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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
ELIANA MACÊDO COUVIGNOU
Análise da Conformidade e Caracterização da Matéria-
Prima Empregada na Fabricação de Blocos Cerâmicos
na Região Metropolitana de Salvador
Salvador - Bahia
2007
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ELIANA MACÊDO COUVIGNOU
Análise da Conformidade e Caracterização da Matéria-
Prima Empregada na Fabricação de Blocos Cerâmicos
na Região Metropolitana de Salvador
Dissertação submetida à Universidade Federal do Rio Grande
do Norte como parte dos requisitos para obtenção do grau de
Mestre em Engenharia Mecânica.
Área de concentração: Tecnologia de Materiais
Orientadores: Prof. Antonio Eduardo Martinelli
Prof. Rubens Maribondo do Nascimento
Salvador - Bahia
2007
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
ELIANA MACÊDO COUVIGNOU
Análise da Conformidade e Caracterização da Matéria-Prima Empregada na
Fabricação de Blocos Cerâmicos na Região Metropolitana de Salvador
Esta dissertação foi julgada adequada para a obtenção do título de Mestre em Engenharia Mecânica
sendo aprovada em sua forma final.
BANCA EXAMINADORA
Prof. Ph.D Antonio Eduardo Martinelli – Orientador principal – PPGEM/UFRN
Prof. Dr. Eng. Rubens Maribondo Nascimento – orientador – PPGEM/UFRN
Prof. Dr
a
Maria Doroteia Costa Sobral – examinadora externa – CEFET/BA
Ao meu pai
que, pela vontade de Deus, não pode
aguardar por este momento.
AGRADECIMENTOS
Aos meus pais, pelo exemplo de vida na caminhada terrestre em busca da evolução espiritual.
A minha família pelo amor, carinho, compreensão e apoio dados durante o período em que estive
dedicada aos estudos e pesquisas para elaboração deste trabalho.
Aos professores Antonio Eduardo Martinelli e Rubens Maribondo do Nascimento, orientador e co-
orientador deste trabalho, respectivamente, que desempenharam de forma brilhante o papel a eles
atribuído. Foram educadores, colaboradores, compreensivos, dedicados e principalmente amigos.
Aos meus amigos e colegas de trabalho que conviveram comigo incentivando-me a prosseguir, em
especial a Osvaldo Cruz, Silvio Gonzaga, Rivailda Argollo, Silvia Becher e Anilson Gomes pela
paciência, atenção e colaboração constante.
A Felipe Formiga, Pedro Alighiery, Márcio Varela, Adriano Rabelo e Jaqueligia Brito, amigos e
colaboradores da UFRN que me ajudaram, na realização desta tarefa.
Ao CEFET-BA e a UFRN pela oportunidade, aos professores dos respectivos programas de pós-
graduação pelas orientações e ensinamentos e todos os colegas de curso com os quais partilhei
alegres momentos.
Em especial, agradeço a Adroaldo Pereira e Daniel Couvignou pelo carinho e compreensão durante o
tempo dedicado a conclusão de mais esta etapa.
Agradeço a Deus, pai de todos nós, que na sua infinita bondade concedeu-me esta graça.
A procura da verdade é difícil e é fácil, já que ninguém
poderá desvendá-la por completo ou ignorá-la
inteiramente. Contudo, cada um de nós poderá
acrescentar um pouco do nosso conhecimento sobre a
natureza e, disto, uma certa grandeza emergirá.
(Aristóteles, 350 AC)
RESUMO
O mercado potencial de cerâmica estrutural na região metropolitana de Salvador é
responsável pelo consumo de mais de 800 milhões de peças/ano. Com um comércio
cada vez mais exigente e competitivo torna-se necessário que as indústrias
ceramistas invistam em ações que visem aperfeiçoar a qualidade de seus produtos.
O objetivo desse estudo foi avaliar o índice de conformidade de blocos cerâmicos e
caracterizar a matéria-prima. Foram empregadas as normas ABNT para análise de
conformidade de blocos cerâmicos em três indústrias (A, B e C) da Região
Metropolitana do Salvador, bem como técnicas para caracterização química, física e
mecânica das matérias-primas e formulação e análise das massas. Com base nos
resultados alcançados pode-se concluir que os blocos cerâmicos fabricados pelas
indústrias pesquisadas não apresentam conformidade com as normas técnicas
brasileiras. Os argilominerais encontrados nas matérias-primas estudadas (massas
A, B e C) foram a caulinita e a ilita que ficaram entre 64 a 90% e o teor de quartzo
livre entre 10 e 25%. Os arenosos são predominantemente argilas cauliníticas. Os
materiais caracterizados apresentaram baixa concentração de materiais amorfos,
baixo teor de óxidos alcalinos e, conseqüentemente, concentrações muito baixas de
feldspatos. A análise das curvas de gresificação das massas demonstra que a
inclinação da curva de retração linear é mais acentuada para a massa A, na faixa de
temperatura estudada, e justifica a significativa não conformidade dimensional
verificada nos blocos produzidos pela cerâmica A.
Palavras Chave:
Cerâmica Estrutural, Conformidade, Matéria-Prima.
ABSTRACT
The potential market of the metropolitan area of Salvador accounts for the estimated
consumption of roughly 800 million horizontally perforated extruded clay bricks a
year. The growing demand of consumers along with the competitiveness of the
structural ceramic sector has driven forward a number of recent efforts and
investments towards improving the quality of structural ceramics. In this scenario, the
present study focused on sampling and evaluating the conformity of 8-hole
horizontally perforated extruded clay bricks manufactured by different plants (A, B
and C) in the metropolitan area of Salvador. In addition, representative clay and
sandy-clay materials were collected from each plant and characterized by
conventional physical, chemical and mineralogical techniques. Finally, experimental
compositions designated as A, B and C, according to the source, were prepared by
mixing different contents of the raw materials collected in the plants, fired at different
temperatures and characterized. The results revealed a series of non conformities
regarding ABNT guidelines. The characterization of raw materials revealed the
presence of kaolinite and ilite in concentrations ranging from 64 to 90 wt.% along with
free quartz (10 - 25%). The sandy-clay samples consisted basically of kaolinite. All
raw materials depicted low contents of organics, amorphous constituents, alkaline
oxides and feldspar. An analysis of the firing behavior of all different ceramic
compositions revealed that the linear contraction of composition A was rather
significant considering the temperature range evaluated, and it justifies the significant
dimensional non conformity that was shown by bricks made with the ceramic A.
Keywords:
Structural ceramic brick, conformity, clay minerals.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1.1 – Mapa da Região Metropolitana de Salvador. 14
Figura 2.1 – Processo para obtenção de produtos cerâmicos. 21
Figura 2.2 – Extração da argila, Candeias/BA. 21
Figura 2.3 – Processo de sazonamento, Candeias/BA. 22
Figura 2.4 – Máquina extrusora. 23
Figura 2.5 – Boquilha. 23
Figura 2.6 – Secagem forçada. 24
Figura 2.7 – Variação da retração de secagem em função da água de
conformação – curva de Bigot. 25
Figura 2.8 – Representação esquemática da secagem do sistema argila-água. 26
Figura 2.9 – Forno em operação, tipo Hoffmann. 27
Figura 2.10 – Forno em operação, tipo Túnel. Lateral do forno (A) e boca
de alimentação do forno (B). 28
Figura 2.11 – Linhas de blocos cerâmicos. 31
Figura 3.1 – Acondicionamento dos blocos cerâmicos. 34
Figura 3.2 – Determinação da largura média. 39
Figura 3.3 – Determinação da altura média. 39
Figura 3.4 – Determinação do comprimento médio. 39
Figura 3.5 – Representação esquemática do desvio em relação ao esquadro. 40
Figura 3.6 – Representação esquemática da planeza das faces. 41
Figura 3.7 – Imersão do corpo-de-prova em um recipiente com água. 43
Figura 3.8 – Balança de precisão. 43
Figura 3.9 – Forno para secagem de amostras. 44
Figura 3.10 – Capeamento do bloco cerâmico. 45
Figura 3.11 – Esquema da metodologia adotada. 46
Figura 3.12 – Argila coletada, Candeias/BA. 47
Figura 3.13 – Moinho de bolas. 48
Figura 3.14 – Moinho excêntrico. 48
Figura 3.15 – Preparação da massa cerâmica. 49
Figura 3.16 – Matriz utilizada para moldagem dos corpos-de-prova. 50
Figura 3.17 – Estufa para esterilização e secagem. 51
Figura 3.18 – Forno elétrico para sinterização das amostras. 51
Figura 4.1 – Deformações e fraturas nos blocos. 57
Figura 4.2 – Planeza das faces do bloco. 61
Figura 4.3 – Bloco cerâmico de vedação com furos na horizontal. 66
Figura 4.4 – Difratograma de raios X da argila A. 71
Figura 4.5 – Difratograma de raios X da argila B. 72
Figura 4.6 – Difratograma de raios X do arenoso B. 72
Figura 4.7 – Difratograma de raios X da argila C. 73
Figura 4.8 – Difratograma de raios X do arenoso C. 74
Figura 4.9 – TD/ATD da argila A. 77
Figura 4.10 – TD/ATD da argila B. 78
Figura 4.11 – TD/ATD do arenoso B. 79
Figura 4.12 – TD/ATD da argila C. 79
Figura 4.13 – TD/ATD do arenoso C. 80
Figura 4.14 – Distribuição granulométrica da argila A. 81
Figura 4.15 – Distribuição granulométrica da argila B. 82
Figura 4.16 – Distribuição granulométrica do arenoso B. 82
Figura 4.17 – Distribuição granulométrica da argila C. 83
Figura 4.18 – Distribuição granulométrica do arenoso C. 83
Figura 4.19 – Curva de gresificação da mistura A. 86
Figura 4.20 – Curva de gresificação da mistura B. 86
Figura 4.21 – Curva de gresificação da mistura C. 87
Figura 4.22 – Porosidade aparente em função da temperatura de queima
na mistura A. 89
Figura 4.23 – Porosidade aparente em função da temperatura de queima
na mistura B. 90
Figura 4.24 – Porosidade aparente em função da temperatura de queima
na mistura C. 90
Figura 4.25 – Massa específica aparente em função da temperatura de queima
na mistura A. 91
Figura 4.26 – Massa específica aparente em função da temperatura de queima
na mistura B. 92
Figura 4.27 – Massa específica aparente em função da temperatura de queima
na mistura C. 92
LISTA DE TABELAS
Tabela 2.1 – Classificação das argilas naturais segundo diversos critérios. 20
Tabela 3.1 - Formulação das massas cerâmicas. 50
Tabela 4.1 – Dimensões de fabricação. 58
Tabela 4.2 – Tolerâncias de fabricação. 58
Tabela 4.3 – Intervalo de variação das dimensões dos blocos cerâmicos. 58
Tabela 4.4 – Dimensões reais dos blocos cerâmicos. 59
Tabela 4.5 – Desvio em relação ao esquadro. 60
Tabela 4.6 – Planeza das faces. 62
Tabela 4.7 – Espessura das paredes externas. 63
Tabela 4.8 – Absorção de água. 64
Tabela 4.9 – Resistência à compressão. 66
Tabela 4.10 – Resistência à compressão obtida. 67
Tabela 4.11 – Resultado de conformidade. 68
Tabela 4.12 – Composição química das matérias-primas. 69
Tabela 4.13 – Total de óxidos fundentes nas matérias-primas. 70
Tabela 4.14 – Análise racional das matérias-primas. 75
Tabela 4.15 – Distribuição granulométrica das matérias-primas. 84
Tabela 4.16 – Coeficientes de Schuen (ºC). 88
Tabela 4.17 – Panorama dos resultados dos ensaios de massas. 93
Tabela 4.18 – Caracterização das massas cerâmicas. 94
SUMÁRIO
CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO 13
CAPÍTULO 2 – FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
16
Características, propriedades e aplicações das argilas
17
Cadeia produtiva da indústria cerâmica
21
Blocos cerâmicos de vedação 29
CAPÍTULO 3 – METODOLOGIA E PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
33
Caracterização tecnológica do produto
34
Caracterização da massa cerâmica 46
CAPÍTULO 4 – RESULTADOS E DISCUSSÃO
55
Caracterização tecnológica dos blocos cerâmicos
56
Caracterização das matérias-primas
69
Ensaios tecnológicos das massas 85
CAPÍTULO 5 – CONCLUSÕES
95
SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS
98
REFERÊNCIAS
99
INTRODUÇÃO
A cerâmica estrutural constitui-se em ramo tradicional da indústria na região
Nordeste. Na Bahia, a história da presença de produtos cerâmicos remonta à antiguidade. A
produção cerâmica realizada por grupos de oleiros através de métodos artesanais e
tradicionais tem extrema importância sócio-econômica uma vez que essa atividade fixa o
homem no interior, utilizando mão-de-obra local gerando emprego e renda. São empresas
na maioria de estrutura familiar, com pequena capacidade de produção.
O estado da Bahia possui grandes reservas de argila proveniente de formações
geológicas da bacia sedimentar do recôncavo baiano, suficientes para suprir as fábricas
instaladas na região (PORTAL BAHIAINVEST, 2005). Aliado a grande disponibilidade da
principal matéria-prima para a produção da cerâmica estrutural, estas reservas estão
situadas em uma área que dispõe de infra-estrutura de transporte e escoamento de
produção, incluindo portos, rodovias e ferrovias, além de um parque industrial em operação.
Por fim, a presença de um gasoduto favorece o crescimento do setor cerâmico com
possibilidade de utilização de fornos mais modernos e de alto rendimento, com custos
menores, maior escala de produção e tecnologia capaz de atender às exigências técnicas
de produtos de maior valor tecnológico e econômico agregado.
Com uma localização geográfica privilegiada e em uma posição facilitada à
distribuição para outros centros consumidores no país e exterior a Região Metropolitana de
Salvador (figura 1.1) constituída dos Municípios de Salvador, Camaçari, Candeias, Itaparica,
Lauro de Freitas, São Francisco do Conde, Simões Filho, Vera Cruz, Dias D’Ávila e Madre
de Deus apresenta um quadro favorável à implantação do pólo de cerâmica.
Através de um convênio da Secretaria da Indústria, Comércio e Mineração (SICM)
com o SENAI, em novembro de 2002, foram cadastradas aproximadamente 238 empresas
de cerâmica estrutural, localizadas em 97 municípios do Estado da Bahia, especialmente no
eixo Metropolitano, Grande Recôncavo, Extremo Sul, Planalto, Chapada, Mata Atlântica e
Nordeste.
A Região Metropolitana de Salvador está caminhando para tornar-se um pólo
cerâmico. Hoje, já abriga unidades industriais de empresas como ELIANE e MOLIZA,
oriundas de Santa Catarina. Recentemente, duas novas fábricas se instalaram na região: a
INCENOR e a TECNOGRES, do grupo INCEFRA - Indústria Cerâmica Fragani Ltda. Todas
essas empresas estão voltadas para o setor de revestimentos cerâmicos.
Introdução
14
Figura 1.1: Mapa da Região Metropolitana de Salvador
Fonte: CONDER – Painel de Informações (1997)
O setor de revestimentos cerâmicos tem investido na modernização de seu parque
fabril e no emprego de novas tecnologias. Como resultado, o quadro da produção brasileira
é um dos melhores do mundo. Com grande volume de produção e considerável variedade
de produtos, a indústria de revestimentos ocupa uma posição de destaque na construção,
em praticamente todos os segmentos imobiliários com grande participação no mercado
consumidor. Na região Nordeste, o consumo de revestimentos cerâmicos representa 20%
do mercado nacional. Segundo levantamento feito pela Associação Brasileira de Cerâmica
(ABC, 2002), a Bahia produz 3 milhões de m
2
anuais de cerâmica de revestimento, contudo,
apenas o mercado metropolitano de Salvador tem potencial para consumir 8 milhões de m
2
anuais.
Mesmo com os inúmeros avanços tecnológicos, o cenário nacional da indústria de
cerâmica estrutural não se desenvolveu da mesma forma. As fábricas do setor de cerâmica
estrutural na Bahia permanecem com a mesma estrutura industrial antiga, sem implementar
modernizações ou controles de sua produção. Como resultados da obsolescência das
máquinas, percebem-se altos índices de perda no processo produtivo e um grande número
de peças fora de padrão. O primeiro setor a sentir esse impacto negativo é o da indústria da
construção civil. A falta de capacitação profissional, a ausência de planejamento e controle
da produção, o desconhecimento de tecnologias modernas e adequadas são os principais
motivos que explicam as dificuldades encontradas pelos ceramistas para manter-se em
operação em mercados cada vez mais abertos, competitivos e que demandam produtos de
qualidade comprovada.
O mercado potencial de cerâmica estrutural no estado da Bahia gira em torno de 1,4
bilhões de peças/ano, sendo a região metropolitana responsável pelo consumo de mais de
Introdução
15
800 milhões de unidades. Para atender esta demanda, mais de 30% dos blocos e tijolos e
90% das telhas são provenientes de outros estados.
Com um mercado cada vez mais exigente e competitivo, torna-se necessário que as
industrias invistam continuamente na melhoria de sua estrutura e organização empresarial.
A implementação de novas tecnologias que visem aperfeiçoar a qualidade de produtos deve
considerar características específicas da região e estar embasada em análises e
diagnósticos de qualidade.
