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ESTUDO COMPARATIVO ENTRE MASSAS
CERÂMICAS INDUSTRIAIS E ADITIVADAS
PARA USO EM BLOCOS CERÂMICOS
TESE DE DOUTORADO
Reginaldo Severo de Macedo
Campina Grande – Paraíba
Abril de 2005
UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE
CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM
ENGENHARIA DE PROCESSOS
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ESTUDO COMPARATIVO ENTRE MASSAS
CERÂMICAS INDUSTRIAIS E ADITIVADAS
PARA USO EM BLOCOS CERÂMICOS
Reginaldo Severo de Macedo
Área de concentração: Materiais
Orientadores:
Prof. Dr. Heber Carlos Ferreira
Prof. Dr. Gelmires de Araújo Neves
Campina Grande – Paraíba
Abril de 2005
Tese apresentada ao Programa de Pós-
Graduação em Engenharia de Processos do
Centro de Ciências e Tecnologia da
Universidade
Federal de Campina Grande, como parte dos
requisitos para obtenção do título de Doutor em
Engenharia de Processos.
UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE
CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM
ENGENHARIA DE PROCESSOS
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i
DEDICATÓRIA
Aos meus pais Augusto (in memoriam) e Iracema.
À minha esposa Zélia Lúcia e
aos meus filhos Luiz Augusto, Lisandra e Daniele.
ii
AGRADECIMENTOS
Meu agradecimento ao maior e mais humilde de todos os mestres, Jesus,
Senhor e consumador da minha fé, por guiar meus passos a cada dia de minha vida,
permitindo-me a realização deste empreendimento acadêmico.
Ao prof. Dr. Heber Carlos Ferreira (orientador), o meu reconhecimento e
gratidão pelas valiosas discussões teóricas que me possibilitaram reflexão e
amadurecimento no desenvolvimento desta pesquisa.
Ao prof. Dr. Gelmires de Araújo Neves (orientador) pela orientação técnica
dos ensaios e desta pesquisa.
A minha irmã, profa. Dra. Maria Augusta Macêdo, pelo apoio, incentivo e
revisão do texto.
À Chefia do DEMa/CCT/UFCG, pela minha liberação das atividades
acadêmicas e pela colocação dos Laboratórios de Engenharia de Materiais para
realização da maioria dos ensaios necessários à conclusão desta pesquisa.
À coordenação do Laboratório de Solos I do Departamento de Engenharia
Civil do CCT/UFCG, por ceder espaço para a realização de alguns ensaios
necessários à conclusão desta pesquisa.
À Coordenação do Doutorado em Engenharia de Processos, pelas condições
oferecidas para que esta tese fosse concluída.
Ao técnico Edvaldo, pelo apoio na realização dos ensaios de plasticidade.
Aos estudantes Kladson Antonio, Ernesto, Klevson Ranniet, Juliana Xavier,
Mariana Guerra e Vívian Richele, alunos de graduação de Engenharia de Materiais
do CCT/UFCG, na qualidade de voluntários, deram sua parcela de contribuição na
preparação de amostras para a realização de alguns ensaios.
As Indústrias Cerâmicas: CINCERA; Espírito Santo; João Ribeiro; Jardim e
Barra, pelo fornecimento das amostras de massa plástica vermelha para realização
desta pesquisa.
À ATECEL, pelo o apoio no transporte das amostras.
A todos aqueles que diretos e indiretamente colaboraram para a conclusão
desta pesquisa.
iii
Publicações sobre o tema da tese
i) Artigo publicado em anais de congresso nacional
1. MACEDO, R. S., BARBOZA, K. R., NEVES, G. A., FERREIRA, H. C. Influência
de aditivos na plasticidade e extrudabilidade de argilas plásticas para uso na
confecção de blocos cerâmicos: Parte I. In. ANAIS DO 48º. CONGRESSO
BRASILEIRO DE CERÂMICA, Curitiba – PR, 2004.
ii) Artigos no prelo
1. MACEDO, R. S., PONTES, M. K. G., SANTOS, V. R. G., NEVES, G. A.,
FERREIRA, H. C. Influência de aditivos na plasticidade e extrudabilidade de
massas plásticas para uso na confecção de blocos cerâmicos. Parte II:
características físicas e mineralógicas. In. ANAIS DO 49º. CONGRESSO
BRASILEIRO DE CERÂMICA, São Pedro - SP, 2005.
2. MACEDO, R. S., FARIAS, J. X. N., FARIAS, K. A. S., NEVES, G. A., FERREIRA,
H. C. Influência de aditivos na plasticidade e extrudabilidade de massas
plásticas para uso na confecção de blocos cerâmicos. Parte III: propriedades
físico-mecânicas. In: ANAIS DO 49º. CONGRESSO BRASILEIRO DE CERÂMICA,
São Pedro - SP, 2005.
iv
SUMÁRIO
Dedicatória........................................................................................................... i
Agradecimentos................................................................................................... ii
Publicações sobre o tema da tese....................................................................... iii
Sumário................................................................................................................ iv
Lista de Abreviaturas........................................................................................... vii
Índice de Figuras................................................................................................. ix
Índice de Tabelas................................................................................................ xii
Resumo............................................................................................................... xiv
Abstract................................................................................................................ xv
CAPÍTULO I - INTRODUÇÃO.............................................................................
1
1.1 – Justificativa e objetivos...............................................................................
3
1.2 – Organização do trabalho............................................................................ 4
CAPÍTULO II - REVISÃO BIBLIOGRÁFICA.......................................................
6
2.1 – Cerâmica vermelha: Breve histórico........................................................... 6
2.2 – Argila para cerâmica vermelha................................................................... 7
2.3 – Preparação da matéria-prima e da massa................................................. 9
2.4 – Análise granulométrica............................................................................... 12
2.5 – Plasticidade................................................................................................ 15
2.6 – Conformação.............................................................................................. 23
2.6.1 – Processo de prensagem.......................................................................... 23
2.6.2 – Processo de extrusão.............................................................................. 24
2.7 – Uso de aditivos em processamentos cerâmicos........................................ 29
2.7.1 – Ligantes................................................................................................... 32
2.7.2 – Defloculantes........................................................................................... 35
2.7.3 - Plastificantes............................................................................................ 35
2.7.4 – Surfactantes............................................................................................ 37
2.7.5 – Características reológicas da mistura...................................................... 39
2.8 – Blocos cerâmicos........................................................................................ 40
2.8.1 – Tipos........................................................................................................ 41
2.8.2 – Vantagens................................................................................................ 41
2.8.3 – Principais índices de qualidade............................................................... 42
v
CAPÍTULO III - MATERIAIS E MÉTODOS.........................................................
43
3.1 – MATERIAIS................................................................................................. 43
3.1.1 – Massas industriais e blocos cerâmicos................................................... 43
3.1.2 – Aditivos.................................................................................................... 44
3.2 – MÉTODOS.................................................................................................. 46
3.2.1 – Caracterização física e mineralógica....................................................... 46
3.2.1.1 – Análise granulométrica ……………………………………...................... 46
3.2.1.2 - Índices de Atterberg.............................................................................. 47
3.2.1.3 – Análise química (AQ)............................................................................ 48
3.2.1.4 – Análises térmicas (ATD e ATG)............................................................ 48
3.2.1.5 – Difração de raios-X (DR-X)................................................................... 49
3.2.2 – Caracterização tecnológica preliminar..................................................... 50
3.2.2.1 – Preparação das massas....................................................................... 50
3.2.2.2 – Conformação por prensagem .............................................................. 50
3.2.2.3 - Propriedades físico-mecânicas............................................................. 51
3.2.3 – Caracterização tecnológica completa com massas industriais e
aditivadas.................................................................................................
51
3.2.3.1 - Índices de Atterberg com massas aditivadas........................................ 51
3.2.3.2 – Preparação das massas....................................................................... 51
3.2.3.3 – Moldagem por extrusão........................................................................ 52
3.2.4 – Blocos cerâmicos..................................................................................... 52
3.2.4.1 - Preparação dos corpos de prova.......................................................... 52
3.2.4.2 – Propriedades físico-mecânicas............................................................. 53
CAPÍTULO IV - RESULTADOS E DISCUSSÃO SOBRE OS ENSAIOS COM
AS MASSAS INDUSTRIAIS.....................................................
54
4.1 – Caracterização física e mineralógica.......................................................... 54
4.1.1 – Análise granulométrica............................................................................ 54
4.1.2 - Índices de Atterberg................................................................................. 56
4.1.3 – Análise química (AQ)............................................................................... 57
4.1.4 – Análises térmicas (ATD e ATG)............................................................... 58
4.1.5 – Difração de raios X (DR-X)...................................................................... 60
4.2 - Caracterização tecnológica preliminar........................................................ 62
vi
4.2.1 – Conformação por prensagem.................................................................. 62
4.2.2 - Propriedades físico-mecânicas................................................................ 63
4.3 - Caracterização tecnológica completa.......................................................... 67
4.3.1 – Conformação por extrusão ..................................................................... 67
4.3.2 - Propriedades físico-mecânicas................................................................ 67
4.4 – Conclusões parciais.................................................................................... 71
4.4.1 – Ensaios de caracterização física e mineralógica..................................... 71
4.4.2 – Caracterização tecnológica..................................................................... 72
CAPÍTULO V - RESULTADOS E DISCUSSÃO
SOBRE OS ENSAIOS COM
AS MASSAS ADITIVADAS......................................................
74
5.1 - Índices de Atterberg.................................................................................... 74
5.2 – Conformação por extrusão......................................................................... 83
5.3 - Propriedades físico-mecânicas................................................................... 84
5.4 – Estudo comparativo das propriedades físico-mecânicas dos corpos de
prova extrudados com massas industriais e com massas aditivadas.........
91
5.5 – Conclusões parciais.................................................................................... 93
CAPÍTULO VI - RESULTADOS E DISCUSSÃO COM OS BLOCOS
CERÂMICOS............................................................................
95
6.1 – Características físicas e mecânicas dos blocos cerâmicos ....................... 95
6.2 - Propriedades físico-mecânicas em corpos de prova retirados dos blocos
cerâmicos ...................................................................................................
97
6.3 – Estudo comparativo das propriedades físico-mecânicas entre os corpos
de prova extrudados em laboratório com as massas industriais, as
aditivadas e os retirados dos blocos cerâmicos industrializados................
98
6.4 – Conclusões parciais.................................................................................... 102
7 – CONCLUSÕES FINAIS................................................................................
103
8 - SUGESTÕES PARA NOVAS PESQUISAS..................................................
105
9 - FONTES CONSULTADAS..........................................................................
106
ANEXO I
Tabelas construídas com base nos resultados dos ensaios laboratoriais......
113
ANEXO II
Relação das indústrias cerâmicas que forneceram o material para pesquisa
124
vii
LISTA DE ABREVIATURAS
A – Amostra A
B – Amostra B
C – Amostra C
D – Amostra D
E – Amostra E
AA – Absorção de Água
ABC – Associação Brasileira de Cerâmica
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas
ACS – American Ceramic Society
ANICER – Associação Nacional da Indústria Cerâmica
AQ – Análise Química
ATD – Análise Térmica Diferencial
ATG – Análise Termogravimétrica
BUN – Bentonite União Nordeste
CAGEPA – Companhia de Água e Esgotos do Estado da Paraíba
CCT – Centro de Ciências e Tecnologia
CTC – Centro de Tecnologia Cerâmica
CMC – Carboximetilcelulose
CINCERA – Companhia Industrial Cerâmica
DEC – Departamento de Engenharia Civil
DEMa – Departamento de Engenharia de Materiais
DEQ – Departamento de Engenharia Química
DR-X – Difração de Raios-X
FIEP – Federação as Indústrias do Estado da Paraíba
NBR – Norma Brasileira
MEA – Massa Específica Aparente
MEV – Microscopia Eletrônica de Varredura
PA – Porosidade Aparente
PF – Perda ao Fogo
RCS – Resistência à Compressão Simples
RLS – Retração Linear de Secagem
viii
RLQ – retração Linear de Queima
TQ – Temperatura de Queima
TRF – Tensão de Ruptura à Flexão
UE – Umidade de Extrusão
UFCG – Universidade Federal de Campina Grande
UFPB – Universidade Federal da Paraíba
UP – Umidade de Prensagem
VR – Valor de Referência
ix
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 2.1 Efeito da qualidade e do tamanho das partículas na eficiência
de empacotamento: (a) sistema monodisperso; (b) máxima
densidade de empacotamento teórico; (c) deficiência de
partículas pequenas (d) deficiência de partículas grande e (e)
distribuição inadequada de tamanhos de partículas.....................
14
Figura 2.2 Diagrama de Winkler de distribuição granulométrica................... 15
Figura 2.3 Curva de tensão e deformação teórica de uma massa plástica
cerâmica.......................................................................................
19
Figura 2.4 Esquema dos estados de consistência e suas fronteiras............. 22
Figura 2.5 Modelo de carta de plasticidade proposto por Casagrande......... 22
Figura 2.6 Corte de uma extrusora de dupla hélice, com o respectivo
gráfico de pressões exercidas no seu interior e a identificação
das diferentes zonas.....................................................................
28
Figura 2.7 Modelo de (a) estrutura de uma molécula surfactante; (b) sua
adsorção orientada no sistema água-óleo e (c) a interface água-
ar...................................................................................................
38
Figura 3.1 Fluxograma dos ensaios realizados com as massas industriais
e aditivadas……………………………...........................................
47
Figura 3.2 Aparelho analisador de tamanho de partículas por difração a
laser – granulômetro - modelo 1064 LD da Cilas......................…
46
Figura 3.3 Aparelho de análises térmicas, modelo RB 3000 da BP
Engenharia...................................................................................
49
Figura 3.4 Aparelho de difração de raios X,
modelo XRD 6000 da Shimadzu
49
Figura 3.5 Foto da masseira.......................................................................... 52
Figura 3.6 Fluxograma dos ensaios realizados com os corpos de prova
retirados dos blocos cerâmicos....................................................
53
Figura 4.1 Distribuição granulométrica das massas estudadas por
tamanho de partícula a laser........................................................
55
Figura 4.2 Curvas simultâneas de ATD e ATG: (a) amostra A; (b) amostra
B;
(c) amostra
C;
(c)
amostra
D
e (e) amostra
E
.........................
59
Figura 4.3 Difratogramas de raios-X das massas industriais........................ 62
x
Figura 4.4 Gráficos das propriedades físico-mecânicas das amostras
prensadas e secas a 110ºC: (a) umidade de prensagem; (b)
retração linear de secagem e (c) tensão de ruptura à flexão.......
64
Figura 4.5 Gráficos das propriedades físico-mecânicas das amostras
prensadas e sinterizadas: (a) absorção de água; (b) porosidade
aparente e (c) tensão de ruptura à flexão....................................
66
Figura 4.6 Gráficos das propriedades físico-mecânicas das amostras
extrudadas e secas a 110ºC: (a) umidade de extrusão; (b)
retração linear de secagem e (c) tensão de ruptura à flexão......
68
Figura 4.7 Gráficos das propriedades físico-mecânicas das amostras
extrudadas e sinterizadas: (a) absorção de água; (b)
porosidade aparente e (c) tensão de ruptura à flexão..................
70
Figura 5.1 Gráficos das características de plasticidade com a massa
aditivada da amostra A: (a) limite de liquidez; (b) limite de
plasticidade e (c) índice de plasticidade.......................................
75
Figura 5.2 Gráficos das características de plasticidade com a massa
aditivada da amostra
B:
(a) limite de liquidez; (b) limite de
plasticidade e (c) índice de plasticidade.......................................
76
Figura 5.3 Gráficos das características de plasticidade com a massa
aditivada da amostra C: (a) limite de liquidez; (b) limite de
plasticidade e (c) índice de plasticidade.......................................
77
Figura 5.4 Gráficos das características de plasticidade com a massa
aditivada da amostra D: (a) limite de liquidez; (b) limite de
plasticidade e (c) índice de plasticidade.......................................
78
Figura 5.5 Gráficos das características de plasticidade com a massa
aditivada da amostra E: (a) limite de liquidez; (b) limite de
plasticidade e (c) índice de plasticidade.......................................
79
Figura 5.6 Umidade de extrusão das amostras aditivadas e industriais,
secas a 110ºC: (a) amostra
A;
(b) amostra
B;
(c) amostra
C;
(d)
amostra D e (e) amostra E...........................................................
85
Figura 5.7 Retração linear de secagem das amostras aditivadas e
industriais, secas a 110ºC: (a) amostra A; (b) amostra B; (c)
amostra C; (d) amostra D e (e) amostra E...................................
86
xi
Figura 5.8 Tensão de ruptura à flexão das amostras aditivadas e
industriais, secas a 110ºC: (a) amostra
A;
(b) amostra
B;
(c)
amostra C; (d) amostra D e (e) amostra E...................................
87
Figura 5.9 Absorção de água das amostras aditivadas e industriais,
sinterizadas às temperaturas de 800, 900 e 1000ºC: (a)
amostra A; (b) amostra B; (c) amostra C; (d) amostra D e (e)
amostra
E
.....................................................................................
89
Figura 5.10 Tensão de ruptura à flexão das amostras aditivadas e
industriais, sinterizadas às temperaturas de 800, 900 e 1000ºC:
(a) amostra A; (b) amostra B; (c) amostra C; (d) amostra D e
(e) amostra E................................................................................
90
Figura 6.1 Gráficos das características físicas e mecânicas dos blocos
cerâmicos industrializados: (a) absorção de água e (b)
resistência à compressão simples................................................
96
Figura 6.2 Gráficos das propriedades físico-mecânicas dos corpos de
prova retirados dos blocos cerâmicos industrializados: (a)
absorção de água; (b) porosidade aparente, (c) massa
específica aparente e (d) tensão de ruptura à
flexão............................................................................................
98
Figura 6.3 Gráficos comparativos dos resultados da absorção de água
entre os corpos de prova confeccionados em laboratório com
as massas industriais, as aditivadas e os retirados dos blocos:
(a) amostra A; (b) amostra B; (c) amostra C; (d) amostra D e (e)
amostra
E
.....................................................................................
100
Figura 6.4 Gráficos comparativos dos resultados da tensão de ruptura à
flexão entre os corpos de prova confeccionados em laboratório
com as massas industriais, as aditivadas e os retirados dos
blocos: (a) amostra A; (b) amostra B; (c) amostra C; (d)
amostra
D
e (e) amostra
E
...........................................................
101
xii
ÍNDICE DE TABELAS
Tabela 2.1 Tipos de ligantes........................................................................... 32
Tabela 2.2 Plastificantes mais utilizados......................................................... 36
Tabela 2.3 Exemplos de surfactantes............................................................. 38
Tabela 3.1 Umidade de extrusão de cada uma das unidades fabris.............. 52
Tabela 4.1 Tamanho de partículas por difração a laser……………………..... 56
Tabela 4.2 Índices de Atterberg das massas industriais................................. 57
Tabela 4.3 Composição química das massas industriais analisadas............. 57
Tabela 4.4 Cores das amostras de massa industrial para cerâmica
vermelha, processadas por prensagem e extrusão, após
tratamentos térmicos a 110ºC, 800ºC, 900ºC e 1000ºC...............
63
Tabela 4.5 Propriedades físico-mecânicas dos corpos de prova com massa
industrial, moldados por prensagem e secos à temperatura de
110ºC.......................................................................................................
114
Tabela 4.6 Propriedades físico-mecânicas dos corpos de prova com massa
industrial, moldados por prensagem e sinterizados às
temperaturas de 800, 900 e 1000ºC
............................................
114
Tabela 4.7 Propriedades físico-mecânicas dos corpos de prova com massa
industrial, extrudados e secos à temperatura de 110ºC...............
115
Tabela 4.8 Propriedades físico-mecânicas dos corpos de prova com massa
industrial, extrudados e sinterizados às temperaturas de 800,
900 e 1000ºC
...............................................................................
115
Tabela 5.1 Índices de Atterberg da amostra A aditivada................................ 116
Tabela 5.2 Índices de Atterberg da amostra
B
aditivada................................ 116
Tabela 5.3 Índices de Atterberg da amostra C aditivada................................ 117
Tabela 5.4 Índices de Atterberg da amostra D aditivada................................ 117
Tabela 5.5 Índices de Atterberg da amostra
E
aditivada................................ 118
Tabela 5.6 Resumo do efeito dos aditivos no limite de plasticidade............... 81
Tabela 5.7 Substâncias químicas e teores que provocaram as alterações
mais significantes no limite de plasticidade..................................
82
Tabela 5.8 Propriedades físico-mecânicas dos corpos de prova com a
massa aditivada, moldados por extrusão e secos à temperatura
de 110ºC.................................................................................................
119
xiii
Tabela 5.9 Redução na água de extrusão provocada pelo uso dos aditivos.. 84
Tabela 5.10 Propriedades físico-mecânicas dos corpos de prova com a
massa aditivada, extrudados e sinterizados à temperatura de
800ºC.......................................................................................................
120
Tabela 5.11 Propriedades físico-mecânicas dos corpos de prova com a
massa aditivada, extrudados e sinterizados à temperatura de
900ºC.......................................................................................................
121
Tabela 5.12 Propriedades físico-mecânicas dos corpos de prova com a
massa aditivada, extrudados e sinterizados à temperatura de
1000ºC....................................................................................................
122
Tabela 6.1 Valores das características físicas e mecânicas dos blocos
cerâmicos industrializados............................................................
123
Tabela 6.2 Propriedades físico-mecânicas dos corpos de prova retirados
dos blocos cerâmicos industrializados..........................................
