Abstract Calcium aluminate cement (CAC) can induce the development of high green mechanical strength to refractory castables in a short period of time (24 h). However, the production of this hydraulic binder is energy-intensive and releases a large content of carbon dioxide (CO2), which adds to global warming. Thus, aiming to develop an alternative binding system, this study investigated the combined addition of aluminum lactate (0.25-1.0 wt%) and calcium carbonate (3.2 wt%) to alumina castables. The prepared samples were analyzed using different experimental techniques, such as cold and hot modulus of rupture, hot elastic modulus, X-ray diffraction, and apparent porosity. According to the results, the lactate addition to the castables improved their green mechanical strength after drying at 110 °C/24 h (4.89 MPa) when compared to the one containing plain calcium carbonate (1.72 MPa). Furthermore, the carbonate-containing refractories presented cold and hot modulus of rupture similar or even superior to the castable containing cement in a wide temperature range (600-1500 °C).

Resumo O óxido de magnésio (MgO) é um material de grande interesse tecnológico na área de refratários devido ao seu custo competitivo e elevada resistência à corrosão quando em contato com escórias alcalinas fundidas. Entretanto, a hidratação deste óxido, resultando na formação de Mg(OH)2, é acompanhada por uma considerável expansão volumétrica, limitando seu uso em concretos refratários. Essa reação pode ser afetada por vários fatores, como: origem da magnésia, seu grau de pureza, reatividade, pH do meio, relação CaO/SiO2 e tempo da reação com a água. Neste trabalho, suspensões contendo diferentes tipos de MgO (cáustico e sínter) e com adições de sais (MgCl2.6H2O e CaCl2.2H2O) foram utilizadas para avaliar a reação de hidratação e efeitos deletérios decorrentes desta transformação. Utilizaram-se as técnicas de termogravimetria, expansão volumétrica aparente, microscopia eletrônica de varredura e difração de raios X para acompanhar a evolução da formação do Mg(OH)2. Verificou-se que amostras preparadas a partir de suspensões de MgO do tipo sínter (calcinado em altas temperaturas) apresentaram menor grau de hidratação após 7 dias de cura a 50 °C e em presença de umidade relativa de 80% e seus efeitos expansivos foram minimizados com a adição de 0,7% em massa de CaCl2.2H2O a este material.

Abstract Magnesium oxide (MgO) is a material of great technological interest for the steel making industry due to its competitive cost and high corrosion resistance when in contact with molten basic slags. However, the hydration of this oxide, resulting in Mg(OH)2, is followed by a significant volumetric expansion, preventing its use in refractory castables. This reaction can be affected by various parameters, such as: magnesia source, its purity level and reactivity, pH medium, CaO/SiO2 ratio of the mixture and the hydration time. In this work, suspensions containing different MgO sources (caustic or dead-burnt) and salts (MgCl2.6H2O and CaCl2.2H2O) were prepared in order to evaluate the hydration reaction and the deleterious effects associated with this transformation. Thermogravimetry, apparent volumetric expansion, scanning electron microscopy and X-ray diffraction techniques were used to follow the Mg(OH)2 formation. According to the results, the dead-burnt MgO (calcined at high temperatures)-based samples presented lower degree of hydration after curing at 50 °C for 7 days in humid environment (relative humidity =80%) and the expansive effects were minimized with the addition of 0.7 wt% of CaCl2.2H2O to this material.

