta classe de produtos. O objetivo desse trabalho foi o de analisar as informações disponíveis na literatura para se obter um conhecimento mais aprofundado dos mecanismos de ação dos aditivos retardadores e aceleradores da pega deste cimento. Da análise dos dados compilados pode-se concluir que os aditivos retardadores agem geralmente de duas maneiras: 1) dificultando o processo de dissolução do cimento, por meio da formação de barreiras insolúveis ao redor das suas partículas e 2) favorecendo a formação de hidratos mais solúveis, o que aumenta o tempo necessário para que se inicie a precipitação. Por outro lado, os aditivos aceleradores de pega podem atuar favorecendo a formação de hidratos menos solúveis, diminuindo assim o tempo necessário para a precipitação ou ainda pela formação de núcleos iniciadores do processo de crescimento dos cristais dos hidratos. A análise destas informações leva a constatação de que a ação de alguns aditivos retardadores e aceleradores ocorre em estágios distintos no processo de hidratação do CAC. Portanto, pode-se imaginar uma situação onde a combinação desses dois aditivos poderia conferir um tempo de trabalhabilidade adequado e seguro, aliado a um curto tempo de desmoldagem.

One of the main aspects for the development of refractories castables is to master the knowledge regarding calcium aluminate cement (CAC), as this binder is the most applied in these products. The objective of this work was to analyze the available information in the literature in order to explain the understanding regarding the actions of retarder and accelerator additives in the setting mechanisms of CACs. The analysis of the compiled information pointed out that the retarder additives, in a general way, act in two ways: 1) inhibiting the process of cement dissolution, by the build up of insoluble barriers around the cement particles, and 2) enhancing the formation of more soluble hydrates, which increase the time necessary for the hardening beginning. On the other hand, the accelerators can induce the formation of less soluble hydrates, diminishing the time necessary for the setting or speeding up the beginning of the hydrate nucleation. The overall analysis pointed out that the action of some retarder and accelerators additives takes place in different periods of the setting time of the CACs. This aspect allows the combination of additives confering a good workability associated to a short demolding time.

Cerâmicas porosas têm sido aplicadas em processos de refino, microfiltração de líquidos e emulsões e, também, como isolantes térmicos a altas temperaturas. Embora exista uma vasta aplicação tecnológica destes materiais, há poucos estudos na literatura sobre a obtenção de cerâmicas usando-se espuma como precursora da porosidade e seus efeitos nas propriedades finais do corpo. Neste contexto, o objetivo do presente trabalho compreende a avaliação de distintos agentes químicos espumantes catiônicos e aniônicos e de um agente viscosificante na produção e estabilidade de espumas aquosas. Os critérios de avaliação destes aditivos foram o volume de espuma produzido, o tempo para colapsar as bolhas de ar e a natureza química dos surfactantes. Os corpos cerâmicos porosos obtidos foram avaliados quanto à sua porosidade, densidade e distribuição de tamanho de poros.

Porous ceramics have been applied in the refining process, micro filtration of liquids and emulsions and, also, as thermal insulators for high temperatures. Nevertheless, there are few studies in the literature concerning the production of ceramics using foam as the porosity precursor and its effect on the final properties of the material. Thus, the objective of this work comprises the evaluation of the different cationic and anionic foaming chemical additives, and a thickening agent on the production and stabilization of the water based foams. The evaluating criteria of these agents involved the foam volume generated, the time for the coalescence of the air bubbles and the chemical nature of the surfactants. The properties of the porous ceramic samples were carried out considering the porosity, the density and the distribution of pore size.

Os benefícios proporcionados pela adição de carbono em concretos refratários têm ampliado a utilização desses materiais em aplicações siderúrgicas. Contudo, um problema inerente à utilização de carbono em refratários é a sua susceptibilidade à oxidação a temperaturas superiores a 600 °C. Uma das alternativas empregada na tentativa de controlar a oxidação do carbono é o uso de antioxidantes. Dentre eles, o pó de alumínio tem mostrado bons resultados em tijolos refratários contendo carbono. Porém, sua aplicação em concretos refratários é limitada pela forte tendência que o pó de alumínio apresenta em se hidratar. Algumas técnicas de recobrimento baseadas no processo Sol-Gel têm sido empregadas como forma de impedir a reação de hidratação do pó de alumínio quando em água. Entretanto, a eficiência destes recobrimentos ainda não foi avaliada em concretos refratários. O presente trabalho se propõe a avaliar a eficiência de recobrimentos à base de SiO2 ou TiO2 em inibir a reação de hidratação do pó de alumínio em condições reais de aplicação. Estes recobrimentos foram obtidos a partir de alcóxidos metálicos e um polímero reativo fazendo uso do método Sol-Gel.

