Adição de cimento de aluminato de cálcio e seus efeitos na hidratação do óxido de magnésio

Abstract

ResumoCimento de aluminato de cálcio (CAC) e óxido de magnésio (MgO) são duas importantes matérias primas para a indústria de concretos refratários e apresentam grande tendência à hidratação. Os efeitos dessa reação em cada caso isolado são distintos e bem conhecidos: enquanto o CAC hidratado atua como ligante e garante a resistência mecânica do material antes da sinterização, a hidratação do MgO pode causar sua total desintegração em alguns casos. Devido ao interesse tecnológico nesses materiais, é importante investigar as peculiaridades desses processos e as potenciais interações entre eles. Neste trabalho, os efeitos da adição de diferentes teores de CAC na hidratação do MgO foram investigados em suspensões aquosas usando medidas de expansão volumétrica aparente, pH das suspensões e difração de raios X. Foi observado que os efeitos danosos da hidratação do MgO podem ser significativamente reduzidos com um controle adequado do teor de CAC nas formulações. Palavras-chave: cimento de aluminato de cálcio, óxido de magnésio, hidratação, hidrotalcita. Abstract Calcium aluminate cement (CAC) and magnesium oxide (MgO) are two of the most important raw materials for refractory castables

Ligantes hidráulicos e a hidratação de óxido de magnésio em concretos refratários

“…Para o parâmetro EVA, V 0 é o volume inicial da amostra e V E o correspondente após a hidratação e expansão. Uma descrição detalhada da técnica e sua utilização pode ser encontrada na literatura [4,6,8,9].…”

“…A termogravimetria tem sido utilizada em diversos trabalhos para acompanhar a hidratação/desidratação do MgO em suspensões e concretos [4,5,8,9]. As curvas de perda de massa em função da temperatura para sistemas contendo CAC e MgO geralmente são compostas por 4 picos principais [4].…”

“…A literatura sugere que, com o uso de técnicas anti-hidratação para o MgO (TAHM), esse efeito colateral pode ser reduzido e os benefícios da adição de MgO maximizados [5][6][7]. Entre aquelas melhor descritas, o controle do teor e tipo de ligante utilizado [8,9] destaca-se como uma das mais eficazes. O cimento de aluminato de cálcio (CAC) e as aluminas hidratáveis (AH) são os ligantes hidráulicos mais utilizados em formulações de concretos refratários, garantindo resistência mecânica adequada para desmoldagem, até a sinterização do material.…”

“…Durante esse processo, um significativo aumento no pH do concreto é observado (equações A e B) [11,12]. Pelo princípio do deslocamento de equilíbrio químico, o excesso de íons OH -favorece a hidratação do MgO, como mostrado na Equação C [2,3] Testes realizados em suspensões aquosas de CAC e sínter de MgO mostraram que quanto maior o teor de CAC na formulação, maior o aumento de pH e a quantidade de brucita formada, para uma mesma condição de tempotemperatura (7 dias, a 50 ºC, em ambiente úmido) [8]. Conseqüentemente, para composições com reduzido teor de CAC, menores níveis de EVA foram observados.…”

“…Nesse caso, dois efeitos contribuíram para interromper essa reação: 1) a hidratação da AH afeta menos significativamente o pH da suspensão 2) a liberação de íons Al 3+ permite a formação de uma camada insolúvel e protetora de hidrotalcita (Mg 6 Al 3 (OH) 16 (CO 3 ×4H 2 O) [17,18] na superfície das partículas de MgO, reduzindo a velocidade de hidratação [9]. Com base nessas investigações [8,9], o presente trabalho teve como objetivo verificar a eficácia do controle do tipo e teor de ligante como técnica anti-hidratação para o MgO em formulações de concreto refratário. Uma composição de concreto contendo sínter de MgO e diferentes teores de CAC ou AH foi avaliada por meio de testes de hidratação, de expansão volumétrica aparente e termogravimetria.…”