O agregado de sílica fundida é uma matéria-prima que se mostra adequada para o desenvolvimento de concretos para aplicação em riser de unidade de craqueamento catalítico fluido de petróleo (UFCC). A sua baixa densidade aparente e reduzida condutividade térmica contribuem, respectivamente, para a diminuição do peso da estrutura refratária e maior eficiência térmica do processo. Já o seu coeficiente de expansão linear de 0,55 x 10-6/ºC, extremamente reduzido, garante uma excelente resistência ao choque térmico. Contudo, para as condições de operação em riser, estas características precisam estar aliadas a um baixo desgaste por erosão. Sendo assim, um concreto nanoligado a base de sílica fundida foi desenvolvido buscando-se a minimização do desgaste por erosão. Duas composições foram testadas combinando-se os agregados de sílica fundida e alumina tabular. Verificou-se que as tensões geradas pelo "mismatch" de expansão térmica entre os agregados resultaram na formação de microtrincas, reduzindo consideravelmente as propriedades termomecânicas do material. Um menor dano foi verificado para a composição onde a alumina tabular foi adicionada somente nas frações mais finas de agregado. Nesta, a incorporação de um aditivo sinterizante favoreceu uma maior densificação em baixa temperatura, possibilitando otimizar a resistência à erosão e ao choque térmico. O valor médio de volume erodido obtido após queima a 815 ºC foi de 4,8 cm3. Em comparação com os 6 cm3 especificados pela indústria petroquímica brasileira para produtos refratários de alta alumina com densidade aparente superior a 2,60 g/cm3, pode-se afirmar que o resultado obtido foi muito promissor. O concreto nanoligado a base de sílica fundida que foi desenvolvido mostrou ser uma excelente opção para aplicação em riser de UFCC.

Fused silica aggregate shows interesting properties for the development of castables for the riser section of fluid catalytic cracking units (FCCU). Its low apparent density and reduced thermal conductivity can lead to a lightweight refractory structure and a higher thermal efficiency of the process, respectively. The fused silica linear expansion coefficient is very low (0.55 x 10-6/ºC), allowing an excellent thermal shock resistance. Nevertheless, for the riser environment, these characteristics must be coupled with a low erosion loss. Therefore, a fused silica nano-bonded castable was developed in order to attain a high-erosion resistance. Two compositions containing fused silica and tabular alumina aggregates were evaluated. It was found out that the stress generated by the thermal expansion mismatch between the two sorts of aggregates induced the crack formation, decreasing the material materials' thermomechanical properties. A lower mechanical damage was attained by adding tabular alumina in the finer aggregates grain size. Adding a sintering additive, that induces a higher densification at low temperatures, the erosion and thermal shock resistances were also improved. The mean value of erosion loss obtained after firing at 815 ºC was 4.8 cm3. This result was very promising in comparison with the erosion loss specified by the Brazilian petrochemical industry (6 cm3) for high-alumina refractory products with apparent density higher than 2.60 g/cm3. The developed fused silica nano-bonded castable seems to be an excellent choice for the riser section of fluid catalytic cracking unit application.

O presente trabalho buscou analisar patentes produzidas pela NASA e estudos correlatos na área de tintas refratárias de alta emissividade, segundo os princípios que regem as propriedades termo-ópticas dos materiais, as quais compreendem: absorção, refletividade, transmissão e emissão de radiação eletromagnética. Primeiramente, visou-se a compreensão destes fenômenos físicos e as leis que os governam. Posteriormente, buscou-se aplicá-los destacando e explicando a evolução observada na composição das tintas de alta emissividade utilizadas em veículos espaciais. Por fim, compreendeu-se que o índice de absorção dos materiais é decorrente do modo como estes interagem com a energia radiante incidente. Além disso, constatou-se que a emissividade dos materiais utilizados está associada principalmente ao balanço entre o índice de absorção e a refletividade. Tal estudo e acompanhamento do desenvolvimento tecnológico das tintas refratárias de alta emissividade permitem uma compreensão mais profunda sobre o seu mecanismo de atuação e potencial uso em outros sistemas, como por exemplo nos fornos industriais revestidos com material refratário que operam a altas temperaturas.