123
xiv
RESUMO
ESTUDO COMPARATIVO ENTRE MASSAS CERÂMICAS
INDUSTRIAIS E ADITIVADAS PARA USO EM BLOCOS CERÂMICOS
Este trabalho tem como objetivo geral contribuir para o estudo das massas
plásticas para confecção de blocos cerâmicos com vistas ao uso na construção civil.
São objetivos específicos do estudo: a) caracterizar física e mineralogicamente
massas plásticas industriais; b) determinar as características de plasticidade em
massas plásticas para cerâmica vermelha tratada com aditivos químicos; c) realizar
ensaios tecnológicos com massas plásticas industriais e aditivadas; d) comparar os
resultados quanto às propriedades físico-mecânicas entre corpos de prova
extrudados em laboratório com as massas industriais e as aditivadas; e) comparar
as propriedades físico-mecânicas obtidas em corpos de prova retirados de blocos
cerâmicos industrializados, com os corpos de prova confeccionados em laboratório,
com as massas cerâmicas industriais e as aditivadas; f) realizar ensaios de
caracterização física e mecânica em blocos cerâmicos industriais obtidos com as
massas em estudo em fábrica, frente às normas da ABNT. Para viabilizar este
estudo, cinco amostras de massas plásticas industriais para cerâmica vermelha
foram submetidas a ensaios de caracterização física e mineralógica (análise
granulométrica por difração a laser; ensaios de plasticidade, com massas industriais
e aditivadas; análise química; análises térmicas e difração de raios X) e a ensaios
tecnológicos (preliminares e completos) em corpos de prova extrudados, para
determinação das propriedades físico-mecânicas em massas industriais e
aditivadas. Os resultados das caracterizações físicas e mineralógicas com massas
industriais estão de acordo com resultados já obtidos na literatura com massas
plásticas para cerâmica vermelha da região. Os ensaios de plasticidade com as
massas aditivadas mostraram uma significativa redução de até 21,57% no limite de
plasticidade, resultando em um menor percentual de água de conformação. Para as
propriedades físico-mecânicas, os resultados mostraram que os valores estão dentro
da faixa usual para cerâmica vermelha. A comparação dos resultados das
propriedades físico-mecânicas em corpos de prova retirados dos blocos cerâmicos,
com os valores determinados em laboratório, revelou que a maior aproximação
obtida com os corpos de prova queimados se deu à temperatura de 900ºC,
resultando em uma melhoria nas propriedades físico-mecânicas, o que atende aos
valores mínimos especificados na literatura consultada. Quanto aos blocos
cerâmicos analisados, todas as amostras atendem à faixa de valores especificados
para a absorção de água. Para resistência à compressão simples, apenas uma
amostra não satisfez à especificação da ABNT.
Palavras-chave: Aditivos, plasticidade, massa cerâmica vermelha.
xv
ABSTRACT
COMPARATIVE STUDY BETWEEN INDUSTRIAL CERAMIC PASTES WITH
AND WITHOUT ADDITIVES USED TO PRODUCE CERAMIC BLOCKS
The aim of this work is to contribute to the study of plastic pastes used to
make red ceramic products, such as ceramic blocks to be used in civil construction.
The specific aims are: a) to characterize physical and mineralogical the industrial
ceramic plastic paste; b) to measure the plasticity characteristics with ceramic pastes
used for red ceramic and treated with chemical additives; c) to make technological
tests with industrial and ceramic paste and treated with additives; d) to compare the
results with relationship to the mechanical and physical properties among test
samples extruded in laboratory with the industrial masses and the additives; e) to
compare the properties mechanic and physical obtained in of industrialized ceramic
blocks, with the proof bodies made in laboratory, with the industrial ceramic masses
and with additives; f) to make physical and mechanical characterization with industrial
ceramic blocks produced in the industry with the same ceramic pastes and compare
with the Brazilian norms (ABNT). Five samples of industrial paste used for red
ceramic were submitted to a physical and mineralogical characterization (particle size
by laser diffraction; thermal analysis and X-ray diffraction) and to technological tests
(preliminary and complete) with extruded samples, to determine the physical and
mechanical properties with industrial paste and with additives. The results from
physical and mineralogical characterization with industrial paste are in accordance
with the results from the literature, obtained for plastic paste used in red ceramics.
The results from plasticity for the paste with additives showed a significant reduction
(21.57%) in the plasticity limit, resulting in a small amount of processing water. The
comparison of the mechanical and physical properties showed that the closest values
were obtained when the samples were sintered in the laboratory at 900
o
C. This
sintering gives an improvement in the mechanical and physical properties and
reaches the minimum values established by the consulted literature. In relation to the
analyzed ceramic blocks, all the samples are in accordance with the standard values
to water absorption. Regarding the simple compression strength, only a sample did
not reach the standard values of the Brazilian norms.
Key-words: Additives, plasticity, red ceramic mass
Capítulo I - Introdução
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
1
CAPÍTULO I
INTRODUÇÃO
No Brasil, o início da fabricação de blocos cerâmicos e de outros produtos
afins ocorreu nas primeiras décadas do século passado. Entretanto, foi somente na
década de 30 que foram fabricados os primeiros blocos furados através de
processos mecanizados. Atualmente, a indústria cerâmica de materiais de
construção brasileira ocupa um lugar de destaque na economia do país, com um
número aproximado de 12 mil olarias e cerâmicas de pequeno e médio porte.
Geralmente formadas por estrutura simples e familiar, tais empresas buscam seu
espaço no mercado nacional: 7,5 mil de blocos cerâmicos, que somadas, produzem
5,2 bilhões de unidades mensais e 4,5 mil de telhas, responsáveis pela produção 2,2
bilhões de peças por mês, gerando 650 mil empregos diretos e 2 milhões de
empregos indiretos, resultando em uma produção anual aproximada de 60 milhões
de peças, o que reserva para o setor um faturamento anual de R$ 6 bilhões, fontes:
(ABC, ANICER e CTC, 2004).
Conforme essas mesmas fontes, em que pese essa produção, o déficit
nacional é de aproximadamente 7 milhões de residências. A grande maioria desse
setor da indústria cerâmica usa lenha como combustível em seu processo produtivo,
e tem baixa qualidade nos produtos, apresentando um atraso tecnológico em torno
de 50 anos. E de acordo com os preceitos dos programas de qualidade em
andamento na indústria da construção civil, toda a cadeia produtiva, incluindo os
fornecedores, deve ser certificada, envolvendo assim as olarias no processo de
certificação de seus produtos de acordo com as exigências das normas técnicas.
O Estado da Paraíba possui jazidas argiláceas distribuídas nas suas quatro
meso-regiões, de acordo com a regionalização atual do IBGE: o Sertão, a
Borborema, o Agreste e a Mata Paraibana, esta correspondendo ao Litoral. Há
também várias bacias hidrográficas, a do Paraíba, a do Mamanguape, a do
Espinharas, entre outras, com características bem distintas, sendo essas modeladas
em rochas cristalinas, com exceção da bacia do rio do Peixe e das áreas da baixada
Capítulo I - Introdução
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
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litorânea. De acordo com MENEZES et al. (2001), a faixa litorânea possui grande
concentração de argilas para uso em cerâmica branca, enquanto que, no restante do
Estado, há grande concentração de jazidas de argilas para uso em cerâmica
vermelha.
Há em todo Estado, cerca de 60 fábricas de produtos de cerâmica vermelha
em atividade, distribuídas em pelo menos 30 municípios, oferecendo cerca de 3.000
empregos diretos. O processo de fabricação, na maioria das fábricas, é simples,
envolvendo uma mistura de um ou dois tipos de argila com água, passando em uma
maromba com secagem natural, e a queima é feita usando lenha como combustível.
O processo em sua totalidade, na maioria das cerâmicas não tem controle eficaz, e
há imensas perdas em todas as suas fases, conforme estudos de CARVALHO et al.
(2001).
Nos últimos anos, tem-se notado um crescente planejamento e instalação de
indústrias de cerâmica vermelha, mas há dificuldades em obter informações técnicas
e quantitativas, uma vez que não há um estudo completo das características
cerâmicas das argilas para cerâmica vermelha em nosso Estado.
Estudos realizados por CHIARA, BORRONI e CHIARA (2000) têm
demonstrado que, no processamento de materiais cerâmicos, diferentes aditivos
devem ser incorporados na mistura para produzir um comportamento de fluxo e
propriedades adequadas para a conformação. Nesse sentido o Departamento de
Engenharia de Materiais – DEMa/UFCG - tem realizado estudos com o objetivo de
sanar lacunas existentes na metodologia proposta por SOUZA SANTOS (1992),
para o estudo das argilas desconhecidas. É a falta de especificações relativas às
características de plasticidade, que poderá ser parcialmente sanada através destes
estudos propostos, que tratam especificamente das massas plásticas vermelhas
para uso na confecção de blocos cerâmicos. Uma das preocupações desses
estudos é com os efeitos de alguns aditivos químicos no limite de plasticidade de
massas plásticas industriais usadas na fabricação de blocos cerâmicos do Estado da
Paraíba, visando reduzir a quantidade de água necessária para desenvolver
plasticidade. Com a redução da quantidade de água a um valor mínimo, de modo
que não prejudique a trabalhabilidade da massa, a energia necessária para secar os
blocos obtidos dessa massa por extrusão será também reduzida, e o processo será
Capítulo I - Introdução
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
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mais econômico. Com esta nova metodologia de tratar as massas plásticas
industriais com diferentes aditivos, foram determinados os valores do limite de
plasticidade e da variação das propriedades físico-mecânicas de cada amostra, que
possibilitou a indicação de alguns aditivos que causaram uma redução da
quantidade de água necessária para a extrusão, sem prejuízo para as propriedades
do bloco cerâmico. Adicionalmente foi feito um estudo paralelo das características
físicas e mecânicas em blocos cerâmicos industriais obtidos com as massas em
estudo em fábrica frente às normas da ABNT, os quais em sua maioria deram bons
resultados.
Nesse contexto de busca de informações para a caracterização das massas
cerâmicas na Paraíba, apresentamos a seguir a justificativa e os objetivos do
presente estudo.
1.1 – Justificativa e Objetivos
Nos últimos anos, a tecnologia do processamento dos materiais de
construção tem avançado rapidamente, visando garantir o fornecimento de
processos dinâmicos e permanentes adequando as matérias-primas à situação
global, dentro de um âmbito economicamente viável à realidade do setor e do
mercado consumidor. Com efeito, estudos visando à otimização de matérias-primas
para uso em cerâmica vermelha são necessários de forma a complementar a
sistemática proposta por SOUZA SANTOS (1992), para estudos de argilas
desconhecidas, e promover uma redução nos custos de produção.
A justificativa para o desenvolvimento da presente pesquisa deve-se à
existência de poucos estudos sistemáticos de massas plásticas para cerâmica
vermelha. Neste sentido, a pesquisa dá continuidade ao estudo das massas
cerâmicas brasileiras para utilização na indústria de cerâmica vermelha, fornecendo
informações acerca das massas plásticas utilizadas nas fábricas de blocos
cerâmicos no Estado da Paraíba.
Nesta perspectiva, este trabalho tem o objetivo geral de estudar massas
plásticas industriais para confecção de blocos cerâmicos com vistas ao uso na
construção civil com os seguintes objetivos específicos:
Capítulo I - Introdução
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
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a) caracterizar física e mineralogicamente massas plásticas industriais;
b) determinar as características de plasticidade em massas plásticas para cerâmica
vermelha tratadas com aditivos químicos;
c) realizar ensaios tecnológicos com massas plásticas industriais e aditivadas;
d) comparar os resultados quanto às propriedades físico-mecânicas entre corpos de
prova extrudados em laboratório, com as massas industriais e aditivadas;
e) comparar as propriedades físico-mecânicas obtidas em corpos de prova retirados
dos blocos cerâmicos industrializados, e em corpos de prova confeccionados em
laboratório com massas industriais e aditivadas;
f) realizar ensaios de caracterização física e mecânica em blocos cerâmicos
industriais obtidos com as massas em estudo em fábrica, frente às normas da ABNT.
1.2 – Organização do Trabalho
Tendo em vista o alcance dos objetivos citados, o relato da pesquisa aqui
apresentado está constituído de seis capítulos, além das conclusões, sugestões
para novas pesquisas e das fontes consultadas.
O Capítulo I apresenta uma introdução descrevendo a justificativa, os
objetivos e a organização do trabalho.
No Capítulo II, está descrita a revisão bibliográfica do tema em estudo com
uma visão panorâmica da evolução histórica da cerâmica vermelha e um conjunto de
modelos teórico-metodológicos adotados no processamento de produtos cerâmicos,
usando plastificantes como aditivos naturais e sintéticos, na conformação de tais
produtos.
O Capítulo III apresenta uma descrição dos materiais selecionados e a
metodologia utilizada para o desenvolvimento desta pesquisa. A metodologia
contém ensaios de caracterização física, mineralógica e tecnológica das amostras
em estudo, além dos ensaios físicos e mecânicos dos blocos cerâmicos
industrializados.
No Capítulo IV, são apresentados e discutidos os resultados obtidos através
dos ensaios de caracterização física, mineralógica e tecnológica das amostras
industriais em análise.
Capítulo I - Introdução
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
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No Capítulo V, são apresentados e discutidos os resultados obtidos através
dos ensaios de plasticidade e tecnológicos completos com as amostras aditivadas
em análise, além do estudo comparativo entre os resultados obtidos através dos
ensaios tecnológicos em corpos de prova extrudados com as massas industriais.
No Capítulo VI, são apresentados e discutidos os resultados da verificação
das características físicas e mecânicas dos blocos cerâmicos frente às normas da
ABNT, além do estudo comparativo entre os resultados de laboratório e da indústria,
obtidos através dos ensaios tecnológicos em corpos de prova retirados dos blocos
cerâmicos e das propriedades físico-mecânicas entre corpos de prova extrudados
em laboratório.
As conclusões sumarizam os resultados mais relevantes da pesquisa e
confrontam os objetivos propostos e os resultados alcançados.
Nas sugestões para novas pesquisas são apontadas alternativas para uso de
aditivos químicos em massas para cerâmica vermelha.
Por fim, são apresentadas as fontes consultadas onde são relacionados todos
os trabalhos, inclusive os eletrônicos lidos e não citados no texto, conforme modelo
proposto pela NBR 6023/2000 (DUPAS, 2002). Seguem-se o Anexo I, em que
constam todas as tabelas construídas a partir dos dados resultantes dos ensaios
laboratoriais e o Anexo II, onde se encontra a relação das indústrias cerâmicas que
forneceram os materiais da pesquisa.
CAPÍTULO II – Revisão Bibliográfica
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
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CAPÍTULO II
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Neste capítulo é apresentada uma breve revisão bibliográfica sobre a história
do surgimento das primeiras peças cerâmicas com uso de argila como matéria-prima
para cerâmica vermelha; sobre as características da granulometria e da plasticidade,
sem esquecer a importância da conformação, em especial, o processo de extrusão,
que é um processo comum na fabricação dos produtos de cerâmica vermelha. Além
disso, procedeu-se a uma revisão dos recentes estudos sobre os aditivos de
processamento cerâmico, chamando a atenção para os defloculantes aquosos
(orgânicos e inorgânicos), que têm apresentado bons resultados sem prejudicar a
qualidade do produto final.
2.1- Cerâmica Vermelha: Breve Histórico
Segundo registros bíblicos, no livro de Gênesis capítulo 11, os descendentes
de Noé fizeram tijolos queimados para construção da Torre de Babel (1700 a. C.) e,
mais tarde, no livro de Êxodo, capítulo 5, relata-se que os israelitas, quando eram
escravos dos egípcios, juntavam palhas que sobravam das colheitas para queimar
tijolos (1250 a. C.).
NORTON (1973) fez uma tentativa para mostrar o progresso técnico do
desenvolvimento histórico da cerâmica, desde os mais antigos tempos até o fim do
século passado. Como muitas partes da história não são claras, não houve precisão
nos seus relatos, embora tenha sido surpreendente sua contribuição em relação à
descoberta desde objetos usados antigamente até os processos usados atualmente,
em especial, a contribuição do começo da era cristã, em Roma e na China, onde
encontraram peças cerâmicas. Observa-se também o grande desenvolvimento na
Europa no século XVIII e, finalmente, o grande desenvolvimento no fim do século
XX, quando a ciência e a engenharia foram aplicadas a essa arte antiga.
Segundo VERÇOZA (1975), a indústria cerâmica é uma das mais antigas do
mundo, em virtude da facilidade de fabricação e abundância de matérias-primas – as
CAPÍTULO II – Revisão Bibliográfica
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
7
argilas. Já no período neolítico, o homem pré-histórico calafetava as cestas de vime
com argila. Mais tarde verificou que podia dispensar o vime, e fez potes apenas de
argila. Posteriormente, constatou-se que o calor endurecia essa argila, e surgiu a
cerâmica propriamente dita, que foi largamente empregada para os mais diversos
fins.
MASSOLA (1994) afirma que, por volta de 10.000 anos atrás, alguns grupos
humanos que habitaram a terra já moldavam o barro. Durante milhares e milhares de
anos, fizeram vasilhas e estatuetas simples que deixavam secar ao sol. Depois,
descobriu-se que quando a argila moldada era queimada a altas temperaturas se
transformava em outro material: tornava-se dura, resistente ao fogo e à água. Isto é,
o material natural, o barro, podia ser transformado em um material artificial, a
cerâmica. Esse estudo mostra ainda que a cerâmica nasceu quando as mulheres
primitivas descobriram que se utilizassem uma vasilha de barro para “cozinhar”,
numa fogueira, essa vasilha ficava muito mais resistente. Essa descoberta facilitou
muito a vida das pessoas.
O registro mais antigo do tijolo foi encontrado nas escavações arqueológicas
em Jericó, Oriente Médio, no período Neolítico inicial.
A unidade de alvenaria (tijolo) era uma peça grande em forma de pão, seca
ao sol, pesando em torno de 15 kg. Nestas unidades de barro, conformados à mão,
se encontram marcados os dedos do homem neolítico que as elaborou (ANICER,
2004).
2.2 – Argila para Cerâmica Vermelha
O termo argila, lato sensu, é empregado para designar um material inorgânico
natural, de granulometria fina, com partículas de poucos micrômetros, que apresenta
comportamento plástico quando adicionada uma determinada quantidade de água.
Do ponto de vista sedimentalógico e granulométrico, a fração argila corresponde ao
conjunto de partículas inferiores a 2 µm ou 4 µm, segundo as escalas de Atterberg e
Wentworth, citados por MOTTA et al. (2004).
Como as argilas plásticas para cerâmica vermelha possuem composição
mineralógica complexa, podendo também apresentar contaminação de esmectitas,
CAPÍTULO II – Revisão Bibliográfica
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
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há possibilidade de comportamentos diferenciados dos modelos teóricos
apresentados, tornando-se necessário um estudo detalhado de cada caso para
que surpresas sejam evitadas (CAMPOS et al., 1999).
As argilas podem ser usadas na fabricação de materiais de construção
civil, tais como, blocos maciços e furados, telhas, ladrilhos de piso, agregados
leves, objetos de adorno (elementos vazados e outros), lajes cerâmicas e outros.
A indústria oleira brasileira utiliza processos de moldagem manuais, por extrusão
e por prensagem, conforme a natureza da argila, do produto cerâmico e do forno
utilizado, bem como das condições econômicas locais (SOUZA SANTOS, 1992).
Em geral compreendem aqueles materiais com coloração avermelhada,
utilizados na construção civil e também utensílios de uso doméstico e de adorno.
A cor vermelha que caracteriza esses produtos é resultante da oxidação de
compostos de ferro presentes. A intensidade da cor varia não só em função da
quantidade de óxidos e hidróxidos de ferro que compõem o produto, como
também da presença de outros minerais e argilominerais tais como: ilita,
camadas mistas, ilita-montmorilonita, clorita-montmorilonita e caulinita e da
atmosfera oxidante do tratamento térmico (ZANDONADI e JORDÃO, 2002).
Os tijolos e os blocos são produzidos tanto em cerâmica vermelha normal
como em massa porosa, com o objetivo de aumentar a capacidade de
isolamento térmico e acústico: as massas de cerâmica vermelha porosa são
obtidas misturando à massa de argila, antes de sua conformação, materiais
combustíveis finamente moídos que, durante o processo de sinterização,
queimam completamente, deixando no interior da massa, pequenos vazios ou
poros, não comunicantes entre si (CHIARA, BORRONI e CHIARA, 2000).
As argilas plásticas para cerâmica vermelha são argilas quaternárias
recentes de elevada plasticidade, adequadas à conformação por extrusão.
Quando conformadas, possuem resistência mecânica para as manipulações
anteriores à queima, e quando queimadas à temperatura de 900ºC, apresentam
características físicas que atendem às solicitações da cerâmica vermelha
(MENEZES et al., 2003).
CAPÍTULO II – Revisão Bibliográfica
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
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2.3 – Preparação da Matéria-Prima e da Massa
As matérias-primas empregadas na fabricação de produtos cerâmicos são
classificadas em naturais, que são as extraídas da natureza ou que foram
submetidas a algum tratamento físico para eliminação de impurezas indesejáveis, ou
seja, sem alterar a composição química e mineralógica dos principais componentes,
e compostas (artificiais, industrializadas, pré-fabricadas, sintéticas) são as que
individualmente ou em mistura foram submetidas a um tratamento térmico e as
produzidas por processos químicos. As compostas geralmente são fornecidas
prontas para uso, necessitando apenas, em alguns casos, de um ajuste de
granulometria. A maioria das matérias-primas utilizadas na indústria cerâmica
tradicional é do tipo natural, encontrando-se em depósitos espalhados na crosta
terrestre. Após a mineração, os materiais devem ser beneficiados, isto é,
desagregados ou moídos, classificados de acordo com a granulometria, e às vezes
purificados (ABC, 2004).