The benefits promoted by the addition of carbon in refractory castables resulted the increase use of these materials in steel making industry. Nevertheless, carbon-containing refractory castables faces the problem of oxidation at temperatures above 600°C. One of the alternatives to overcome this drawback is the use of antioxidants. Among them, aluminum powder has shown good results in carbon containing refractory bricks. However, its application in refractory castables is restricted by the strong tendency of aluminum powder to react with water. Some surface treatments, based on Sol-Gel process, have been employed to generate an oxide coating in order to inhibit the hydration reaction when aluminum is exposed to water. However, the efficiency of these coatings has not been examined yet in refractory castables. The present research aimed to evaluate the efficiency of SiO2 or TiO2 based coatings on inhibiting the aluminum-water reaction when added to high-carbon-containing refractory castables. These coatings were generated by metallic alkoxides or a reactive polymer, both using the Sol-Gel technique.

O estado de dispersão das partículas constituintes da matriz de concretos apresenta uma influência direta no comportamento reológico desses materiais, determinando as técnicas que podem ser usadas para a sua aplicação. Diferentes aditivos são utilizados visando uma dispersão eficiente, a qual constitui um requisito importante na otimização do empacotamento das partículas e da resistência mecânica de concretos. Entretanto, a influência desses aditivos nas propriedades de concretos tem sido muito pouco estudada. Neste trabalho investigou-se o efeito de três dispersantes nas propriedades e desempenho na secagem de diferentes composições refratárias. A presença de poliacrilato de sódio resultou em concretos com elevada permeabilidade e maior porosidade. Por outro lado, em composições no sistema Al2O3-MgO a presença de hexametafosfato de sódio proporcionou concretos com permeabilidade extremamente baixa acarretando numa secagem mais lenta, enquanto o ácido cítrico apresentou um desempenho intermediário. Tais efeitos nas propriedades dos concretos foram correlacionados às características intrínsecas dos aditivos.

The state of dispersion of the castables matrix particles presents a direct influence in their rheological behavior, determining the techniques that can be used for their installation. Different additives have been used aiming an efficient dispersion, which constitutes an important requirement in the optimization of the particles packing and mechanical resistance of castables. However, the influence of those additives in the castables properties has not been extensively studied. In this work, the effect of 3 dispersants was investigated in the properties and drying behavior of different refractory compositions. The presence of sodium polyacrylate resulted in castables with higher permeability and larger porosity. On the other hand, in Al2O3-MgO compositions the presence of sodium hexametaphosphate provided extremely low permeability castables resulting in a slower drying, whereas the citric acid presented an intermediate behavior. Such effects in the castables properties were correlated to intrinsic characteristics of the additives.

Concretos refratários no sistema Al2O3-SiC-SiO2-C vêm sendo amplamente utilizados em indústrias siderúrgicas como revestimento de canais de corrida de altos-fornos, em virtude principalmente da sua elevada refratariedade aliada a altas resistências ao choque térmico e ao ataque por escória e metal fundido. Neste trabalho, investigou-se a influência de diferentes tipos de aditivos na trabalhabilidade e dispersão de concretos refratários de ultra-baixo teor de cimento nesse sistema. Apesar da sua alta capacidade de complexar íons de cálcio, moléculas de citrato não foram capazes de controlar adequadamente o tempo de pega do concreto estudado, contradizendo a idéia geral de que os íons de citrato devem ser utilizados para controlar a sua trabalhabilidade. Por outro lado, o aditivo polimetacrilato de sódio mostrou-se eficiente na otimização simultânea da dispersão e da trabalhabilidade do concreto devido provavelmente ao retardamento da dissolução dos íons advindos do cimento.