The objective of the present paper is to analyze the patents produced by NASA and other related studies in the area of high emissivity refractory coatings, according to the fundamentals that rule the thermo-optical materials properties, which include: absorption, reflectivity, transmission and emission of electromagnetic radiation. Firstly, it aimed to understand these phenomena and their physical laws. Later, those concepts were applied to explain the trend observed in coatings of high emissivity used by NASA. Finally, it was understood that the material absorption index is determined by the way it interacts with the incident radiant energy. Furthermore, it was attested that the emissivity of the materials used are mainly associated to the balance between the absorption index and the reflectivity. This study and understanding of the technological evolution of refractory high emissivity coatings allow a deeper understanding of how they operate and their potential use in other systems, such as industrial furnaces lined with refractory material operating at high temperatures.

Panelas de aço são recipientes especiais que transportam o aço líquido desde o final do refino primário até a sua solidificação no lingotamento. Porém, devido à crescente demanda do mercado atual por aços de elevada limpidez, nota-se a freqüente adoção de novos procedimentos durante a etapa de refino resultando em condições cada vez mais agressivas para o revestimento refratário utilizado nestes equipamentos. Em geral, a região superior da panela onde prevalece o contato entre a escória de aciaria e o refratário (denominada linha de escória), é a mais sujeita ao processo de corrosão e desgaste. Este fato tem implicações significativas na redução da disponibilidade de panelas na produção, necessidade de reparos intermediários no revestimento, além de aumentar os custos produtivos e reduzir a segurança operacional. Neste contexto, este trabalho apresenta uma revisão dos principais fatores que interferem no processo de degradação do refratário MgO-C, o qual é o material mais amplamente utilizado nas linhas de escórias das panelas de aço do processo siderúrgico. Adicionalmente, algumas alternativas para reduzir ou inibir tal desgaste também são abordadas e discutidas.

Steel ladles are special vessels used for liquid steel transportation from the primary refining step up to its solidification at the casting shop. However, due to the increasing market demand for clean steel, new procedures have been implemented in the refining process resulting in more aggressive environments to the ladle refractory materials. In general, the upper region of the vessel, where the contact between slag and refractory takes place (known as slag line), is subjected to intense wearing and corrosion. This fact has significant implications, leading to a reduction steel ladle's availability at the steelshop, early refractory lining replacement repairs, production costs increase and reduction in safety. In this context, this work presents a review of the main factors involved in the degradation process of MgO-C refractory, which is the most widely used material for slag lines in steelmaking. Additionally, some alternatives to reduce or inhibit such wearing are also discussed.

O objetivo deste estudo consistiu em avaliar as propriedades físicas e a evolução da hidratação de composições de cimento de aluminato de cálcio (CAC) contendo um dispersante avançado. Os ensaios de resistência à compressão, variação dimensional, porosidade aparente e análise quantitativa por difração de raios X (DRX) das pastas cimentícias foram realizados entre 1-15 dias de cura (com as amostras imersas em água destilada) a 37 ºC. A adição do dispersante polimérico ao CAC selecionado (Secar 71) resultou em maior, mas ainda sim adequada expansão das amostras, com aumento da resistência à compressão uniaxial atingindo valores entre 73-87 MPa após 15 dias. Os resultados de DRX quantitativo também mostraram que C3AH6e Al(OH)3foram as principais fases detectadas durante o processo de hidratação do cimento, mas CAH10e C2AH8também foram encontradas devido a elevada disponibilidade de água no ambiente de cura. De acordo com os resultados obtidos, pode-se concluir que as composições de cimento de aluminato de cálcio contendo dispersante têm potencial para serem utilizadas como materiais endodônticos.

The purpose of this study was to evaluate the physical properties and hydration evolution of calcium aluminate cement (CAC) compositions containing an advanced dispersant. The compressive strength, dimensional change, apparent porosity and quantitative X ray diffraction analysis (XRD) of the cement pastes were carried out over 1-15 days of curing (with the samples immersed in distilled water) at 37 ºC. The addition of a polymeric dispersant to the selected CAC (Secar 71) resulted in higher, but suitable expansion of the cement samples, and improved uniaxial compressive strength reaching values in the range of 73-87 MPa after 15 days. Quantitative XRD results also showed that C3AH6 and Al(OH)3 were the main phases detected during the cement hydration process, but CAH10 and C2AH8 were also found due to the higher water availability in the curing environment. According to the attained results, it could be concluded that the dispersant containing calcium aluminate cement compositions have the potential to be used as endodontic materials.