As matérias-primas que compõem a massa, sobretudo a massa composta,
podem ser agrupadas em plásticas e não-plásticas. As plásticas conferem
importantes características, tais como trabalhabilidade e resistência mecânica a cru.
Já as matérias-primas não-plásticas têm maior atuação na fase do processamento
térmico, favorecendo a secagem, diminuindo a retração das peças, controlando as
transformações, as deformações e a sinterização (MOTTA et al., 2002).
Para MOTTA, ZANARDO e CABRAL JÚNIOR (2001), as matérias-primas
minerais básicas são consumidas em grande volume e em diversidade na cerâmica
tradicional, e vêm ganhando importância dentro do processo de aprimoramento da
competitividade e da modernização tecnológica do setor, que se amplia para o
abastecimento interno e se qualifica para a exportação.
As argilas ideais para a fabricação dos produtos de cerâmica vermelha
devem, de modo geral, ser de fácil desagregação e permitir moldagem adequada;
apresentar granulometria fina e distribuição granulométrica conveniente, tendo em
vista o controle das dimensões finais do produto; possuir teor de matéria orgânica
que possa conferir, juntamente com a granulometria, boa plasticidade e resistência
mecânica suficiente para evitar deformações e permitir o manuseio das peças cruas;
CAPÍTULO II – Revisão Bibliográfica
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
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apresentar baixo (ou nenhum) teor de carbonatos, sulfatos e sulfetos (ZANDONADI
e JORDÃO, 2002).
Na preparação da massa se faz necessariamente a mistura e
homogeneização das matérias-primas, visando juntar elementos de diferentes
características para formar uma massa que apresente em cada ponto propriedades
constantes. As condições de homogeneidade tornam-se melhores
proporcionalmente à diminuição da granulometria, ou, seja, com uma moagem mais
intensa, afirmam CHIARA, BORRONI e CHIARA (2000).
Independentemente do sistema utilizado, no processamento de produtos
cerâmicos parte-se de uma mistura de matérias-primas, a qual sofre diversas
transformações físico-químicas até adquirir as propriedades requeridas para o
produto final.
A composição da massa deve ser em função das características do produto
cerâmico que se deseja produzir e do processo de fabricação utilizado, e a
qualidade do produto dependerá diretamente da mistura das matérias-primas
empregadas e do processo de fabricação. De acordo com BARBA et al. (1997), em
geral, uma massa é boa para a fabricação de produtos cerâmicos, quando atende
uma série de condições, tais como: i) a relação de materiais plásticos (minerais
argilosos) com não plásticos (quartzo, feldspato, chamota, etc) deve ser tal que
confira à massa cerâmica a plasticidade necessária para realizar uma moldagem
adequada e à peça conformada a resistência mecânica suficiente a verde e a seco;
ii) se a preparação da massa se realiza por via úmida, deve ser facilmente
defloculada e iii) a massa cerâmica deve possuir uma adequada composição
química e mineralógica, de maneira que as transformações físico-químicas que
ocorrem durante o processo de queima, confiram ao produto acabado as
características desejadas (coeficiente de dilatação, resistência mecânica,
porosidade, etc).
Para MOTTA, ZANARDO e CABRAL JÚNIOR (2001), a formulação da massa
visa, de forma empírica, uma composição ideal de plasticidade e fusibilidade, para
propiciar trabalhabilidade e resistência mecânica na queima. Para isso, é feita
geralmente através da mistura de uma argila ”gorda” (pela alta plasticidade, pela
granulometria fina e pela composição essencialmente de argilominerais); com uma
argila “magra” (rica em quartzo e menos plástica, podendo ser caracterizada também
CAPÍTULO II – Revisão Bibliográfica
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
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como material redutor de plasticidade). Adicionalmente à composição
granulométrica, que reflete o conteúdo de argilominerais e quartzo, as argilas
contêm também proporções variadas de matéria orgânica, material que contribui
para maior plasticidade e resistência mecânica a cru das peças. Na seqüência do
processo de fabricação, a massa é umidificada acima do limite de plasticidade
(geralmente acima de 20%) e processada em misturadores e homogeneizadores
rústicos, sendo conformada, a seguir, em extrusoras (marombas), quando adquire a
sua forma final (blocos, lajes, lajotas, tubos) ou segue para prensagem (telhas) ou
tornearia (vasos).
Para ZANDONADI e JORDÃO (2002), no processo de fabricação de cerâmica
vermelha, geralmente é utilizada uma composição de duas ou mais matérias-primas,
além de aditivos e água. Ao contrário do que ocorre em outros segmentos, em geral,
a dosagem das matérias-primas precede sua preparação, pois, na verdade, a
preparação da massa se inicia com a formação dos montes de argila a céu aberto
nos pátios das indústrias. Após o sazonamento, as matérias-primas são
transportadas para o caixão alimentador, equipamento que dosa a quantidade
necessária do material para dar entrada na linha de produção. A mistura dosada é
conduzida aos desintegradores, onde os grandes blocos de argila são desintegrados
e as pedras, quando existentes, são separadas. Nessa etapa, se o teor de umidade
da mistura for muito elevado (varia de 16 a 25%), a eficácia de certos equipamentos
será menor, como é o caso do desintegrador, que não desintegrará os blocos de
argila, mas apenas os deformará.
O material desagregado é então transportado para o misturador, onde se
inicia a homogeneização. Quando necessário, há adição de água nessa etapa. Em
seguida, a mistura é transferida para o laminador, máquina que tem a função de
ajustar a granulometria, completar a homogeneização e cortar a massa em lâminas.
Uma das etapas fundamentais do processo de fabricação de produtos
cerâmicos é a dosagem das matérias-primas e dos aditivos, que deve seguir com
rigor as formulações de massas, previamente estabelecidas. Os diferentes tipos de
massas são preparados de acordo com a técnica a ser empregada para dar forma
às peças. De modo geral, as massas podem ser classificadas em: suspensão,
também chamada barbotina, para obtenção de peças em moldes de gesso ou de
polímeros; massas secas ou semi-secas, na forma granulada, para obtenção de
CAPÍTULO II – Revisão Bibliográfica
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
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peças por prensagem; massas plásticas, para obtenção de peças por extrusão,
seguidas ou não de torneamento ou prensagem (ABC, 2004).
A composição granulométrica de massa cerâmica vermelha exerce papel
fundamental no processamento e propriedades dos diversos tipos de produtos. Para
cada produto, há uma distribuição granulométrica que parece ser a mais adequada,
conforme explicitado a seguir.
2.4 - Análise Granulométrica
No processo de fabricação de produtos cerâmicos, são muito importantes o
conhecimento e o controle da distribuição granulométrica de partículas das matérias-
primas. Propriedades como plasticidade da massa cerâmica e viscosidade de
suspensões dependem muito da distribuição granulométrica das partículas. Na
sinterização do material cerâmico, a reação ou interação entre as partículas sólidas
está relacionada com a área de contato, a qual, por sua vez, depende
fundamentalmente da granulometria e da distribuição granulométrica das partículas
(GOULART, 1994). Para esse autor, os objetivos da análise granulométrica de
partículas são os seguintes:
• conhecer o tamanho e as quantidades das partículas de um material na forma
de pó;
•
conhecer melhor as propriedades dos materiais;
• conferir especificações dos materiais;
• manter as condições para o controle do processo de fabricação;
• interpretar o comportamento dos materiais.
Afirma ainda GOULART, tratando da distribuição granulométrica de
partículas, que as matérias-primas cerâmicas são normalmente preparadas por
processos de moagem, sendo que os formatos e os tamanhos das partículas
resultantes deste processo são diferentes uns dos outros quando se considera o
total das partículas. A caracterização dimensional destas partículas é muito difícil.
Para efeito de cálculos, vários tipos de tamanhos equivalentes podem ser usados,
tais como: diâmetro equivalente, calculado a partir do volume, da área ou da
velocidade de sedimentação. Tamanho equivalente seria o tamanho de uma
CAPÍTULO II – Revisão Bibliográfica
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
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partícula irregular que equivaleria ao tamanho de uma esfera. Na indústria
cerâmica, o diâmetro equivalente a uma esfera que tem a mesma velocidade de
sedimentação é o mais usado.
PRACIDELLI e MELCHIADES (1997) afirmam, em seus estudos sobre
granulometria de massas para cerâmica vermelha, que a introdução de materiais
não-plásticos altera a granulometria das massas, visto que suas partículas
constituintes apresentam tamanhos consideravelmente maiores que as argilas,
reduzindo assim a plasticidade da mistura. A variação da distribuição
granulométrica e da plasticidade da massa provoca alterações no
comportamento destas durante o processamento.
As frações granulométricas identificam três famílias de fragmentos,
segundo CHIARA, BARRONI e CHIARA (2000):
•
areia – superior a 20 µm;
•
silte – entre 20 e 2 µm;
•
argila – inferior 2 µm.
Também é interessante a fração mais grossa, superior a 63 µm, cuja
presença pode chegar a 25%.
As três classes identificam campos de emprego, teóricos, na indústria de
cerâmica vermelha para a produção de diferentes tipos de material: tanto maior a
fração fina (argilosa) inferior a 2
µ
m, melhor é a qualidade do produto, traduzida
pela maior resistência mecânica e menor absorção do corpo queimado. Mas
estas matérias-primas requerem processos muito elaborados, e são de difícil
manipulação.
Diversas propriedades dos materiais cerâmicos estão associadas ao
empacotamento das partículas que os constituem. O estudo de empacotamento
de partículas pode ser definido, segundo McGEARY (apud OLIVEIRA et al.,
2000), como: “O problema da correta seleção da proporção e do tamanho
adequado dos materiais particulados, de forma que os vazios maiores sejam
preenchidos com partículas menores, cujos vazios serão novamente preenchidos
com partículas ainda menores e assim sucessivamente” (Figura 2.1), a seguir.
CAPÍTULO II – Revisão Bibliográfica
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
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Figura 2.1:
Efeito da quantidade e do tamanho das partículas na eficiência de
empacotamento: (a) sistema monodisperso; (b) máxima densidade de
empacotamento teórica; (c) deficiência de partículas pequenas; (d) deficiência de
partículas grandes e (e) distribuição inadequada de tamanhos de partículas
(OLIVEIRA et al., 2000).
Estudos de caracterização de argilas vermelhas, realizados por PEREIRA
et al. (2002) e por VIEIRA, SOUZA e MONTEIRO (2004), mostram a distribuição
do tamanho de partículas, através do diagrama triaxial de Winkler, representado
na Figura 2.2, a seguir. Esse diagrama apresenta a distribuição granulométrica, a
composição mineralógica e as características físico-químicas das argilas, e
permite que o sistema cerâmico seja comparado de acordo com três variações
de tamanhos de partículas. Nessa comparação, a fração argila se torna um
parâmetro característico da matéria-prima e fornece informações práticas em
relação à afinidade com à água, à retração durante a secagem, à
trabalhabilidade, à resistência mecânica e à porosidade da massa. Em
conseqüência, se obtém informações relativas ao campo de aplicação.
CAPÍTULO II – Revisão Bibliográfica
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
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Figura 2.2: Diagrama de Winkler de distribuição granulométrica adaptado de ELIAS
(apud PEREIRA et al., 2002).
Quando uma massa plástica apresenta 60% de fração argila, 20% de fração
silte e 20% de fração areia, tem alta plasticidade e boa resistência à flexão após a
secagem.
É de se esperar que algumas propriedades dos solos sejam alteradas com a
manipulação mecânica durante o ensaio, como por exemplo, as características de
plasticidade. Isto se deve principalmente à quebra das estruturas granulares com
conseqüente aumento dos finos e da área específica que aumenta a adsorção de
água e levaria a um aumento do índice de plasticidade (LIMA, 1983).
2.5 – Plasticidade
A plasticidade é a propriedade que um sistema tem de se deformar pela
aplicação de uma força e de manter essa deformação quando a força aplicada é
retirada. Se o sistema argila + água não fosse plástico, não seria possível fazer
blocos por extrusão em marombas (extrusoras). A plasticidade em argilas é
essencialmente resultante das forças de atração entre partículas de argilominerais e
da ação lubrificante da água entre as partículas anisométricas lamelares. Pode-se
Ф < 2
µ
m
(
ar
g
ila
)
Ф
>
20
µ
m (areia)
2 a 20
µ
m
(
silte
)
TIJOLOS
BLOCOS
TELHAS
CAPÍTULO II – Revisão Bibliográfica
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
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admitir que a plasticidade se desenvolve quando a argila tem água suficiente para
cobrir toda a superfície acessível dos argilominerais, com uma película de “água
rígida” (não-líquida mas com um pouco de água “líquida”), isto é, não orientada, que
age como meio lubrificante facilitando o deslizamento das placas umas sobre as
outras quando uma tensão tangencial é aplicada. Essas duas águas, expressas
percentualmente em relação à massa da argila seca, são o limite de plasticidade de
Atterberg. Já a “água de plasticidade” é a quantidade de água necessária para tornar
uma argila suficientemente plástica para ser moldada por um determinado método,
geralmente por extrusão, (neste caso é também chamada água de extrusão).
Qualquer que seja o tipo de moldagem (plástica, semi-seca, manual, colagem),
quanto mais plástica é uma argila, maior é a água de plasticidade e também o limite
de plasticidade. A água de plasticidade para moldagem por extrusão é igual ou
superior ao limite de plasticidade da mesma argila, porém é inferior ao limite de
liquidez, afirma SOUZA SANTOS (1992).
Os materiais plásticos, as argilas, manifestam um intervalo amplo onde se
comportam como ”massa plástica”. Outra manifestação mensurável da plasticidade é
a resistência mecânica a cru. A resistência a cru tem relação com o teor de argila
abaixo de 1 mícron e a presença das outras dispersões coloidais, como por
exemplo, o húmus vegetal preto de uma argila de várzea.
SINGER e SINGER (1963), em seus estudos sobre a plasticidade das argilas
industriais, afirmam que a plasticidade em argilas é uma relação fisico-química entre
as partículas coloidais de argila e a água, e é afetada pelos seguintes fatores:
composição mineralógica, tamanho e distribuição de partícula, capacidade de troca
de cátions, cátions presentes, pH e a tensão superficial da água.
A plasticidade das argilas naturais depende da natureza da fração fina que
difere do resto da argila. Esta fração contém a maioria dos minerais da argila,
principalmente nas montmorilonitas e nas caulinitas, ambas com uma influência
muito grande na plasticidade das argilas naturais.
O melhor pH para uma determinada argila é encontrado, testando-se a argila
original, adicionando gradualmente ácido (ácido acético) ou álcali (carbonato de
sódio), que leva à neutralidade, testando a trabalhabilidade em pequenos intervalos,
e checado o pH da água fluvial, dada a sua possibilidade de variação a cada dia.
CAPÍTULO II – Revisão Bibliográfica
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
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Uma argila com pH ótimo apresenta as seguintes melhorias durante a
trabalhabilidade: a argila tratada é mais plástica que a não-tratada; exige menos
água para dar a plasticidade desejada, e menor potência para extrudar a massa,
porque é mais plástica; a coluna de massa apresenta uma melhor estrutura física e
tem uma tendência a laminar; o produto formado é mais perfeito com uma menor
tendência a rachaduras e defeitos de canto; o produto seco tratado é menos
permeável para molhar e freqüentemente pode ser colocado em água por um
período de dez minutos sem desintegrar; a temperatura de queima normalmente é
mais baixa porque a massa tem uma melhor distribuição de partículas; e os produtos
queimados suportam maiores tensões compressivas transversais; baixa absorção de
umidade e melhores cores, sendo o vermelho mais brilhante, a depender do teor de
cálcio e ferro presentes.
Cada argila exige uma quantidade de água diferente para a sua plasticidade
máxima. SINGER e SINGER ainda resumiram dados publicados sobre vários tipos
de argila, onde citam que a água de plasticidade da argila para blocos cerâmicos é
na faixa de 13,20 a 40,70%, o que amplia as possibilidades de economia de água e
energia.
GRIMSHAW (1964) afirma que as argilas diferem significativamente quanto à
quantidade e à qualidade de sua plasticidade. As argilas “fortes” sofrem grandes
deformações com aplicação de uma pequena tensão; já as “fracas” sofrem
pequenas deformações e exigem uma maior tensão para provocar uma deformação
apreciável. Existem algumas argilas “fortes” e “fracas” que requerem uma grande
tensão para deformá-las e só mudam ligeiramente de forma, antes de serem
rompidas. Portanto, quando se compara a plasticidade das argilas, é necessário
incluir a deformação como também a tensão necessária para produzir tal
deformação.
As argilas “fortes”, cuja plasticidade se deve ao uso de óleo ou de materiais
adicionados, têm sua plasticidade afetada principalmente pelos seguintes fatores
relacionados com as partículas sólidas: o efeito de água ou de outro meio fluido nas
partículas sólidas e fenômenos coloidais entre elas; o tamanho e a composição das
partículas sólidas; a distribuição de tamanho dessas partículas; a forma e a estrutura
interna das partículas sólidas; a agregação, a área de superfície e a atração
intermolecular das partículas sólidas; a presença de outros materiais que podem
CAPÍTULO II – Revisão Bibliográfica
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
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influenciar nas propriedades das partículas; a orientação das partículas na massa e,
finalmente, a história prévia do material argiloso.
CAMPOS et al. (1999), em seus estudos sobre as características de
plasticidade de argilas para uso em cerâmica vermelha, definem que as
características de plasticidade dos solos são tradicionalmente determinadas pelo
método de Casagrande e são constituídas pelo limite de liquidez (LL), pelo limite de
plasticidade (LP) e pelo índice de plasticidade (IP), que são também denominados
de índices de Atterberg, onde o limite de liquidez é o teor de água expresso em
porcentagem de argila seca, acima do qual a massa flui como um líquido, quando
agitada ligeiramente; o limite de plasticidade é o teor de água, expresso em
porcentagem de argila seca de uma massa plástica, acima do qual a massa pode
ser moldada na forma de cilindros medindo de 3 a 4 mm de diâmetro e 15 cm de
comprimento, as argilas que não formam esses cilindros com qualquer teor de água
são consideradas não-plásticas, e o índice de plasticidade é a diferença entre o
limite de liquidez e o limite de plasticidade.
Na prática ceramista, RIBEIRO, FERREIRA e LABRINCHA (2003) definem dois
diferentes tipos de plasticidade: a boa e a má. Se a massa se adapta perfeitamente
a um processo específico de conformação, define-se a plasticidade como boa; por
outro lado, se a massa, ao ser conformada, origina defeitos no produto ou
demonstra dificuldades na conformação, a plasticidade é considerada como má.
Uma plasticidade inadequada causa empenamentos e trincas que comprometem a
qualidade do produto final, provocam perdas e desperdícios durante o
processamento das peças, podendo causar danos à maromba. O que é confirmado
por MENEZES et al. (2003), onde afirmam que para essa argila de elevada
plasticidade pode ser necessária adição de compostos de menor plasticidade ou até
mesmo de materiais não-plásticos de forma a obter-se uma plasticidade ao
processamento. Pois plasticidade inadequada causa defeitos visíveis
comprometendo a qualidade do produto final, além de provocar uma série de perdas
e desperdícios durante o processamento dos produtos, podendo causar danos às
extrusoras.
Para RIBEIRO et al. (2004), ao se estudar a plasticidade das massas
plásticas cerâmicas, existem vários métodos de determinação, os quais podem ser
divididos em dois grupos conforme determinem uma propriedade relacionada com a
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Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
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plasticidade (métodos indiretos) ou uma abordagem mais direta (métodos diretos).
Como é possível verificar pela classificação dos diferentes testes, a medição da
plasticidade até pode ser uma tarefa simples mas a interpretação dos resultados já é
uma tarefa mais complicada e a comparação de resultados obtidos por diferentes
métodos requer extremos cuidados, visto não ser possível uma comparação direta
de valores. Os métodos indiretos incluem medições da: proporção de água
necessária para desenvolver na massa uma determinada consistência; proporção de
matéria coloidal presente na argila; viscosidade da massa; penetrabilidade da
massa; resistência à flexão e retração verde-seco. E os métodos diretos podem
consistir em: verificação da aderência da massa; métodos de extrusão; métodos de
extensão; métodos de compressão e métodos de torção.
E não se deve deixar de mencionar a importância do método das curvas de
tensão x deformação, o qual consiste em um corpo de prova cilíndrico previamente
moldado, com 3,3 cm de diâmetro e 4,3 cm de altura. Esse corpo é sujeito a um
teste de compressão, a velocidade constante, e até um máximo de deformação de
cerca de 70% (ou até se atingir o limite da célula de carga). Teoricamente as curvas
tensão x deformação de uma massa plástica são do tipo apresentado na Figura 2.3.
ZONA PLÁSTICA
F
G
TENSÃO
DEFORMAÇÃO
Figura 2.3: Curva tensão x deformação teórica de uma massa plástica cerâmica
(adaptado de RIBEIRO, FERREIRA e LABRINCHA, 2003).