Refractory castables in the Al2O3-SiC-SiO2-C system have been extensively used as linings for blast furnace runners, due mainly to their improved resistance to thermal shock damage and to slag and metal corrosion, respectively. In this work, ULC refractory castables in the Al2O3-SiC-SiO2-C system were prepared in order to evaluate the efficiency of different sort of additives on their dispersion and setting behavior. Although citrate ions are known to be efficient chelating agents, they were not able to properly control the working time of the castable studied, contradicting the general idea that citrate ions are necessary for controlling castable setting. On the other hand, the sodium polymethacrylate additive was found to be more efficient for the simultaneous optimization of the castable dispersion state and working time. This may be attributed to a retardation effect imparted by polymethacrylate molecules on the dissolution of ions from the surface of cement particles.

A trabalhabilidade de concretos refratários é determinada principalmente pela cinética de hidratação do ligante hidráulico. Têm-se observado que o processo de gelificação/hidratação desse material em meio aquoso é sensivelmente influenciado pela presença de aditivos dispersantes. Em virtude disso, este trabalho investigou a correlação entre a trabalhabilidade de concretos refratários de ultra-baixo teor de cimento no sistema Al2O3-SiC-SiO2-C e as características apresentadas por suspensões aquosas de cimento na presença de diferentes aditivos. A influência desses aditivos no processo de hidratação do cimento foi estudada através de ensaios de microscopia eletrônica de varredura, difração de raios X, sedimentação, condutividade elétrica e ensaios reológicos. Os resultados obtidos indicam que a "pega" inicial do concreto ocorre devido à aglomeração das partículas induzida pela formação de um produto coloidal amorfo ("gel") entre elas. Observou-se que o citrato de sódio favorece a formação de uma quantidade significativa de "gel" entre as partículas, reduzindo a trabalhabilidade do concreto.

The working time of refractory castables is mainly determined by the hydration kinetic of the hydraulic binder. It has been observed that the gelation/hydration process of this material in aqueous solutions is significantly influenced by the addition of dispersing additives. Hence, this work investigated the correlation between the working time of ULC refractory castables in the Al2O3-SiC-SiO2-C system and the physic-chemical characteristics of cement aqueous suspensions in the presence of different sort of additives. The influence of these additives in the cement hydration process was studied by scanning electron microscopy, X-ray diffraction, sedimentation experiments, electrical conductivity and rheological tests. The initial setting of castables was found to be associated to particle coagulation and the development of an amorphous colloidal product (gel), that gives rise to a stiff gel-like structure. Sodium citrate favored the development of a significant content of such "gel" among particles, decreasing the castable working time.

Concretos refratários no sistema Al2O3-SiC-C vêm sendo utilizados principalmente no revestimento de canais de corrida de altos-fornos. A associação dessas matérias-primas tem elevado o desempenho dos concretos refratários frente às severas condições de trabalho, devido ao aumento da resistência ao choque térmico e ao ataque por escória e metal fundido. Apesar disso, o nível de conhecimento científico sobre a dispersão das partículas desse sistema multifásico é limitado. Neste trabalho, suspensões representativas da matriz de concretos refratários zero-cimento no sistema Al2O3-SiC-C foram preparadas para a avaliação da eficiência de aditivos na dispersão simultânea de diferentes matérias-primas, bem como para a análise do comportamento reológico da matriz em função do pH e teor de aditivo. Os ácidos poliacrílico e cítrico e um surfactante não iônico foram usados como dispersantes. Os valores de viscosidade aparente e tensão de escoamento obtidos foram usados para construir mapas de estabilidade da matriz. Medidas de pH e fluidez de concretos preparados com diferentes teores de aditivo mostraram que as condições iniciais de pH não foram correspondentes à região ótima de dispersão estabelecida pelos mapas de estabilidade. O uso de altos teores de ácido cítrico, bem como, o deslocamento do pH do concreto na direção da região ótima de dispersão foram eficientes para otimizar a sua fluidez.