As fábricas de cerâmica estrutural enfrentam problemas na falta de padronização de
seus produtos (VÁSQUEZ/2005). A grande variedade de tipos de produtos dificulta o
controle da produção devido à descontinuidade na linha de fabricação das peças. Temas de
grande destaque durante o ano de 2005 como o referencial da qualidade para a cerâmica
estrutural, a revisão das normas técnicas de fabricação e métodos de ensaios, com ênfase
nas medidas de fabricação de blocos cerâmicos que já estão sendo fiscalizados pelo
Inmetro e IPEMs estaduais justificam e fortalecem o propósito dessa dissertação.
Dessa forma, o objetivo central desse estudo é avaliar o índice de conformidade de
blocos cerâmicos produzidos na região metropolitana de Salvador de acordo com as
características técnicas determinadas pelas normas brasileiras e caracterizar a matéria-
prima. Produzir um diagnóstico do setor, ainda que parcial, a fim de incentivar e viabilizar
ações nas industriais cerâmicas na busca de certificação de seus produtos, aumentando a
competitividade no mercado nacional é também objetivo desse trabalho.
Para atingir essa meta, foram selecionados matérias-primas e blocos cerâmicos de
vedação queimados de três fábricas de cerâmica estrutural da Região Metropolitana do
Salvador. As matérias-primas empregadas na confecção de blocos cerâmicos de vedação
foram caracterizadas. Foi avaliado, ainda, o comportamento dos corpos cerâmicos
sinterizados através de ensaios tecnológicos de massas.
.
2
Fundamentação Teórica
Fundamentação Teórica
17
2.1 CARACTERÍSTICAS, PROPRIEDADES E APLICAÇÕES DAS ARGILAS
Solos são materiais que resultam do intemperismo ou meteorização das rochas, por
desintegração mecânica ou decomposição química. Por desintegração mecânica, através de
agentes como água, temperatura, vegetação e vento, formam-se os pedregulhos e areias
(solos de partículas grossas), siltes (partículas intermediárias) e, somente em condições
especiais, as argilas (partículas finas). Por decomposição química entende-se o processo
em que há modificação química ou mineralógica das rochas de origem. O principal agente é
a água e os mais importantes mecanismos de ataque são: a oxidação, hidratação,
carbonatação e os efeitos químicos da vegetação. As argilas representam o último produto
do processo de decomposição. Normalmente esses processos atuam simultaneamente; em
determinados locais e condições climáticas. Um deles pode ter predominância sobre o outro.
O solo é, assim, uma função da rocha-mater e dos diferentes agentes de alteração.
(CAPUTO, H. P. 1978).
O termo argila é empregado para designar um material inorgânico natural, de
aspecto terroso, de comportamento plástico quando adicionada uma determinada
quantidade de água.
As argilas são rochas constituídas essencialmente por pequeníssimos minerais
cristalinos, chamados minerais argílicos, onde os elementos mais freqüentes são: oxigênio,
silício, alumínio, ferro, magnésio, potássio, e sódio. Podem conter também fragmentos de
outros minerais não argilosos, tais como: quartzo, feldspato, mica, calcite, hematite, etc,
além de matéria orgânica e outras impurezas.
Os minerais argílicos ou argilominerais pertencem ao grupo dos filossilicatos e
formam estruturas em cadeias compostas de folhas tetraédricas (T) de silício e octaédricas
(O) de alumínio, e com menor freqüência de magnésio e/ou ferro. Constituem unidades
estruturadas na proporção de 1:1 (TO) ou 2:1 (TOT). Este arranjo, sobretudo o espaçamento
basal dessas unidades estruturais, é identificável por difração de raios X (DRX) e possibilita
a classificação em quatro grupos principais: caulinita, esmectita, ilita e clorita.
Do ponto de vista composicional, a caulinita é caracterizada por uma razão
SiO
2
/Al
2
O
3
=2, a qual é inferior à que se verifica noutros minerais argilosos. Isso revela a
remoção ou exclusão de Si durante o processo denominado caulinização.
Segundo FIGUEIDO G., 1988 a caulinita forma-se em regiões com abundante
precipitação, boa drenagem e com solos ácidos. Nos solos de áreas tropicais, embora
neutros ou ligeiramente alcalinos devido à oxidação rápida da matéria orgânica cuja
Fundamentação Teórica
18
acumulação não é facilitada, a caulinita é abundante. A caulinita pode ocorrer em depósitos
lacustres, fluviais, estuarinos, lagunares e marinhos, como mineral herdado, transportado
por via líquida ou gasosa de locais mais ou menos distantes onde ela havia sido
neoformada. A caulinita pode resultar da transformação de outros minerais argilosos. Assim
acontece com a transformação montimorilonita → caulinita passando por edifícios
estruturais interestrificados montimorilonita-caulinita e com a transformação haloisita →
caulinita. A ilita pode formar-se a partir da combinação de iões em solução resultantes da
meteorização ou da ação hidrotermal sobre aluminossilicatos quer sejam filossilicatos (micas
parcialmente degradadas ou abertas, clorites, montmorilonitas ou caulinitas) ou não sejam
filossilicatos (feldspatos, piroxenas, anfíbolas, etc.). A ilita pode formar-se por transformação
diagenética que implica por exemplo a reconstituição da sua estrutura própria por fixação de
K
+
na estrutura de outros minerais argilosos:
Caulinita + K
+
→ ilita dioctaédrica
Montimorilonita + K
+
→ ilita, ilita glauconítica
São características desejadas para o emprego da argila na indústria de cerâmica
estrutural (MOTTA, 2001):
1. Permitir moldagem adequada e ser de fácil desagregação;
2. Apresentar granulometria fina e conveniente distribuição granulométrica dos
argilominerais e inertes (a fim de garantir o controle das dimensões finais do
produto);
3. Apresentar razoável teor de matéria orgânica, que juntamente com a
granulometria adequada, conferem boa plasticidade e a necessária resistência
mecânica que evita deformações e permite o manuseio das peças cruas;
4. Não conter ou apresentar baixo teor de carbonatos, sulfatos e sulfetos;
5. Apresentar cor vermelha após a queima.
Na presença de água as argilas desenvolvem uma série de propriedades tais como:
plasticidade, porosidade, resistência mecânica a úmido, retração linear de secagem,
compactação, tixotropia e viscosidade de suspensões aquosas que explicam sua grande
variedade de aplicações tecnológicas.
As indústrias de cerâmica estrutural utilizam normalmente uma mistura de argila
plástica com argila magra. Somente uma mistura corretamente dosada proporcionará o
necessário equilíbrio entre plasticidade e magreza (ABC, 2002).
Fundamentação Teórica
19
Em termos granulométricos, a fração argila corresponde ao conjunto de partículas
inferiores a 2 µm ou 4 µm, segundo as escalas de Attemberg e Wentworth, respectivamente.
De acordo com a ABNT, as argilas são compostas de partículas coloidais de diâmetro
inferior a 0,005 mm, com alta plasticidade quando úmidas, e que, quando secas, formam
torrões dificilmente desagregáveis pela pressão dos dedos (NBR 7181,1984). Em se
tratando de um material extremamente fino, muitas vezes de mineralogia mista, torna-se
difícil a identificação precisa das argilas, favorecendo uma vasta divulgação de terminologias
conforme apresentado na tabela 2.1.
Há milhares de anos o homem vem utilizando o barro - denominação comumente
empregada à argila - e ainda hoje vem encontrando para ela novas e importantes
aplicações. A argila é uma matéria-prima importante na agricultura, mecânica de solos,
indústria de papel, metalúrgica, petrolífera e na indústria cerâmica na fabricação de uma
série de produtos. Sua aplicação na indústria cerâmica pode ser classificada em três grupos
principais: cerâmica estrutural (tijolos, blocos, telhas, ladrilhos de piso e manilhas), cerâmica
branca (louça de mesa, porcelana técnica, pisos, azulejos, porcelana doméstica e material
sanitário) e materiais refratários (materiais sílico-aluminosos, aluminosos e refratários
especiais). Neste trabalho destacamos o emprego da argila na indústria de cerâmica
estrutural e, mais especificamente, na fabricação de blocos cerâmicos de vedação.
Fundamentação Teórica
20
Tabela 2.1 – Classificação das argilas naturais segundo diversos critérios
Critérios de
Classificação
Exemplos de Classificação Usuais
Aplicação Argilas comuns ou para cerâmica vermelha; argilas plásticas para
cerâmica branca; caulim; argila refratária; bentonitas; argilas
descorantes
Composição
mineralógica
Argilas cauliníticas; caulim; esmectita e argilas esmectíticas; illita e
argilas illíticas; gibbsita e argilas gibbsíticas; argilas calcíticas; ou de
composição mista
Litologia Folhelho; argilito; siltito; ritmito; varvito; argila turfosa
Composição
química
Argilas alcalinas; ferruginosas; carbonáticas; aluminosas
Quanto à
temperatura de
fusão e refrataridade
Argilas fundentes; refratárias; argila refratária aluminosa, alta alumina
Origem geológica
(alteração-
transporte)
Argilas sedimentares; argilas de alteração; argilas residuais ou
primárias; argilas transportadas ou secundárias; argila coluvial
Origem geológica
(ambiente
deposicional)
Argilas marinhas; de várzea; fluvial; lacustre; deltaica; de estuário;
glacial
Idade geológica Argilas quaternárias; terciárias, fanerozóicas, gondwânicas
Contexto
geomorfológico-
geológico
Argila de baixio; argila de várzea; argila de planície; argila de alto;
argila formacional; argila de barranco; argila de morro
Plasticidade Argila plástica; argila semiplástica; argila gorda; argila magra
Granulometria Argila; argila síltica; argila arenosa
Denominações
locais
Taguá (taguá mole, taguá duro); tabatinga; torba
Terminologias
internacionais
Ball clay; underclay; flint clay
Fonte: Catálogo de matérias-primas cerâmicas da Bahia, 2003.
Fundamentação Teórica
21
2.2 CADEIA PRODUTIVA DA INDÚSTRIA CERÂMICA
O processo utilizado pelas indústrias para obtenção de produtos de cerâmica
estrutural ocorre por meio de quatro fases seqüenciais bem definidas: preparação da
matéria-prima, conformação, tratamento térmico e acabamento, conforme mostra a figura
2.1. Esse processo segue basicamente a mesma estrutura em todas as indústrias, porém
algumas utilizam equipamentos rudimentares e outros equipamentos mais modernos.
Matérias primas
Extrusão
Prensagem
Queima Secagem
Produto final
Mistura
Preparação de matéria prima
Conformação
(telhas) (tijolos)
Processamento térmico
Matérias primas
Extrusão
Prensagem
Queima Secagem
Produto final
Mistura
Preparação de matéria prima
Conformação
(telhas) (tijolos)
Processamento térmico
Figura 2.1 - Processo para obtenção de produtos cerâmicos.
No processo produtivo, a extração da argila é feita a céu aberto utilizando retro-
escavadeira, que faz o carregamento de um caminhão basculante (figura 2.2). Normalmente
a mineração encontra-se próxima à indústria.
Figura 2.2 - Extração da argila, Candeias/BA.
Fundamentação Teórica
22
Na fase de preparação da matéria-prima, as empresas que possuem espaço,
estocam a argila a céu aberto, numa etapa conhecida como sazonamento (figura 2.3). A
prática do sazonamento das argilas é comum desde a antigüidade e atua de forma positiva
no tratamento das mesmas. O processo de intemperismo (sol-chuva) alivia as tensões nos
produtos conformados, auxilia na plasticidade, na trabalhabilidade da argila e na
homogeneização e distribuição da umidade nas massas (NORTON, 1973). No processo de
sazonamento as argilas são geralmente dispostas segundo características ou propriedades
desejadas no produto final. A extensão e altura dos montes são definidas conforme o
espaço físico disponível. Apesar de o período ideal ser de 1 ano de descanso para alcançar
os resultados ideais no processamento cerâmico, é comum a fase de sazonamento estar
associada à operacionalização de cada indústria. A estocagem da argila garante também a
produção em épocas de muitas chuvas, quando a extração fica prejudicada pela
precariedade dos acessos à jazida.
Figura 2.3 - Processo de sazonamento, Candeias/BA.
Através de moedores, num processo a seco em britadores de mandíbulas e moinhos
de martelo ocorre a redução do grão das partículas da argila.
Quando existe a necessidade de mais de um tipo de argila, faz-se a pré-mistura. A
homogeneização ou mistura é feita manualmente ou com pás carregadeiras, conforme o
percentual de cada matéria-prima utilizada, obtendo-se uma massa única e homogênea.
Em um galpão onde o material fica protegido contra as intempéries, através de
correias transportadoras, a massa chega ao caixão alimentador, com capacidade média de
armazenamento de 200 toneladas.
Fundamentação Teórica
23
No misturador ocorre a quebra de torrões e a homogeneização da massa juntamente
com a água necessária para que seja ultrapassado o limite de plasticidade, devendo o teor
de umidade estar entre 25% e 30% da massa total. Em seguida, a massa segue para o
laminador de dois cilindros. Ele tem o papel de refinar a massa cerâmica, laminando-a, além
de ser responsável pela compactação e melhor homogeneização da massa, permitindo
significativa redução do consumo de energia.
O material laminado é transportado por uma esteira automática até a maromba ou
máquina extrusora a vácuo (figura 2.4), onde calcadores/alimentadores forçam-no a passar
através das grelhas, fragmentando-o em pequenas porções nas quais se processa a
desaeração, reduzindo, ao mínimo, o ar contido ou incluído na massa cerâmica pela ação
das misturas e da água agregada.
Caindo no parafuso-sem-fim, a argila é impelida para frente, passa através da
câmara de vácuo e depois através dos orifícios da boquilha (figura 2.5), que é o molde dos
blocos no formato desejado.
O bloco de argila extrudada (já em forma), saindo da boquilha, corre sobre os rolos
da máquina cortadora e é automaticamente cortado em tamanhos pré-fixados, que
correspondem ao comprimento dos blocos furados.
Figura 2.4 - Máquina extrusora. Figura 2.5 – Boquilha.
Os blocos cortados são classificados fazendo-se retornar à maromba as peças
refugadas. As demais peças são transportadas por esteira rolante às estantes de secagem.
O ciclo de secagem deve ser definido em função da carga disposta no secador, da
temperatura utilizada e, principalmente, em função dos tipos de argilas.
A secagem é uma etapa bastante delicada e complexa no processo de fabricação de
cerâmica estrutural e consiste na eliminação, por evaporação, da água de formação das
peças, através do ar aquecido. A água deve ser eliminada de forma lenta e gradual de
Fundamentação Teórica
24
maneira a evitar tensões, e conseqüentemente, defeitos. As peças cerâmicas são
consideradas tecnicamente secas se ainda restar de 1 a 2 % de umidade residual.
Contração excessiva, se particularmente rápida e não uniforme, pode ocasionar
deformações e o desenvolvimento de fendas ou trincas no corpo cerâmico. Além disso,
ocorre a formação de poros.
A secagem pode ser do tipo natural ou forçada. A primeira acontece com exposição
das peças cerâmicas ao ar livre. Este processo é utilizado quando a empresa possui uma
produção baixa ou quando se dispõe de sol o ano todo e mão de obra de baixo custo. A
secagem natural pode durar de 2 a 8 dias, dependendo da temperatura ambiente e da
ventilação. A exposição em pátio deve ser de forma que garanta a circulação de ar entre as
mesmas evitando retração diferenciada e, consequentemente, as trincas, comuns no
processo lento.
A secagem forçada (figura 2.6) pode ser através de secadores intermitentes ou
contínuos. A temperatura no início da secagem deve ser de aproximadamente 40ºC
aumentando gradativamente até chegar a 100ºC. Temperaturas elevadas no início da
secagem serão fontes de trincas, já as baixas aumentam cada vez mais o ciclo de secagem.
Para se evitar as trincas é recomendável levantar a curva de Bigot das argilas (figura 2.7),
que descreve a evolução da retração de secagem em função da perda de água de
conformação, para se conhecer o momento em que é permitido acelerar a secagem
(VIEIRA, 2003). O conhecimento desta curva auxilia no estabelecimento de um ciclo de
secagem. Isto permite otimizar o tempo de forma que as peças não apresentem defeitos e,
por outro lado, não permaneçam secando por tempos demasiadamente longos o que
implicaria em aumento de custo. Sabe-se que toda argila perde 50% da água antes de
atingir sua retração máxima permitindo-se acelerar a secagem após obterem-se estes
valores.
Figura 2.6 – Secagem forçada.
Fundamentação Teórica
25
Figura 2.7 – Variação da retração de secagem em função da água de conformação – curva de Bigot.
A Figura 2.8 (OLLER, S., 1981) descreve esquematicamente a evolução da
eliminação de água de conformação e retração de secagem de uma massa cerâmica
plástica. Em I está representado o sistema argila-água no início da etapa de secagem. Em
II, após certo período de tempo, já não há mais a água de plasticidade que separa as
partículas. Por outro lado, ainda há água nos capilares, denominada de água intersticial.
Observa-se também que houve retração em relação ao estágio inicial. Já em III toda a água
intersticial já foi eliminada e a peça não apresenta retração em relação ao estágio II.
Após secagem, as peças são manualmente transportadas até os fornos e
empilhadas a fim de que a queima se processe de forma homogênea em todas as peças.
São utilizados como fonte de energia a lenha, a serragem, os rejeitos de madeira, o óleo ou
o carvão mineral. O processo de queima dura aproximadamente 150 h, em virtude do
elevado nível de umidade proveniente da secagem natural. Nesta fase os produtos
cerâmicos, submetidos ao tratamento térmico, sofrem transformações físico-químicas,
alterando-lhes as propriedades mecânicas e conferindo-lhes as características inerentes a
todo produto cerâmico.
Fundamentação Teórica
26
Figura 2.8 – Representação esquemática da secagem do sistema argila-água.