Na Figura 2.3, tem-se até o ponto F (denominado de ponto de fluência) o
material com um comportamento elástico. A partir desse ponto, o aumento contínuo
do movimento de compressão dá origem a um comportamento plástico (zona
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plástica do material), em que a deformação do corpo de prova ocorre para valores
de tensão aproximadamente constantes (zonas plásticas mais extensas indicam
massas mais plásticas). Finalmente, quando se atinge o ponto G (ponto de máxima
deformação), a ruptura do corpo de prova tem início e a tensão cai rapidamente,
afirmam RIBEIRO, FERREIRA e LABRINCHA (2003).
Um outro ensaio bastante usado pela maioria dos laboratórios cerâmicos para
determinação das características de plasticidade, é o tradicional método de
Casagrande. No entanto, a sua validade tem sido questionada, por se tratar de um
método que consiste essencialmente em um ensaio dinâmico de cisalhamento, não
proporcionando base uniforme de comparação para solos finos, os quais
apresentam reações diferenciadas quando submetidos a ensaio de vibração.
SILVEIRA (1984) relaciona como as principais desvantagens desse método, o
seguinte:
• dificuldade de se fazer a clássica ranhura em alguns solos, particularmente
nos arenosos;
• tendência dos solos de baixa plasticidade a deslizar na concha do aparelho
antes de fluir por plasticidade;
•
tendência de alguns solos de baixa plasticidade de se liquefazerem com
vibração, antes de fluir por plasticidade.
Por esses problemas, e aliados a certos fatores inerentes ao próprio ensaio,
diversas pesquisas têm se desenvolvido com a finalidade de melhor adequar o
ensaio ou mesmo propor outro método.
Em virtude da principal desvantagem do uso do aparelho de Casagrande
residir no fato de que o limite de liquidez (LL) do solo é determinado por meio de um
ensaio de cisalhamento dinâmico, é de se esperar que deixará de existir esta
desvantagem, se o ensaio for executado em aparelho cujo cisalhamento obtido seja
do tipo estático. Deste modo, o método do cone de penetração apresenta-se como
um método alternativo, cujo ensaio consiste, basicamente, em se medir o quanto um
cone padronizado penetra verticalmente em uma amostra previamente preparada,
sob condições especificadas de peso e ângulo de penetração. Com isso, o problema
fica reduzido a se encontrar uma relação entre a resistência ao cisalhamento do solo
e o teor de umidade correspondente ao LL.
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Em geral, uma massa mais plástica aceita mais água até fluir, isto é, uma
argila mais plástica precisa de mais água, para desenvolver a plasticidade, do que
outra menos plástica.
Segundo CAPUTO (1994), para os solos em cuja textura haja certa
porcentagem de fração fina, não basta a granulometria para caracterizá-los, pois
suas propriedades plásticas dependem do teor de umidade, além da forma das
partículas e da sua composição química e mineralógica. O índice de Atterberg que é
calculado pela equação (1), define a zona em que o solo se acha no estado plástico,
e por ser máximo para as argilas e nulos para as areias, fornece um critério para se
ajuizar o caráter argiloso de um solo. Assim, quanto maior o índice de plasticidade,
mais plástico será o solo.
IP = LL - LP (1)
onde:
IP = índice de plasticidade
LL = limite de liquidez
LP = limite de plasticidade
Sabe-se que as argilas são tanto mais compressíveis quanto maior for o IP.
Os solos argilosos poderão ser classificados em:
• fracamente plásticos..........................................1 < IP < 7
•
medianamente plásticos....................................7
<
IP
<
15
• altamente plásticos............................................. IP > 15
Segundo CAPUTO, sendo a umidade (h) de um solo argiloso muito elevada, este
se apresenta como um fluido denso e em estado líquido. À medida que evapora a
água, ele se endurece e, para certo h = LL, perde sua capacidade de fluir, porém,
pode ser moldado facilmente e conservar sua forma. O material encontra-se, agora,
no estado plástico. Continuando a perder umidade, o estado plástico desaparece até
que, para h = LP, o solo se desmancha ao ser trabalhado. Este é o estado semi-
sólido. A continuar a secagem, ocorre a passagem gradual para o estado sólido. O
limite entre os dois estados é um teor de umidade h = LC (limite de contração), que
foi classificado por Atterberg como os teores de umidade limite entre os vários
estados. A Figura 2.4, a seguir, ilustra bem tal fenômeno físico.
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Figura 2.4: Esquema dos estados de consistência e suas fronteiras (CAPUTO,
1994).
Ainda em seu estudo sobre a plasticidade dos solos finos, CAPUTO (1994)
afirma que as características e propriedades físicas mais importantes deste tipo de
solo podem ser divididas em oito grupos, a saber: argilas inorgânicas de alta, média
e baixa plasticidade; solos siltosos inorgânicos de alta, média e baixa
compressibilidade; argilas orgânicas e siltes orgânicos. A classificação de um solo,
dentro de um destes grupos, pode ser feita de maneira simples, por meio de um
gráfico de plasticidade, conforme a Figura 2.5, que representa um modelo de carta
de plasticidade proposto por Casagrande.
Figura 2.5: Modelo de carta de plasticidade proposto por Casagrande, (CAPUTO,
1994).
O limite de plasticidade (LP) tem seu valor influenciado pelos argilo-minerais
presentes na composição da argila. Para SILVEIRA (1984), o valor do LP decresce
para os argilo-minerais, na seguinte ordem – montmorilonita, haloisita, caulinita -; e a
variação nos valores do limite de liquidez (LL) para um grupo de argilominerais é
bem maior do que a variação para valores de LP. Os valores de LL, para estes
argilominerais decrescem nesta ordem: montmorilonita com sódio, cálcio, magnésio
e potássio, ilita, caulinita mal cristalizada, haloisita e caulita bem cristalizada. Assim,
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as variações que ocorrem nos valores dos índices de Atterberg são conseqüências
da remoção dos argilominerais, os quais estão sob a forma de cachos. Estes são
dispersados por vigorosos trabalhos mecânicos, que extraem os óxidos de ferro
resultando assim aumento na plasticidade. Com a manipulação da amostra durante
os ensaios, altera-se a estrutura encadeada dos argilominerais. Com a conseqüente
modificação em suas superfícies específicas, é de se esperar que os índices de
Atterberg tenham também seus valores alterados, logo há um aumento no limite de
liquidez e limite de plasticidade.
2.6 - Conformação
Os
produtos cerâmicos obtidos por meio da aglomeração de partículas podem
ser conformados através de grande variedade de métodos, no estado seco, plástico
ou líquido. Na prática, predominam os processos de conformação a frio, mas os
processos de conformação a quente também são bastante usados. Os principais
métodos de conformação de produtos de cerâmica vermelha, geralmente usados,
são a prensagem e a extrusão.
2.6.1 – Processo de prensagem
A prensagem é a operação de conformação baseada na compactação de um
pó granulado (massa) contido no interior de uma matriz rígida (molde), através da
aplicação de pressão. Tem por finalidade conformar a peça, dando-lhe resistência
mecânica suficiente para suportar o transporte até o secador.
As características da composição que influem em maior medida sobre seu
comportamento na etapa de prensagem, assim como sobre as propriedades da peça
conformada (porosidade e microestrutura), são as seguintes: distribuição do
tamanho e forma dos aglomerados; tipo de composição e distribuição do tamanho
de partículas, segundo GARCÍA et al. (1990).
A prensagem
das matérias-primas, sob a forma de partículas se dá no estado
seco, semi-seco ou úmido, de uma matriz que confere a forma aos produtos (SMITH,
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1998). Na prensagem a seco, a massa, que possui aproximadamente 6% de
umidade, é submetida a altas pressões para assegurar a ruptura dos grânulos e
compactação uniforme. Devido ao baixo teor de umidade na massa, uma alta
precisão dimensional é alcançada nos produtos quando se utiliza este processo
(RICHERSON, 1992).
A conformação por prensagem é muito utilizada pela indústria cerâmica
devido à sua elevada produtividade, facilidade de automação e capacidade de
produzir peças de tamanhos e formas variadas, sem contração de secagem e com
baixa tolerância dimensional. Há duas modalidades de prensagem: a uniaxial e a
isostática. Limitamo-nos, neste estudo, à modalidade uniaxial por ser a mais utilizada
pelas indústrias de cerâmica vermelha.
A prensagem uniaxial é a técnica de conformação de peças mais empregada
no processamento de materiais cerâmicos. Consiste na compactação de uma massa
aglomerada contida em uma cavidade rígida, mediante a aplicação de pressão em
apenas uma direção axial, através de um ou vários punções rígidos. A cavidade
rígida é composta pela base móvel denominada punção inferior e pelas paredes,
que podem ser móveis ou fixas, chamadas de matriz do molde. As diferentes
técnicas de prensagem se diferenciam pela movimentação destes elementos
responsáveis pela aplicação da pressão. Este método é limitado a formas que são
relativamente simples; porém, as taxas de produção são altas e o processo é barato
(CALLISTER, 2002).
Existem diversos processos para dar forma às peças cerâmicas, e a seleção
de um deles depende fundamentalmente de fatores econômicos, da geometria e das
características do produto. Dados os interesses do presente estudo, explicitaremos
com mais detalhes o processo de extrusão.
2.6.2 – Processo de extrusão
A extrusão é um método de conformação que tem sido extensivamente
utilizado para a fabricação de produtos cerâmicos. O processo consiste em forçar
uma mistura plástica, através do orifício de uma matriz rígida. O comportamento da
massa plástica, durante a extrusão, é influenciado pelas características do pó e pelo
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teor de umidade da massa. O comportamento plástico é resultante do uso de argilas,
ligantes orgânicos poliméricos ou da mistura dos dois tipos. Afirma REED (1995) que
esse método de conformação pode ser utilizado para a produção de peças de
dimensões grandes e pequenas.
CHIARA, BORRONI e CHIARA (2000) afirmam que a conformação por
extrusão é a técnica mais utilizada no campo de cerâmica vermelha. Pode ser obtida
com massa possuindo um percentual de umidade em relação ao peso seco que
pode variar entre 20 e 26%.
A conformação com massa mole é um sistema de conformação que permite
essencialmente produzir tijolos maciços ou com pequeno baixo-relevo central, e
suas peças acessórias. O percentual de água necessário a este tipo de conformação
é em torno dos 30 a 36% do peso total da massa.
Existem instalações capazes de produzir até 30.00 peças/hora. Geralmente
são as mesmas utilizadas para extrusão normal, exceto pela adição de misturadores
de eixo único que, trabalhando de modo intermitente, têm a função específica de
preparar massas com alto teor de umidade.
Para NAVARRO (2001), a moldagem por extrusão é um processo em que o
material é forçado contra uma matriz por meio de um eixo sem fim, onde é possível
produzir artigos com áreas de seção transversal constante (que pode ser maciça ou
oca) e uniforme ao longo do comprimento.
A extrusão pode ser uma etapa intermediária do processo de conformação,
seguindo-se após corte da coluna extrudada, a prensagem, como é o caso para a
maioria das telhas, ou o torneamento.
O material, alimentado na forma de grãos, é plastificado pela ação da rosca
com ajuda de líquidos. Pelo movimento da rosca, o material é transportado até a
matriz. Ao passar pela matriz, assume a sua forma interna e é expelido da máquina
quando o produto cerâmico é cortado em tamanhos pré-determinados, devendo
passar por processos de secagem e queima, para obter condições de uso.
São conhecidos três sistemas diferentes para a extrusão. São eles:
Pistão, que tem como característica, grande uniformidade de velocidade e
pressão em toda a seção de saída. Porém, seu fluxo não é contínuo,
impossibilitando a utilização de vácuo.
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Cilindros, sistema que, apesar de apresentar fluxo contínuo de alimentação e
poder com isso utilizar-se do sistema de desaeração (vácuo), apresenta diferenças
de velocidade e pressão na seção de saída e ainda não permite uma boa
homogeneização da mistura.
Hélices, sistema que permite boa homogeneização, utilização de sistema de
vácuo, fluxo contínuo e boa distribuição de pressão na saída do material
(POLOCERÂMICO, 2002).
Neste estudo, limitamo-nos ao sistema de extrusão por hélices, por ser o mais
utilizado pelas indústrias de cerâmica vermelha.
Segundo NIZZOLA (2001), no processo de extrusão existem parâmetros que
influem diretamente no processo produtivo e que podem ser enumerados, como: 1)
qualidade da argila e sua granulometria; 2) tipo de equipamento de preparação
empregado; 3) porcentagem de água de extrusão; 4) temperatura da argila; 5)
pressão de extrusão; 6) secção de saída do molde (ou facilidade de saída); 7)
velocidade de extrusão (ou produção); 8) diâmetro da hélice de extrusão; 9) passo
da hélice de extrusão; 10) rotação da hélice de extrusão; 11) nível de polimento
superficial da hélice de extrusão e 12) rendimento da hélice de extrusão.
Com base nesses parâmetros estabelecem-se alguns princípios e normas de
extrusão devidamente comparadas, na prática, por diferentes pesquisadores em
suas experimentações. Tais princípios podem ser enumerados: 1) granulometria fina
da argila solicita mais água de extrusão; 2) porcentagem de água de mistura menor,
aumenta a pressão de extrusão e a potência necessária; 3) velocidade de extrusão
(ou maior produção) aumenta a pressão de extrusão e a potência necessária; 4)
menor secção de saída do molde (ou boquilha) aumenta a pressão de extrusão e a
potência necessária; 5) pressão de extrusão maior, diminui a eficiência da hélice; 6)
pressão de extrusão e potência necessária diminuem quanto maior for a temperatura
de argila; 7) produção volumétrica será maior se a secção de saída aumentar; 8)
eficiência da hélice diminui ao se aumentar sua rotação; 9) rotação da hélice alta,
aumentará sua produção até se chegar à velocidade crítica que uma vez
ultrapassada, fará com que a produção diminua. Chegando-se a dobrar a velocidade
crítica o rendimento da hélice tenderá a anular, ou seja, observar-se-á que hélice e
argila giram juntas sem que haja produção no equipamento; 10) velocidade crítica é
variável e depende da qualidade da argila, da pressão mínima necessária para
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extrudá-la do projeto da hélice, das camisas do corpo-hélice, entre outras, mas
cresce ao se aumentar a porcentagem de água de mistura; 11) rotação da hélice
maior, aumenta a produção e, necessariamente, a potência, diminuindo a
eficiência da hélice e, portanto, o rendimento energético do conjunto; 12)
polimento superficial da hélice e rugosidade do corpo-hélice maiores aumentam o
rendimento da hélice.
No processo de conformação por extrusão são extremamente importantes
as seguintes etapas (RICHERSON apud SANTANA, 2002): formulação da
massa; mistura; extrusão; secagem; densificação e controle de qualidade. E
como em outros processos de conformação, o tamanho, a forma e o grau de
aglomeração das partículas devem ser considerados.
Segundo RIBEIRO, FERREIRA e LABRINCHA (2003), a primeira condição
para se conseguir bons resultados na extrusão de produtos cerâmicos é ter uma
massa para extrusão que apresente as menores variações possíveis em termos
de composição; grau de moagem e teor de umidade. Esses autores citam que
nas massas com elevados teores de umidade, próximos ao limite de liquidez
(LL), facilmente ocorre o deslizamento entre partículas, a massa argilosa tenderá
a aderir-se às hélices da extrusora e fluir pelo centro da fieira com maior
velocidade. Algo semelhante ocorrerá, se diminuir o teor de umidade e trabalhar
abaixo da zona de máxima plasticidade.
A Figura 2.6, a seguir, mostra, esquematicamente, as forças de
compressão no interior de uma extrusora, onde há dois picos em zonas
diferentes. O primeiro, de baixa intensidade, surge logo no fim da primeira hélice
junto ao cortador interno, na entrada da câmara de vácuo, onde surge a primeira
restrição à passagem da massa. O outro pico, com início na zona de pré-
compressão e máximo à entrada da sobre boca, tem maior intensidade e define a
zona onde se desenvolvem as forças de compressão do material e onde se
desenvolvem desgastes elevados dos componentes da extrusora.
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De um modo geral, pode-se afirmar que massas de alta plasticidade deslizam
melhor sobre a superfície da hélice, traduzindo-se numa maior pressão e,
consequentemente, numa melhor homogeneização e compactação da massa
argilosa na zona de saída (boquilha).
De acordo com ONODA e HENCH (1978), para a obtenção de bons
rendimentos e níveis de qualidade na extrusão de produtos cerâmicos, é necessário
ficar atento à preparação da massa, controlando adequadamente as matérias-primas
e o teor de umidade, com o intuito de se obter a plasticidade mais adequada. É
ainda necessário adequar a velocidade de extrusão e o molde ao tipo de material
extrudado. O revestimento das paredes internas da extrusora deverá ser rugoso e a
hélice bem polida, para que o avanço da massa ocorra corretamente.
SANTANA (2002) afirma que se pode melhorar a qualidade dos produtos
cerâmicos extrudados através do processamento visco-plástico (PVP), que é uma
técnica desenvolvida para eliminar boa parte dos defeitos microestruturais, como a
aglomeração, que ocorre espontaneamente em pós cerâmicos finos.
Durante o processo de conformação por extrusão é comum a ocorrência de
defeitos. Destacamos aqui a ocorrência do coração negro, mancha negra e cinza
que permanece (podendo ser vista ao longo da seção transversal das peças) no
interior dos produtos, após processo de queima. Neste caso, não ocorre total
Figura 2.6: Corte de uma
extrusora de dupla hélice, com o
respectivo gráfico de pressões
exercidas no seu interior e a
identificação das diferentes
zonas, (RIBEIRO, FERREIRA e
LABRINCHA, 2003).
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oxidação da matéria orgânica em conseqüência da combustão de substâncias
orgânicas em pequenas quantidades. A espessura e o teor de substâncias orgânicas
são também causas muito importante da formação de coração negro, que não
representa um defeito estético, a menos que apareça na superfície. A incorporação
de aditivos (amônia, por exemplo) diminui o efeito. A adição de substâncias não-
plásticas permite freqüentemente eliminar totalmente o coração negro (OLIVEIRA et
al., s/d).
No processamento de materiais cerâmicos é comum a prática de adicionar
água para obter massas plásticas e depois secá-las, mas se o teor de água puder
ser reduzido sem prejuízo da plasticidade e trabalhabilidade das massas cerâmicas
e das propriedades cerâmicas das peças úmidas, secas e após a queima, haverá
uma economia apreciável do combustível usado na secagem (RAWET e SOUZA
SANTOS, 1980).
Estudos anteriores (RODRIGUES, 1978 e SALOMÃO, 1979) visam obter
economia de combustível na secagem de peças cerâmicas, por meio da
incorporação de aditivos químicos.
2.7 – Uso de Aditivos em Processamentos Cerâmicos
Com a evolução na tecnologia de fabricação dos produtos cerâmicos, surgiu
uma variedade de aditivos químicos que auxiliam desde o processo de moagem até
etapas posteriores à queima.
Os aditivos usados em processamento de massas cerâmicas podem ser
defloculante, plastificante, surfactante e líquidos, segundo REED, (1995).
Para SMITH (1998) a maioria dos produtos cerâmicos é fabricada por meio da
aglomeração de partículas. As matérias-primas para estes produtos variam com as
propriedades exigidas para a peça cerâmica final. As partículas e aditivos de
processamentos tais como ligantes e lubrificantes podem ser misturados úmidos ou
secos.
CHIARA, BORRONI e CHIARA (2000) afirmam que no processamento de
materiais cerâmicos diferentes aditivos devem ser incorporados à mistura para
produzir um comportamento de fluxo e propriedades adequadas para a
CAPÍTULO II – Revisão Bibliográfica
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
30
conformação. O emprego de aditivos facilita o uso da massa e torna o produto
comercial e economicamente viável.
Não é muito freqüente o uso de argilas provenientes de depósitos com
características diferentes. Entretanto, são utilizados aditivos misturados à argila-base
para reduzir os problemas de produção e/ou incrementar as quantidades de produto
acabado.
Na indústria de cerâmica vermelha empregam-se corretivos misturados à
argila base para reduzir os problemas de processamento, melhorando a qualidade
do produto acabado. Tratam-se de emagrecedores, que são materiais naturais,
como as areias, as quais são utilizadas com argilas excessivamente plásticas, com
grandes problemas de secagem e queima. A fim de evitar a formação de fissuras e
para diminuir os ciclos de produção, particularmente quando se refere à secagem, se
faz necessário o uso dos seguintes emagrecedores:
• areias silicosas e, portanto, não carbonadas;
•
areias feldspáticas;
• areias lodosas ou lodo arenoso;
• rochas carbonadas moídas (bassaltos, granito, etc.) que podem derivar de
outros processos de manufatura, como o moído de cerâmica vermelha (chamote) e
as cinzas volantes.
Ainda se utilizam materiais tais como a serragem, o isopor, etc., que além de
terem efeito emagrecedor, acrescentam uma contribuição energética à queima,
tornam mais leve o material e aumentam suas capacidades isolantes acústica e
térmica.
O estudo da plasticidade de argilas tratadas com aditivos tem como objetivo
reduzir os valores do limite de plasticidade dessas argilas, procurando manter a
mesma extrudabilidade da argila original. A variação, ou seja, a diferença entre o
valor do limite de plasticidade da argila original e o seu valor para a argila mais
aditivo, se dá tanto no sentido de redução como no de aumento do limite de
plasticidade.
É desejável que se mantenham ou diminuam os valores das propriedades
físico-mecânicas tais como: massa especifica aparente, absorção de água e
CAPÍTULO II – Revisão Bibliográfica
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
31
porosidade aparente da massa plástica, enquanto que para a tensão de ruptura se
deseja manter ou aumentar seus valores (SALOMÃO, 1975).