A eficiência energética de isolantes térmicos cerâmicos que são utilizados em altas temperaturas é definida pela condutividade térmica (K) do material. Os mecanismos básicos de transferência de calor, que são a condução, a radiação e a convecção são neste texto relacionados com os principais parâmetros microestruturais de interesse visando à obtenção de isolantes térmicos com valores de condutividade térmica adequados para o uso em uma ampla faixa de temperatura. Pôde-se concluir que a condutividade térmica de cerâmicas porosas é função da composição e microestrutura da porção sólida do material. Além disso, a porosidade total e o tamanho de poros são variáveis fundamentais, sendo que quanto maior a fração volumétrica de poros menor a condutividade térmica. Mostrou-se que poros com tamanho entre 0,5 e 4 µm são os mais eficazes para a redução de K, devido à menor permeabilidade e elevada capacidade de espalhamento conferida à microestrutura. Também foi possível concluir que a presença de materiais opacificadores pode reduzir significativamente a contribuição da radiação, fato que pôde ser observado por meio das teorias de acoplamento entre condução e radiação, uma vez que tais materiais aumentam a espessura ótica dos isolantes. Por fim, realizou-se um estudo sobre os principais tipos de isolantes cerâmicos comerciais e as características microestruturais que conferem suas propriedades.

The energy efficiency of ceramic thermal insulating used at high temperatures is mainly associated to the thermal conductivity (K) of the material. The basic mechanisms of heat transfer, which are conduction, radiation and convection, are in this text, related with the main microstructural parameters aiming to attain thermal insulating with suitable thermal conductivity values in a wide temperature range. It was possible to conclude that the thermal conductivity of porous ceramics is a function of the solid fraction composition and its microstructure. Moreover, the porosity and the pore size are key variables, where the higher the pore volumetric fraction, the lower the thermal conductivity. It was also shown that pores with sizes in the range of 0.5 and 4 µm are the most efficient towards the reduction of K, due to the lower permeability and high scattering capacity given to the microstructure. It is also stated that the presence of opacifier materials can significantly reduce the radiation, a fact that could be observed by the coupling theories involving conduction and radiation, as such materials increase the optical thickness of the insulating products. Finally, a study relating the main types of commercial ceramic insulating and their microstructural characteristics that lead to their usual characteristic properties was carried out.

Atualmente o agregado trióxido mineral (MTA) é o cimento mais utilizado para retrobturação em endodontia. Porém, apesar de sua composição ser semelhante a do cimento Portland convencional, seu elevado custo, longo tempo de endurecimento e baixa resistência mecânica tem motivado a busca por materiais alternativos para esta aplicação. Baseado nisto, neste trabalho foi avaliado a evolução da resistência mecânica e das fases cristalinas durante a hidratação de um cimento de aluminato de cálcio (CAC), visando seu uso em tratamentos endodônticos. Para isto, amostras do cimento Secar 71 foram preparadas e mantidas em contato com água ou SBF (simulated body fluid) ao longo de 15 dias a 37 ºC. Ensaios de compressão uniaxial, porosidade aparente, difração de raios X e termogravimetria foram utilizados na avaliação dos corpos de prova após 1, 3, 7 e 15 dias de cura. Verificou-se que as principais fases formadas foram CAH10, C2AH8, C3AH6 e AH3. Quando em presença de SBF, devido ao seu efeito retardador algumas mudanças na quantidade dos produtos de hidratação do CAC foram observadas, causando efeitos na resistência mecânica do mesmo. Além disso, o presente estudo aponta que a antecipação ou retardamento da formação de algumas fases pode induzir alterações nas propriedades dos cimentos.