Na queima, são utilizados vários tipos de fornos, que podem ser agrupados em
intermitentes e contínuos. Em geral, os fornos apresentam três zonas, cada qual para uma
finalidade distinta: pré-aquecimento, queima e resfriamento. O controle de temperatura dos
fornos pode ser feito por diferentes equipamentos incluindo: termopares, termômetros,
cones pirométricos ou pirômetros óticos.
Os fornos intermitentes são fornos de câmaras, individuais ou em bateria, e
funcionam em ciclo periódico de carga-queima-descarga. O calor é gerado fora do forno e
circula pelo interior, através das pilhas de material cerâmico, até a chaminé. O calor sensível
gasto para aquecer a carga e a alvenaria do forno (estrutura), não é normalmente
recuperado no final da queima e durante a fase de resfriamento. Todo o calor retirado na
massa dos produtos e na massa estrutural do forno é dissipado para o ambiente. Em alguns
casos, dependendo do volume da alvenaria do forno, este consumo chega a representar
50% ou mais do calor total requerido no processo de queima. Geralmente o material não é
queimado uniformemente, havendo até necessidade de refugar algumas peças por queima
incompleta ou excessiva. Este tipo de forno está limitado à queima de produtos especiais.
Também são indicados para os casos de aquecimento e resfriamento longos, em peças de
grandes dimensões.
Os fornos contínuos consistem, essencialmente, em séries de câmaras, de modo
que quando uma câmara está em fogo, os gases da combustão são levados a atravessar
todas as outras antes de chegarem à chaminé. Desta forma, há um pré-aquecimento com
conseqüente economia de combustível. Só a câmara que está sendo carregada fica fora de
Fundamentação Teórica
27
operação. Os fornos contínuos funcionam em ciclos de 24 horas/dia, sem a necessidade de
paradas para cargas ou descargas dos produtos.
Os fornos de operação contínua constituem-se nos mais adequados para a queima
de produtos cerâmicos, pois reduzem o custo desta etapa, já que os equipamentos de
operação intermitente apresentam grande perda de energia, existindo a necessidade de
aquecê-los e resfriá-los a cada operação. Os fornos contínuos podem ser: tipo Hoffmann
(figura 2. 9) ou túnel (figura 2.10).
No tipo Hoffmann, o material se mantém fixo. Os combustíveis mais utilizados são:
lenha, carvão ou serragem. A combustão é realizada pelo ar quente que vem das câmaras
que estão em resfriamento. O arranjo das peças deve possibilitar a movimentação dos
gases em direção à chaminé, de tal maneira que o calor se distribua tanto na parte superior,
como na inferior. Um arranjo mal feito acarreta em combustão incompleta, verificada pelo
acúmulo de carvão juntamente com as cinzas, após a queima. Isto se deve, também, à
regulagem inadequada da tiragem (fluxo de ar quente que sai, e de ar frio que entra em uma
fornalha). Portanto, a tiragem e o arranjo das peças são os elementos que regulam o bom
funcionamento do forno. Este tipo de forno tem vantagens, porque ao mesmo tempo em que
ocorre a queima, verifica-se a enforna e desenforna do material e também porque os gases
da combustão realizam o pré-aquecimento do material a queimar. Outra vantagem é a
recuperação de calor das câmaras que estão em resfriamento, para a zona de queima ou
ainda, direto para a secagem dos produtos nos secadores.
Figura 2.9 – Forno em operação, tipo Hoffmann.
O forno tipo túnel de chama livre é constituído por uma longa galeria retilínea, com
altura relativamente pequena, comparada com o comprimento, que pode chegar até 1,40 m.
Nestes fornos o material é que se movimenta, enquanto o fogo fica fixo. O material a
queimar é colocado sobre vagonetas, que percorrem lentamente a galeria, de uma
extremidade à outra, sobre trilhos, empurradas com velocidade contínua, por um pistão
Fundamentação Teórica
28
hidráulico, colocado na extremidade da entrada. Em intervalos regulares, uma vagoneta é
introduzida na galeria e, na extremidade oposta outra é tirada. A velocidade das vagonetas é
contínua e uniforme com relação ao tempo, salvo o tempo para retorno do propulsor que é
aproveitado para se introduzir outro carro no forno (NORTON, 1973).
Os carros com carga atravessam lentamente o túnel, em contracorrente com os
gases de combustão, produzindo-se assim o pré-aquecimento. Esses gases são gerados
pela queima de combustível na zona central do forno, que é mais larga, denominada de
zona de queima. Nela se atinge a máxima temperatura, mantida por certo tempo, até chegar
à zona de resfriamento, onde os carros cruzam em contracorrente com o fluxo de ar, que
por sua vez se aquece e é aproveitado tanto para secagem de produtos cerâmicos como
para a combustão.
a) b)
Figura 2.10 - Forno em operação, tipo Túnel. Lateral do forno (A) e boca de alimentação do forno (B).
Após queima o material resfriou a temperatura ambiente, sendo, então,
encaminhadas para o controle de qualidade e posteriormente para a expedição e consumo.
Fundamentação Teórica
29
2.3 BLOCOS CERÂMICOS DE VEDAÇÃO
A necessidade de o homem criar espaços protegidos para resguardar-se, remonta à
pré-história. Necessitando defender-se dos predadores, dos rigores da natureza e de seus
próprios semelhantes, não demorou a perceber que sua sobrevivência dependia da
segurança destes refúgios. Buscando atender as necessidades de abrigo a arte de construir
evoluiu por milhares de anos.
A utilização dos ligantes na construção se fez necessária pela necessidade em
consolidar peças menores, mais fáceis de serem encontradas e manuseadas. Com a
evolução dos tempos, o homem descobriu diversos materiais e produtos para utilizar na
construção.
De acordo com o Anuário Brasileiro da Cerâmica estrutural (2000), produtos
cerâmicos são os fabricados pela queima de massas e formados pela mistura de argilas
plásticas e não plásticas, em proporções variadas, além de outros minerais. A cerâmica
utilizada para levantar a estrutura de um prédio é classificada como cerâmica estrutural e de
vedação, também chamada cerâmica vermelha.
A cerâmica convencional vermelha, um material não metálico e inorgânico, destaca-
se, entre os outros materiais, por suas características térmicas e acústicas, resistência
mecânica, baixa densidade, durabilidade e principalmente devido a sua estabilidade
química, resistindo a agentes agressivos que atacam facilmente outros materiais como
metais e compostos orgânicos.
A demanda por produtos cerâmicos sempre esteve atrelada a políticas relativas ao
setor da construção civil. Cabe ao empreendedor avaliar o potencial do mercado regional
que pretende atingir com seus produtos. Devem-se considerar quais são as necessidades
deste mercado com relação à qualidade dos produtos, quantidade e preços praticados.
Os principais produtos fabricados em cerâmica estrutural, e que são destinados
preferencialmente à construção civil são: tijolos maciços e furados, em diversos tamanhos,
telhas de diversos modelos, blocos cerâmicos de vedação e estruturais, lajes para forro e
piso, elementos vazados e lajotas para piso.
No caso específico do bloco de vedação, são produzidos no mercado brasileiro
basicamente quatro tipos: cerâmico, de concreto, de concreto celular e sílico-calcário. As
condições de fabricação e a aplicação do bloco são os dois fatores mais determinantes de
ocorrência de patologias futuras. As reclamações mais comuns são por causa de fissuras,
infiltrações e até queda de paredes. A escolha do bloco de vedação adequado passa pela
Fundamentação Teórica
30
análise da estrutura e das interferências de outros elementos com as paredes, e condiciona
um tipo específico de argamassa.
O bloco cerâmico vazado, ou tijolo baiano como é popularmente conhecido, tem um
custo x benefício interessante em relação aos seus concorrentes. Em se tratando de
sistemas convencionais de alvenaria de vedação, seu concorrente direto é o bloco de
concreto. Estes são os dois métodos construtivos mais usados em residências no país.
Em decorrência do peso do bloco cerâmico ser bem menor do que o de concreto
possibilita uma economia na estrutura da obra. Além deste fator, deve-se levar em
consideração o conforto térmico e acústico, onde o bloco cerâmico ganha de longe do bloco
de concreto. Uma residência feita com blocos de concreto conserva sua temperatura interna
sempre muito próxima da temperatura externa, fato que não ocorre em uma habitação
construída com blocos cerâmicos. Com a acústica ocorre fato semelhante.
Muitas construtoras compram blocos de vedação pelo menor preço e desconhecem
as patologias derivadas da utilização de modelos inadequados. E para as empresas que
procuram qualidade apesar de o mercado não acompanhar essa busca, encontram muitas
dificuldades para comprar blocos em conformidade (ANICER, 2005).
De acordo com as normalizações nacionais, os blocos de vedação devem ser
avaliados segundo suas dimensões, desvios de forma, percentual de vazios, absorção de
água, material e resistência à compressão. Os componentes da alvenaria devem apresentar
durabilidade de acordo com a função, resistência à ação de agentes agressivos, e precisão
e estabilidade dimensionais. No entanto, todas essas características ainda não são
encontradas em grande parte dos blocos produzidos e comercializados no Brasil, que
apresentam problemas de falta de esquadro, fragilidade, variações dimensionais e de
planicidade da superfície. A figura 2.11 mostra linhas de blocos cerâmicos compostas por
módulos seccionáveis de menores dimensões que reduzem o desperdício e melhoram a
produtividade (TÉCHNE CONSTRUÇÃO, 2004).
A padronização de produtos do setor cerâmico vem sendo trabalhada nos últimos
quatro anos num esforço conjunto da Associação Nacional da Indústria cerâmica (Anicer),
Inmetro, empresários do setor, pesquisadores, consumidores, universidades, laboratórios,
sindicatos, associações de cerâmica e demais entidades da construção civil.
Fundamentação Teórica
31
Figura 2.11 - Linhas de blocos cerâmicos.
Através da portaria n
o
127 de 29 de junho de 2005 do Instituto Nacional de
Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial – INMETRO, as empresas brasileiras de
blocos cerâmicos, são obrigadas a produzir e comercializar blocos cerâmicos dentro das
dimensões estabelecidas pelas normas técnicas da ABNT. Os produtos deverão estar de
acordo com as metas exigidas, caso contrário, a empresa estará sujeita a notificações e
multas executadas pelo Instituto de Pesos e Medidas (IPEMs).
Os novos parâmetros estão indicados nas NBR 14.270-1 (terminologia e requisitos
para blocos de vedação), NBR 14.270-2 (terminologia e requisitos para blocos estruturais) e
NBR 14.270-3 (métodos de ensaios para blocos de vedação e estruturais). As normas
anteriores, NBR 7171, NBR 8042, NBR 6461 e NBR 8043 estão automaticamente
canceladas.
Uma das principais diferenças das novas normas técnicas é a clareza, que favorece
o trabalho de ceramistas, engenheiros, arquitetos e do consumidor final. Entre as principais
mudanças para os blocos de vedação estão: o aumento da resistência à compressão de 1,0
MPa para 1,5 MPa; a inclusão da exigência de espessura mínima (7 mm para paredes
externas e 6 mm para septos) e critérios de aceitação e rejeição mais claros e carimbos que
devem apresentar a identificação da empresa (nome ou logomarca) e dimensões de
fabricação em centímetros na seqüência largura, altura e comprimento (LxAxC). Para os
blocos estruturais as principais mudanças são: No mínimo, 3 MPa de resistência à
compressão; paredes externas com espessura mínima de 8 mm e septos de 7 mm;
indicador de rastreabilidade (lote) obrigatório e carimbo com a identificação da empresa
(nome ou marca) e dimensões de fabricação em centímetros e na seqüência largura, altura
e comprimento (LxAxC) e a sigla EST, que identifica a finalidade estrutural do produto.
Fundamentação Teórica
32
A obrigatoriedade da presença dessas informações se deve à sua relevância e é
mais uma garantia para os consumidores no caso de reclamações, pois facilita a
identificação do produto e a do seu fabricante.
No ano de 2006 as indústrias de cerâmica estrutural da Bahia passam a contar com
o suporte tecnológico do laboratório de cerâmica do Serviço Nacional de Aprendizagem
Industrial (Senai) quanto à qualidade da matéria-prima – argilas para a fabricação dos
produtos – e à melhoria do processo produtivo. Constituindo-se a utilização do laboratório do
Senai o primeiro passo na modernização e melhoria da qualidade dos produtos e
qualificação da mão-de-obra como forma de conquistar mercado.
3
Metodologia e Procedimento
E
xp
erimental
Metodologia e Procedimento Experimental
34
3.1 CARACTERIZAÇÃO TECNOLÓGICA DO PRODUTO
A aplicação da presente metodologia possibilita avaliar se os blocos cerâmicos
fabricados pelas indústrias pesquisadas satisfazem aos requisitos necessários que os
capacitem para o uso, de acordo com as exigências das normas técnicas brasileiras,
pontuando a conformidade das peças. As inspeções por meio de verificações visuais e
ensaios laboratoriais visam identificar nas amostras os defeitos sistemáticos, desvio em
relação ao esquadro, planeza, resistência à compressão e dimensões em conformidade com
as normas técnicas brasileiras.
Nesta etapa do trabalho foram realizadas visitas a 3 indústrias da região
metropolitana de Salvador, localizadas nas cidades de Candeias, Simões Filho e Camaçari.
Estas empresas estão voltadas à fabricação de produtos cerâmicos e em particular blocos
cerâmicos de vedação, objeto desse estudo.
Foram coletadas, aleatoriamente, em três etapas, amostras de blocos de seis furos
confeccionados com argila de base vermelha e queimados a temperaturas que variaram de
850
o
C a 980
o
C. A temperatura máxima atingida não foi informada com precisão por
nenhum dos fabricantes. Os blocos cerâmicos adquiridos foram acondicionados em caixas
de madeira com preenchimento em isopor (figura 3.1) para evitar qualquer dano ao material
e transportado via rodoviária até a Universidade Federal do Rio Grande do Norte, na cidade
de Natal.
Figura 3.1 – Acondicionamento dos blocos cerâmicos.
As amostras dos blocos cerâmicos queimados foram submetidas a ensaios de
laboratório. Em atendimento a norma NBR 15270-1, o ensaio de determinação das
características geométricas (largura, altura, comprimento, espessura das paredes externas e
Metodologia e Procedimento Experimental
35
septos, planeza das faces e desvio em relação ao esquadro) e o ensaio de determinação da
resistência à compressão, foram realizados com amostras constituídas de 13 corpos-de-
prova. Ainda cumprindo o estabelecido pela norma supramencionada, no ensaio de
determinação do índice de absorção de água, a amostra foi constituída de 6 corpos-de-
prova.
Os ensaios foram realizados de acordo com as normas técnicas que estabelecem: a
forma de executar cada ensaio, os equipamentos requeridos, as características a serem
avaliadas, o modo de preparar os corpos-de-prova, o tipo de amostragem, as tolerâncias
admissíveis, o tamanho da amostra e os critérios de aceitação ou rejeição de lotes
produzidos, entre outros. Os resultados obtidos vão permitir apontar as não-conformidades.
As normas técnicas que nortearam a realização dos ensaios foram elaboradas
recentemente pela Comissão de Estudo de Componentes Cerâmicos no Comitê Brasileiro
de Construção Civil (ABNT/CB-02) e são as seguintes:
ABNT NBR 15270-1/2005 – Componentes Cerâmicos - Bloco cerâmico para
alvenaria de vedação – Terminologia e requisitos.
ABNT NBR 15270-1/2005 – Componentes Cerâmicos - Bloco cerâmico para
alvenaria de vedação e estrutural – Métodos de ensaio.
A seqüência de ensaios foi estabelecida visando facilitar sua realização. Inicialmente,
fez-se a inspeção para a determinação das características visuais, tais como identificação,
cor, presença de trincas, quebras, superfícies irregulares e deformações. Procedeu-se em
seguida a medição dos blocos para a determinação das dimensões: altura, largura e
comprimento. Foi medido, também, o desvio em relação ao esquadro, a planeza das faces e
espessura das paredes externas para cada bloco de cada amostra e depois calculadas as
médias. Por fim, foram realizados os ensaios de absorção de água e resistência à
compressão, nessa seqüência, por ser o ensaio de resistência mecânica um ensaio
destrutivo. Todos os ensaios foram realizados no Laboratório de Engenharia de Materiais do
Centro de Tecnologia da Universidade Federal do Rio Grande do Norte.
A caracterização tecnológica dos blocos cerâmicos foi alcançada com o auxilio dos
recursos estatísticos utilizados como ferramenta no cálculo dos parâmetros que
caracterizaram os blocos das empresas em suas diversas etapas.
Após a realização dos ensaios, os resultados foram apresentados em forma de
tabelas e gráficos, fornecendo um tratamento estatístico ao resumir as informações contidas
nesses dados. A compreensão dos resultados foi facilitada pelas medidas estatísticas
descritivas utilizadas para caracterizar uma série de dados como: média, intervalo de
variação, amplitude total e desvio padrão. Estes parâmetros refletem a situação em cada
Metodologia e Procedimento Experimental
36
empresa, apontando para a tendência central e a dispersão dos dados da amostra ou
distribuição em estudo. A definição e a forma como foram calculadas as medidas de
dispersão são detalhadas a seguir:
1 - Intervalo de variação (IV) - valores extremos de um conjunto de observações.
Indicam os valores entre os quais variam as observações de uma amostra, dando uma idéia
preliminar quanto à dispersão dos dados.