No tratamento da massa plástica com diferentes aditivos visando a redução
do limite de plasticidade, deseja-se, no processo de fabricação de blocos cerâmicos,
a extrusão do material com uma quantidade menor de água. Essa redução da
quantidade de água acarreta um menor gasto de energia para a secagem da massa
extrudada, tornando o processo mais econômico. Enfim, é importante tomar as
devidas precauções para a escolha de um aditivo que diminua o LP, mas que não
prejudique a qualidade do bloco cerâmico produzido.
Para AMARANTE JÚNIOR e PRACIDELLI (1979), as argilas, quando tratadas
corretamente com alguns sais inorgânicos alcalinos, demonstram marcantes
melhoramentos nas suas propriedades para o uso industrial. Esses autores usaram
o carbonato de sódio (Na
2
CO
3
), nas proporções 0,05; 0,30 e 0,60%, o que resultou
em melhores condições de extrusão, porém com diminuição da plasticidade.
CAMPOS et al. (1998), visando estudar as características de plasticidade em
massa plástica usada em cerâmica vermelha, usou como floculante o hidróxido de
cálcio (Ca(OH)
2
) e como defloculante
o carbonato de sódio (Na
2
CO
3
). Estes aditivos
foram utilizados na proporção de 0,50; 100; 150 e 200 meq/100g de argila seca, o
que resultou em influência marcante nas características de plasticidade.
Nos últimos anos, tem-se estudado as massas na indústria cerâmica visando
melhorar o rendimento da moagem, reduzir a água de moagem, aumentar o
rendimento da atomização e melhorar a resistência a cru. Tais estudos passam pelo
desenvolvimento de massa, pela pesquisa de novos materiais argilosos, com a
busca de floculantes e defloculantes e a atuação destes no sistema argila + água.
SILVA (1996) adicionou progressivamente a uma suspensão de argila em água o
silicato de sódio (Na
2
SiO
3
), como defloculante. Logo observou que tal adição
modificou a argila para argila sódica, aumentando conseqüentemente a repulsão
entre as partículas e diminuindo a viscosidade da suspensão, o que resultou na
redução do potencial zeta e no aumento da viscosidade da suspensão.
Segundo esse autor, os defloculantes mais utilizados em materiais argilosos
são os seguintes: silicato de sódio; tripolifosfato de sódio; hexametafosfato de sódio;
poliacrilato de sódio e refrix, estes são defloculantes especiais muito utilizados nas
indústrias cerâmicas, à base de polisilicato de sódio, polifosfatos e protetores
CAPÍTULO II – Revisão Bibliográfica
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
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coloidais. Trata-se de defloculantes especiais à base de polisilicatos de sódio,
polifosfatos e protetores coloidais. O autor chama atenção para o grande uso do
silicato de sódio como o defloculante mais utilizado na indústria cerâmica, por dois
motivos:
•
é um produto de custo baixo em relação a outros defloculantes;
• apresenta um bom poder defloculante, devido ao fato de a sílica coloidal ser
um potente “colóide protetor”.
Para REED (1995) os aditivos mais freqüentemente utilizados no
processamento de massas cerâmicas são os relacionados a seguir.
2.8.1- Ligantes
Os ligantes são aditivos usados para melhorar a resistência do produto
conformado (resistência a verde) para permitir o manuseio antes da densificação
pela queima.
Os ligantes também podem ser do tipo coloidal e molecular, conforme a
Tabela 2.1, que apresenta diversos tipos de ligantes.
TABELA 2.1 – Tipos de ligantes (REED, 1995).
TIPO COLOIDAL
ORGÂNICO INORGÂNICO
Celulose microcristalina Argilas (caulim, ball clay, bentonita)
TIPO MOLECULAR
ORGÂNICO INORGÂNICO
Vinílico (PVA, PMMA) Silicatos solúveis (Na)
Celulósico (MC, HEC, CMC) Fosfatos solúveis (Na, K)
Glicóis (PEG) Aluminatos solúveis (Na)
Ceras (parafinas)
Floculantes ou ligantes são geralmente moléculas poliméricas e partículas
coloidais coaguladas que são adsorvidas e ligadas entre partículas cerâmicas,
produzindo uma floculação interpartícula, ou seja, formando uma ponte de ligação
entre elas.
CAPÍTULO II – Revisão Bibliográfica
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
33
Um floculante adsorvido pode melhorar muito as propriedades do sistema,
como:
• molhamento de partículas (agente de molhamento);
• aumento significativo da viscosidade aparente;
• retarda o grau de assentamento das partículas (agente de suspensão);
• funciona como agente reológico, como por exemplo, altera a dependência da
viscosidade aparente com a temperatura ou taxa de fluxo.
Quando adicionado em sistemas mais condensados, como em grânulos para
prensagem e corpos extrudados, o floculante pode ter diferentes ações.
Muitas vezes um sistema trabalhável é produzido com o uso de apenas um
aditivo floculante, mas em alguns casos, dois ou mais diferentes tipos são usados.
No processamento cerâmico, esses aditivos são chamados como ligantes;
denominação mais comum do que floculante.
A decomposição dos ligantes durante a queima comumente produz gás e
poros, os quais devem ser eliminados durante a etapa de sinterização para obter
uma cerâmica densa. Por razões técnicas e econômicas, o ligante deve ser
convenientemente disperso e homogeneizado no sistema.
Os ligantes moleculares orgânicos podem ser introduzidos como solução
aquosa ou não aquosa e emulsões líquidas. Alguns tipos desses ligantes como o
álcool polivinilico e tipos de celulose, são adquiridos na forma de pós e devem ser
dissolvidos em água, antes de misturados à matéria prima. Os ligantes inorgânicos
são comumente introduzidos ao sistema como solução aquosa ou dispersão.
Alguns ligantes como o carboximetilcelulose (CMC) que contém grupos
ionizáveis, podem mudar o comportamento de adsorção e o grau de
floculação/defloculação, sendo usado em barbotinas e vidrados. Frequentemente
aumenta a viscosidade do sistema e controla as propriedades de colagem nas
massas cerâmicas tradicionais.
A dissolução de um ligante depende das ligações entre as moléculas polares
e apolares. Alguns ligantes têm suas superfícies tratadas para melhorara a
dissolução. Assim, ligantes com grupos laterais polares atraem moléculas de água e
podem tornar-se consideravelmente hidratados, já ligantes com grupos laterais
apolares são solúveis em solventes apolares.
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blocos cerâmicos.
34
As argilas contendo o argilomineral montmorilonita são ligantes, em virtude de
sua elevada área específica, tendem a coagular naturalmente. Já os ligantes
moleculares são moléculas poliméricas com peso molecular variando de baixo para
alto que adsorvem na superfície das partículas, ligando-as entre si. A funcionalidade
de uma molécula polimérica pode ser não-iônica, aniônica ou catiônica.
As argilas, quando tratadas corretamente com alguns sais inorgânicos alcalinos,
demonstram marcantes variações nas suas propriedades reológicas para uso
industrial. Tornam-se mais plásticas, apresentam menores consumo de energia
elétrica para serem extrudadas, menor teor de água para plastificação, após
secagem; apresentam elevada resistência mecânica, diminuindo consideravelmente
a tendência a laminação. Após a queima, apresentam elevada resistência mecânica
e geralmente baixa o teor de absorção de água, afirmam AMARANTE JÚNIOR e
PRACIDELLI (1979).
Durante o estudo do efeito dos aditivos sobre o processo de compactação, é
conveniente fazer uma divisão entre massas que contêm uma proporção elevada de
argila e que não necessitam de aditivos orgânicos (que atuem como ligantes,
plastificantes ou lubrificantes) às demais massas, nas quais são necessários
adicionar aditivos. No caso de composições argilosas, a fração coloidal de partículas
atua como ligante e a água como plastificante. Nestas composições, a distribuição
do tamanho de partículas é muito mais larga que nas demais, a compacidade final
da peça também é mais alta. Por isto, durante a compactação destas composições,
empregando-se pressões elevadas e umidade da massa também elevada, a água
pode vir a saturar os poros existentes na peça, impedindo sua posterior
compactação. Este fenômeno não se verifica em composições não-argilosas
(ALBARO, 2001).
Segundo SANTANA (2002), os ligantes orgânicos, que são aditivos essenciais
para o processamento de muitas cerâmicas comerciais, e cuja função em
processamento cerâmico é inteiramente temporária, devem ser removidos
completamente antes da sinterização da peça. Este processo é usualmente
alcançado pelo aquecimento da peça até os aditivos de processamento evaporarem
ou degradarem formando produtos voláteis, que escapam para o ambiente através
dos poros da matriz cerâmica.
CAPÍTULO II – Revisão Bibliográfica
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
35
2.7.2 - Defloculantes
Para BÖEING (2003), defloculante é toda substância que reduz a
viscosidade, dispersa as partículas em uma suspensão aquosa tornando-a mais
fluída. Quando introduzida em pequenas quantidades numa massa fluida, essa
substância é capaz de impedir a aglomeração das partículas coloidais e sua
precipitação.
Um bom efeito dispersante se traduz em um alto valor do potencial zeta com
a mínima viscosidade. As partículas de uma suspensão são carregadas
eletricamente e possuem uma atração devido às forças de Van der Waals,
ocasionando uma tendência à aglomeração.
O defloculante proporciona à suspensão uma carga global negativa, logo o
potencial de repulsão das partículas denomina-se potencial zeta. Quando as
partículas estão relativamente distantes umas das outras ou dispersas, obtém-se
uma suspensão uniforme e fluída.
Os defloculantes controlam o pH e a variação da superfície das partículas,
dispersão ou coagulação, daí sua importância no processamento cerâmico,
devendo, por isso, os processos de defloculação e coagulação ser cuidadosamente
controlados.
Um fluidificante é toda substância que garante a dispersão evitando a rápida
aglutinação e conseqüentemente a precipitação das partículas sólidas. O fluidificante
é capaz de baixar a viscosidade ao contrário dos espessantes, que aumentam a
consistência de uma massa fluida. “Os defloculantes atuam como fluidificantes,
porém nem todos os fluidificantes são defloculantes”
A defloculação é, pois, o processo de separação recíproca das partículas
coloidais no fluido dispersante, pela ação eletrostática repulsiva que o defloculante
induz no meio.
2.7.3 - Plastificantes
Os plastificantes são aditivos usados para modificar as propriedades
viscoelásticas do sistema ligante-partícula, que possuem as seguintes
características: têm moléculas menores que as do ligante; reduzem as forças de Van
CAPÍTULO II – Revisão Bibliográfica
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
36
der Waals; aumentam a flexibilidade; diminuem a temperatura de transição vítrea
(Tg) e reduzem a resistência mecânica, favorecendo a deformação plástica ou
granulada.
A presença de um plastificante promove o amolecimento e aumenta a
flexibilidade do ligante, mas também reduz sua resistência. Quando o sistema for
exposto a elevadas temperaturas, como, por exemplo, no “spray drying”, deve-se
usar um plastificante com alto ponto de ebulição, como o etileno glicol ou glicerol. O
etileno glicol é muito eficiente no abaixamento da Tg e é relativamente barato; sua
ação como plastificante diminui com o aumento do seu peso molecular.
A ação dos plastificantes proporciona:
• redução da taxa de migração do líquido (agente de retenção);
• alteração do líquido requerido, diminuindo-o (agente de consistência);
•
melhoria da resistência a verde (ligante).
Na Tabela 2.2, encontram-se os plastificantes mais utilizados e suas
temperaturas de fusão, ebulição e peso molecular.
TABELA 2.2 – Plastificantes mais utilizados (REED, 1995).
PLASTIFICANTE
TEMPERATURA
DE FUSÃO (
O
C)
TEMPERATURA
DE EBULIÇÃO (
O
C)
PESO
MOLECULAR
(g/mol)
Água 0 100 18
Etileno Glicol -13 197 62
Dietileno Glicol -8 245 106
Trietileno Glicol -7 288 150
Tetraetileno Glicol -5 327 194
Polietileno Glicol -10 >330 300
Glicerol 18 290 92
Dibutil Ftalato 340 278
Dimetil Ftalato 1 284 194
Segundo CHIARA, BORRONI e CHIARA (2000), os plastificantes são aditivos
naturais e sintéticos. São utilizados para tornar mais plástica a matéria-prima base e
se fazem muito úteis na fase de conformação.
CAPÍTULO II – Revisão Bibliográfica
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
37
Nas argilas plásticas atuam tanto na conformação como na secagem e
queima. Tornam a massa mais fácil à extrusão, mais resistente à movimentação a
verde e a seco e, portanto, torna mais ágil a carga dos carros do forno. Agem ainda
positivamente sobre as características físicas e mecânicas tornando possível a
obtenção de um produto mais qualificado.
Alguns produtos químicos, como os lignosulfurados, são utilizados para
incrementar a capacidade de extrusão e aumentar a resistência a seco. Por não
trazerem benefícios à resistência do material queimado, faz-se necessário que estes
aditivos não sejam de base alcalina, para que se evitem danos aos refratários do
forno. Diversos outros derivados ou rejeitos industriais como os resíduos da indústria
de lã, são também utilizados como aditivos.
São também usados areias feldspáticas, basálticas e óxidos de ferro, que são
materiais cada vez mais utilizados em função de processos rápidos de queima e
para a produção de artigos de elevada qualidade. E ainda têm a função de conter as
retrações na queima ou evitar que estas ocorram muito repentinamente. São
compostos que agem como inerte na fase de secagem, enquanto na queima atuam
como fundentes e melhoram a qualidade do produto e, de acordo com a
temperatura, se tem maior retração, resistência mecânica mais elevada, menor
absorção de água, etc.
2.7.4 - Surfactantes
Para REED (1995), os surfactantes são moléculas com uma extremidade
apolar e outra polar, chamadas agentes de molhamento. Trata-se de aditivos que
possuem a função de reduzir a tensão superficial ou interfacial, promovendo um
molhamento e uma dispersão.
Os surfactantes podem ser divididos em três tipos: os não iônicos, os
aniônicos e os catiônicos.
Surfactantes não iônicos são moléculas que possuem
extremidades polares e não polares, que não ionizam quando dissolvidos em
líquidos. Surfactantes aniônicos têm grupo liofóbico relativamente grande, que é
comumente uma longa cadeia de hidrocarbonos, e um grupo liofílico carregado
negativamente, que é a superfície ativa da molécula. Podendo ser adsorvido em
partículas positivas, este tipo de surfactante é largamente utilizado na indústria. Já
CAPÍTULO II – Revisão Bibliográfica
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blocos cerâmicos.
38
os surfactantes catiônicos têm grupo liofílico carregado positivamente e são muitas
vezes tóxicos, por serem fortemente adsorvidos em superfícies negativas de
argilominerais.
Surfactantes, como o ácido esteárico ((CH
3
)(CH
2
)
16
COOH), são lubrificantes
efetivos, porque a extremidade carboxil da molécula pode ser fortemente ligada à
superfície óxida, e a resistência ao cisalhamento entre a primeira camada adsorvida
Na Tabela 2.3, encontram-se exemplos de surfactantes.
TABELA 2.3 -
Exemplos de surfactantes (REED, 1995).
TIPO NOME GENÉRICO COMPOSIÇÃO
Não Iônico Nonilfenol C
9
H
19
(C
4
H
4
)O(CH
2
CH
2
O)
10
H
Álcool tridecil C
13
H
27
(CH
2
CH
2
O)
12
H
Aniônico Estearato de sódio C
17
H
35
COO
-
Na
+
Sulfonato disopropilnaftaleno
de sódio
(C
3
H
7
)
2
C
10
H
5
SO
3
-
Na
+
Catiônico Cloreto dodeciltrimetilamônio [C
12
H
25
N(CH
3
)
3
]
+
Cl
-
A Figura 2.7, mostra a estrutura de uma molécula surfactante, sua adsorção
orientada no sistema água-óleo e a interface água-ar.
(a)
Hidrofóbica
Hidrofílica
ÓLEO
Á
g
ua
Á
g
ua
Ar
Á
g
ua
Figura 2.7:
Modelo de (a) estrutura de uma molécula surfactante; (b) sua
adsorção orientada no sistema água-óleo e (c) a interface água-ar
(
REED
,
1995
)
.
(b)
(c)
CAPÍTULO II – Revisão Bibliográfica
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blocos cerâmicos.
39
Quando surfactante é adicionado a um líquido polar, suas moléculas com
extremidade polar e outra apolar tendem a concentrar a extremidade liofílica
adsorvida ao líquido polar. Uma concentração de apenas 0,01% a 0,2% pode reduzir
significativamente a tensão superficial do líquido e promover o molhamento do sólido
suspenso. Desta forma, os surfactantes são muitas vezes chamados de agentes de
molhamento.
Moléculas surfactantes podem também garantir uma compactibilidade de um
sólido com o meio líquido, quando elas são adsorvidas na interface. Quando
adicionadas juntamente com um pó óxido em um líquido não polar, o surfactante
será adsorvido com a extremidade liofóbica no líquido. Quando se tem uma
suspensão de argila-água, a extremidade liofílica é projetada para o interior da água,
e a extremidade liofóbica é ligada à superfície da argila.
Os surfactantes possam ainda ser chamados de emulsificantes. Isto ocorre
quando a adição de um surfactante de baixa tensão superficial produz uma
dispersão estável de finas gotas de um líquido em outro.
Os líquidos são utilizados no processamento cerâmicos para molhar as
partículas cerâmicas e melhorar a viscosidade do meio entre elas, dissolver sais,
compostos e substâncias poliméricas.
2.7.5 – Características reológicas da mistura
Para BRUMATI (1995), é importante que a mistura pó-ligante satisfaça vários
critérios reológicos que permitam a moldagem de peças sem defeitos. Essas
características reológicas são dependentes do ligante, da temperatura de
moldagem, da taxa de cisalhamento, do conteúdo de sólidos, das características das
partículas e da presença de agentes surfactantes.
A propriedade reológica mais importante é a viscosidade, que correlaciona a
tensão de cisalhamento com a taxa de cisalhamento. Uma viscosidade muito alta
dificulta a moldagem, enquanto uma muito baixa pode acarretar a segregação do pó.
Outra propriedade importante é a elasticidade, que faz com que um material sujeito a
uma tensão abaixo do seu ponto de escoamento tenda a recuperar sua forma
original, ao ser retirada a tensão. Não serão abordados nesta tese os aspectos
CAPÍTULO II – Revisão Bibliográfica
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
40
referentes às manifestações elásticas das misturas pó-ligante usadas em
processamentos cerâmicos.
Quanto às características da mistura pó-ligante, o ideal é que as partículas
empacotadas toquem umas as outras, com o ligante ocupando o espaço entre elas,
sem a presença de poros. Na realidade, um pequeno excesso de ligante, de 2 a
15% do volume entre as partículas, é necessário para que a mistura apresente boas
características reológicas.
Para ONODA e HENCH (1978), em processamentos cerâmicos por extrusão
usam-se ligantes dissolvidos ou dispersos em líquidos. Os ligantes são dissolvidos
molecularmente em água ou em solvente orgânico. A fase líquida é importante para
dispersar uniformemente por toda a fase das partículas, e para promover a fluidez da
plasticidade no processo de extrusão. Os ligantes orgânicos afetam fortemente a
reologia da fase líquida, pois na maioria dos casos, aumentam a viscosidade e
mudam as características de fluxo de newtoniano para pseudoplástico. A reologia da
solução afeta o comportamento de suspensões e pastas formadas pelo acréscimo
de partículas à solução. Portanto, a aplicabilidade de um ligante orgânico para um
processo cerâmico específico depende das características reológicas da solução
desse ligante.
Ainda de acordo com ONODA e HENCH (1978), há uma tendência a que os
derivados da celulose estejam predominantemente nas faixas de média e alta
viscosidade.
2.8 – Blocos Cerâmicos
A Associação Nacional da Indústria de Cerâmica (ANICER) define os blocos
cerâmicos como componentes construtivos utilizados em alvenaria, com furos de
variados formatos, paralelos a qualquer um dos seus eixos.
Sua conformação ocorre por extrusão, processo em que a massa de argila é
pressionada através do molde que dará a forma da seção transversal. A coluna
extrudada obtida, passa por um cortador, onde se tem a dimensão do componente,
perpendicular à seção transversal. Posteriormente, os blocos são submetidos à
secagem, e a queima é feita a temperaturas que variam entre 900ºC e 1100
º
C.
CAPÍTULO II – Revisão Bibliográfica
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
41
2.8.1 - Tipos
São dois os tipos de blocos cerâmicos utilizados na construção civil, e
produzidos no Brasil.
•
Blocos de vedação
São aqueles destinados à execução de paredes que suportarão o peso
próprio, e a pequenas cargas de ocupação (armários, pias, lavatórios, etc),
geralmente utilizados com furos na horizontal e com atual tendência ao uso com
furos na vertical.
•
Blocos estruturais ou portantes
São aqueles que, além de exercerem a função de vedação, também são
destinados à execução de paredes que constituirão a estrutura resistente da
edificação, podendo substituir pilares e vigas de concreto. Estes blocos são
utilizados com os furos sempre na vertical.
Com relação à proporção de furos ou canais, este tipo de blocos pode
apresentar um percentual de 25% a 40% da área bruta, comportando-se como tijolos
maciços (componente sem furos), sem a necessidade do uso do graute
(argamassa).