Refractory castables in the Al2O3-SiC-C system have been used mainly as linings for blast furnace runners. The association of these raw materials has enabled the development of high quality refractory castables due to improvements on their resistance to thermal shock, slag and metal corrosion. Nevertheless, the scientific knowledge regarding particle dispersion in this system is quite limited. In this work, representative suspensions of the matrix of Al2O3-SiC-C refractory castables were prepared in order to evaluate the efficiency of additives on the dispersion state of different raw materials and analyze the matrix rheological behavior as a function of pH and additive content. The polyacrylic and citric acids and a non-ionic surfactant were utilized as dispersants. The apparent viscosity and yield stress data obtained from the suspension rheological evaluation were used to elaborate matrix stability maps. Initial pH and flowability results for castables with different additive contents revealed that initial pH conditions were not coincident with the optimum dispersing region established by the stability maps. A shift of the castable pH value towards the optimum dispersing region was shown to be an effective approach to increase castable flowability.

A aplicação de materiais refratários contendo grafite tem aumentado muito nos últimos 10 anos, especialmente no caso de concretos refratários. Tais refratários são considerados compósitos singulares em que o grafite contribui para a redução da expansão térmica, aumento da resistência ao choque térmico, da energia de fratura e da resistência ao ataque por escória. Entretanto, sua baixa molhabilidade por água e líquidos orgânicos dificulta o seu processamento por meio de suspensões. Em virtude disso, um tratamento da superfície das partículas de grafite deve ser realizado visando melhorar sua molhabilidade e dispersão em suspensão aquosa. As principais características estruturais e superficiais responsáveis pela sua baixa molhabilidade e os métodos de tratamento superficial mais utilizados são abordados nesta revisão. Tais métodos de tratamento superficial envolvem, principalmente, a adsorção de agentes ativos na superfície, como é o caso dos surfactantes e polieletrólitos, e a cobertura da superfície por uma espécie hidrofílica.

The application of graphite-containing refractories has increased enormously over the latest ten years, especially in the case of refractory castables. Graphite in such refractories contributes to the reduction of the material thermal expansion and improvement on its thermal shock resistance, fracture energy and slag resistance. However, the low wettability of graphite in water and organic liquids represents a barrier to its processing. Therefore, a surface treatment of graphite particles is required to improve its wettability and enable its dispersion in aqueous suspensions. The main structural and surface characteristics responsible for the low wettability of graphite, as well as the most common surface treatment methods applied are discussed in the present review article. Such surface treatment methods include the surface covering of graphite by hydrophilic species and the adsorption of active agents on the surface, such as surfactants and polyelectrolytes.

Um estudo do comportamento reológico de suspensões aquosas de alumina e carbeto de silício foi desenvolvido, afim de se encontrar condições de processamento que otimizem a dispersão simultânea dessas matérias-primas. Os agentes dispersantes utilizados foram os polieletrólitos: sal de ácido polimetacrílico e polietilenoimina. Os pontos isoelétricos (pie) dos pós em suspensão aquosa e seus deslocamentos na presença dos defloculantes utilizados foram determinados. Obteve-se através de medidas de viscosidade e potencial zeta a concentração de defloculante que proporciona melhor dispersão de ambas as suspensões, bem como a influência do pH e da fração volumétrica de sólidos na estabilização. Neste trabalho, verificou-se que a defloculação simultânea de alumina e carbeto de silício pode ser conseguida em pHs nos quais os pós apresentem maior densidade de carga de mesmo sinal na superfície das partículas, preferencialmente utilizando-se o mesmo tipo de dispersante.

A study of the rheological behaviour of alumina and of silicon carbide in aqueous suspensions was carried out with the purpose of evaluating processing conditions that enable simultaneous dispersion of both raw materials. The dispersing agents used in this work were polyelectrolytes, including a salt of polymethacrylic acid and polyethyleneimine. The isoelectric points (iep) of powders were determined in aqueous suspensions either in the presence or not of deflocculants. The deflocculant concentration that promotes best dispersion, as well as the influence of pH and of solids content on the stabilisation were evaluated through viscosity and zeta potential measurements. It was verified that alumina and silicon carbide can be simultaneously dispersed at pHs where high surface charge of same sign is obtained for both powders, preferably using the same type of dispersant.