IV = (m
e – ma) (3.1)
Onde:
IV - intervalo de variação
m
e - menor valor observado
m
a - maior valor observado
2 - Amplitude total (A) - Diferença entre o maior e o menor valor observado. Essa
diferença permite avaliar quantas unidades distam os valores extremos um do outro,
permitindo ter uma idéia mais clara quanto à dispersão das observações da amostra.
A = (m
a – me) (3.2)
Onde:
A - amplitude total
m
a - maior valor observado
m
e - menor valor observado
Foi determinada, ainda, a porcentagem de blocos que, de acordo com a norma,
foram considerados fora de especificação nos ensaios de desvio em relação ao esquadro e
planeza das faces.
100
cos
cos
×=
amostradablodetotalnúmero
normadaforablodenúmero
Df
(3.3)
Onde:
Df - porcentagem de blocos que apresentaram desvios em relação ao esquadro
além da tolerância (valores superiores a 3,0 mm).
Metodologia e Procedimento Experimental
37
100
cos
cos
×=
amostradablodetotalnúmero
normadaforablodenúmero
Ff
(3.4)
Onde:
Ef - porcentagem de blocos que apresentaram flecha além da tolerância (valores
superiores a 3,0 mm).
Para a caracterização dos blocos cerâmicos de vedação foram realizados, no
Laboratório de Engenharia de Materiais do Centro de Tecnologia da Universidade Federal
do Rio Grande do Norte, ensaios de caracterização geométrica e caracterização física e
mecânica. Os materiais utilizados, bem como os equipamentos e técnicas de caracterização
são apresentados nesta seção.
3.1.1 Identificação e características visuais
Segundo a ABNT NBR 15270-1 o bloco cerâmico de vedação deve trazer,
obrigatoriamente, gravado em uma das suas faces externas, a identificação do fabricante do
bloco, em baixo relevo ou reentrância, com caracteres de no mínimo 5 mm de altura, sem
que prejudique o seu uso. Não devem apresentar defeitos sistemáticos tais como trincas,
quebras, não uniformidade na cor, superfícies irregulares ou deformações que impeçam seu
emprego na função especificada.
Verificar a identificação e as características visuais dos corpos-de-prova em estudo,
com a finalidade de identificar possíveis irregularidades percebidas a olho nu é a finalidade
desse procedimento. Conforme os critérios de aceitação e rejeição estabelecidos pela NBR
15270-1 o não atendimento ao requisito de identificação em qualquer corpo-de-prova é
suficiente para a rejeição do lote. No atendimento as características visuais para que o lote
seja aceito é necessário que a amostragem apresente no máximo 2 unidades não
conformes.
Metodologia e Procedimento Experimental
38
3.1.2 Características geométricas
Os blocos cerâmicos de vedação devem possuir a forma de um paralelepípedo
retangular, onde a largura (L) é a dimensão da menor aresta da face perpendicular aos
furos, a altura (H) é a dimensão da maior aresta da face perpendicular aos furos e o
comprimento (C) é a dimensão da aresta paralela ao eixo dos furos desse paralelepípedo.
As seções internas dos blocos devem ser obrigatoriamente retangulares, podendo
apresentar variação no número de furos.
3.1.2.1. Medidas das faces
As características geométricas (formas e dimensões nominais) devem ser
determinadas de acordo com o método de ensaio constante na ABNT NBR 15270-3. O
ensaio visa à padronização das formas e dimensões de blocos cerâmicos a serem utilizados
em alvenaria com ou sem revestimento. As dimensões dos blocos deverão ser analisadas
conforme a média obtida das dimensões dos 13 blocos medidos. O lote deve ser rejeitado
caso o valor médio da amostragem ultrapasse a tolerância de ± 3 mm estabelecida para a
média em relação às dimensões de fabricação dos blocos de vedação.
Com a finalidade de determinar as dimensões médias reais do bloco: largura (figura
3.2), altura (figura 3.3), e comprimento (figura 3.4), foram colocados, sobre uma superfície
plana, lado a lado 13 blocos cerâmicos de cada indústria. Foi medida a fileira de blocos
formada para determinação da largura e repetido o procedimento para a determinação da
altura e comprimento. Foram feitas 3 medidas em pontos diferentes (os extremos e o meio),
das paredes dos blocos, para cada dimensão e calculado a média de cada uma delas com a
finalidade de melhorar a precisão dos resultados. Para a realização desse ensaio utilizou-se
uma trena metálica Starrett de 5,0 m de comprimento, com resolução de 1,00 mm. O
resultado da medida obtida na determinação de cada dimensão foi dividido por 13 a fim de
se obter o valor ou dimensão média real dos blocos. Após a realização desse procedimento
foram comparados os valores das dimensões reais com as dimensões nominais.
Metodologia e Procedimento Experimental
39
Figura 3.2 – Determinação da largura média. Figura 3.3 – Determinação da altura média.
Figura 3.4 – Determinação do comprimento médio.
3.1.2.2. Desvio em relação ao esquadro
As exigências quanto ao desvio em relação ao esquadro deverão ser determinadas
de acordo com o método de ensaio constante na ABNT NBR 15270-3/2004. Este ensaio
visa medir o desvio em relação ao esquadro (figura 3.5) entre uma das faces destinadas ao
assentamento e a maior face destinada ao revestimento do bloco cerâmico de vedação,
empregando-se o esquadro metálico e a régua metálica. A tolerância máxima de fabricação
para este tipo de bloco é de 3 mm. Para que o lote seja aceito é necessário que a
amostragem apresente no máximo 2 unidades não conformes.
Metodologia e Procedimento Experimental
40
Figura 3.5 – Representação esquemática do desvio em relação ao esquadro.
Foram medidos os desvios em relação ao esquadro entre as faces destinadas ao
assentamento e ao revestimento do bloco, empregando-se um esquadro metálico Mitutoyo,
de 8” (200 mm) de comprimento e uma régua metálica com graduação de 1 mm.
O ensaio foi realizado com uma amostragem de 13 blocos para cada empresa. Os
corpos-de-prova foram colocados sobre uma superfície plana e indeformável e realizaram-
se as medições dos valores individuais, expressos em milímetros, do desvio em relação ao
esquadro para cada um dos corpos-de-prova.
3.1.2.3. Planeza das faces
Os requisitos quanto a planeza das faces devem ser determinados de acordo com o
método de ensaio constante na ABNT NBR 15270-3/2004. Este ensaio visa determinar a
planeza (figura 3.6) de uma das faces destinadas ao revestimento através da flecha formada
na diagonal do bloco cerâmico de vedação, empregando-se o esquadro metálico e a régua
metálica. A tolerância máxima de fabricação para este tipo de bloco é de 3 mm. Para que o
lote seja aceito é necessário que a amostragem apresente no máximo 2 unidades não
conformes.
A planeza das faces destinadas ao revestimento foi determinada através da flecha na
região central de sua diagonal, empregando-se uma régua metálica com graduação de 1
mm.
O ensaio foi realizado com uma amostragem de 13 blocos para cada empresa. Os
corpos-de-prova foram colocados sobre uma superfície plana e indeformável e realizaram-
se as medições dos valores individuais, expressos em milímetros, da planeza das faces
para cada um dos corpos-de-prova.
Metodologia e Procedimento Experimental
41
Figura 3.6 – Representação esquemática da planeza das faces.
3.1.2.4. Espessura das paredes externas
As condições quanto à determinação da espessura das paredes externas devem
atender ao método de ensaio constante na ABNT NBR 15270-3/2004. Este ensaio visa
determinar a espessura das paredes do bloco cerâmico de vedação, através de medições
das espessuras dos septos e paredes externas, buscando o ponto onde a parede apresenta
a menor espessura. Neste ensaio, para se proceder as medições, deve-se empregar um
paquímetro digital. A espessura mínima admitida pela norma para os septos e paredes
externas dos blocos cerâmicos de vedação são respectivamente 6 mm e 7 mm. Para que o
lote seja aceito é necessário que a amostragem apresente no máximo 2 unidades não
conformes.
O ensaio foi realizado com uma amostragem de 13 blocos para cada empresa. Os
corpos-de-prova foram colocados sobre uma superfície plana e indeformável. Realizaram-se
as medições dos valores individuais, expressos em milímetros, das paredes externas e
septos para cada um dos corpos-de-prova utilizando-se um paquímetro digital Starret. Como
os blocos cerâmicos utilizados apresentavam ranhuras, as medições foram feitas no interior
delas.
Metodologia e Procedimento Experimental
42
3.1.3 Características físicas - Índice de absorção de água
A absorção de água expressa percentualmente, é o quociente entre a massa de
água absorvida pelo corpo-de-prova saturado de água e a massa seca do bloco. Calculou-
se, em porcentagem, pela fórmula:
100(%) ×
−
=
s
su
m
mm
AA
(3. 5)
Onde:
m
u
⇒ Massa úmida
m
s
⇒ Massa seca
Os valores máximo e mínimo dentro dos padrões recomendados pela norma
brasileira NBR 15270-1/2005, estabelece os limites de 8% a 22% para a absorção de blocos
cerâmicos. Para que o lote seja aceito é necessário que a amostragem apresente no
máximo 1 unidade não conforme.
De acordo com o método de ensaio constante na ABNT NBR 15270-3/2005 para a
determinação da massa seca e do índice de absorção de água os corpos-de-prova devem
ser identificados, limpos, ter as rebarbas retiradas e colocados em ambiente protegido que
preserve suas características originais.
O ensaio foi realizado com uma amostragem de 13 blocos para cada empresa, se
utilizado as mesmas amostras dos ensaios anteriores e adotados os seguintes
procedimentos para determinação da absorção de água:
1. Retirada do pó e de outras partículas soltas do corpo-de-prova;
2. Imersão do corpo-de-prova em um recipiente com água (figura 3.7) na temperatura
ambiente, mantendo-os totalmente imersos durante um período de 24 horas;
Metodologia e Procedimento Experimental
43
Figura 3.7 – Imersão do corpo-de-prova em um recipiente com água.
3. Remoção dos corpos-de-prova saturados e colocação em uma bancada para
permitir o escorrimento do excesso de água. A água remanescente foi retirada, por meio de
um pano úmido da superfície do corpo-de-prova.
4. Pesagens, utilizando-se uma balança de precisão modelo Marte/LC 20 com
aproximação de 5 g (figura 3.8). Obteve-se nesse processo a massa do bloco em estado
saturado de água (mu), em gramas;
Figura 3.8 – Balança de precisão.
4. Secagem do corpo-de-prova em forno a uma temperatura de 120
o
C. Os blocos
foram mantidos nesta temperatura constante por 9 horas. Decorridos o espaço de tempo
determinado, verificou-se que os blocos não estavam totalmente secos e foi necessário
permanecer no forno por mais um período de 3 horas a uma temperatura constante de 250
Metodologia e Procedimento Experimental
44
o
C. As temperaturas e os tempos indicados garantiram a massa constante e a secagem total
dos blocos. O equipamento utilizado para a realização desse procedimento foi um forno
(figura 3.9) marca - Linn, modelo – Elektro Therm, que atinge uma máxima de temperatura
de 1350
o
C;
6. Pesagem individual, após resfriamento, de cada bloco em uma balança de
precisão Tecnal/ classe II com aproximação de 1 g. Obteve-se assim a massa seca do bloco
(ms) em gramas.
Figura 3.9 – Forno para secagem de amostras.
3.1.4 Características Mecânicas – Resistência à compressão
A resistência à compressão dos blocos cerâmicos de vedação com furos na
horizontal deve atender ao valor mínimo de
1,5 MPa indicado pela norma brasileira NBR
15270-1/2004. Para que o lote seja aceito é necessário que a amostragem apresente no
máximo 2 unidades não conformes. Embora os blocos sejam usados apenas com função de
vedação, uma baixa resistência à compressão, indica material de baixa qualidade e sujeito a
um grande número de quebras no transporte e manipulação.
A resistência à compressão deve ser determinada de acordo com o método de
ensaio constante na norma brasileira NBR 15270-3/2004.
O ensaio foi realizado com uma amostragem de 13 blocos para cada empresa, se
utilizado as mesmas amostras dos ensaios anteriores e adotados os seguintes
procedimentos para determinação da resistência à compressão:
Metodologia e Procedimento Experimental
45
1. Regularização das faces cobrindo-se com pasta de cimento uma superfície
impermeável com folha de papel umedecida. Colocação da face destinada ao assentamento
sobre a pasta (figura 3.10), exercendo sobre o bloco uma pressão manual suficiente para
reduzir a espessura da camada a cerca de 2 a 3 mm. Logo que a pasta estava endurecida,
retirou-se com espátula as rebarbas existentes;
2. Regularização da face oposta seguindo o mesmo processo. A regularização das
faces tem como objetivo fazer com que toda a seção sofra os esforços exercidos pela
prensa no momento do rompimento, representando assim a mesma situação à que estão
submetidos os blocos na alvenaria;
Figura 3.10 – Capeamento do bloco cerâmico.
3. Após o endurecimento das camadas da pasta os corpos-de-prova foram
numerados e imersos em água durante 24 h;
4. Pouco antes do ensaio os corpos-de-prova foram retirados da água e enxugados
superficialmente;
4. Logo após foram medidas as dimensões das faces de trabalho;
6. Procedeu-se ao ensaio de compressão numa prensa da Alfred J. Amsler & Co,
com capacidade máxima de 100.000 Kg, elevando-se a carga progressivamente à razão de
500 N/s até a ruptura da amostra.
A tensão de ruptura para cada corpo-de-prova é expressa em MPa e foi obtida
dividindo-se a carga máxima (em N) suportada, observada durante o ensaio, pela média das
áreas brutas das duas faces de trabalho (em mm
2
).
Metodologia e Procedimento Experimental
46
3.2 CARACTERIZAÇÃO DA MASSA CERÂMICA
A figura 3.11 mostra o esquema da metodologia adotada, indicando a seqüência de
atividades realizadas para a caracterização da massa cerâmica.
Figura 3.11 – Esquema da metodologia adotada.
MATÉRIA-PRIMA
ARENOSO
Moagem
Secagem
ARGILA
Moagem
Secagem
Caracterização Caracterização
Mistura
FRX
DRX
TG / DTA
Granulometria
Prensagem
Secagem
Sinterização Ensaios de massas
Absorção de água
Retração linear
Porosidade aparente
MEA
Metodologia e Procedimento Experimental
47
A argila e o arenoso, matérias-primas empregadas em composição de massa
cerâmica estrutural, para fabricação de blocos, pelas indústrias A, B e C localizadas na
região metropolitana de Salvador foram coletadas em forma de torrões (figura 3.12) e
recebidas no laboratório em sacos plásticos com aproximadamente 20 kg cada.
Figura 3.12 – Argila coletada, Candeias/BA.
Os materiais coletados passaram pelo processo de quarteamento, onde foram
separados 2 kg de cada matéria-prima para os ensaios físicos, químicos e tecnológicos. Em
seguida foram submetidas a um processo de secagem utilizando-se uma estufa para
esterilização e secagem da marca Tecmal, modelo TE -397/3 a uma temperatura de 60 ºC.
A desagregação de cada material foi realizada utilizando-se um moinho de bolas
(figura 3.13), constituído por um cilindro oco, com um eixo na posição horizontal sobre o
qual é impresso um movimento de rotação. No interior do cilindro rolam os corpos moedores
(bolas) em conjunto com o material a ser moído. Novamente as matérias-primas estudadas
foram à estufa a uma temperatura de 110 ºC até massa constante. Após a secagem todo o
material foi submetido à nova moagem utilizando-se dessa vez um moinho excêntrico
modelo CB2-T fabricado pela B P Engenharia Indústria e Comércio Ltda. (figura 3.14) com
tempo de moagem programado para 1 (uma) hora.
As matérias-primas foram peneiradas utilizando-se a peneira 35 mesh para os
materiais denominados arenosos e a peneira 65 mesh para os materiais denominados
argilas. Parte das argilas e dos arenosos foram encaminhados ao laboratório de ensaios de
materiais do CTGÁS para caracterização química, mineralógica e granulométrica. No
laboratório de cerâmica e metais especiais da UFRN foram feitas as misturas das massas
cerâmicas A, B e C. Na seqüência de atividades foram realizados os procedimentos de
prensagem, secagem e queima dos corpos-de-prova. Com as amostras obtidas com as
Metodologia e Procedimento Experimental
48
formulações foram realizados os ensaios de absorção de água, retração linear, porosidade
aparente e massa específica aparente.
Figura 3.13 - Moinho de bolas. Figura 3.14 - Moinho excêntrico.
3.2.1 Caracterização das matérias-primas
As matérias-primas foram caracterizadas por técnicas de: análise química por
fluorescência de raios X (FRX); análise mineralógica por difração de raios X (DRX); análise
termogravimétrica (TG) e termogravimétrica diferencial (ATD) e análise granulométrica.
A composição química das matérias-primas foi determinada por fluorescência de
raios X por energia dispersiva (FRX). Para isso, utilizou-se um espectrômetro por
fluorescência de raios X EDX-700 da Shimadzu. Para analisar a composição mineralógica
das matérias-primas, ensaios de difração de raios X foram realizados com material moído
abaixo de 325 mesh (44 µm). O equipamento utilizado neste ensaio foi um XRD-6000 da
Shimadzu com tubo de Cu (λ= 1,54056 Å). Na análise térmica das matérias-primas em
estudo, utilizou-se o analisador termogravimétrico TGA-51H Shimadzu e o analisador
termodiferencial DTA-50H Shimadzu. Todos os equipamentos mencionados acima estão
instalados no Laboratório de Ensaios de Materiais do CTGÁS. Quanto a análise
granulométrica utilizou-se a técnica de classificação de partículas por difração a laser. As
matérias-primas utilizadas foram moídas em moinho planetário por 3 h em velocidade de
230 rpm. O equipamento utilizado foi um Granulômetro à Laser modelo 920L, Cilas, alocado
no Laboratório de Cerâmica e Metais especiais da UFRN.