2.8.2 – Vantagens
A utilização de blocos cerâmicos, apresenta as seguintens vantagens:
• leveza (decréscimo do custo das fundações);
• isolamento térmico e acústico;
• construção racionalizada;
•
simplificação do detalhamento de projetos, facilitando a integração dos
mesmos;
• diminuição do desperdício dos materiais (componente, argamassa de
assentamento e reboco);
• decréscimo na espessura de revestimento (emboço ou reboco);
• canteiro de obra menos congestionado e espaço mais limpo;
• facilidade na verticalização das paredes;
CAPÍTULO II – Revisão Bibliográfica
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
42
•
utilização de componentes pré-moldados (vergas, contra-vergas etc);
•
fácil execução das instalações hidrosanitárias e elétricas, no caso de
blocos especiais (aqueles que apresentam espaços pré-definidos para as
instalações).
2.8.3 - Principais índices de qualidade
Os blocos cerâmicos devem trazer gravados, em alto ou baixo relevo, o
nome do fabricante, o município onde está localizada a cerâmica e as dimensões
do bloco, em centímetros. Além disso, devem apresentar as seguintes
características;
•
regularidade de formas e dimensões;
•
arestas vivas e cantos resistentes;
•
inexistência de trincas, fendas, cavidades;
•
cor de queima uniforme (produzir som metálico quando percutido);
•
facilidade de corte (grãos finos e cor uniforme).
Além dos índices de qualidade acima, os blocos devem estar em
conformidade com as normas vigentes no que diz respeito às características
visuais, geométricas, físicas e mecânicas, segundo as seguintes normas técnicas
em vigor: NBR 6461(1983), NBR 7171(1992), NBR 8042(1992) e NBR
8043(1983), de acordo com a ANICER (2004).
Capítulo III – Materiais e Métodos
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
43
CAPÍTULO III
MATERIAIS E MÉTODOS
Neste capítulo são apresentados os materiais estudados e os métodos de
ensaios utilizados para viabilização da pesquisa. Os materiais serão, a seguir,
relacionados, com a identificação de sua procedência. Todo procedimento
experimental foi realizado nos laboratórios da Universidade Federal de Campina
Grande – UFCG, no Campus I.
Para a escolha dos materiais (massa industrial e blocos cerâmicos), foi
realizado um levantamento das indústrias cerâmicas paraibanas, através do catálogo
da FIEP – Federação das Indústrias do Estado da Paraíba - dos catálogos
telefônicos da TELEMAR e informações de terceiros.
3.1 – MATERIAIS
3.1.1 – Massas Industriais e Blocos Cerâmicos
Foram selecionadas massas industriais e blocos cerâmicos de 8 furos de
cinco indústrias de cerâmicas vermelhas oriundas de diferentes bacias hidrográficas
do Estado da Paraíba.
As amostras foram identificadas com as seguintes informações: nome e local
da indústria cerâmica produtora. A identificação das amostras de massas industriais
foi feita em ordem alfabética. Amostra A; Amostra B; Amostra C; Amostra D e
Amostra E. A relação das indústrias cerâmicas que forneceram material (massa e
blocos cerâmicos), sua localização geográfica e respectiva bacia hidrográfica,
encontra-se no Anexo II.
Coletas das Amostras
Cada amostra coletada consistia de 120 kg de massa, matéria-prima usada
na fabricação de blocos cerâmicos, tendo sido usado para os ensaios cerca de 50kg.
Capítulo III – Materiais e Métodos
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
44
Foram coletadas na linha de produção das indústrias cerâmicas que produzem
blocos cerâmicos de oito furos. Todas são misturas de duas argilas com diferentes
comportamentos plásticos: uma mais plástica e uma menos plástica.
Os blocos foram coletados nas mesmas unidades fabris que forneceram a
massa industrial.
Características das amostras
As amostras A, B e C são de origem quaternária recente, enquanto que as
amostras D e E são massas de argilas plástica coletadas em limpeza de barreiros.
Geologia
- As argilas de origem quaternária recente, como as planícies aluviais (várzea
de rios) resultante de inundação do baixo Paraíba, apresentam-se na forma de
agregados duros e densos, de difícil desagregação manual com queima
avermelhada.
- As argilas arenosas de origem quaternária recente resultantes de várzeas
lacustres, apresentam-se na forma de agregados de fácil desagregação manual e de
cor cinza clara com cor de queima vermelha.
É importante enfatizar que estas indústrias cerâmicas não possuem fornos
com queima controlada, não sendo possível obter dados precisos da temperatura de
queima, podendo-se sugerir que a queima é efetivada na faixa de temperatura de
700ºC a 900ºC.
3.1.2 - Aditivos
A escolha dos aditivos para utilização no tratamento das cinco amostras de
massa anteriormente citadas foi realizada com base em informações técnicas, em
que alguns aditivos químicos foram usados como produtos que auxiliam no
processamento cerâmico. Procurou-se adotar compostos bem diversificados, alguns
floculantes, outros defloculantes, alguns deles de utilização já conhecida como
produtos que melhoram as propriedades físico-mecânicas de materiais cerâmicos.
São os seguintes os aditivos utilizados na presente pesquisa:
Capítulo III – Materiais e Métodos
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
45
A1 – Amido Solúvel – P.A.
Foi utilizado na forma de pó, como é comercializado pela Vetec Química Fina.
A2 – Bentonita Cálcica
Foi utilizado na forma de pó, como é comercializado pela Bentonita União
Nordeste S/A.
A3 – Bentonita Sódica
Foi utilizado na forma de pó, como é comercializado pela Bentonita União
Nordeste S/A.
A4
– Carbonato de Sódio – Anidro (Na
2
CO
3
)
Foi utilizado na forma de pó, como é comercializado pela Vetec Química Fina.
A5 – Carboximetilcelulose - CMC – Sal Sódico
Foi utilizado na forma de pó, como é comercializado pela Synth.
A6 - Cloreto de Magnésio – Hexahidratado – MgCl
2
.6H
2
O
Foi utilizado na forma de pó, como é comercializado pela Nuclear.
A7 – Detergente em pó “ALA”
Foi utilizado na forma de pó, como é comercializado pela Lever Igarassu S/A.
Esses valores se referem à massa do produto na forma como é comercializado. Sua
composição provável: Tensoativo alquil benzeno sulfonato de sódio.
A8 - Dextrina Branca – (C
6
H
10
O
5
)
n
.
x
H
2
O
Foi utilizado na forma de pó, como é comercializado pela Vetec Química Fina.
A9
– Hexametafosfato de Sódio – (NaPO
3
)
n
Foi utilizado na forma de pó, como é comercializado pela Vetec Química Fina.
A10 – Silicato de Sódio – Puro - (Na
2
SiO
3
)
Foi utilizado na forma de pó, como é comercializado pela Vetec Química Fina.
Capítulo III – Materiais e Métodos
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
46
3.2 – MÉTODOS
A metodologia utilizada para o desenvolvimento desta pesquisa consiste nas
etapas descritas a seguir conforme atividades desenvolvidas e ensaios realizados
nas amostras de massas plásticas industriais e blocos cerâmicos estudados.
3.2.1 – Caracterização Física e Mineralógica
A caracterização física é constituída pela análise granulométrica por tamanho
de partículas a laser e pelas características de plasticidade. A mineralógica é
constituída pela análise química (AQ), análise térmica diferencial (ATD), análise
termogravimétrica (ATG) e pela difração de raios-X (DRX).
A Figura 3.1 mostra o fluxograma com as etapas dos ensaios realizados nas
massas industriais em análise.
3.2.1.1 - Análise granulométrica
A distribuição granulométrica exerce papel fundamental no processamento e
nas propriedades dos diversos tipos de produtos cerâmicos.
As análises granulométricas foram determinadas por via úmida com material
passado 100% em peneira ABNT nº. 80 (0,177 mm), por meio de um sistema
analisador de tamanho de partículas por difração a laser (granulômetro), marca
Cilas, modelo 1064 LD (Fig. 3.2), que possui faixa analítica de 0,04 a 500 mícrons, e
emissores de laser secundários para uma melhor precisão na faixa do sub-mícron.
Figura 3.2: Aparelho analisador de tamanho de partículas por difração a laser –
granulômetro - modelo 1064 LD da Cilas.
Capítulo III – Materiais e Métodos
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
47
Figura 3.1: Fluxograma dos ensaios realizados com as massas industriais e
aditivadas.
3.2.1.2 – Índices de Atterberg
O limite de plasticidade corresponde à quantidade de água mínima necessária
para uma massa cerâmica alcançar o estado plástico e, portanto, ser moldada por
extrusão.
PENEIRA ABNT
Nº. 80
ENSAIOS
PRELIMINARES
ENSAIOS COMPLETOS
SECAGEM E QUEIMA
110
o
C
,
800
o
C
,
900
o
C E 1000
o
C
PROPRIEDADES FÍSICO-MECÂNICAS
ANÁLISES DOS DADOS
CONFORMAÇÃO
CONFORMAÇÃO
POR PRENSAGEM
(6,0 x 2,0 x 0,5) cm
3
CONFORMAÇÃO POR
EXTRUSÃO
(10,0 x 2,0 x 1,0) cm
3
ADITIVAÇÃO
0%, 0,5%, 1,0% E 1,5%
CARACTERIZAÇÃO
FÍSICA E MINERALÓGICA
BENEFICIAMENTO
MASSA INDUSTRIAL
Capítulo III – Materiais e Métodos
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
48
As amostras foram passadas em peneira ABNT nº. 40 (0,420 mm), em
seguida foram determinadas as características de plasticidade: limite de liquidez
(LL), limite de plasticidade (LP) e índice de plasticidade (IP), segundo o método da
NBR 6459(1984) e NBR 7180(1984).
3.2.1.3 – Análise Química (AQ)
A análise química representa uma das análises mais importantes para se
obter e manter um alto nível de qualidade no ciclo produtivo, apesar de não permitir
uma avaliação completa da composição mineralógica e das propriedades físico-
químicas e tecnológicas.
Em uma análise química clássica normalmente se determinam: o teor de
umidade, a perda ao fogo, a matéria orgânica e os óxidos presentes, tais como:
Al
2
O
3,
SiO
2
, Fe
2
O
3,
MgO, TiO2, Na
2
O, CaO e K
2
O.
As amostras foram passadas em peneira ABNT nº. 100 (0,149 mm) e
submetidas à análise química, segundo técnicas clássicas, instrumentais e
complexiométricas, seguindo as normas do LAM/CCT/UFCG.
3.2.1.4 – Análises Térmicas (ATD e ATG)
As análises termodiferenciais (ATD) e termogravimétricas (ATG) são úteis em
processamento cerâmico para indicar as faixas de temperaturas em que ocorrem
transformações endotérmicas e exotérmicas e as temperaturas onde ocorrem as
perdas de massa, respectivamente. As mudanças de temperatura na amostra são
devidas às transições ou às reações entálpicas exotérmicas ou endotérmicas, tais
como aquelas causadas por mudanças de fase, fusão, reações de desidratação,
reações de decomposição, destruição da rede cristalina e outras reações químicas.
A termogravimetria (TG) determina a variação da massa da amostra (perda ou
ganho de massa) como uma função da temperatura ou do tempo.
As amostras foram passadas em peneira ABNT nº. 200 (0,074 mm), e
submetidas às análises térmicas através de um sistema de análises térmicas,
modelo RB-3000 da BP Engenharia (Fig. 3.3), com razão de aquecimento 12ºC/min.
A temperatura máxima para ATD e ATG foi de 1000ºC e o padrão utilizado na ATD
foi óxido de alumínio (Al
2
O
3
), calcinado.
Capítulo III – Materiais e Métodos
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
49
Figura 3.3: Aparelho de Análise Térmica, modelo RB-3000 da BP Engenharia.
3.2.1.5 – Difração de Raios-X (DRX)
O método mais utilizado para determinar a mineralogia das matérias-primas
cerâmicas é a difração de raios-X. Esse método consiste em fazer incidir um feixe de
raios-X, previamente colimado e de comprimento de onda conhecido, sobre uma
lâmina de pó, que gira no centro do goniômetro. O feixe de raios-X se difrata e
reflete com ângulos que são característicos do retículo cristalino de cada substância,
obtendo-se o correspondente difratograma (SANTANA, 2002).
As análises de difração de raios-X das amostras de massas plásticas para
cerâmica vermelha, na forma seca após passar em peneira ABNT nº. 200 (0,074
mm), foram realizadas em equipamento modelo XRD 6000 da Shimadzu (Fig. 3.4),
operando com radiação k-alfa de cobre, 30 kV e 40 mA, com varredura entre 2 (3º)
e 2 (30º) e com velocidade de varredura de 2º/min.
Figura 3.4: Aparelho de difração de raios-X, modelo XRD 6000 da Shimadzu.
XRD-6000
Capítulo III – Materiais e Métodos
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
50
3.2.2 – Caracterização Tecnológica Preliminar
Amostras foram submetidas ao ensaio preliminar de massas para
cerâmica vermelha, segundo a sistemática proposta por SOUZA SANTOS
(1992).
3.2.2.1 - Preparação das massas
As amostras de massas plásticas industriais foram submetidas às
seguintes etapas de preparação.
Secagem
- Na sua forma natural, as amostras foram secas à temperatura
ambiente e, em seguida, em estufa, à temperatura de 110ºC, até massa
constante.
Moagem
- Por uma questão de uniformidade na comparação das
propriedades, as amostras foram submetidas a uma moagem realizada, por via
seca, em um moinho do tipo galga.
3.2.2.2 - Conformação por prensagem
As massas previamente moídas foram passadas por via seca em peneira
ABNT n
°
80 (0,177 mm). Em seguida, adicionou-se água à massa na quantidade
igual a metade do limite de plasticidade da massa original para obtenção de uma
massa plástica que possibilitasse a moldagem por prensagem dos corpos de
prova, em forma de lâminas prismáticas de dimensões (6,0 x 2,0 x 0,5) cm
3
, em
molde de aço sob pressão estática de 20 MPa e a uma velocidade constante de
0,25 mm/min. Na etapa seguinte, todos os corpos de prova foram secos a 110ºC,
por 24 h (Fig. 3.1). As temperaturas de queima foram 800ºC, 900ºC e 1000ºC,
em atmosfera oxidante, com velocidade constante de 2ºC/min de taxa de
aquecimento, tendo permanecido na temperatura máxima por 2 h, completando
um ciclo de queima de 10 h. O resfriamento se deu naturalmente até a
temperatura ambiente. Foram avaliados cinco corpos de prova para cada
temperatura.
Capítulo III – Materiais e Métodos
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
51
3.2.2.3 - Propriedades físico-mecânicas
Os corpos de prova foram secos 110ºC e submetidos aos ensaios de umidade
de prensagem, retração linear de secagem e tensão de ruptura à flexão. Os demais
corpos de prova, após queima às temperaturas de 800ºC, 900ºC e 1000ºC, foram
submetidos aos seguintes ensaios: absorção de água, porosidade aparente, massa
específica aparente, retração linear de queima, perda ao fogo e tensão de ruptura à
flexão, conforme metodologia proposta por SOUZA SANTOS (1992).
3.2.3 – Caracterização Tecnológica Completa com Massas Industriais e
Aditivadas
Os ensaios tecnológicos completos foram realizados segundo a sistemática
proposta pela American Ceramic Society e adaptada por SOUZA SANTOS (1992).
3.2.3.1 – Índices de Atterberg com massas aditivadas
As amostras após serem preparadas conforme o item 3.2.1.2, foram tratadas
com os dez aditivos químicos nos teores 0,5; 1,0 e 1,5% por 100 g de massa seca.
Assim para cada teor de aditivo foram obtidos valores cuja média é apresentada
como resultado e que representam a variação dos índices de Atterberg em função
da concentração de aditivos.
3.2.3.2 – Preparação das massas
Nesta etapa, as massas A, B, C, D e E, previamente preparadas, conforme
descrito no item 3.2.2.1, passadas por via seca em peneira ABNT n
°
80 (0,177 mm),
misturadas em uma masseira modelo Blakeslee, com capacidade de 30 L (Fig. 3.5),
a uma velocidade média de 90 rpm, com a umidade fabril (ver Tabela 3.1 e Figura
3.1, para as amostras industriais).
As amostras aditivadas foram tratadas nas proporções de 0,5; 1,0 e 1,5% de
aditivo para 100 g de massa seca e umidificadas por um processo de gotejamento
manual, com uma solução de água + aditivo, com a umidade igual ao limite de
Capítulo III – Materiais e Métodos
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
52
plasticidade da massa aditivada (Fig. 3.1). Em seguida, foram acondicionadas em
saco plástico para um processo de cura por um período de cinco dias.
Figura 3.5: Foto da masseira.
3.2.3.3 – Moldagem por extrusão
Foram confeccionados corpos de prova por extrusão a um vácuo de 84,66
KPa, com hélices de 10 cm de diâmetro, a uma velocidade constante de 5 cm/s, em
boquilha de seção retangular, em extrusora de laboratório tipo Verdés, modelo BR
051. Na etapa seguinte, todos os corpos de prova ficaram em repouso à temperatura
ambiente por um período mínimo de 24 h, quando foram secos em estufa a 110ºC
por mais um período de 24 h e posteriormente sinterizados nas temperaturas de
queima de 800ºC, 900ºC e 1000ºC, em atmosfera oxidante, com uma taxa de
aquecimento de 2ºC/min da temperatura ambiente (~ 30ºC), até a temperatura
máxima, onde foi mantido em patamar por 2 h, completando assim um ciclo de
queima de aproximadamente 10 h (Fig. 3.1). O resfriamento foi realizado
naturalmente.
3.2.4 – Blocos Cerâmicos
3.2.4.1 – Preparação dos corpos de prova
Os blocos cerâmicos referentes às massas A, B, C, D e E, queimados na
respectiva unidade fabril, foram cortados nas dimensões (10,0 x 2,0 x 1,0) cm
3
,
conforme descrito no fluxograma da Figura 3.6. Com os corpos de provas retirados
TABELA 3.1 – Umidade de extrusão de cada uma
das unidades fabris.
AMOSTRAS
UMIDADE DE
EXTRUSÃO (%)
A
19,39
B
19,09
C
19,97
D
18,15
E
20,87
Capítulo III – Materiais e Métodos
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
53
dos blocos, foi possível realizar os ensaios das propriedades físico-mecânicas e
comparar com os corpos de provas moldados em laboratórios.
Figura 3.6: Fluxograma dos ensaios realizados com os corpos de prova retirados
dos blocos cerâmicos.
3.2.4.2 – Propriedades físico-mecânicas
Foram efetuados ensaios físico-mecânicos nos corpos de prova retirados dos
blocos cerâmicos industrializados, sendo determinadas as seguintes propriedades:
absorção de água, massa específica aparente, porosidade aparente e tensão de
ruptura à flexão com carregamento de três pontos.
Adicionalmente foram realizados ensaios físicos e mecânicos nas amostras
dos blocos cerâmicos industrializados de oito furos. Foram determinadas a absorção
de água e a resistência mecânica à compressão simples, de acordo com os métodos
de ensaios propostos nas normas técnicas da ABNT, NBR 8947(1985) e NBR
6461(1983), respectivamente.
Com exceção das análises químicas que foram realizadas no Laboratório de
Análise Minerais, LAM/UFCG e dos ensaios de plasticidade, que foram realizados no
Laboratório de Solos I do DEC/UFCG, os demais ensaios foram realizados no
Laboratório de Cerâmica do DEMa/CCT/UFCG.
BLOCOS CERÂMICOS
CORTE NAS DIMENSÕES
(
10
,
0 x 2
,
0 x 1
,
0
)
cm
3
PROPRIEDADES FÍSICO-MECÂNICAS
ANÁLISE DOS DADOS
Capítulo IV - Resultados e Discussão
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
54
CAPÍTULO IV
RESULTADOS E DISCUSSÃO SOBRE OS ENSAIOS COM
AS MASSAS INDUSTRIAIS
Neste capítulo são apresentados e discutidos os resultados obtidos dos
ensaios de caracterização física, mineralógica e tecnológica com as massas
industriais, oriundas de cinco diferentes indústrias de blocos cerâmicos, instaladas
no Estado da Paraíba. A caracterização física inclui a análise granulométrica em
analisador de partículas por difração a laser e as características de plasticidade pelo
método de Casagrande da massa industrial. A caracterização mineralógica inclui a
análise química, as análises termodiferencial e termogravimétrica e a difração de
raios-X, e a caracterização tecnológica inclui os ensaios preliminares e completos
que mostram os resultados das propriedades físico-mecânicas, realizados em
corpos de prova confeccionados com as massas industriais.
4.1 – Caracterização Física e Mineralógica
Os resultados dos ensaios de caracterização física das massas plásticas
foram comparados com os resultados existentes em VIEIRA, HOLANDA e PINATTI
(2000) e em ALVES, VIEIRA e MONTEIRO (2004).
4.1.1– Análise granulométrica
A Figura 4.1 apresenta a distribuição granulométrica por tamanho de
partículas das massas industriais ensaiadas. Nota-se que as amostras apresentam
um baixo percentual da fração argila. É comum considerar-se a fração argila como
aquela com granulometria abaixo de 0,002 mm. Assim a fração argila teria partículas
menores que 2 µm, a fração silte, entre 2 e 20 µm, e a fração areia, teria as
partículas com diâmetros superiores a 20 µm. A fração argila está relacionada,
sobretudo, aos minerais argilosos, que são os responsáveis pelo desenvolvimento
da plasticidade do sistema argila+água (ALVES, VIEIRA e MONTEIRO, 2004).