Mineral trioxide aggregate (MTA) is the most used retrograde filling cement in the endodontic area. Nevertheless, although its composition is similar to the conventional Portland cement, its high cost, long setting time and low mechanical strength have led to a continuous search for new alternative materials. Considering these aspects, the mechanical strength and crystalline phase evolution of calcium aluminate cement (CAC), during its hydration process, have been evaluated in this work aiming to apply such material for endodontic treatments. Secar 71 cement samples were prepared and kept in contact with water or SBF (simulated body fluid) for 15 days at 37 ºC. Compressive strength, apparent porosity, X ray diffraction and thermogravimetric tests were carried out for the samples evaluation after 1, 3, 7 and 15 days. The main identified phases were CAH10, C2AH8, C3AH6 and AH3. When in the presence of SBF, due to its delaying effect, some changes in the amount of the hydrates in the CAC samples were observed, which affected the mechanical behavior of the cement. Additionally, this study pointed out that the earliness or delaying formation of some phases can induce changes in the cement properties.

As cerâmicas refratárias são caracterizadas por suportarem elevadas temperaturas por longos períodos sem que haja deterioração significativa de suas propriedades. Por isso, são utilizadas como revestimentos em diversos campos industriais, com destaque para a indústria siderúrgica. Neste setor, os refratários assumem um papel de extrema importância, não só por atuarem como materiais de proteção dos vasos siderúrgicos, mas também por serem alvos de constantes melhorias. O aumento na vida média de um refratário resulta em menores custos de manutenção e maior produtividade da usina. Neste contexto, o desenvolvimento de sedes de válvulas de elevado desempenho é de grande interesse, uma vez que falhas prematuras neste componente podem levar a situações desastrosas para a planta siderúrgica. A sede é uma peça refratária pré-moldada que se situa na saída de vazamento do metal da panela de aço. As falhas súbitas nesse componente podem impor custos significativos à usina, pois toneladas de aço podem deixar de ser vazados, além dos gastos com equipe de apoio e reprogramação do processo produtivo. Tais falhas ocorrem geralmente por desgaste corrosivo ou por expansões residuais indesejáveis do material, uma vez que as sedes são produtos onde a primeira queima é realizada já durante a operação. Considerando estes aspectos, o principal objetivo do presente trabalho é revisar os conceitos relacionados aos mecanismos de corrosão que controlam as interações entre concretos espinelizados da sede de válvula e a escória líquida durante a operação de refino do aço. A influência das matérias-primas no desenvolvimento das fases que se formam em temperaturas elevadas e como essas interagem com a escória líquida são aqui abordados. Dessa forma, entendendo os mecanismos de corrosão envolvidos, um controle estrito da microestrutura do concreto poderá auxiliar em seu projeto e produção, garantindo refratários de excelente resistência à corrosão e possibilitando a redução no número de falhas prematuras da sede e o aumento na produtividade da usina siderúrgica.

Refractory ceramics are characterized by an outstanding ability to withstand long exposition at high temperatures without significant properties losses. Thus, they are applied as lining materials in a range of industrial fields, in which the steelmaking is the most important one. Besides protecting the steelmaking vessels, the refractory materials play a role of utmost importance, as the increase in the refractory working life leads to the maintenance costs reduction and higher productivity of the plant. In this context, the development of high-performance well blocks is of great concern, as unexpected failures in this component may lead to costs increase, associated to the loss of tons of steel, maintenance stops and re-scheduling of all steelmaking process. Those failures are usually generated by corrosive wearing or by undesirable residual expansion associated to the refractory microstructure development, as the well blocks main thermal treatment takes place during operation. Considering these aspects, the major objective of the present work is to review all the concepts related to the corrosion mechanism which rules the interaction between the well block spinel-containing castable and the molten slag from the steel ladle. The influence of the raw-materials usually used in these castables in the development of phases at high temperatures and how these phases interact with the molten slag along the steel treatment, are discussed in the present review. Therefore, the mastering of the corrosion mechanisms could lead to the production of refractory castables with superior corrosion resistance, reducing the number of unexpected failures and helping to increase the plant productivity.