Com os resultados dos ensaios de FRX e DRX foi feita a análise racional das
matérias-primas a fim de se determinar as concentrações de argilominerais, quartzo livre e
minerais acessórios. Para esse fim foi utilizado o programa MIDS (MORAES, 2004).
Metodologia e Procedimento Experimental
49
3.2.2 Preparação das massas
Para a dosagem das massas foi utilizada uma balança analítica com resolução de
0,0002 g da Shimadzu. Com adição de água no percentual de 10% da massa, cada
formulação foi misturada até obter a homogeneidade (figura 3.15). A fim de substituir a
etapa de atomização, as misturas foram passadas em uma peneira de 20 mesh,
transformando-as em pequenos aglomerados. Após a granulação, o material obtido foi
armazenado em um recipiente plástico vedado, para que não houvesse variação de
umidade nas massas.
Figura 3.15 – Preparação da massa cerâmica.
As massas cerâmicas foram elaboradas a partir da simulação das massas
confeccionadas pelas indústrias pesquisadas para fabricação do bloco cerâmico. As
formulações estão apresentadas na Tabela 3.1 valendo-se dos percentuais de cada matéria-
prima envolvida. A formulação básica da mistura A é de 100% de argila A. A formulação
básica da mistura B é de 75% de argila B e 25% de arenoso B. De forma similar a mistura C
é composta de 75% de argila C e 25% de arenoso C.
Metodologia e Procedimento Experimental
50
Tabela 3.1 - Formulação das massas cerâmicas.
Formulação Matéria-prima % em peso
A Argila A 100
Argila B 75
B
Arenoso B 25
Argila C 75
C
Arenoso C 25
3.2.3 Conformação dos corpos-de-prova e secagem
Os corpos-de-prova de perfil retangular de 60 mm x 20 mm x 5 mm foram moldados,
utilizando-se uma matriz fabricada em aço (figura 3.16), sob pressão de 25 MPa, numa
prensa uniaxial, pesando-se uma quantidade de 13 g de cada mistura com umidade de 10%.
Figura 3.16 – Matriz utilizada para moldagem dos corpos-de-prova.
Para conferir a densidade dos corpos-de-prova à verde, secaram-se as amostra em
estufa para esterilização e secagem da marca Tecmal, modelo TE -397/3 (figura 3.17) numa
temperatura inicial de 60 ºC durante 30 minutos. Com uma taxa de aquecimento de 2 ºC/min
chegou-se a temperatura desejada de 110 ºC. O patamar da temperatura máxima foi de 20
h. Após a secagem, os corpos-de-prova foram medidos com um paquímetro digital com
resolução de 0,05 mm e pesados em balança digital com resolução de 0,0002 g da
Shimadzu.
Metodologia e Procedimento Experimental
51
Figura 3.17 – Estufa para esterilização e secagem.
3.2.4 Sinterização dos corpos-de-prova
A queima foi realizada em um forno elétrico marca LINN modelo Elektro Therm
(figura 3.18) com uma curva de queima que simula o processo de queima industrial. A taxa
de aquecimento foi de 10 ºC/min e em cada queima, o patamar da temperatura máxima foi
de 2 h. O resfriamento ocorreu naturalmente com o forno desligado e fechado até a
temperatura ambiente. As temperaturas máximas de sinterização das peças para elaborar
os diagramas de gresificação foram 850 ºC, 950 ºC e 1050 ºC.
Figura 3.18 – Forno elétrico para sinterização das amostras.
Metodologia e Procedimento Experimental
52
3.2.5 Ensaios tecnológicos das massas
3.2.4.1 Absorção de água
De acordo com o método de ensaio constante na ABNT NBR 15270-3/2005 para a
determinação do peso seco e do índice de absorção d’água os corpos-de-prova foram
pesados em balança analítica com resolução de 0,0002 g logo após a queima, obtendo-se
assim o peso seco (
s
P ) em gramas e depois submersos em água por 24 h. Os corpos-de-
prova saturados foram removidos e colocados em uma bancada para permitir a eliminação
do excesso de água. Efetuaram-se imediatamente as novas pesagens. Obteve-se nesse
processo o peso em estado saturado de água (
u
P ), em gramas. Para cada temperatura de
queima o resultado de absorção de água foi obtido pela média aritmética dos valores de
nove corpos-de-prova distintos.
A fim de calcular o quanto de água cada corpo-de-prova absorveu, utilizou-se a
equação (3.6):
100(%) ×
−
=
s
su
P
PP
AA
(3.6)
Onde:
AA
⇒ Absorção de água (%)
u
P ⇒ Peso úmido (g)
s
P ⇒ Peso seco (g)
3.2.4.2 Retração linear de queima
Os corpos-de-prova foram medidos com paquímetro Starret com resolução de 0,05
mm. Com os valores dos comprimentos dos corpos-de-prova antes e após queima
determinou-se a retração linear de queima (RLQ) segundo Souza Santos (1989), utilizando-
se a equação (3.7):
100(%) ×
−
=
o
fo
C
CC
RLQ
(3.7)
Metodologia e Procedimento Experimental
53
Onde:
RLQ⇒ Retração linear de queima (%)
o
C ⇒ Comprimento antes da queima (cm)
f
C ⇒ Comprimento após a queima (cm)
Para cada temperatura de queima o resultado da retração linear de queima foi obtido
pela média aritmética dos valores de nove corpos-de-prova distintos.
3.2.4.3 Porosidade aparente
Entende-se por porosidade aparente (PA) a medida, em porcentagem, do volume de
poros abertos do corpo-de-prova em relação ao seu volume total. O procedimento adotado
para realização desse ensaio baseado em Souza Santos (1989) consiste na pesagem dos
corpos-de-prova imersos em água (
i
P ), depois de submersos por 24 h, utilizando-se o
método da balança hidrostática. A porosidade aparente é calculada de acordo com a
equação (3.8). Para cada temperatura de queima o resultado foi obtido pela média
aritmética dos valores de nove corpos-de-prova distintos.
100(%) ×
−
−
=
iu
su
PP
PP
PA
(3.8)
Onde:
PA
⇒
Porosidade aparente (%)
u
P
⇒
Peso úmido (g)
s
P
⇒
Peso seco (g)
i
P
⇒
Peso imerso (g)
3.2.4.4 Massa específica aparente
Entende-se por m
assa específica aparente (MEA) a razão entre a massa do corpo-
de-prova e o seu volume.
A determinação da massa específica aparente nesse ensaio foi
Metodologia e Procedimento Experimental
54
baseada em Souza Santos (1989) e calculada de acordo com a equação (3.9). Para cada
temperatura de queima o resultado foi obtido pela média aritmética dos valores de nove
corpos-de-prova distintos.
iu
s
PP
P
AA
PA
cmgMEA
−
==)/(
3
(3.9)
Onde:
M
EA
⇒
Massa específica aparente (g /cm
3
)
s
P
⇒
Peso seco (g)
u
P
⇒
Peso úmido (g)
i
P
⇒
Peso imerso (g)
4
Resultados e Discussão
Resultados e Discussão
56
4.1 CARACTERIZAÇÃO TECNOLÓGICA DOS BLOCOS CERÂMICOS
Blocos cerâmicos de vedação devem possuir a forma de um prisma reto e atender
aos requisitos dimensionais, físicos e mecânicos exigidos para uso em obras de alvenaria
de vedação, com ou sem revestimento. Para tanto devem ser atendidas as seguintes
condições especificadas na NBR 15270 -1 da ABNT (2005):
1. Os blocos não devem apresentar defeitos de fabricação tais como trincas, fraturas,
superfícies irregulares, deformações e desuniformidade de cor;
2. O desvio em relação ao esquadro e a planeza das faces não deve apresentar diferenças
superiores às tolerâncias admitidas;
3. As dimensões dos blocos (largura, altura e comprimento) não devem apresentar
diferenças em relação às dimensões padronizadas, superiores às tolerâncias para elas
admitidas;
4. Os blocos devem atender à resistência à compressão para eles especificada.
O cumprimento aos requisitos da qualidade, pelos fabricantes, para os blocos
cerâmicos promove maior desenvolvimento da alvenaria de blocos estruturais ou de
vedação na construção civil.
4.1.1 Identificação e características visuais
Segundo a NBR 15270-1, os blocos cerâmicos para alvenaria de vedação não
devem apresentar defeitos sistemáticos tais como trincas, fraturas, não uniformidade de cor,
superfícies irregulares ou deformações que impeçam seu emprego na função especificada.
Na apreciação das amostras compostas de 13 blocos cerâmicos para cada indústria
pesquisada, observou-se que alguns blocos apresentaram trincas, fraturas, superfícies
irregulares e pequenas deformações (figura 4.1). As Indústrias Cerâmicas analisadas não
apresentaram as informações mínimas necessárias exigidas pelas normas para a
identificação adequada do produto, o que constitui uma não conformidade.
A implicação da não conformidade do bloco cerâmico afeta a qualidade da alvenaria
na construção que depende do material que esta sendo empregado. Assim, todo trabalho
utilizando blocos cerâmicos, deve estar conforme os padrões mínimos exigidos para estes
produtos.
Resultados e Discussão
57
As imperfeições nos blocos cerâmicos diminuem consideravelmente a resistência da
alvenaria. Ocorre um maior número de quebras do material durante o transporte e
manipulação e torna-se muito difícil a execução dos cortes sem desperdício do material, daí
porque a grande utilização dos meios blocos no levantamento de paredes.
O assentamento dos blocos de alvenaria é dificultado na proporção direta dos
defeitos e irregularidades apresentados, gerando um gasto excessivo de argamassa para o
preenchimento dos vazios e para planificação da alvenaria.
Figura 4.1 – Deformações e fraturas nos blocos.
4.1.2 Características geométricas
O tamanho, a forma e a homogeneidade dos blocos são muito importantes na
resistência à compressão da alvenaria. Quanto maior a altura do bloco em relação à
espessura da junta, maior a resistência da parede. O bloco deve ainda ter as dimensões o
mais homogênea possível e suas superfícies devem ser planas e sem fissuras. Com isso,
evita-se a concentração de tensões nas juntas que possam ocasionar a ruptura da parede.
4.1.2.1. Medidas das faces
De acordo com a norma NBR 15270-1/2005 - Blocos cerâmicos para alvenaria de
vedação – Terminologia e requisitos, na tabela 4.1, são apresentados os tipos de blocos e
as dimensões de fabricação. A tabela 4.2 apresenta as respectivas tolerâncias admitidas.
Resultados e Discussão
58
Tabela 4.1 – Dimensões de fabricação.
Dimensões de Fabricação
Tipo
Largura (L) Altura (H) Comprimento (C)
10x20x20 cm 9 cm 19 cm 19 cm
10x20x25 cm 9 cm 19 cm 24 cm
Fonte: ABNT/ NBR 15270-1/2005.
Tabela 4.2 – Tolerâncias de fabricação.
Tolerâncias de fabricação
Dimensional Espessura (E)
Para a média Individual
Desvio (D) Flecha (F)
Septos Paredes
± 3 mm ± 5 mm ≤ 3 mm ≤ 3 mm ≥ 6 mm ≥ 7 mm
Fonte: ABNT/ NBR 15270-1/2005.
O intervalo de variação determinado para cada tipo de bloco (tabela 4.3), estabelece
os valores extremos entre os quais podem variar as dimensões reais dos blocos, sem que
esta variação implique em não conformidade com a norma.
Tabela 4.3 – Intervalo de variação das dimensões dos blocos cerâmicos.
Intervalo de variação (IV)
Tipo
Largura (L) Altura (H) Comprimento (C)
10x20x20 cm 8,70 ≤ L ≤ 9,30 cm 18,70 ≤ H ≤ 19,30 cm 18,70 ≤ C ≤ 19,30 cm
10x20x25 cm 8,70 ≤ L ≤ 9,30 cm 18,70 ≤ H ≤ 19,30 cm 23,70 ≤ C ≤ 24,30 cm
Fonte: ABNT/ NBR 15270-1/2005.
Resultados e Discussão
59
A tabela 4.4 apresenta as dimensões médias reais dos blocos cerâmicos de vedação
produzidos pelas indústrias cerâmicas. Os valores foram obtidos de acordo com o
procedimento experimental descrito no capitulo 3.
Tabela 4.4 – Dimensões reais dos blocos cerâmicos.
Dimensões reais
Indústria Cerâmica Tipo
Largura (L) Altura (H) Comprimento (C)
A 10x20x20 cm 9,53 cm 19,03 cm 19,48 cm
B 10x20x25 cm 9,15 cm 16,98 cm 24,50 cm
C 10x20x25 cm 9,30 cm 17,22 cm 23,60 cm
Os blocos da Cerâmica A foram avaliados com base no tipo 10x20x20 cm enquanto
que os blocos da Cerâmica B e Cerâmica C foram avaliados com base no tipo 10x20x25 cm
conforme tabela 4.1. De acordo com a tabela 4.4, a Indústria A apresenta largura média e
comprimento médio maiores que o limite superior do intervalo de variação das dimensões
dos blocos. A cerâmica B tem altura média menor que o limite inferior e comprimento médio
maior que o limite superior do intervalo de variação das dimensões dos blocos. A Cerâmica
C por sua vez possui dimensões médias de altura e comprimento menor que o limite inferior
do intervalo de variação das dimensões dos blocos. Nenhuma das empresas atende ao
estabelecido pela norma quanto às dimensões de comprimento e as respectivas tolerâncias
admitidas.
A garantia do sucesso da modulação da alvenaria está condicionada, entre outros
fatores, às dimensões reais dos elementos de vedação, evitando-se assim, a necessidade
de corte dos mesmos, ocasionando em perda de materiais.
A variedade dimensional dos componentes dificulta o assentamento dos blocos
cerâmicos, principalmente em relação ao prumo e alinhamento das juntas nas alvenarias,
gerando um gasto excessivo de argamassa para o preenchimento dos vazios e para
planificação da alvenaria. O número de peças por metro quadrado de parede torna-se
variável, elevando assim o preço da alvenaria pronta. O produto cerâmico em não
conformidade com as normas dimensionais contribui adicionalmente nos custos de mão-de-
obra por metro quadrado de construção.
Resultados e Discussão
60
Comparando os resultados encontrados com os valores da tabela 4.1 concluí-se que
as indústrias cerâmicas analisadas não atendem ao item dimensões de fabricação,
estabelecido pela norma NBR 15270-1/2005, uma vez que basta apenas uma dimensão não
estar no intervalo de variação para determinar a não conformidade do produto.
4.1.2.2. Desvio em relação ao esquadro
A característica geométrica do bloco cerâmico de vedação em relação ao esquadro
foi analisada e determinada por processo experimental resultando nos valores apresentados
na tabela 4.5. Calculados os desvios médios em relação ao esquadro, observa-se que as
indústrias B e C apresentam melhor resultado em comparação à cerâmica A no requisito
específico de tolerância, estabelecido pela norma, cujo valor máximo é de 3,0 mm.
Tabela 4.5 – Desvio em relação ao esquadro.
Indústria Cerâmica D (mm) IV
D
(mm) A
D
(mm) S
D
(mm) D
F
(%)
A 5,2 2,0 – 11,0 9,0 2,3 84,6
B 2,2 1,0 – 4,5 3,5 1,0 15,4
C 1,7 0,0 – 5,5 5,5 1,8 15,4
Onde:
D ⇒
Desvio médio em relação ao esquadro
IV
D
⇒
Intervalo de variação de D (menor e maior valor observado)
A
D
⇒
Amplitude total de D (diferença entre o maior e o menor valor observado)
S
D
⇒
Desvio padrão de D
D
F
⇒
Porcentagem de blocos com valores de D fora da norma
Os intervalos de variação dos desvios em relação ao esquadro das três cerâmicas
apontam valores máximos acima da tolerância admitida, porém o número de unidades não
Resultados e Discussão
61
conformes está abaixo ou igual ao número de aceitação para as cerâmicas B e C, logo
consideradas conforme. O desvio padrão que mede o grau de dispersão dos dados
numéricos em torno do valor médio da amostra resultou em valores maiores que 1,0 mm
indicando que mais dispersas estão às medições individuais em relação à média,
constatando grande variação entre os dados observados.
O alto índice de blocos não conformes com a característica geométrica avaliada na
cerâmica A é confirmado nas porcentagens de blocos -
D
F
(%) fora do valor máximo admitido
pela norma, de 84,6% para a Cerâmica A.
A cerâmica A não atende ao estabelecido pela norma quanto ao requisito específico
de tolerância do desvio em relação ao esquadro dos blocos cerâmicos de vedação. A não
conformidade neste ensaio indica que a alvenaria poderá ter problemas de esquadro. Esta
não conformidade é corrigida na obra com aplicações de camadas cada vez mais espessas
de argamassa de revestimento com aumento dos custos envolvidos.
4.1.2.3. Planeza das faces
A planeza das faces dos blocos cerâmicos de vedação pesquisados foi analisada
através de procedimento experimental, determinando o desvio em relação à horizontal das
faces do bloco cerâmico (figura 4.2).
Figura 4.2 – Planeza das faces do bloco.
Os resultados apresentados na tabela 4.6 dos valores médios dos desvios (flecha)
das empresas B e C atendem ao requisito exigido pela norma de tolerância
≤ 3 mm. Ainda
corroborando nesta conclusão verifica-se que o desvio padrão apresenta valores menores
Resultados e Discussão
62
que 1 resultando num baixo índice de variabilidade onde nenhum bloco observado encontra-
se fora da faixa de tolerância.
