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.

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.

Considerando-se as dificuldades para a utilização de MgO em concretos refratários, técnicas anti-hidratação têm sido propostas com o objetivo de minimizar os efeitos deletérios causados pela reação da magnésia com a água. Em paralelo, surge a necessidade de investigar novas metodologias que permitam melhor avaliar os danos causados pela hidratação. Neste sentido, uma técnica promissora consiste no acompanhamento do módulo de Young durante as etapas de cura e secagem dos concretos. No presente trabalho, concretos refratários contendo magnésia cáustica ou sínter de MgO foram avaliados por meio do acompanhamento do módulo elástico utilizando-se o método de ressonância de barras. A avaliação das etapas iniciais de processamento (cura e secagem) dos concretos por meio do uso desta técnica apresentou-se como uma alternativa adequada para detecção dos efeitos causados pela hidratação do MgO. Os resultados obtidos também destacam que, em comparação com outras técnicas comumente empregadas, as medidas do módulo elástico permitem delinear com maior precisão a evolução da microestrutura em função do tempo, além de detectar antecipadamente os danos relacionados à formação de brucita, garantindo-se assim maior sensibilidade no monitoramento de tal reação.

Considering the difficulties related to the use of MgO in refractory castables, anti-hydration techniques have been proposed, in order to minimize the drawbacks as a result of the magnesia hydration. In parallel, new methodologies should be investigated, aiming better evaluation of the damage caused by the hydration. In this context, a promising technique is the Young's modulus measurement during curing and drying processing steps of refractory castables. In this work, caustic magnesia-containing castables and dead-burned magnesia-containing ones were evaluated by following the elastic modulus profile using the resonance bar method. The evaluation of the initial stages of castables processing (curing and drying) using this technique seemed to be a proper route to detect MgO hydration. The results also highlighted that, compared with usual methods, the elastic modulus measurements results a better sample evolution profile as a function of time and earlier detection of the damage associated with brucite formation.