O cimento de aluminato de cálcio (CAC) tem sido estudado como um potencial material para aplicações na área da saúde tais como, endodontia e de reconstrução óssea. Tais estudos têm sido baseados em produtos comerciais compostos por uma mistura de fases. Melhorias neste sentido podem ser alcançadas pesquisando as rotas de síntese do CAC visando o adequado balanço entre as fases e o controle das impurezas que podem prejudicar a sua atuação em aplicações nas áreas da saúde. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar a produção das fases de CAC por meio das misturas de Al2O3-CaCO3 ou Al2O3-CaO, utilizando-se a difração de raios X para a caracterização. A produção isolada das fases permite que as suas propriedades possam ser estudadas a fim de determinar uma mistura mais adequada para melhor atender as necessidades do cimento endodôntico a base de CAC e outras. A rota Al2O3-CaO possibilitou a produção das fases de interesse (CA, CA2, C3A e C12A7) com maior pureza comparada aquela no sistema Al2O3-CaCO3.

Calcium aluminate cement (CAC) has been studied as a potential material for applications in the areas of health such as, endodontics and bone reconstruction. These studies have been based on commercial products consisting of a mixture of phases. Improvements can be attained by investigating the synthesis routes of CAC aiming the proper balance between the phases and the control of impurities that may impair its performance for biomedical applications. Thus, the aim of this work was to study the CAC synthesis routes in the Al2O3-CaCO3 and Al2O3-CaO systems, as well as the phase characterization attained by means of X-ray analysis. Thus the particular properties of these phases can be evaluated to define a more suitable composition that results in better properties for an endodontic cement and other applications. The Al2O3-CaO route enabled the production of the target phases (CA, CA2, C3A and C12A7) with a higher purity compared to the Al2O3-CaCO3 one.

Nas indústrias de base ou de transformação tais como, siderúrgicas, metalúrgicas, petroquímicas, entre outras, a energia consumida para o aquecimento da carga sofre perdas tanto pela exaustão dos gases quanto pelos refratários que revestem internamente esses equipamentos industriais que trabalham em altas temperaturas. De acordo a literatura, a tinta de alta emissividade, quando aplicada sobre a superfície interna do revestimento refratário desses equipamentos, contribui para o retorno do calor ao sistema, reduzindo perdas energéticas e minimizando custos no processo produtivo. Neste artigo são discutidos os fundamentos básicos da teoria de emissividade, como a radiação térmica e a teoria de bandas de energia, e a sua correlação com a composição química e aplicação de tintas refratárias visando minimizar custos decorrentes do consumo energético e tornando a unidade produtiva mais sustentável.

For processing industries such as steelmaking, metallurgical, petrochemicals and others, the consumed energy for heating undergoes losses both by the exhaustion gases and the refractory lining of these industrial equipments which work at high temperatures. According to the literature, a high-emissivity paint applied to the inner surface of the refractory lining helps to reclaim the heat in the system, reducing energy losses and costs. This paper presents the fundamentals of the emissivity theory, such as thermal radiation and energy bands, and their correlation with the chemical composition and application of refractory paints in order to minimize the energy consumption costs and result a more sustainable production.

The present work highlights that α-alumina hydrophobicity (attained by the in situ modification of its surface properties with water soluble organic monoacids) cannot be increased by using molecules with low acidity (pKa) values due to the alumina zeta potential profile at pHs below approximately 4. In order to certify this statement, the effects of short-chain fatty acids and fluorinated ones on the alumina contact angle (θe) with water were analyzed. It is also pointed out that the θe values derived from the experiments carried out using fluorinated acids are the highest possible when monoacid surfactants are added in α -alumina suspensions in acidic pH. This result indicates that there is another constraint to the in situ hydrophobization procedure, which was not previously elucidated or fully settled in literature.