Estas empresas atendem ao estabelecido pela norma quanto ao requisito específico
de tolerância do desvio em relação à planeza das faces dos blocos cerâmicos de vedação.
A Cerâmica A apresenta valores individuais de flecha fora do estabelecido pela
norma. O desvio padrão maior que 1 mm demonstra uma variação maior nos dados
observados e a porcentagem de blocos -
F
F
(%) de 38,5% fora do valor máximo admitido pela
norma confirma o alto índice de blocos não conformes com a característica geométrica
avaliada. Esta empresa não apresenta conformidade com o estabelecido pela norma. Neste
caso, a não conformidade do produto poderá está relacionada na obra com o aparecimento
de irregularidades, principalmente, durante a etapa de revestimento, pois a argamassa de
reboco apresentará variações de espessura. Na tentativa de corrigir o problema, o
construtor terá que utilizar quantidade maior de argamassa o que representa maior ônus.
Tabela 4.6 – Planeza das faces.
Indústria Cerâmica F (mm) IV
F
(mm) A
F
(mm) S
F
(mm) F
F
(%)
A 3,0 1,5 – 5,0 3,5 1,2 38,5
B 1,2 0,3 – 2,0 1,7 0,5 0,0
C 0,5 0,0 – 1,0 1,0 0,5 0,0
Onde:
F ⇒
Planeza média das faces
IV
F
⇒
Intervalo de variação de F (menor e maior valor observado)
A
F
⇒
Amplitude total de F (diferença entre o maior e o menor valor observado)
S
F
⇒
Desvio padrão de F
F
F
⇒
Porcentagem de blocos com valores de F fora da norma
Resultados e Discussão
63
4.1.2.4. Espessura das paredes externas
A espessura mínima admitida pela norma para os septos e paredes externas dos
blocos cerâmicos de vedação são respectivamente 6 mm e 7 mm.
A tabela 4.7 foi elaborada a partir dos valores médios da espessura mínima (
E
mín
) das
paredes dos blocos cerâmicos avaliados. Adotou-se esse critério de medição em pontos
mais desfavoráveis das paredes dos blocos. A norma estipula um valor mínimo de
espessura das paredes visando possivelmente o melhor desempenho e a segurança no uso
do bloco cerâmico.
Os resultados apresentados na tabela 4.7 dos valores médios das espessuras
mínimas atendem ao requisito exigido pela norma. Ainda corroborando nesta conclusão
verifica-se que o desvio padrão apresenta valores menores que 1 mm resultando em baixo
índice de variabilidade onde nenhum bloco observado encontra-se fora da faixa de
tolerância.
As 3 (três) empresas atendem ao estabelecido pela norma quanto ao requisito de
espessura mínima das paredes externas dos blocos cerâmicos de vedação.
Tabela 4.7 – Espessura das paredes externas.
Indústria Cerâmica E
mín
(mm) IV
Emín
(mm) A
Emín
(mm) S
Emín
(mm)
A 7,2 7,0 – 7,5 0,5 0,2
B 7,5 7,0 – 8,0 1,0 0,4
C 9,3 9,0 – 9,5 0,5 0,2
Onde:
E
mín
⇒
Média das espessuras mínimas das paredes externas
IV
Emín
⇒
Intervalo de variação de E
mín
(menor e maior valor observado)
A
Emín
⇒
Amplitude total de E
mín
(diferença entre o maior e o menor valor observado)
S
Emín
⇒
Desvio padrão de E
mín
Resultados e Discussão
64
4.1.3 Características físicas - Índice de absorção de água
A análise de porosidade dos blocos cerâmicos, determinada através da absorção de
água do material é um requisito de grande importância para garantia da qualidade. Uma
grande absorção torna os blocos mais frágeis, pois as temperaturas de queima nem sempre
são suficientes para eliminação ideal e a água residual pode causar uma reação seguida de
uma decomposição em outras fases.
As características físicas foram determinadas através de procedimentos
experimentais, sendo cada amostragem composta de 13 blocos cerâmicos de cada indústria
cerâmica. Foram utilizadas as mesmas amostras dos ensaios anteriores.
A caracterização física denominada de índice de absorção de água (equação 3.5)
que estabelece a porcentagem de água absorvida pela cerâmica em relação a seu próprio
volume e conseqüentemente mede a porosidade da massa é um importante requisito no
estudo da conformidade do bloco cerâmico de vedação. O método de ensaio para a
determinação do índice de absorção de água esta prescrito na norma NBR 15270-3/2005 –
Blocos cerâmicos para alvenaria estrutural e de vedação – Métodos de ensaio - Anexo B.
Na tabela 4.8 são apresentados os dados encontrados para o índice de absorção de
água. A taxa de absorção dos blocos das três cerâmicas estudadas apresentou
variabilidade, estando com os valores máximo e mínimo dentro dos padrões recomendados
pela norma brasileira NBR 15270-1/2005, página 8, que estabelece os limites de 8% a 22%
para a absorção de blocos cerâmicos.
Tabela 4.8 – Absorção de água.
Indústria Cerâmica AA (%) IV
AA
(%) A
AA
(%) S
AA
(%)
A 16,67 12,26 – 19,23 6,97 2,11
B 16,64 12,40 – 18,53 6,14 1,55
C 14,06 13,49 – 14,95 1,45 0,42
Resultados e Discussão
65
Onde:
AA ⇒
Absorção de água (%)
IV
AA
⇒
Intervalo de variação de AA (menor e maior valor observado)
A
AA
⇒
Amplitude total de AA (diferença entre o maior e o menor valor observado)
S
AA
⇒
Desvio padrão de AA
Os valores médios obtidos para absorção de água dos blocos nas três empresas
estão dentro do intervalo estabelecido pela norma. Observa-se que o desvio padrão
calculado para as cerâmicas A e B apresentam valores maiores que 1% indicando um alto
índice de dispersão, reforçado pelos altos valores achados para amplitude. A cerâmica C
por sua vez apresenta pouca variação e dispersão nos dados observados, uma vez que
possui desvio padrão menor que 1 e baixo valor para amplitude.
O índice de absorção de água aponta para a maior ou menor permeabilidade da
parede construída com blocos cerâmicos. A porosidade do material influencia também na
resistência à compressão do mesmo, já que, a resistência tende a diminuir com o aumento
da absorção. Em caso contrário, se o índice de absorção for menor, tem-se dificuldade para
a aderência das argamassas.
Para os blocos com alto índice de absorção, é aconselhável que sejam molhados
antes de sua utilização impedindo que a água existente na argamassa de assentamento
seja absorvida pelo bloco ocasionando a retração da mesma na medida em que perde sua
plasticidade. Os blocos cerâmicos com alto índice de absorção possibilitam maior infiltração
de água nos mesmos, determinando menor durabilidade e resistência ao ambiente natural
ao qual o material é exposto.
As três empresas atendem ao estabelecido pela norma quanto ao requisito de
absorção de água dos blocos cerâmicos de vedação.
4.1.4 Características Mecânicas – Resistência à compressão
A resistência à compressão dos blocos é uma característica importante no
desempenho mecânico estrutural de paredes de alvenaria. Quando a resistência mecânica é
baixa, uma parede pode sucumbir pelo próprio peso. Não obstante os blocos sejam usados
apenas com a função de vedação, uma baixa resistência à compressão, indica material de
Resultados e Discussão
66
baixa qualidade estando sujeito a um grande número de quebras no transporte e
manipulação.
A resistência à compressão dos blocos cerâmicos de vedação deve atender aos
valores mínimos indicados pela norma brasileira NBR 15270-1/2005, conforme apresentado
na tabela 4.9.
Tabela 4.9 – Resistência à compressão.
Posição dos furos RC (MPa)
Blocos usados com furos na horizontal ≥ 1,5
Blocos usados com furos na vertical ≥ 3,0
Fonte: ABNT/ NBR 15270-1/2005.
Para efeito de comparação dos dados obtidos nos procedimentos experimentais com
as exigências da norma técnica foram considerados neste trabalho os blocos usados com
furos na horizontal, conforme figura 4.3.
Figura 4.3 – Bloco cerâmico de vedação com furos na horizontal.
A tensão de ruptura para cada corpo-de-prova é expressa em MPa e foi calculada
dividindo-se a carga máxima, observada durante o ensaio, pela média das áreas brutas das
duas faces de trabalho. Os resultados obtidos neste ensaio estão apresentados na tabela
4.10.
Resultados e Discussão
67
Tabela 4.10 – Resistência à compressão obtida.
Indústria Cerâmica RC (MPa) IV
RC
(MPa) A
RC
(MPa) S
RC
(MPa)
A 2,33 0,91 – 3,71 2,81 0,82
B 4,62 2,75 – 6,82 4,08 1,95
C 2,03 1,08 – 2,98 1,90 0,36
Onde:
RC ⇒
Resistência à compressão média (MPa)
IV
RC
⇒
Intervalo de variação de RC (menor e maior valor observado)
A
RC
⇒
Amplitude total de RC (diferença entre o maior e o menor valor observado)
S
RC
⇒
Desvio padrão de RC
Em relação à resistência à compressão as empresas A e C apresentaram valores
individuais inferiores ao especificado pela norma (≥ 1,5 MPa), porém o número de unidades
não conforme está abaixo ou igual ao número de aceitação, logo são consideradas
conforme. A cerâmica B, por sua vez, apresenta uma grande variabilidade nos valores com
desvio padrão maior que 1 MPa, mas atende ao limite individual de 1,5 MPa estabelecido
pela norma, logo o bloco cerâmico desta fábrica é considerado conforme.
4.1.5 Resumo dos resultados dos ensaios
A Tabela 4.11 apresenta um panorama geral das análises e conclusões dos
resultados dos ensaios de conformidade realizados com blocos cerâmicos de vedação nas 3
indústrias cerâmicas analisadas neste trabalho.
Das indústrias analisadas todas apresentaram irregularidades em relação a, pelo
menos, uma das características verificadas.
O índice de não conformidades relacionadas aos critérios estabelecidos pelo
Regulamento Técnico Metrológico do Inmetro que estabelece as condições para a
Resultados e Discussão
68
comercialização dos blocos cerâmicos para alvenaria é um ponto negativo revelado pela
análise das amostras dos blocos e que deve ser destacado.
Tabela 4.11 – Resultado de conformidade
Indústria Cerâmica
Ensaio
A B C
Identificação Não conforme Não conforme Não conforme
Características individuais Não conforme Não conforme Não conforme
Verificação dimensional Não conforme Não conforme Não conforme
Desvio de esquadro Não conforme Conforme Conforme
Planeza das faces Não conforme Conforme Conforme
Espessura das paredes Conforme Conforme Conforme
Absorção de água Conforme Conforme Conforme
Resistência à de Compressão Conforme Conforme Conforme
Conclusão Não conforme Não conforme Não conforme
As Indústrias Cerâmicas analisadas não apresentaram as informações mínimas
necessárias para a identificação adequada do produto e apresentaram irregularidades em,
pelo menos, uma das dimensões verificadas.
Resultados e Discussão
69
4.2 CARACTERIZAÇÃO DAS MATÉRIAS-PRIMAS
4.2.1 Caracterização química por fluorescência de raios X
A caracterização química tem como objetivo determinar qualitativa e
quantitativamente os elementos químicos presentes na amostra. Por tratar-se de materiais
cerâmicos, optou-se pela representação das concentrações de cada elemento na forma de
seu equivalente em óxido.
A tabela 4.12 apresenta a composição química das matérias-primas constituintes das
amostras de argilas aqui denominadas: argila A, argila B e argila C e amostras de arenosos
aqui denominados de arenoso B e arenoso C. Os materiais mencionados são oriundos das
cerâmicas A, B e C, respectivamente.
Tabela 4.12 – Composição química das matérias-primas.
Concentrações em peso (%)
Cerâmica A Cerâmica B Cerâmica C
Óxidos
presentes
Argila A Argila B Arenoso B Argila C Arenoso C
SiO
2
55,88 53,10 56,15 55,11 59,47
Al
2
O
3
24,44 26,31 38,86 26,38 28,99
Fe
2
O
3
10,30 14,45 2,38 10,90 6,85
K
2
O 3,10 3,24 0,94 4,20 1,96
TiO
2
1,55 1,32 1,27 1,60 1,14
MgO 1,16 0,53 - 0,96 0,69
MnO 0,20 - 0,04 0,06 0,04
SO
3
0,14 0,15 0,07 0,13 0,16
CaO 0,12 0,06 - 0,08 0,30
P
2
O
5
0,10 0,12 0,08 0,10 -
Cr
2
O
3
0,06 0,06 0,04 0,05 0,04
ZrO
2
0,06 0,04 0,10 0,04 0,23
CuO 0,04 0,03 0,02 0,04 0,03
ZnO 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02
Nb
2
O
5
0,02 0,02 0,01 0,02 0,02
Y
2
O
3
0,01 0,02 0,01 0,01 0,02
NiO 0,01 0,02 - 0,01 0,02
Na
2
O - 0,47 - 0,28 -
SrO - 0,03 - 0,02 -
Resultados e Discussão
70
Do resultado da analise química, pode-se verificar que aproximadamente 90% de
cada matéria-prima ensaiada é constituída basicamente por SiO
2
, Al
2
O
3
e Fe
2
O
3
. As argilas
e arenosos estudados apresentam SiO
2
e Al
2
O
3
como principais constituintes. A presença do
óxido de silício é devida, possivelmente, à caulinita, à ilita e ao quartzo. Já o conteúdo de
óxido de alumínio pode ser relacionado à caulinita e o óxido de ferro à hematita e magnetita.
O elevado teor de Al
2
O
3
encontrado em todas as amostras tende a aumentar a
refratariedade das massas. As matérias-primas das cerâmicas A, B e C apresentam teores
elevados de óxidos corantes (Fe
2
O
3
e TiO
2
), resultando uma cor de queima avermelhada.
Observa-se, adicionalmente, que exceto no arenoso B as matérias-primas apresentam teor
de MgO entre 0,53% e 1,16% em peso. O MgO pode estar associado a traços de cloritas e
vermiculitas, não identificáveis nos difratogramas de raios X.
Os teores de óxidos alcalinos (Na
2
O) e alcalinos terrosos (MgO e CaO) são baixos, o
que aumenta a refratariedade característica da argila. Segundo NORTON, 1973 quanto
maior a quantidade de fundentes (CaO+MgO+K
2
O+Na
2
O+Fe
2
O
3
), mais baixa será a
temperatura de maturação pela queima na indústria. A tabela 4.13 apresenta os percentuais
totais de óxidos fundentes presente em cada matéria-prima. Os valores de 14,68; 18,75 e
16,42% nas argilas A, B e C fazem com que essas amostras sejam mais fundentes que os
arenosos B e C com percentuais de 3,32 e 9,80% respectivamente.
Tabela 4.13 – Total de óxidos fundentes nas matérias-primas.
Cerâmica Matéria-prima
Total de óxidos
fundentes (%)
A Argila A 14,68
Argila B 18,75
B
Arenoso B 3,32
Argila C 16,42
C
Arenoso C 9,80
Resultados e Discussão
71
4.2.2 Caracterização mineralógica por difração de raios X
A caracterização mineralógica tem como objetivo determinar qualitativa e
quantitativamente as fases mineralógicas presentes na amostra.
O difratograma produzido nesse método é característico para cada mineral e, na
maioria dos casos, serve para uma identificação positiva. No entanto alguns dos
argilominerais são mal cristalizados de forma que as linhas não são intensas como para
outros cristais (NORTON, 1973). Os difratogramas de raios X dos argilominerais contidos
nas matérias-primas utilizadas neste estudo, estão representados pelas figuras 4.4 a 4.8.
De acordo com os picos característicos de difração foi possível constatar que a Argila
A (figura 4.4) é constituída das fases cristalinas referentes ao Quartzo – SiO
2
, identificado
por picos intensos e bem definidos que é proveniente, em sua maior fração, da argila magra,
Caulinita – Al
2
Si
2
O
5
(OH)
4
– e Ilita – (K
5
H
3
O)Al
2
Si
3
AlO
10
(OH)
2
. A ilita também chamada de
mica hidratada (NORTON, 1973) tem comportamento semelhante ao da caulinita, com
efeitos térmicos menores e maior teor de fase vítrea rica em ferro, em temperaturas
elevadas. A presença de ferro na caracterização química esta provavelmente relacionada à
fase magnetita, cujo principal pico de difração é encontrado em 2θ ≅ 35
o
C que se sobrepõe
ao pico da ilita.
Figura 4.4 – Difratograma de raios X da argila A
Resultados e Discussão
72
Na figura 4.5 é apresentado o difratograma da argila B indicando a presença do
Quartzo – SiO
2
, Caulinita – Al
2
Si
2
O
5
(OH)
4
, Ilita – (K
5
H
3
O)Al
2
Si
3
AlO
10
(OH)
2
e Hematita –
Fe
2
O
3
.
Figura 4.5 – Difratograma de raios X da argila B
O difratograma do arenoso B (figura 4.6) apresenta na sua constituição as mesmas
fases da argila A, ou seja: Quartzo – SiO
2
, Caulinita – Al
2
Si
2
O
5
(OH)
4
e Ilita –
(K
5
H
3
O)Al
2
Si
3
AlO
10
(OH)
2
), porém, com picos de intensidades diferentes. A pouca quantidade
de ferro na amostra, não identificada no difratograma, é confirmada pela FRX e pela
coloração mais clara do arenoso.