Capítulo IV - Resultados e Discussão
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
55
Analisando as curvas da citada figura, nota-se que esta fração varia de 7,63%
para a amostra
E
a 18,09% para a amostra
C
. A fração silte varia de 54,41%
para a amostra
A
a 70,34% para a amostra
C
. Já a fração areia varia de 11,57%
para a amostra C a 37,73% para a amostra A.
110100
0
20
40
60
80
100
Areia
Silte
Argila
% DE MASSA ACUMULADA
DIÂMETRO DAS PARTÍCULAS (
µ
m)
A
B
C
D
E
Figura 4.1: Distribuição granulométrica das massas estudadas por tamanho de
partículas a laser.
A Tabela 4.1, a seguir, apresenta dados do tamanho de partículas, por
difração a laser, onde se nota que a amostra
A
é a que apresenta um maior
diâmetro médio, e a amostra C, o menor, ou seja, a menos argilosa e a mais
argilosa, respectivamente. O que pode também ser observado pelas linhas
pontilhadas constantes na Figura 4.1. A amostra
A
apresenta uma granulometria
muito próxima da amostra
E,
embora sejam de bacias hidrográficas diferentes.
Em síntese, a análise granulométrica mostra que as massas industriais
estudadas são granulometricamente formadas com predomínio das frações silte
mais areia, dificultando uma associação com os dados de plasticidade, pois a
fração argila apresenta uma faixa de valores muito pequena entre as amostras
analisadas.
Capítulo IV - Resultados e Discussão
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
56
TABELA 4.1 – Tamanho das partículas por difração a laser.
AMOSTRAS
DIÂMETRO A 50% (µm)
(DA MASSA ACUMULADA)
DIÂMETRO MÉDIO
(µm)
A
14,20 23,48
B
9,68 16,60
C
5,89 10,40
D
7,52 17,18
E
12,77 22,41
4.1.2 – Índices de Atterberg
A Tabela 4.2, a seguir, mostra os índices de Atterberg (LL, LP e IP) das
amostras estudadas. O limite de liquidez corresponde à máxima quantidade de água
que uma massa cerâmica possa conter para ser moldável no estado plástico.
Observa-se que foram obtidos valores variando de 34,8% (amostra
E
) a 40,0%
(amostra B). Comparando esses resultados com os determinados por VIEIRA,
HOLANDA e PINATTI (2000), observa-se que estão dentro da faixa de valores (30 a
60%), previstos nestes estudos. O limite de plasticidade corresponde à quantidade
de água mínima necessária para que uma massa possa alcançar o estado plástico
e, portanto, ser moldada por extrusão. Verifica-se que a faixa de valores variou de
17,8% (amostra E) a 20,5% (amostra A). Os valores normalmente empregados e
recomendados (ALVES, VIEIRA e MONTEIRO, 2004) para cerâmica vermelha
situam-se entre 18 a 26%. Observa-se ainda que as amostras analisadas
apresentam limites de plasticidade próximos, o que é justificado pela pequena faixa
de valores da fração argila encontrada na análise granulométrica, mesmo assim,
estão na faixa recomendada para massa de cerâmica vermelha. Já o índice de
plasticidade indica a faixa de consistência plástica de uma massa argilosa. Nota-se
que a faixa de valores variou de 17,0% (amostra E) a 21,0% (amostra B). Quanto
maior o índice de plasticidade maiores serão a plasticidade e a faixa de consistência
de uma massa cerâmica. Para cerâmica vermelha, são sugeridos IP de 10 a 20%,
logo as amostras estudadas estão dentro da faixa de valores das massas utilizadas
em cerâmica vermelha, moldadas pelo processo de extrusão, segundo (VIEIRA,
HOLANDA e PINATTI, 2000).
Capítulo IV - Resultados e Discussão
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
57
A plasticidade das massas industriais é uma relação físico-química entre as
partículas coloidais de argila e a água, que depende diretamente, entre outros
fatores, da composição mineralógica e do tamanho e distribuição de partículas. Em
nosso estudo, nota-se que as amostras analisadas apresentaram uma pequena
faixa da fração argila entre elas, dificultando uma associação entre a análise
granulométrica e as características de plasticidade destas amostras.
TABELA 4.2 - Índices de Atterberg das massas industriais
AMOSTRAS
LIMITE DE
LIQUIDEZ (%)
LIMITE DE
PLASTICIDADE (%)
ÍNDICE DE
PLASTICIDADE (%)
A
38,5 20,5 18,0
B
40,0 19,0 21,0
C
37,5 19,8 17,7
D
38,9 18,8 20,1
E
34,8 17,8 17,0
4.1.3 – Análises Químicas (AQ)
A Tabela 4.3 apresenta a composição química das amostras de massas
plásticas para cerâmica vermelha estudadas.
TABELA 4.3 – Composição química das massas industriais analisadas.
ÓXIDOS (% em peso)
AMOSTRAS PF RI SiO
2
Al
2
0
3
Fe
2
O
3
CaO MgO Na
2
O K
2
O
A
9,03 3,08 53,16 20,50 7,20 0,56 4,00 0,92 1,31
B
9,53 3,16 53,52 23,60 6,25 0,56 1,60 0,63 0,88
C
8,38 6,10 44,66 27,80 6,23 0,56 1,60 0,91 1,25
D
7,83 3,38 54,66 24,00 5,56 0,56 1,60 0,80 1,04
E
10,88 3,04 49,62 23,00 7,20 0,56 1,60 0,73 1,45
Com base nos dados da citada tabela verifica-se que as massas industriais
analisadas apresentam composição química com teores de SiO
2
e de Al
2
O
3,
típica de
Al
2
O
3
= óxido de alumínio; SiO
2
= óxido de sílica; Fe
2
O
3
= óxido de ferro; K
2
O =
óxido de potássio; CaO = óxido de cálcio; MgO = óxido de magnésio; Na
2
O = óxido
de sódio; PF =
p
erda ao fo
g
o e RI = resíduo insolúvel
.
Capítulo IV - Resultados e Discussão
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
58
massas plásticas para cerâmica vermelha. O óxido de ferro (Fe
2
O
3
) é o principal
óxido corante das massas, sendo responsável pela cor vermelha após queima:
todas as amostras apresentam teor de Fe
2
O
3
superior a 5% e uma perda ao fogo
superior a 7%, como verificado por CAMPOS (2002); VIEIRA, SALES e
MONTEIRO (2004) e por ALVES, VIEIRA e MONTEIRO (2004). Observa-se
adicionalmente, que o fato das amostras apresentarem certas semelhanças em
suas composições químicas pode estar relacionado com os altos teores das
frações silte e areia em suas composições mineralógicas, observados na análise
granulométrica e o predomínio da estrutura caulinítica, cujas amostras
apresentam baixo teor de óxidos fundentes alcalinos, à exceção da amostra
A
,
que apresenta um alto teor de MgO, que pode estar associado a traços de
minerais acessórios não identificáveis nos difratogramas de raios X. O maior teor
de K
2
O registrado para a amostra
E,
é provavelmente proveniente da estrutura
cristalina dos minerais micáceos, observado pelo difratograma de raios-X.
Com relação ao uso cerâmico verifica-se que os teores de ferro (Fe
2
O
3
),
superiores a 5,0%, conferem às amostras analisadas após sinterização, a
coloração vermelha, cor natural dos blocos cerâmicos produzidos com as
massas plásticas estudadas, o que confirma dados da literatura.
4.1.4 – Análises Térmicas (ATD e ATG)
A Figura 4.2, a seguir, apresenta as curvas simultâneas de análise térmica
diferencial (ATD) e da análise térmica gravimétrica (ATG) das amostras
analisadas.
Em uma análise conjunta do comportamento das curvas de ATD para
todas as amostras estudadas, observam-se as seguintes características
mineralógicas: picos endotérmicos de média e grande intensidade entre 120 e
140ºC, característicos de águas livre e adsorvida; bandas exotérmicas entre 120
e 500ºC, típicas da presença de matéria orgânica; picos endotérmicos de média
e grande intensidade entre 545 e 575ºC, característicos da presença de
hidroxilas e pico exotérmico entre 860 e 925ºC, de pequena e média intensidade,
Capítulo IV - Resultados e Discussão
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
59
característicos da nucleação de mulita, devido ao teor de materiais alcalinos,
presentes nas amostras analisadas, segundo a análise química das mesmas.
0 200 400 600 800 1000
-10
-8
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
860
550
120
ATD
ATG
DIFERENÇA DE TEMPERATURA (ºC)
TEMPERATURA (ºC)
14
12
10
8
6
4
2
0
-2
( a )
PERDA DE MASSA (%)
0 200 400 600 800 1000
-10
0
10
20
30
135
575
925
DIFERENÇA DE TEMPERATURA (ºC)
TEMPERATURA (ºC)
12
10
8
6
4
2
0
( b )
ATD
ATG
PERDA DE MASSA (%)
0 200 400 600 800 1000
-8
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
10
12
TEMPERATURA (ºC)
PERDA DE MASSA (%)
DIFERENÇA DE TEMPERATURA (ºC)
ATD
ATG
860
545
125
14
12
10
8
6
4
2
0
-2
( c )
0 200 400 6 00 800 100 0
-8
-6
-4
-2
0
2
4
DIFERENÇA DE TEMPERATURA (ºC)
ATD
ATG
870
560
140
TEMPERATURA (ºC)
14
12
10
8
6
4
2
0
-2
( d )
PERDA DE MASSA (%)
0 200 400 600 800 1000
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
10
12
14
16
DIFERENÇA DE TEMPERATURA (ºC)
ATD
ATG
900
550
125
TEMPERATURA (ºC)
14
12
10
8
6
4
2
0
-2
( e )
PERDA DE MASSA(%)
alcalinos. Observando a curva
Analisando as curvas termogravimétricas (ATG) destas amostras, verifica-
se que há uma perda de massa média de 11,30%. Observando o comportamento
das curvas verifica-se que até 140ºC houve uma perda de massa provocada pela
Figura 4.2:
Curvas simultâneas de ATD e ATG: (a) amostra
A
; (b) amostra
B
;
(c) amostra C; (d) amostra D e (e) amostra E.
Capítulo IV - Resultados e Discussão
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
60
evaporação das águas livre e adsorvida. Entre 140 e 600ºC, a perda de massa é
correspondente à oxidação da matéria orgânica e à desidroxilação das massas,
e, em seguida, acima de 600ºC, a perda de massas é essencialmente devida à
oxidação da matéria orgânica na forma de grafite.
Em uma análise conjunta das características das curvas de análises
térmicas das cinco amostras de massas plásticas para cerâmica vermelha,
observa-se que não há registro de picos referente ao alto teor de MgO
encontrado na análise química da amostra A. Tal fenômeno é explicado em
função do material usado nos ensaios termodiferenciais ter sido passado em
peneira ABNT 200, o que provavelmente reteve os minerais que contêm o MgO e
que não foram identificados nos termogramas e nos difratogramas de raios-X. As
perdas de massas são confirmadas pela análise química, que apresenta perdas
ao fogo aproximadas aos valores encontrados nas análises gravimétricas. Trata-
se de misturas de argilas quaternárias recentes, onde a caulinita mal cristalizada
é o argilomineral predominante, apresentando também perda de água e matéria
orgânica, confirmada pela análise química e pela difração de raios-X. Nota-se
que tais resultados estão de acordo com os termogramas apresentados para as
massas vermelhas utilizadas em confecção de blocos cerâmicos, segundo
VIEIRA, HOLANDA e PINATTI (2000) e CAMPOS (2002).
4.1.5 – Difração de Raios-X (DR-X)
A Figura 4.3 ilustra os difratogramas de raios-X das massas industriais
analisadas, apresentando as curvas das difrações de raios-X.
Para as amostras ensaiadas, verifica-se que, na amostra
A
, o difratograma
registra presença de caulinita, caracterizada pelas distâncias interplanares de
8,47, 7,38, 4,54, 4,04, 3,72 e 3,57 Å; de feldspato, caracterizado por 3,21 e 3,19
Å; de mica/ilita caracterizadas por 10,02 Å; de mica, caracterizada por 10,02 e
3,20 Å; de montmorilonita, em menor quantidade, caracterizada por 14 Å; e de
quartzo, caracterizado por 3,54 e 3,34 Å. Nota-se que não há registros de picos
referentes ao teor de 4% do MgO, detectado nesta amostra, na análise química.
Como mencionado na análise térmica, as amostras preparadas para o raio-X
Capítulo IV - Resultados e Discussão
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
61
também foram passadas em peneira 200, o que pode ter mascarado alguns
minerais associados ao óxido de magnésio.
Na amostra
B
, o difratograma mostra a presença de caulinita,
caracterizada pelas distâncias interplanares de 7,20; 4,48 e 3,64 Å; de feldspato,
caracterizado por 3,20 e 3,18 Å; de mica/ilita, caracterizadas por 10,40 Å; de
mica, em menor quantidade, caracterizada por 3,20 Å; de montmorilonita,
caracterizada por 14,35 Å; e de quartzo, caracterizado por 4,04, 3,52, 3,48 e 3,34 Å.
A amostra C apresenta o difratograma com a caulinita caracterizada pelas
distâncias interplanares de 7,20, 4,39, 4,02 e 3,57 Å; o feldspato, caracterizado
por 3,20 e 3,18 Å; de mica/ilita caracterizada por 10,42 Å; a mica caracterizada
por 10,32, 8,37, e 3,16 Å; em menor quantidade, de montmorilonita caracterizada
por 14,35 Å; e o quartzo, caracterizado por 4,20, 3,36 e 3,33 Å.
Na amostra
D
, o difratograma registra a presença de caulinita,
caracterizada pelas distâncias interplanares de 7,27, 4,25, 3,66, 3,58 e 3,39 Å; o
feldspato, caracterizado por 3,21 e 3,18 Å; de mica/ilita, caracterizadas por 10,03
Å; de mica, caracterizada por 7,49 e 2,99 Å; de montmorilonita, caracterizada por
14,34 Å; e de quartzo, caracterizado por 4,22 e 3,34 Å.
Finalmente, na amostra E, o difratograma mostra a presença de caulinita,
caracterizada pelas distâncias interplanares de 7,46, 7,15, 4,19 e 4,04 Å; o
feldspato, caracterizado por 3,19 e 3,15 Å; de mica, em maior quantidade,
caracterizada por 9,97 4,98, 3,76, 3,49, 3,40 e 2,99 Å; de montmorilonita,
caracterizada por 14,35 Å; e de quartzo, caracterizado por 4,14 e 3,33 Å.
Observa-se ainda que a caulinita, o feldspato, a mica e o quartzo, são os
principais minerais acessórios presentes nas quatro primeiras amostras. Os picos
de maior intensidade do quartzo indicam maior presença de sílica livre em todas
as amostras analisadas. Esse resultado está de acordo com estudos já obtidos
na literatura com massas industriais da Paraíba, realizados por CAMPOS (2002).
Capítulo IV - Resultados e Discussão
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
62
0 5 10 15 20 25 30
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
M
Mo
C
C
M/I
Amostra A
F
C
C
C
F
F
Q
Q
C
INTENSIDADE
2
θ
0 5 10 15 20 25 30
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
M
M/I
Mo
Q
C
Amostra B
F
F
Q
Q
Q
C
Q
C
INTENSIDADE
2
θ
0 5 10 15 20 25 30
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
M
M/I
Amostra C
C
C
Q
M
Mo
F
F
Q
C
Q
C
INTENSIDADE
2
θ
0 5 10 15 20 25 30
0
500
1000
1500
2000
2500
Mo
M/I
M
Amostra D
C
M
F
F
Q
C
C
Q
C
C
INTENSIDADE
2
θ
0 5 10 15 20 25 30
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
Mo
Amostra E
C
M
M
F
F
Q
M
M
M
C
Q
C
C
M
INTENSIDADE
2θ
Figura 4.3: Difratogramas de raios-X das massas industriais.
4.2 – Caracterização Tecnológica Preliminar
4.2.1 – Conformação por prensagem
A Tabela 4.4 apresenta os resultados dos ensaios realizados em corpos de
prova processados por prensagem e por extrusão com as massas industriais, secos
FASES
C = caulita
F = feldspato
I = ilita
M = mica
Mo = montmorilonita
Q = quartzo
Capítulo IV - Resultados e Discussão
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
63
a 110ºC e queimados a 800, 900 e 1000ºC Nota-se que todas as amostras
estudadas apresentaram a cor vermelha típica dos blocos cerâmicos, devido ao alto
teor de ferro presente, a atmosfera oxidante do forno durante a queima, o que
confirma seu uso na fabricação de blocos cerâmicos.
TABELA 4.4 - Cores das amostras de massa industrial para cerâmica vermelha,
processadas por prensagem e extrusão, após tratamentos térmicos
a 110ºC, 800ºC, 900ºC e 1000ºC.
CORES APÓS TRATAMENTOS TÉRMICOS
AMOSTRAS 110ºC 800ºC 900ºC 1000ºC
A
Cinza Vermelho claro Vermelho Vermelho escuro
B
Cinza Vermelho claro Vermelho Vermelho escuro
C
Cinza Vermelho claro Vermelho Vermelho escuro
D
Cinza Vermelho claro Vermelho Vermelho escuro
E
Cinza Vermelho claro Vermelho Vermelho escuro
4.2.2 - Propriedades físico-mecânicas
A Figura 4.4, a seguir, e a Tabela 4.5 (Anexo I) apresentam os valores
numéricos das propriedades físico-mecânicas resultantes dos ensaios realizados
nos corpos de prova processados por prensagem, secos e submetidos à
temperatura de 110ºC. Observa-se que para a umidade de prensagem, obteve-se
um valor máximo de 9,93±0,38% (amostra C), o que é aproximadamente a metade
do limite de plasticidade da massa original (Tabela 4.2), conforme dados teóricos.
Para a retração linear de secagem, tem-se um valor máximo de 0,80±0,14%
(amostra A), o que satisfaz, pois é desejável que este valor não ultrapasse a 6% de
retração. E para a tensão de ruptura à flexão, obteve-se um valor mínimo de
3,03±0,10 MPa (amostra D), o que satisfaz, pois o valor mínimo especificado é de
2,50 MPa, segundo SOUZA SANTOS (1992). Nota-se que a amostra C, por
apresentar um maior teor da fração argila, resultou em um maior valor para a tensão
de ruptura à flexão, confirmando dados da literatura.
Em uma análise conjunta das propriedades físico-mecânicas das amostras de
massas industriais ensaiadas e secas a 110ºC, nota-se que as mesmas atendem
aos valores de referência para massa cerâmica vermelha, segundo dados da
literatura (VIEIRA, HOLANDA e PINATTI, 2000 e CAMPOS, 2002).
Capítulo IV - Resultados e Discussão
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
64
110
0
2
4
6
8
10
(a)
UMIDADE DE PRENSAGEM (%)
TEMPERATURA (ºC)
A
B
C
D
E
110
0
1
2
3
4
5
6
(b)
RLS (%)
TEMPERATURA (ºC)
A
B
C
D
E
VR
110
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
6,5
7,0
(c)
TRF (MPa)
TEMPERATURA (ºC)
A
B
C
D
E
VR
Figura 4.4:
Gráficos das propriedades físico-mecânicas das amostras prensadas e
secas a 110ºC: (a) umidade de prensagem; (b) retração linear de
secagem e (c) tensão de ruptura à flexão. VR = valor de referência.
Capítulo IV - Resultados e Discussão
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
65
A Figura 4.5 resultante da Tabela 4.6 (Anexo I), apresenta os gráficos das
propriedades físico-mecânicas dos ensaios realizados nos corpos de prova
processados por prensagem e sinterizados nas temperaturas de 800ºC, 900ºC e
1000ºC. Devido ao grande número de dados obtidos, o que provocaria um
grande número de gráficos, optou-se por só construir os referentes à absorção
de água, à porosidade aparente e à tensão de ruptura à flexão. Portanto, verifica-
se que as amostras analisadas apresentam valores máximos de absorção de
água de 14,03±0,65% (amostra C), na temperatura de 800ºC, para um valor
máximo de referência de 25% de absorção. Para a porosidade aparente registra-
se um valor máximo de 27,03±0,88% (amostra
C
), na temperatura de 800ºC,
tendo como referência o valor máximo de 35% de porosidade. Para massa
específica aparente, o valor mínimo foi 1,93±0,03 g/cm
3
(amostra C), na
temperatura de 800ºC, para um valor mínimo de referência, 1,70 g/cm
3
de massa
específica. Para a retração linear de queima, o valor máximo foi 4,19±0,02%
(amostra C), na temperatura de 1000ºC, e não há valor especificado na literatura
consultada. Para a perda ao fogo, o valor máximo foi a 8,01±0,58% (amostra B),
na temperatura de 1000ºC, também sem valor especificado na literatura
consultada. E para a tensão de ruptura à flexão, o valor mínimo apresentado foi
5,52±0,92 MPa (amostra D), na temperatura de 800ºC, tomado como valor
mínimo especificado 5,50 MPa.
A análise conjunta das propriedades físico-mecânicas dos ensaios
preliminares, realizados nas amostras de massas plásticas vermelhas
conformadas por prensagem, revela, no geral, que a amostra C apresentou os
melhores resultados, salvo pequenas exceções, o que confirma o seu maior teor
da fração argila registrado pela análise granulométrica, conforme Figura 4.1.
Verifica-se que existe uma relação coerente entre os valores crescentes da
massa específica aparente com as reduções da porosidade aparente e da
absorção de água, com o aumento da temperatura de queima. Este
comportamento também foi observado por CAMPOS (2002), o que permite
concluir que, no geral, as amostras estudadas são adequadas à confecção de
blocos cerâmicos.