Devido à hidratação e seu efeito expansivo, o uso de magnésias reativas em concretos refratários é usualmente evitado. Entretanto, magnésias cáusticas possuem maior área superficial e menor tamanho médio de cristais quando comparadas ao sínter de MgO, podendo favorecer a formação de espinélio (MgAl2O4) em temperaturas menores que as usuais, por aumentar a força motriz para reação da Al2O3 com o MgO. Além disto, a expansão volumétrica associada à hidratação da magnésia poderia ser utilizada para aumentar a resistência mecânica, viabilizando a substituição do cimento e, conseqüentemente, a redução dos custos destes concretos. Considerando-se estes aspectos, o objetivo do presente trabalho foi avaliar a incorporação de fontes de MgO com reatividades distintas (um sínter de MgO e duas magnésias cáusticas) em concretos refratários aluminosos contendo diferentes teores de cimento de aluminato de cálcio (0, 2, 4 ou 6%-p) e 1%-p de microssílica. A incorporação do cimento de aluminato de cálcio e da microssílica foi realizada com o intuito de reduzir os danos associados à hidratação do MgO. Como resultado, rotas para incorporação de fontes de magnésias com reatividade distintas aos concretos são apresentadas, sem os danos decorrentes da expansão volumétrica causada pela hidratação, potencializando a redução da temperatura de início de formação de espinélio. Os resultados também indicam que o MgO, para situações particulares, é uma alternativa adequada para a substituição do cimento de aluminato de cálcio como ligante nestes concretos.

Due to its hydration and expansive effect, the use of caustic magnesia in refractory castables is usually not recommended. However, compared to the dead-burned magnesia, the caustic one has a greater surface area and a smaller crystal mean size, which could induce spinel formation (MgAl2O4) at lower temperatures than usual by enhancing the driving force for the reaction between Al2O3 and MgO. Moreover, the volume expansion associated with the magnesia hydration could be used to develop mechanical strength, allowing the cement replacement and consequently reducing the costs of these castables. Considering these aspects, the objective of the present work was to evaluate the addition of MgO sources with different reactivity (a dead-burned and two caustic magnesias) in refractory castables with various calcium aluminate cement contents (0, 2, 4 or 6 wt%) and 1 wt% of fumed silica. The addition of calcium aluminate cement and fumed silica was carried out in order to inhibit the deleterious effects associated to magnesia hydration. As a result, different routes for magnesia sources addition with distinct reactivity to the castables are presented, without the usual damages resulting from the volumetric expansion caused by MgO hydration, which in parallel will potentially reduce the initial spinel formation temperature. The results also highlighted that magnesia is a suitable alternative to replace calcium aluminate cement as a binder in these castables, for particular compositions.

Os materiais de maior uso em Endodontia como retro-obturador ou selador de defeitos na comunicação da raiz com o periodonto lateral (MTA, mineral trioxide aggregate) e em Ortopedia, para fixar implantes e na remodelação óssea perdida (PMMA, polimetilmetacrilato), apresentam respectivamente, algumas propriedades limitantes como: longo tempo de presa e alta temperatura durante a polimerização. Tais limitações indicam a necessidade de alterações em suas composições bem como o desenvolvimento de materiais alternativos visando expandir suas aplicações. Neste contexto, um novo biomaterial a base de cimento de aluminato de cálcio (CAC) tem sido estudado visando preservar as propriedades positivas e aplicações clínicas do MTA e PMMA superando algumas de suas desvantagens. Estudos recentes envolvendo o uso de CAC têm sido baseados em produtos comerciais compostos por uma mistura de fases. Melhorias neste sentido podem ser alcançadas pesquisando as rotas de síntese do CAC visando o adequado balanço entre as fases e o controle das impurezas que podem prejudicar a sua atuação em aplicações em áreas da saúde. A produção de fases de CAC isoladamente foi estudada anteriormente e neste trabalho é apresentada a sua caracterização quanto à temperatura de reação de hidratação; trabalhabilidade/tempo de presa e quanto a influência sobre pH, condutividade iônica e concentração de sólidos da água e diferentes soluções simuladoras de fluido corporal quando em contato com as fases. Os resultados apresentados indicaram as fases CaO.Al2O3 (CA) e CaO.2Al2O3 (CA2) como as mais promissoras para as aplicações pretendidas.