Figura 4.6 – Difratograma de raios X do arenoso B
Resultados e Discussão
73
A argila C (figura 4.7) apresenta um difratograma análogo aos da argila A e arenoso
B, contudo os picos característicos de difração da ilita são mais intensos e numerosos. A
presença de ferro na FRX esta provavelmente relacionada à fase magnetita, em 2θ ≅ 35
o
C
ou hematita em 2θ entre 33 e 34
o
C que se sobrepõe ao pico da caulinita e ilita
respectivamente. A grande largura dos picos das fases magnetita e hematita se justificam
por serem fases de reduzida cristalinidade.
Figura 4.7 – Difratograma de raios X da argila C
Por fim o arenoso C (figura 4.8) apresenta no seu difratograma as fases cristalinas
referentes ao Quartzo – SiO
2
e Caulinita – Al
2
Si
2
O
5
(OH)
4
. A presença de ferro na
caracterização química esta provavelmente relacionada à fase magnetita em 2θ ≅ 35
o
C, que
se sobrepõe ao pico da caulinita.
Resultados e Discussão
74
Figura 4.8 – Difratograma de raios X do arenoso C
Todos os difratogramas foram caracterizados por baixa concentração de materiais
amorfos normalmente relacionados à presença de matéria orgânica. Esse resultado foi
confirmado pela relativamente baixa perda total de massa observada nos ensaios
termogravimétricos. Observou-se, ainda, que as argilas e materiais arenosos caracterizados
apresentam baixo teor de óxidos alcalinos e, conseqüentemente, concentrações muito
baixas de feldspatos (materiais fundentes).
4.2.3 Análise racional
A tabela 4.14 apresenta os resultados obtidos com a análise racional das matérias-
primas nas amostras estudadas. Observa-se que os arenosos B e C são
predominantemente formados por argilas cauliniticas com percentuais de 81,78 e 73,41%
respectivamente. A argila C com 46,49% de ilita pode ser caracterizada como argila ilítica.
As argilas A e B por sua vez podem ser caracterizadas como argilas mistas com percentuais
similares de caulinita e ilita. O percentual de quartzo livre nas amostras varia de 10,37
(Arenoso B) a 25,26% (Arenoso C). A mistura de matérias-primas nas composições das
massas das cerâmicas B e C é justificada pela necessidade de se acrescentar materiais não
plásticos com o intuito de controlar a deformação sofrida pelos blocos cerâmicos durante o
processo de produção.
Resultados e Discussão
75
Tabela 4.14 – Análise racional das matérias-primas.
Concentração (%)
Constituinte
mineralógico
Argila A Argila B Arenoso B Argila C Arenoso C
Caulinita 30,53 31,24 81,18 24,32 73,41
Ilita 34,31 35,45 9,18 46,49 -
Fração
argilomineral
64,84 66,69 90,36 70,81 73,41
Hematita - 13,96 - - -
Quartzo livre 24,41 19,61 10,37 20,42 25,26
Minerais
acessórios
10,74 - - 8,78 1,33
4.2.4 Caracterização mineralógica por meio da análise térmica
Os argilominerais a certas temperaturas absorvem calor - reação endotérmica - e,
em outras temperaturas liberam calor - reação exotérmica - (NORTON, 1973). A
caracterização térmica avalia o comportamento desses argilominerais durante o
aquecimento tais como perda de massa e transformações de fases. Os principais efeitos
observados da analise térmica são os seguintes (BARBA, 2002):
1. A perda de água livre, absorvida ou adsorvida, que resultam em picos
endotérmicos na região de 100 -150 ºC;
2. A decomposição de hidróxidos e outros minerais que contem água na rede
cristalina proporciona picos endotérmicos, que caracterizam minerais específicos.
Essas trocas de calor podem ocorrer entre 200 e 800 ºC dependendo do tipo de
mineral;
3. A decomposição de compostos que contem oxigênio, como os sulfatos,
carbonatos, etc. implicam em trocas entre 500 e 1200 ºC;
4. As reações de oxidação, como a queima de matéria orgânica e a conversão de
sulfetos em sulfatos ou óxidos, de tipo exotérmico;
5. As reações de recristalização de fases amorfas ou vítreas originando trocas
exotérmicas bruscas;
6. As mudanças de estado sólido-liquido ou liquido-gás mostra efeitos endotérmicos
de características definidas;
Resultados e Discussão
76
7. As reações de conversão e inversão, tais como as que apresentam os minerais
de silício, podem originar picos exotérmicos ou endotérmicos, geralmente de
pequena magnitude.
As figuras a seguir representam as curvas da análise termogravimétrica e da análise
térmica diferencial das argilas examinadas.
A análise termogravimétrica (figura 4.9) mostrou que para a argila A houve
diminuição de massa em cerca de 1,48% até 100 ºC, que pode ser relacionado com a perda
de água de hidratação que se encontra adsorvida sobre a superfície das partículas finas da
caulinita; cerca de 1,86% até aproximadamente 400 ºC relacionada a emissão de CO
2
em
conseqüência da queima da matéria orgânica presente na argila. Na temperatura próxima a
600 ºC se deu a maior perda de massa (3,71%) que segundo Sanchéz et al. (1997), entre
500 ºC e 700 ºC ocorre a maior perda da água estrutural da caulinita. Até aproximadamente
750 °C ocorreu perda de massa em torno 0,46% possivelmente pela eliminação de
hidroxilas (OH
-
) e carbonatos (CO
3
) da transformação de hidróxidos e carbonatos em óxidos.
A análise térmica diferencial da argila A apresentada também na figura 4.9 mostrou
duas reações endotérmicas nas temperaturas de 60,11 ºC e 495,20 ºC. Essas reações
correspondem, respectivamente, à perda de água de hidratação e perda de água de
constituição. Na temperatura de 865,70 ºC a amostra apresentou uma reação exotérmica
relacionada provavelmente à mudança na estrutura cristalina da argila, passando para as
fases de espinélio Silício-Alumínio. Esta transformação ocorre entre 850 e 900 ºC. A
composição química da fase espinélio é difícil de determinar devido ao pequeno tamanho
das partículas. Dessa forma atribui-se ao espinélio composições que variam entre Al
2
O
3
e
3Al
2
O
3
.2SiO
2
(BARBA, 2002). Na temperatura de 1.036,81 ºC ocorre um pico exotérmico
mal definido relacionado a mulita. Encontra-se em proporções inferiores sendo bastante
diferente da mulita bem cristalizada que se forma a uma temperatura de 1.100 ºC. A
transformação de caulinita em mulita ocorre segundo a reação (SANCHÉZ, 2003):
3[Al
2
Si
2
O
5
(OH)
4
]⇒ 3[Al
2
O
3
.2SiO
2
] + 6H2O↑⇒ ? ⇒ 3Al
2
O
3
.2SiO
2
+ 4SiO
2
(4.1)
3 caulinita ⇒ metacaulinita + água ⇒ amorfos + γalumina ⇒ 1 mulita + 4 cristobalita
Resultados e Discussão
77
Figura 4.9 – TG/ATD da argila A
A figura 4.10 apresenta as curvas de TG e ATD da amostra de argila B. Pode-se
observar pela curva de TG que houve uma perda contínua de massa desde o início do
aquecimento com a perda de água de hidratação (temperatura próxima de 100 ºC) até o
final da banda associada a desidroxilação do material argiloso (temperatura próxima de 400
ºC). Este fato está associado à eliminação da matéria orgânica presente na amostra, que
não possui uma temperatura característica de combustão uma vez que a mesma depende
da forma como está presente e associada ao material argiloso. Na temperatura próxima a
600 ºC se deu a maior perda de massa (4,25%). Até aproximadamente 800 °C ocorreu
perda de massa em torno 0,70% possivelmente pela eliminação de hidroxilas (OH
-
) e
carbonatos (CO
3
) da transformação de hidróxidos e carbonatos em óxidos.
A amostra da argila B apresenta ainda um pico endotérmico a 53,14 ºC,
característico de água livre e adsorvida. Na temperatura de 516,51 ºC ocorreu uma reação
endotérmica em decorrência possivelmente da perda de água estrutural. Por fim ocorreu
uma reação exotérmica a 832,85 ºC, que está relacionado à formação de alumina.
Resultados e Discussão
78
Figura 4.10 – TG/ATD da argila B
A figura 4.11 mostra as curvas de análises térmicas simultâneas de TG e ATD para a
matéria-prima denominada arenoso B. A curva de ATD mostra uma reação endotérmica em
48,94 ºC, devido à liberação de água de hidratação e uma outra região endotérmica em
530,18 ºC, devido provavelmente à liberação de água de constituição dos argilominerais. A
presença de um pico exotérmico é observada a uma temperatura de 1.015,54 ºC, que está
relacionado à nucleação da mulita e cristobalita segundo a reação descrita pela equação
4.1.
A curva de TG exibe uma perda contínua de massa desde o início do aquecimento
com a perda de água de hidratação até o final da banda associada à queima da matéria
orgânica e perda de água de constituição. Porém a maior perda de massa se deu a uma
temperatura próxima de 600 ºC com valor em torno de 3,91%. A perda de massa de 0,52%
na temperatura de 980 ºC ocorreu possivelmente pela eliminação de hidroxilas (OH
-
) e
carbonatos (CO
3
) da transformação de hidróxidos e carbonatos em óxidos.
Resultados e Discussão
79
Figura 4.11 – TG/ATD do arenoso B
A curva termogravimétrica apresentada na figura 4.12 da amostra de argila C exibe
os resultados de variação de massa em função da temperatura, onde se observa uma perda
de 1,87% próxima a 100 ºC em virtude da perda de água não-constitucional. Entre 200 e
400 ºC, a perda de massa está relacionada provavelmente a carbonização de matéria
orgânica e/ou perda de grupos OH
-
provenientes de hidróxidos. No intervalo de 400 e 600 ºC
ocorreu a maior perda de massa devido à dissociação da água constitucional. A perda de
massa em torno de 0,69% numa temperatura entre 850 e 950 ºC pode está associada à
formação de alumina conforme a região exotérmica apresentada na temperatura de 879,44
ºC na curva de ATD.
Figura 4.12 – TG/ATD da argila C
Resultados e Discussão
80
A análise termogravimétrica para a amostra do arenoso C (Figura 4.13) mostrou uma
diminuição de massa de 0,99% até 100 ºC, que pode ser relacionado com a perda de água
de hidratação; cerca de 1,54% até aproximadamente 400 ºC relacionada a queima da
matéria orgânica e perda de água de constituição. Na temperatura próxima a 600 ºC se deu
a maior perda de massa (3,42%). Até aproximadamente 890 °C a perda de massa ficou em
0,78% possivelmente pela eliminação de hidroxilas (OH
-
) e carbonatos (CO
3
) da
transformação de hidróxidos e carbonatos em óxidos.
A curva de análise térmica diferencial dessa argila apresenta reações endotérmicas
nas temperaturas de 52,80 ºC, 523,60 ºC. Essas reações correspondem, respectivamente, à
perda de água de hidratação e perda de água de constituição. Na temperatura de 787,11 ºC
a amostra apresentou uma reação exotérmica mal definida relacionada provavelmente à
mudança na estrutura cristalina da argila, passando para as fases de espinélio Silício-
Alumínio. Na temperatura de 1.011,76 ºC a amostra apresentou uma reação exotérmica de
baixa intensidade podendo está relacionada a transformação em mulita.
Figura 4.13 – TG/ATD do arenoso C
4.2.5 Caracterização física através da análise granulométrica
A distribuição de tamanhos de partículas, junto a outras características como forma e
estado de agregação, regulam o comportamento da pasta durante o processo de fabricação
e determina as propriedades do produto acabado. Conforme a classificação da ABNT os
minerais argilosos (fração argila) são comumente associados a partículas com diâmetro
esférico menor que 2 µm. As partículas maiores que 20 µm estão associadas ao teor de
Resultados e Discussão
81
areia, enquanto que o predomínio de tamanho de partículas entre 2 µm e 20 µm estão
associadas ao silte (NBR 7181,1984).
Sabe-se que quanto mais fina é a granulometria de uma massa, mais rapidamente
ocorrem as reações de sinterização. O tempo e a temperatura de queima, assim como a
velocidade do aquecimento, podem diminuir proporcionando menores custos de produção.
O grau de finura contribui também para aumentar a superfície específica das partículas
componentes da massa cerâmica bem como aumentar a sua reatividade na queima. No
entanto à presença de partículas maiores correspondentes aos não plásticos
especificamente o quartzo é de fundamental importância. Além de conferir estabilidade
dimensional ao produto, as partículas de quartzo garantem a formação de canais para
passagem dos gases produzidos em todo o volume da peça, em conseqüência dos eventos
relacionados à perda de massa do material durante seu processo de queima.
As figuras 4.14 a 4.18 apresentam os resultados da analise granulométrica das
matérias-primas estudadas.
Verifica-se que a faixa granulométrica da argila A esta compreendida entre 0,30 a
400 µm. A argila B por sua vez concentra-se na faixa de 0,30 a 20 µm, enquanto que a
argila C de 0,30 a 100 µm. Analisando-se os arenosos B e C verifica-se que a faixa
granulométrica de ambos está compreendida entre 0,30 a 200 µm.
A argila A (figura 4.14) apresenta o maior tamanho médio das partículas com 46,49
µm. Verifica-se que 15% do seu volume encontra-se em uma granulometria inferior a 2 µm,
54% entre 2,0 e 20 µm e 31% acima de 20 µm.
Figura 4.14 – Distribuição granulométrica da argila A
Resultados e Discussão
82
A argila B (figura 4.15) apresenta 39% do seu volume em uma granulometria inferior
a 2 µm. A mesma possui ainda 61% entre 2,0 e 20 µm. O tamanho médio das partículas da
argila B é de 4,19 µm.
Figura 4.15 – Distribuição granulométrica da argila B
A figura 4.16 apresenta o resultado da análise granulométrica do arenoso B
evidenciando que o mesmo possui 15% do seu volume em uma granulometria inferior a 2,0
µm, 50% entre 2,0 e 20 µm e 35% acima de 20 µm. O diâmetro médio das partículas do
arenoso B é de 22,90 µm.
Figura 4.16 – Distribuição granulométrica do arenoso B
Resultados e Discussão
83
O resultado da análise granulométrica para a argila C (figura 4.17) indica que a
mesma possui 17% do seu volume em uma granulometria inferior a 2,0 µm, 64% entre 2,0 e
20 µm e 19% acima de 20 µm. O diâmetro médio das partículas da argila C é de 12,30 µm.
Figura 4.17 – Distribuição granulométrica da argila C
Ainda pela observação das curvas granulométricas verifica-se que o arenoso C
(figura 4.18) apresenta 10% do seu volume em uma granulometria inferior a 2 µm, 44%
entre 2,0 e 20 µm e 46% das partículas >20 µm. O tamanho médio das partículas do
arenoso C é de 32,72 µm.
Figura 4.18 – Distribuição granulométrica do arenoso C
Pelos resultados apresentados nas análises granulométricas das amostras
estudadas verifica-se que 50% do material está numa faixa de 10 µm para a argila A, 3 µm
Resultados e Discussão
84
para a argila B e 6 µm para a argila C. Já para os arenosos B e C o valor de D
50
é 10 e 20
µm respectivamente.
A análise racional mostra que os argilominerais ficaram entre 64 a 90% e o teor de
quartzo livre entre 10 e 25%, o que não traduz em alterações significativas para os valores
granulométricos de D
50
. Cabe ressaltar que o estado de defloculação das amostras durante
o ensaio de granulometria pode, também, afetar a análise dos finos, resultando em
distorções nas correspondências esperadas entre o percentual de argilominerais e a fração
de partículas com diâmetros equivalentes inferiores a 2 um. A tabela 4.15 resume as
informações contidas nas curvas de distribuição granulométrica das matérias-primas
coletadas nas cerâmicas A, B e C respectivamente.
Tabela 4.15 – Distribuição granulométrica das matérias-primas.
Distribuição granulométrica (% volume)
Cerâmica Matéria-prima
< 2 µm 2 a 20 µm > 20 µm
> 44 µm
(resíduo)
Tamanho médio (µm)
A Argila A 15 54 31 19 46,49
Argila B 39 61 - - 4,19
B
Arenoso B 15 50 35 18 22,90
Argila C 17 64 19 6 12,30
C
Arenoso C 10 44 46 30 32,72
Resultados e Discussão
85
4.3 ENSAIOS TECNOLÓGICOS DAS MASSAS
4.3.1 Curva de gresificação
Independentemente do sistema utilizado na produção, para fabricação de qualquer
produto cerâmico se parte de uma mistura de matérias-primas comumente denominada de
pasta, a qual sofre diversas transformações físico-químicas até alcançar as propriedades
requeridas pelo produto acabado.
As matérias-primas cerâmicas são minerais ou acumulados de rochas com que se
pode fabricar produtos cerâmicos, em seu estado natural ou com tratamento prévio. De
acordo com seu comportamento com a água se dividem tradicionalmente em matérias-
primas plásticas e não plásticas. Exemplos simples de matérias-primas plásticas são os
caulins e as argilas, enquanto que o quartzo e o feldspato são exemplos de materiais não
plásticos.
