Propriedades físicas e mecânicas de concretos refratários de baixo, ultrabaixo e sem cimento contendo nanopartículas de MgO desenvolvidas in situ por meio de resinas poliméricas

Alves, J. A.; Baldo, J. B.

doi:10.1590/0366-69132019653762750

J. A. Alves Júnior^* * jjunior8404@gmail.com

Federal University of São Carlos, Department of Materials Engineering, Rod. Washington Luiz, km 235, 13565-905, S. Carlos, SP, Brazil

https://orcid.org/0000-0001-9903-0506

J. B. Baldo

Federal University of São Carlos, Department of Materials Engineering, Rod. Washington Luiz, km 235, 13565-905, S. Carlos, SP, Brazil

* jjunior8404@gmail.com

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Figure 1:
X-ray diffraction pattern of powder resulting from the pyrolysis and firing of the Mg²⁺ polymeric aqueous resin.

Figura 1:
Difratograma de raios X do pó resultante da pirólise e queima da resina polimérica de Mg²⁺.

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Figure 2:
Scanning electron micrographs of the polished surface after firing at 1450 ºC/2 h of the castables molded with and without the Mg resin.

Figura 2:
Micrografias eletrônicas de varredura da superfície polida após queima a 1450 °C/2 h dos concretos moldados com e sem a resina de Mg.

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Figure 3:
X-ray diffraction patterns of castables after firing at 1450 ºC/2 h: a) LCC_water; b) LCC_MgO; c) NCC_water; and d) NCC_MgO.

Figura 3:
Difratogramas de raios X dos concretos após queima a 1450 °C/2 h: a) baixo teor de cimento moldado com água; b) baixo teor de cimento moldado com a resina de MgO; c) sem cimento moldado com água; e d) sem cimento moldado com a resina de MgO.

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Figure 4:
Room temperature modulus of rupture in 3-point bending of the investigated castables after firing at 1450 ºC/2 h. Values are the average of 5 tested specimens for each castable.

Figura 4:
Módulo de ruptura (em três pontos) à temperatura ambiente dos concretos estudados após queima a 1450 °C/2 h. Valores são médias de 5 espécies de cada concreto.

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Figure 5:
Linear dimensional variation (dL/L) of the different castables specimens molded with 5.8 wt% water (a) and 8 wt% Mg aqueous polymeric resin (b), after firing at 1450 ºC/2 h.

Figura 5:
Variação linear dimensional (dL/L) dos espécimes de diferentes concretos moldados com 5,8% de água (a) e 8% da resina polimérica de Mg (b), após queima a 1450 ºC/2 h.

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Figure 6:
Dynamic elastic modulus measurements using IET of dried (110 ºC/12 h) bars of the investigated castables, with a heating rate of 5 ºC/min until 1500 ºC and a cooling rate of 10 ºC/min.

Figura 6:
Medidas do módulo elástico dinâmico usando a técnica de excitação por impulso de corpos de prova secos (110 °C/12 h) com taxa de aquecimento de 5 °C/min até 1500 °C e taxa de resfriamento de 10 °C/min.

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Figure 7:
Residual flexural strength after a single thermal shock under sudden temperature gradients of ΔT= 25 (without thermal shock), 300, 600 and 900 °C.

Figura 7:
Resistência à flexão em três pontos após um ciclo de choque térmico nos gradientes de temperatura de 25 (sem choque térmico), 300, 600 e 900 ºC.

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Table I
Reagents used to produce the Mg²⁺ polymeric resin.

Tabela I
Reagentes utilizados na produção da resina polimérica de Mg²⁺.

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Table II
Compositions (wt%) of the three different castables.

Tabela II
Composição (% em massa) dos três diferentes concretos.

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Table III
Particle size, surface area and crystallite size of MgO after pyrolysis and firing (1000 ºC/1 h) of the Mg²⁺ polymeric aqueous resin.

Tabela III
Tamanho de partícula, área superficial e tamanho de cristalito do MgO após pirólise e queima (1000 °C/1 h) da resina polimérica de Mg²⁺.

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Table IV
Results of apparent porosity and density of the investigated castables after firing at 1450 ºC/2 h.

Tabela IV
Resultados de porosidade e densidade aparentes dos concretos investigados após queima a 1450 °C/2 h.

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(A)

Table I Reagents used to produce the Mg2+ polymeric resin.

Reagent	Formula
Citric acid monohydrate (Merck Millipore)	C₆H₈O₇.H₂O
Magnesium nitrate hexahydrate (Merck Millipore)	Mg(NO₃)₂.6H₂O
Ethylene glycol (Synth)	C₆H₆O₂

Table II Compositions (wt%) of the three different castables.

Raw material	FA 4/10	FA 10/20	FA 20/40	FA 70/140	FA #325	CA CT3000	CAC	HA	MS 971-U	STP	APA
LCC	21.0	16.0	10.0	13.0	17.0	13.0	5.0	-	5.0	0.1	0.05
ULCC	21.0	16.0	10.0	13.0	18.0	14.5	2.5	-	5.0	0.1	0.05
NCC	21.0	16.0	10.0	13.0	18.0	13.0	0.5	3.5	5.0	0.1	0.05

Table III Particle size, surface area and crystallite size of MgO after pyrolysis and firing (1000 ºC/1 h) of the Mg2+ polymeric aqueous resin.

Surface area - BET (m²/g)	Particle size (nm)	Crystallite size (nm)
83.1	21	18

Table IV Results of apparent porosity and density of the investigated castables after firing at 1450 ºC/2 h.

Castable	Apparent density (g/cm³)	Apparent porosity (%)
LCC_water	3.02	21
ULCC_water	2.91	21
NCC_water	2.85	19
LCC_MgO	3.07	19
ULCC_MgO	3.16	19
NCC_MgO	3.29	16

[1] * jjunior8404@gmail.com

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