The mostly used material in Endodontics as root-end filling or perforation as well as root canal sealers (MTA, mineral trioxide aggregate) and in orthopedic surgery to affix implants and to remodel bone loss (PMMA, polymethyl methacrylate), present respectively, some limiting properties such as: long setting time and high polymerization temperature. These drawbacks highlight the need of improvements in their compositions, as well as the development of alternative materials aiming to expand their applications. In this context, a novel biomaterial-based calcium aluminate cement (CAC) has been studied in order to keep the positive properties and clinical applications of MTA and PMMA, overcoming some their disadvantages. Recent studies involving the use of CAC are based on commercial products consisting of a mixture of phases. Improvements can be attained by searching the synthesis routes of CAC aiming the proper balance between the phases and the control of impurities that may impair its performance in applications in the areas of health. The production of CAC phases has been previously studied and this article present their characterization based on hydration temperature; working time/setting time and their influence on pH, ionic conductivity and solids concentration of water and different solutions of simulated body fluid in contact with these phases. The results indicated the CaO.Al2O3 (CA) and CaO.2Al2O3 (CA2) phases as the most suitable for the target applications.

Apesar da hidratação da magnésia constituir uma dificuldade para o seu uso em concretos refratários, trabalhos recentes indicam que o controle da expansão volumétrica associada a esta reação pode ser utilizado para promover o desenvolvimento de resistência mecânica em concretos sem cimento, resultando em um ligante a base de magnésia. Considerando este aspecto, o objetivo do presente trabalho foi avaliar o potencial do MgO e da combinação MgO-SiO2 como agentes ligantes para concretos refratários. Com este propósito utilizou-se três fontes de MgO distintas, um sínter de magnésia e duas magnésias cáusticas. Para o sistema MgO-SiO2, teores distintos de microssílica (1 %-p, 2 %-p e 4%-p) foram adicionados aos concretos a fim de evitar os danos causados pela hidratação da magnésia. Os resultados obtidos destacam que para o sínter de MgO, calcinado acima de 1500 °C, a baixa razão CaO/SiO2 é um dos pré-requisitos para a redução dos efeitos deletérios associados à hidratação. Para as magnésias cáusticas (calcinadas abaixo de 1200 °C) o teor de SiO2 e CaO livre são fundamentais para determinar o efeito ligante e a integridade física final do produto. Além disto, a adição de microssílica apresentou-se como um mecanismo eficiente para controlar a hidratação de diferentes fontes de MgO, entretanto, teores elevados de microssílica podem resultar em uma redução acentuada da fluidez.

Due to its hydration, the use of fine magnesia in refractory castables is a key concern. Nevertheless, recent studies pointed out that the volume expansion associated with this reaction can be used to develop strength in cement-free castables, resulting in magnesia based binder. Considering this aspect, the objective of the present work was to evaluate the potential of MgO and MgO-SiO2 as binders for refractory castables. With this purpose, three different sources of magnesia were used, one dead-burned and two caustic ones. For the MgO-SiO2 system different amounts of fumed silica (1wt.%, 2wt.% and 4wt.%) were added to the castable compositions in order to avoid the damages caused by magnesia hydration. The results attained pointed out that for the sinter calcined above 1500 °C, the low CaO/SiO2 ratio is one of the important issues to inhibit the deleterious effects associated to the hydration. For the caustic magnesia (calcined below 1200 °C) the free SiO2 and CaO contents are fundamental for the binding potential and final physical integrity of the product. Furthermore, the addition of fumed silica was presented as an efficient mechanism to control the hydration of different MgO sources; however, high levels of fumed silica can result in a marked castable flow reduction.