A composição da pasta deve ser escolhida em função das características da peça
cerâmica que se deseja obter e do processo de fabricação usado. Portanto, a qualidade do
produto dependerá plenamente da mistura de matérias-primas usadas e do procedimento
seguido na fabricação. Em geral, uma pasta é ideal para fabricação de um produto cerâmico
quando cumpre uma série de condições (BARBA, 2002):
a) A relação dos materiais plásticos (minerais argilosos principalmente) a materiais
não plásticos (quarto, feldspato, chamote, etc.) deve ser tal que conceda à pasta cerâmica a
plasticidade necessária para realizar uma adequada modelagem e na peça conformada a
suficiente resistência mecânica em verde e seco;
b) Se a preparação da amostra se realizar por via úmida, deve ser facilmente
defloculável;
c) Por ultimo, a pasta cerâmica deve possuir uma adequada composição química e
mineralógica de maneira que, as transformações físico-químicas que tem lugar durante o
processo de queima, concederão ao produto acabado as características desejadas
(coeficiente de dilatação, resistência mecânica, porosidade, etc.). Assim mesmo, a pasta
deve ser a mais insensível possível as variações na temperatura de queima dentro de certos
limites.
Resultados e Discussão
86
Os diagramas de gresificação (figuras 4.19 a 4.21) foram elaborados a partir dos
dados de retração linear e absorção de água em função do aumento da temperatura de
queima das massas cerâmicas nas amostras das misturas A, B e C estudadas.
A NBR 15270-1/2005 estabelece os limites de 8% a 22% de absorção de água para
os blocos cerâmicos. As misturas A, B e C atendem a esse parâmetro já a partir da
temperatura de 850 ºC.
MISTURA A
10,60
15,24
16,00
2,03
7,28
0,72
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
825 850 875 900 925 950 975 1000 1025 1050 1075
Temperatura de Queima (ºC)
Absorção de Água (%)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
Retração Linear (%)
Absorção de água
Retração linear
Figura 4.19 – Curva de gresificação da mistura A.
MISTURA B
18,50
18,69
16,78
0,59
4,76
1,06
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
825 850 875 900 925 950 975 1000 1025 1050 1075
Temperatura de Queima (ºC)
Absorção de Água (%)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
Retração Linear (%)
Absorção de água
Retração linear
Figura 4.20 – Curva de gresificação da mistura B.
Resultados e Discussão
87
MISTURA C
11,53
13,92
15,48
0,75
4,61
0,03
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
825 850 875 900 925 950 975 1000 1025 1050 1075
Temperatura de Queima (ºC)
Absorção de Água (%)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
Retração Linear (%)
Absorção de água
Retração linear
Figura 4.21 – Curva de gresificação da mistura C.
A redução da porosidade (absorção de água) em função do aumento gradual da
temperatura de queima é observada nas misturas A, B e C. Este comportamento refratário é
devido ao elevado teor de Al
2
O
3
encontrado em todas as matérias-primas empregadas na
confecção das massas cerâmicas estudadas.
Para a queima a 850
o
C a absorção de água das misturas A e C foi de 16% e 15,48%
respectivamente, enquanto que para a mistura B o valor foi de 18,50%. Na temperatura de
950
o
C a mistura C absorveu menos água (13,92%), seguida da mistura A com 15,24%,
sendo que a mistura B apresentou um discreto acréscimo na absorção de água de 18,69%.
Na queima a 1.050
o
C houve um decréscimo considerável da porosidade para as misturas A
e C de respectivamente 10,6% e 11,53%, ficando a mistura B com 16,78% de absorção de
água.
Observa-se que a mistura B apresentou menor variação na redução da porosidade
em função do aumento da temperatura, caracterizando um comportamento mais refratário
que as demais misturas analisadas. As misturas A e C por sua vez tiveram um
comportamento bastante semelhante na absorção de água em função da temperatura de
queima.
Com relação à retração linear pode-se observar que a mistura A comparada as
misturas B e C foi a que apresentou uma maior variação à medida que aumentava a
temperatura de queima, caracterizando uma menor estabilidade dimensional. A mistura A é
composta de 100% da matéria-prima denominada neste trabalho de “argila A”.
Resultados e Discussão
88
A mistura B que apresentou maior porosidade (absorção de água) entre as misturas
analisadas tem por sua vez um comportamento em função da retração linear similar à
mistura C. A mistura B apresentou ainda uma variação pequena de retração linear, com
estabilidade dimensional entre as temperaturas de 850
o
C e 950
o
C.
A estimativa da temperatura de fusão de uma massa cerâmica pode ser obtida a
partir da formula de Schuen:
228,0
)%360(
)(º
32
ROOAl
CT
peso
fusão
−
⋅
+
≈
(4.2)
Onde RO representa a soma dos percentuais em peso dos seguintes óxidos
presentes na composição das materiais primas utilizadas na formulação das massas
cerâmicas: SiO
2
, Fe
2
O
3
, CaO, MgO, Na
2
O, K
2
O, TiO
2
, MnO e CuO.
Utilizando-se os resultados dos ensaios de fluorescência de raios X foram calculados
os valores dos coeficientes de Schuen para as massas cerâmicas (tabela 4.16).
Tabela 4.16 – Coeficientes de Schuen (ºC).
Concentrações em peso (%)
Óxidos
presentes
Massa A Massa B Massa C
Al
2
O
3
24,44 29,45 27,03
SiO
2
55,88 53,86 56,20
Fe
2
O
3
10,30 11,43 9,89
K
2
O 3,10 2,67 3,64
TiO
2
1,55 1,31 1,49
MgO 1,16 0,40 0,89
MnO 0,20 0,01 0,06
CaO 0,12 0,05 0,14
CuO 0,04 0,03 0,04
Na
2
O - 0,35 0,21
RO 72,35 70,10 72,54
Temperatura
de fusão (ºC)
1.368,82 1.400,65 1.379,34
Os resultados obtidos com os cálculos dos coeficientes de Schuen demonstram que
a massa A tem uma temperatura de fusão estimada em torno de 1.370 ºC, enquanto as
massas B e C apresentam temperaturas de fusão ligeiramente mais altas, 1.400
o
C e 1.380
o
C, respectivamente. Assim, pode-se concluir que a massa A, por apresentar temperatura de
Resultados e Discussão
89
fusão mais baixa, deforma-se com mais facilidade após queima a 950
o
C comparada as
massas B e C, mais refratárias. A análise das curvas de gresificação das massas estudadas
mostra, ainda, que a inclinação da curva de retração linear é mais acentuada para a massa
A, na faixa de temperatura estudada, e justifica a significativa não conformidade dimensional
verificada nos blocos produzidos pela cerâmica A. Cabe salientar que os blocos com essa
composição foram os únicos que não apresentaram conformidade de planeza de faces.
4.3.2 Porosidade aparente
As figuras 4.22 a 4.24 mostram o comportamento da porosidade aparente em função
da temperatura de queima das massas cerâmicas A, B e C respectivamente.
MISTURA A
22,48
29,53
30,34
16
18
20
22
24
26
28
30
32
34
36
825 850 875 900 925 950 975 1000 1025 1050 1075
Temperatura de Queima (ºC)
Porosidade Aparente (%)
Figura 4.22 – Porosidade aparente em função da temperatura de queima na mistura A.
Resultados e Discussão
90
MISTURA B
31,62
34,16
33,66
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
825 850 875 900 925 950 975 1000 1025 1050 1075
Temperatura de Queima (ºC)
Porosidade Aparente (%)
Figura 4.23 – Porosidade aparente em função da temperatura de queima na mistura B.
MISTURA C
29,45
27,40
23,85
16
18
20
22
24
26
28
30
32
34
36
825 850 875 900 925 950 975 1000 1025 1050 1075
Temperatura de Queima (ºC)
Porosidade Aparente (%)
Figura 4.24 – Porosidade aparente em função da temperatura de queima na mistura C.
Na queima a 850
o
C a porosidade aparente das misturas A, B e C foi de 30,34%,
33,66% e 29,45% respectivamente. Na temperatura de 950
o
C a mistura C obteve a menor
porosidade aparente (27,40%), seguida da mistura A com 29,53%, sendo que a mistura B
com 34,16%, maior porosidade aparente entre as misturas para a temperatura em questão,
apresentou um discreto acréscimo comparado a temperatura de 850
o
C. Na queima a 1.050
o
C houve um decréscimo considerável da porosidade aparente para as misturas A e C de
Resultados e Discussão
91
respectivamente 22,48% e 23,85%, sendo a mistura B com 31,62% a que apresentou a
menor variação.
Observa-se que na temperatura de 950
o
C a mistura C apresenta a menor
porosidade entre as misturas examinadas. Na composição química das matérias-primas
envolvidas nessa mistura verificam-se o maior teor de K
2
O. Elemento fundente o óxido de
potássio quando presente reduz a porosidade do produto e a absorção de água, aumenta a
resistência e diminui a temperatura de queima. Observa-se ainda que entre as
temperaturas de 850 ºC e 950 ºC a mistura A apresenta maior variação na porosidade
aparente em função do aumento da temperatura.
4.3.3 Massa específica aparente
As figuras 4.25 a 4.27 mostram o comportamento da massa específica aparente ou
densidade aparente em função da temperatura de queima das massas cerâmicas A, B e C
respectivamente.
MISTURA A
1,90
1,94
2,12
1,6
1,7
1,8
1,9
2,0
2,1
2,2
2,3
2,4
825 850 875 900 925 950 975 1000 1025 1050 1075
Temperatura de Queima (ºC)
Massa Específica Aparente (g/cm
3
)
Figura 4.25 – Massa específica aparente em função da temperatura de queima na mistura A.
Resultados e Discussão
92
MISTURA B
1,82
1,83
1,89
1,6
1,7
1,8
1,9
2,0
2,1
2,2
2,3
2,4
825 850 875 900 925 950 975 1000 1025 1050 1075
Temperatura de Queima (ºC)
Massa Específica Aparente (g/cm
3
)
Figura 4.26 – Massa específica aparente em função da temperatura de queima na mistura B.
MISTURA C
2,07
1,97
1,90
1,6
1,7
1,8
1,9
2,0
2,1
2,2
2,3
2,4
825 850 875 900 925 950 975 1000 1025 1050 1075
Temperatura de Queima (ºC)
Massa Específica Aparente (g/cm
3
)
Figura 4.27 – Massa específica aparente em função da temperatura de queima na mistura C.
Na temperatura de 850
o
C a massa específica aparente das misturas A, B e C foi de
1,90; 1,82 e 1,90 g/cm
3
respectivamente. Entre as temperaturas de 850
o
C e 950
o
C houve
uma discreta variação da massa especifica aparente das 3 misturas. A partir da temperatura
de 950
o
C as misturas passam a apresentar um elevado grau de densificação. Observa-se,
contudo que a massa específica aparente apresenta valores baixos, em toda faixa de
Resultados e Discussão
93
temperatura de queima para as misturas envolvidas. Este procedimento pode ser atribuído
ao elevado teor de quarto presente nas massas analisadas e ao seu comportamento
refratário.
A mistura B apresenta os menores valores de massa específica aparente entre as
misturas analisadas e a menor variação da mesma à medida que aumenta a temperatura de
queima, corroborando com os resultados encontrados de absorção de água e porosidade
aparente quanto ao comportamento mais refratário entre as misturas estudadas. A mistura A
torna-se a mais densa entre as misturas nas temperaturas de 950 ºC e 1.050 ºC.
A Tabela 4.17 apresenta um panorama geral das análises e conclusões dos
resultados dos ensaios realizados para caracterização das amostras sinterizadas.
Tabela 4.17 – Panorama dos resultados dos ensaios de massas.
Massa Cerâmica Análise dos resultados
A
• Significativa redução da absorção de água em função do aumento da
temperatura;
• Maior variação da retração linear à medida que aumentava a temperatura de
queima, caracterizando uma menor estabilidade dimensional;
• Entre as temperaturas de 950 ºC e 1050 ºC apresenta maior redução na
porosidade aparente em função do aumento da temperatura, comparada
com as misturas B e C;
• Maior densificação entre as misturas nas temperaturas de 950 ºC e 1050 ºC.
B
• Maior absorção de água dentro dos limites da norma;
• Menor variação na redução da absorção de água em função do aumento da
temperatura;
• Apresentou uma variação pequena de retração linear, com estabilidade
dimensional entre as temperaturas de 850 ºC e 950 ºC;
• Na temperatura de 950 ºC apresentou maior porosidade aparente entre as
misturas revelando um discreto acréscimo comparado a temperatura de 850
ºC;
• Menores valores de massa específica aparente entre as misturas analisadas
e a menor variação da mesma à medida que aumenta a temperatura de
queima, corroborando com os resultados encontrados de absorção de água
e porosidade aparente quanto ao comportamento mais refratário entre as
misturas estudadas.
C
• Significativa redução da absorção de água em função do aumento da
temperatura;
• Menor retração linear entre as misturas;
• Apresenta a menor porosidade entre as misturas examinadas.
Resultados e Discussão
94
4.3.4 Resumo dos resultados de caracterização das massas cerâmicas
Dos resultados obtidos com os ensaios tecnológicos das massas, foi elaborada a
tabela 4.18 abaixo com a finalidade de reunir os principais elementos na caracterização das
massas cerâmicas A, B e C.
Tabela 4.18 – Caracterização das massas cerâmicas.
Caracterização
Classificação
(decrescente)
Plasticidade
B, C, A
Refratariedade
B, C, A
Absorção de água
B, C, A
Retração linear
A, B, C
Porosidade aparente
B, A, C
Massa específica aparente
A, C, B
Temperatura de fusão
B, C, A
5
Conclusões
Conclusões
96
CONCLUSÕES
Tendo em vista as características visuais, geométricas, físicas e mecânicas
avaliadas, verifica-se que requisitos individuais estabelecidos pela NBR 15270-1 são
atendidos parcialmente, porém todas as indústrias pesquisadas apresentaram
irregularidades em relação à, pelo menos, uma das características verificadas. Para os
blocos produzidos estarem de acordo com as normas, todos os itens avaliados devem estar
conformes.
O índice de não conformidades, quando comparado aos critérios constantes do
Regulamento Técnico Metrológico do Inmetro que estabelece as condições para a
comercialização dos blocos cerâmicos para alvenarias, é um ponto negativo revelado pela
análise das amostras dos blocos e que deve ser destacado. Este fato está relacionado com
a necessidade de melhoria da produção de blocos em atendimento às normas da ABNT.
Esta falta de controle em relação às dimensões decorre principalmente da redução
voluntária do tamanho dos blocos, da falta de conhecimento da existência de padrões e da
não exigência por parte do mercado consumidor.
De acordo com a análise dos resultados obtidos na caracterização da matéria-prima
conclui-se que os arenosos B e C podem ser caracterizadas como argilas cauliníticas. As
argilas A e B como mistas (caulinita e ilita) e a argila C como ilítica. O percentual de quartzo
livre nas amostras varia de 10,37 (arenoso B) a 25,26% (arenoso C). As matérias-primas
apresentaram baixos teores de óxidos alcalinos e, conseqüentemente, concentrações muito
baixas de materiais fundentes. Maiores teores de óxidos fundentes nas argilas A, B e C
fazem com que essas amostras sejam mais fundentes que os arenosos B e C. Observa-se,
adicionalmente, que exceto no arenoso B as matérias-primas apresentam teor de MgO que
pode estar associado a traços de cloritas e vermiculitas, não identificáveis nos difratogramas
de raios X. As amostras oferecem baixa concentração de materiais amorfos, normalmente
relacionados à presença de matéria orgânica.
De acordo com os ensaios tecnológicos para as massas A, B e C e a obtenção das
curvas de gresificação e os cálculos dos coeficientes de Schuen pode-se concluir que a
massa A, por apresentar temperatura de fusão mais baixa, deforma-se com mais facilidade
após queima a 950
o
C comparada às massas B e C, mais refratárias. A inclinação da curva
de retração linear é mais acentuada para a massa A, na faixa de temperatura estudada, e
justifica a significativa não conformidade dimensional verificada nos blocos produzidos pela
cerâmica A.
Conclusões
97
A mistura C apresentou baixa porosidade aparente. Verifica-se na composição
química das matérias-primas envolvidas nessa mistura um alto teor de K
2
O, justificando este
resultado. As misturas apresentaram baixos valores de massa específica aparente em toda
faixa de temperatura de queima. Esse resultado pode ser atribuído ao elevado teor de
quartzo.
A massa A apresenta algumas características indesejáveis para a fabricação de
blocos cerâmicos. Com a finalidade de melhorar a plasticidade, refratariedade e diminuir a
retração, deve-se adicionar matérias-primas com as características do arenoso B que possui
maior teor de argilominerais e maior teor de Al
2
O
3
. As dosagens devem ser estudadas para
atingir melhores resultados.
A massa B possui melhores propriedades para a produção de blocos. A não
conformidade revelada nos blocos cerâmicos produzidos com essa massa está melhor
relacionada com o processo de produção.
A massa C apresentou um comportamento intermediário. Verifica-se, entretanto que
a retração linear foi menor que a massa B, este fato pode está relacionado com a presença
de hematita (material fundente) e a maior perda de massa observada nas matérias-primas
da mistura B. A menor porosidade quando comparada a massa B foi justificada
anteriormente pelo maior teor de K
2
O encontrado na caracterização química.
98
SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS
Este trabalho teve o objetivo de proceder à análise da conformidade e caracterização
da matéria-prima empregada na fabricação de blocos cerâmicos na região metropolitana de
Salvador, contudo a pesquisa se fixou apenas no âmbito laboratorial, assim, sugerem-se
outros temas a serem pesquisados a partir dessa dissertação:
1. Com base nas características das matérias-primas, avaliar o efeito de mudanças
nas formulações e de parâmetros de processo sobre as não conformidades dos blocos
cerâmicos;
2. Expandir o estudo para outras empresas e outras regiões buscando um
mapeamento global da conformidade de blocos no estado da Bahia;
3. Avaliar o impacto ambiental associado às perdas com peças não conformes na
produção de blocos cerâmicos.
Referências
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100
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