Capítulo IV - Resultados e Discussão
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
66
750 800 850 900 950 1000 1050
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
(a)
ABSORÇÃO DE ÁGUA (%)
TEMPERATURA (ºC)
A
B
C
D
E
VR
750 800 850 900 950 1000 1050
0
5
10
15
20
25
30
35
40
(b)
POROSIDADE APARENTE (%)
TEMPERATURA (ºC)
A
B
C
D
E
VR
750 800 850 900 950 1000 1050
4
5
6
7
8
9
10
11
12
(c)
TRF (MPa)
TEMPERATURA (ºC)
A
B
C
D
E
VR
Figura 4.5:
Gráficos das propriedades físico-mecânicas das amostras prensadas e
sinterizadas: (a) absorção de água; (b) porosidade aparente e (c)
tensão de ruptura à flexão. VR = valor de referência.
Capítulo IV - Resultados e Discussão
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
67
4.3 – Caracterização Tecnológica Completa
4.3.1 – Conformação por extrusão
As Tabelas 4.7 e 4.8 (Anexo I) apresentam os resultados dos ensaios
realizados em corpos de prova conformados por extrusão, secos a 110ºC e
queimados a 800, a 900 e a 1000ºC com as massas industriais.
4.3.2 – Propriedades físico-mecânicas
A Figura 4.6, a seguir, e a Tabela 4.7 (Anexo I) apresentam os valores
numéricos das propriedades físico-mecânicas resultantes dos ensaios realizados
nos corpos de prova processados por extrusão e secos à temperatura de 110ºC.
Observa-se que, para a umidade de extrusão, obteve-se um valor máximo de
20,27±0,28% (amostra E), o valor teórico usual nas fábricas de blocos cerâmicos, é
de 20% de umidade. Os dados de umidade de extrusão são muitos próximos, o que
é confirmado com os dados da umidade da unidade fabril, que forneceu as
respectivas massas (Tabela 3.1), os quais foram usados para umidificar as massas
para o processo de extrusão. Para a retração linear de secagem, tem-se um valor
máximo de 5,63±0,21% (amostra A), o que satisfaz, pois é desejável que este valor
não ultrapasse a 6% de retração, mas observando que a amostra
A
e a
E,
apresentaram praticamente os mesmos resultados de análise granulométrica (ver
Fig. 4.1). E para a tensão de ruptura à flexão, obteve-se um valor mínimo de
5,20±0,94 MPa (amostra A), o que satisfaz, pois o valor mínimo especificado é de
2,50 MPa. Nota-se que a amostra C, apresenta o maior valor para a tensão de
ruptura à flexão, o que era esperado, uma vez que ela apresentou o maior teor de
fração argila e a amostra A, o maior teor da fração areia, confirmado pela análise
granulométrica.
A análise conjunta das propriedades físico-mecânicas das amostras secas a
110ºC, estudadas, mostra que as mesmas atendem aos valores especificados, com
valores limites preconizados em laboratório para massas cerâmicas vermelhas por
BARZAGHI e SALGE (1982) e por CAMPOS (2002), tomados como referências.
Capítulo IV - Resultados e Discussão
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
68
110
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
(a)
ABSORÇÃO DE ÁGUA (%)
TEMPERATURA (ºC)
A
B
C
D
E
VR
110
0
1
2
3
4
5
6
(b)
RLS (%)
TEMPERATURA (ºC)
A
B
C
D
E
VR
110
0
1
2
3
4
5
6
7
8
(c)
TRF(MPa)
TEMPERATURA (ºC)
A
B
C
D
E
VR
Figura 4.6: Gráficos das propriedades físico-mecânicas das amostras extrudadas e
secas a 110ºC: (a) umidade de extrusão; (b) retração linear de secagem
e (c) tensão de ruptura à flexão. VR = valor de referência.
Capítulo IV - Resultados e Discussão
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
69
A Figura 4.7 e a Tabela 4.8 (Anexo I) apresentam os valores numéricos das
propriedades físico-mecânicas resultantes dos ensaios cerâmicos, realizados nos
corpos de prova processados por extrusão e sinterizados nas temperaturas de
800ºC, 900ºC e 1000ºC. Devido ao grande número de dados, foram plotados os
gráficos referentes à absorção de água, à porosidade aparente e à tensão de ruptura
à flexão, por serem as propriedades físico-mecânicas mais requeridas na indústria
de cerâmica vermelha. Analisando os citados dados, verifica-se que os mesmos
apresentaram valores máximos de absorção de água de 16,63±0,31% (amostra E), à
temperatura de 800ºC, tomado como referência o valor máximo de 25% de
absorção. Para a porosidade aparente, registrou-se o valor máximo de 30,21±0,78%
(amostra E), à temperatura de 800ºC, para o valor máximo de referência 35% de
porosidade. Para massa específica aparente, o valor mínimo foi 1,82±0,04g/cm
3
(amostra E), à temperatura de 800ºC, tomado como valor mínimo de referência 1,70
g/cm
3
de massa específica. Para a
retração linear de queima,
o valor máximo foi
5,95±0,52% (amostra C), à temperatura de 1000ºC, sem valor especificado de
referência na literatura consultada. Para a perda ao fogo, o valor máximo foi de
8,97±0,05% (amostra
A
), à temperatura de 1000ºC, também sem valor especificado
na literatura consultada. Já para a tensão de ruptura à flexão, o valor mínimo
encontrado foi 7,52±0,44 MPa (amostra
B
), à temperatura de 800ºC, para um valor
mínimo de referência de 5,50 MPa.
Determinadas as propriedades físico-mecânicas das amostras em estudo, em
massa industrial com umidade próxima a da indústria cerâmica, conforme valores
constantes na Tabela 4.8 e na Figura 4.7, verifica-se que os corpos cerâmicos
estudados apresentaram resultados dentro da faixa de valores recomendados por
BARZAGHI e SALGE (1982), para que uma massa cerâmica possa ser utilizada na
fabricação de blocos cerâmicos por processo de extrusão. Observa-se ainda que a
amostra C, apresentou os melhores resultados para a tensão de ruptura, o que é
justificável por ser a amostra que apresentou o maior percentual de fração argila.
Observando as colunas dos gráficos da citada figura, nota-se que se manteve
uma relação coerente entre os valores crescentes da massa específica aparente
com as reduções da porosidade aparente e da absorção de água, com o aumento
da temperatura de queima. Este comportamento também foi observado por
CAMPOS (2002).
Capítulo IV - Resultados e Discussão
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
70
750 800 850 900 950 1000 1050
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
(a)
ABSORÇÃO DE ÁGUA (%)
TEMPERATURA (ºC)
A
B
C
D
E
VR
750 800 850 900 950 1000 1050
0
5
10
15
20
25
30
35
40
(b)
POROSIDADE APARENTE (%)
TEMPERATURA (ºC)
A
B
C
D
E
VR
750 800 850 900 950 1000 1050
0
2
4
6
8
10
12
14
(c)
TRF (MPa)
TEMPERATURA (ºC)
A
B
C
D
E
VR
Figura 4.7:
Gráficos das propriedades físico-mecânicas selecionadas das amostras
extrudadas e sinterizadas: (a) absorção de água; (b) porosidade aparente e
(c) tensão de ruptura à flexão. VR = valor de referência.
Capítulo IV - Resultados e Discussão
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
71
4.4 – Conclusões Parciais
Após a análise e a discussão dos resultados dos ensaios das
caracterizações físicas, mineralógicas e tecnológicas, podem ser levantadas
as seguintes conclusões parciais:
4.4.1 – Ensaios de caracterização física e mineralógica
Com base nos resultados obtidos nos ensaios da caracterização física
das massas plásticas industriais estudadas, pode-se concluir que:
a) com base nos resultados dos ensaios da análise granulométrica por
difração a laser, as amostras apresentaram uma pequena faixa de teores para
a fração argila e altos teores para as frações silte e areia;
b)
os valores numéricos das características de plasticidade das massas
plásticas na sua forma industrial (sem aditivos químicos), ensaiadas pelo
método de Casagrande,
mostram que os resultados estão na faixa de valores
aceitáveis para massas industriais usadas em cerâmica vermelha, moldadas
pelo processo de extrusão com LP de 15 a 25% e IP de 10 a 35%, segundo
VIEIRA, HOLANDA e PINATTI (2000);
c) com base nos resultados da análise química, nota-se que as amostras
apresentam certas semelhanças em suas composições químicas, podendo
ser classificadas como amostras de origem quaternárias recentes, onde a
caulinita é o argilomineral predominante, apresentando também matéria
orgânica, feldspato, mica/ilita e quartzo, além de teor de ferro acima de 5%,
responsável pela cor vermelha dos produtos de cerâmica vermelha, com
resultados numéricos dentro da média de valores das massas para cerâmica
vermelha da Paraíba, estudadas por CAMPOS (2002);
d) as curvas de análises térmicas das cinco amostras analisadas estão de
acordo com os termogramas apresentados para massas cerâmicas
vermelhas, estudadas por VIEIRA, HOLANDA e PINATTI (2000), o que foi
Capítulo IV - Resultados e Discussão
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
72
também observado em estudos realizados com massas cerâmicas das
mesmas bacias hidrográficas das citadas amostras (CAMPOS, 2002);
e) os difratogramas de raios-X registram com mais intensidade a presença
das fases caulinita, feldspato, mica e quartzo, este apresentando os picos de
maior intensidade indicando a maior presença de sílica livre em todas as
amostras, onde se observa a semelhança existente entre a composição
qualitativa mineralógica das amostras analisadas, confirmados pelos ensaios
de análise química e análises térmicas, o que é similar a estudos já realizados
com este tipo de matéria-prima na Paraíba (CAMPOS, 2002).
f) analisando conjuntamente os resultados da caracterização física, observa-
se que a análise química da amostra
A,
apresenta um alto teor de MgO (óxido
de magnésio), o qual não foi encontrado na análise térmica nem no
difratograma de raios X da citada amostra. Tal fenômeno é justificado em
função do material usado na análise química ter sido passado 100% em
peneira ABNT nº. 100 (0,149 mm), enquanto que nos ensaios de ATD e raios
X as amostras foram preparadas com material passado 100% em peneira
ABNT nº. 200 (0,074 mm), o que possivelmente reteve os minerais que
contêm o MgO, não sendo registrados no termograma nem no difratograma
da amostra
A.
4.4.2 – Caracterização tecnológica
Com base nos resultados obtidos nos ensaios preliminares das massas
plásticas industriais pela comparação dos valores das propriedades físico-
mecânicas, conclui-se que:
a) observando as informações dos ensaios tecnológicos das amostras
(
moldadas por prensagem e por extrusão
), quanto ao critério da cor, todas as
amostras analisadas apresentam a cor vermelha típica dos blocos cerâmicos,
devido ao alto teor de ferro presente, conforme a análise química das
amostras estudadas;
Capítulo IV - Resultados e Discussão
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
73
b) analisando os valores numéricos dos ensaios preliminares das amostras
(moldadas por prensagem), após tratamentos térmicos nas temperaturas de
110, 800, 900 e 1000ºC, verifica-se que após comparação com os valores
mínimos de referências, todas as amostras estudadas confirmam seu uso na
fabricação de blocos cerâmicos;
c) quanto às propriedades físico-mecânicas das amostras ensaiadas em
corpos de prova de dimensões (10,0 x 2,0 x 1,0) cm
3
, processados por
extrusão, por comparação com valores limites de referências, e considerando
a temperatura de 900ºC, por ser a temperatura usual de queima de materiais
de construção, conclui-se, no geral, que as amostras estudadas são
adequadas à confecção de blocos cerâmicos, fato que foi estabelecido pelo
método preliminar e confirmado pelos ensaios completos, com um mínimo de
trincas e empenamentos, segundo BARZAGHI e SALGE (1982), observados
ao olho nu.
CAPÍTULO V – Resultados e Discussão
Macedo R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos
74
CAPÍTULO V
RESULTADOS E DISCUSSÃO SOBRE OS ENSAIOS
TECNOLÓGICOS COM AS MASSAS ADITIVADAS
Neste capítulo são apresentados e discutidos os resultados dos ensaios das
características de plasticidade e das propriedades físico-mecânicas, realizados com
as massas aditivadas. No final, são apresentadas as conclusões parciais.
5.1 – Índices de Atterberg
Os ensaios de plasticidade constaram da determinação dos índices de
Atterberg (LL, LP e IP), das amostras de massas plásticas tratadas com os dez
aditivos químicos nos teores de 0,5; 1,0 e 1,5% de aditivo por 100g de massa
seca. Os resultados obtidos estão agrupados nas Figuras de 5.1 a 5.5,
resultantes da Tabela 4.2 e das Tabelas de 5.1 a 5.5 (Anexo I), onde constam os
resultados dos ensaios de plasticidade para cada amostra de massa plástica
aditivada nas diversas proporções.
As Figuras de 5.1 a 5.5 apresentam a variação das características de
plasticidade em função da concentração de aditivos referentes às amostras de
massas plásticas A, B, C, D e E, respectivamente aditivadas nas proporções
citadas.
Analisando os valores dos índices de Atterberg, segundo as curvas
constantes nestas figuras nota-se que não houve grandes variações, em relação
aos resultados dos ensaios das características de plasticidade, sem a
incorporação de aditivos químicos, exceto para os dados resultantes do ensaio
com o aditivo A5, CMC, nas diversas proporções, uma vez que a curva formada
por este aditivo não obedece a nenhuma lei de formação, em relação aos demais
aditivos utilizados nesta pesquisa. Tal comportamento é provavelmente porque o
carboximetilcelulose (CMC) não possui características reológicas adequadas ao
processo de extrusão de massas plásticas vermelhas, conforme a literatura
consultada (ONODA e HENCH, 1978).
CAPÍTULO V – Resultados e Discussão
Macedo R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos
75
0,0 0,5 1,0 1,5
30
40
50
60
70
80
AMOSTRA A
(a)
LIMITE DE LIQUIDEZ (%)
% DE ADITIVOS
ADITIVOS
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
A8
A9
A10
0,0 0,5 1,0 1,5
15
20
25
30
35
40
(b)
LIMITE DE PLASTICIDADE (%)
% DE ADITIVO
ADITIVOS
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
A8
A9
A10
0,0 0,5 1,0 1,5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
(c)
ÍNDICE DE PLASTICIDADE (%)
% DE ADITIVO
ADITIVOS
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
A8
A9
A10
Figura 5.1:
Gráficos das características de plasticidade com a massa aditivada da
amostra
A:
(a) limite de liquidez; (b) limite de plasticidade e (c) índice de
plasticidade.
CAPÍTULO V – Resultados e Discussão
Macedo R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos
76
0,0 0,5 1,0 1,5
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
AMOSTRA B
(a)
LIMITE DE LIQUIDEZ (%)
% DE ADITIVO
ADITIVOS
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
A8
A9
A10
0,0 0,5 1,0 1,5
14
16
18
20
22
24
26
28
30
(b)
LOMITE DE PLASTICIDADE (%)
% DE ADITIVO
ADITIVOS
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
A8
A9
A10
0,0 0,5 1,0 1,5
15
20
25
30
35
40
45
(c)
ÍNDICE DE PLASTICIDADE (%)
% DE ADITIVO
ADITIVOS
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
A8
A9
A10
Figura 5.2:
Gráficos das características de plasticidade com a massa aditivada da
amostra
B:
(a) limite de liquidez; (b) limite de plasticidade e (c) índice de
plasticidade.
CAPÍTULO V – Resultados e Discussão
Macedo R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos
77
0,0 0,5 1,0 1,5
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
(a)
AMOSTRA C
LIMITE DE LIQUIDEZ (%)
% DE ADITIVO
ADITIVOS
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
A8
A9
A10
0,0 0,5 1,0 1,5
16
18
20
22
24
26
28
30
32
34
(b)
LIMITE DE PLASTICIDADE (%)
% DE ADITIVO
ADITIVOS
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
A8
A9
A10
0,0 0,5 1,0 1,5
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
(c)
ÍNDICE DE PLASTICIDADE (%)
% DE ADITIVO
ADITIVOS
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
A8
A9
A10
Figura 5.3: Gráficos das características de plasticidade com a massa aditivada da
amostra
C:
(a) limite de liquidez; (b) limite de plasticidade e (c) índice de
plasticidade.
CAPÍTULO V – Resultados e Discussão
Macedo R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos
78
0,0 0,5 1,0 1,5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
LIMITE DE LIQUIDEZ (%)
% DE ADITIVO
ADITIVOS
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
A8
A9
A10
(a)
AMOSTRA D
0,0 0,5 1,0 1,5
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
LIMITE DE PLASTICIDADE (%)
% DE ADITIVO
ADITIVOS
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
A8
A9
A10
(b)
0,0 0,5 1,0 1,5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
ADITIVOS
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
A8
A9
A10
ÍNDICE DE PLASTICIDADE (%)
% DE ADITIVO
(c)
Figura 5.4
: Gráficos das características de plasticidade com a massa aditivada da
amostra
D:
(a) limite de liquidez; (b) limite de plasticidade e (c) índice de
plasticidade.
CAPÍTULO V – Resultados e Discussão
Macedo R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos
79
0,0 0,5 1,0 1,5
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
AMOSTRA E
(a)
LIMITE DE LIQUIDEZ (%)
% ADITIVO
ADITIVOS
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
A8
A9
A10
0,0 0,5 1,0 1,5
15
20
25
30
35
40
45
(b)
LIMITE DE PLASTICIDADE (%)
(%) ADITIVO
ADITIVOS
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
A8
A9
A10
0,0 0,5 1,0 1,5
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
(c)
ÍNDICE DE PLASTICIDADE (%)
(%) ADITIVO
ADITIVOS
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
A8
A9
A10
Figura 5.5:
Gráficos das características de plasticidade com a massa aditivada da
amostra
E:
(a) limite de liquidez; (b) limite de plasticidade e (c) índice de
plasticidade.
CAPÍTULO V – Resultados e Discussão
Macedo R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos
80
O estudo da plasticidade das massas cerâmicas tratadas com aditivos teve
como objetivo reduzir os valores do limite plasticidade dessas massas argilosas,
procurando manter a mesma extrudabilidade da massa original. Portanto, se faz
necessário realizar alguns cálculos, visando obter dado o mais próximo possível da
umidade usada na indústria cerâmica que forneceu o material em análise. Foi
adotada a diferença entre o valor do limite de plasticidade da massa industrial
(sem
aditivos)
e o seu valor para a massa aditivada (
diferença esta representada por
•
LP), o que resultou tanto no sentido de redução como no de aumento do LP. Os
valores dessa diferença (•LP
)
serão calculados
de forma que uma redução no LP
(
por indicar uma variação desejável no mesmo)
resultará num número positivo, e um
aumento no LP (
por indicar uma variação indesejável)
resultará num número
negativo.
Portanto, segundo a convenção adotada, as diferenças no valor do limite de
plasticidade serão calculadas com base na equação (2), abaixo, usando os valores
do LP da Tabela 4.2 e das Tabelas de 5.1 a 5.5, desta tese.
•LP = LP1
(massa industrial)
–
LP2
(massa aditivada)
(2)
Efetuando os cálculos para o LP da amostra A, usando os valores constantes
nas Tabelas 4.2 e 5.1, verifica-se que a variação do limite de plasticidade foi positiva
(considerando apenas a maior diferença entre as três frações da porcentagem de
aditivo)
para os aditivos A1, A6, A9 e A10 (a 0,5%); A6 e A10 (a 1,0%); A3, A4, A6,
A7 e A10 (a 1,5%). Logo, sete dos dez aditivos usados atendem ao critério adotado,
segundo SALOMÃO (1975).
Efetuando os cálculos para o LP da amostra
B
, usando os dados constantes
nas Tabelas 4.2 e 5.2, verifica-se que a variação do limite de plasticidade foi positiva
(considerando apenas a maior diferença entre as três frações da porcentagem de
aditivo)
para os aditivos A2, A3, A4, A6, A7, A8, A9 e A10 (a 0,5%); A1, A2, A4, A6,
A7, A8, A9 e A10 (a 1,0%), A2, A3, A4, A6, A7, A8, A9 e A10 (a 1,5%), onde nove
aditivos usados atendem ao critério adotado anteriormente.
E para os cálculos do LP da amostra C, usando os dados constantes nas
Tabelas 4.2 e 5.3, e adotando os mesmos critérios, verifica-se que a variação do
limite de plasticidade foi positiva
para os aditivos A1, A3 e A4 (a 0,5%); A1, A2, A3,
CAPÍTULO V – Resultados e Discussão
Macedo R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos
81
A6 e A7 (a 1,0%), A1, A2, A8, A9 e A10 (a 1,5%). Logo, nove dos dez aditivos
usados atendem ao critério adotado, segundo SALOMÃO (1975).
Para a amostra D, usando os valores constantes nas Tabelas 4.2 e 5.4,
verifica-se que a variação do limite de plasticidade foi positiva para os aditivos A1,
A6, A8 e A9 (a
0,5%
); A6 e A9 (a
1,0%
); A9 e A10 (a
1,5%
). Portanto, cinco dos dez
aditivos usados atendem ao critério adotado por SALOMÃO (1975).
E finalmente para a amostra
E
, usando os valores constantes nas Tabelas 4.2
e 5.5, verifica-se que a variação do limite de plasticidade foi positiva para os aditivos
A4 (a 1,0%) e A1 (a 1,5%). Portanto, apenas dois dos dez aditivos usados atendem
o critério adotado.
Na Tabela 5.6 consta o resumo do efeito dos aditivos no limite de
plasticidade, descritos anteriormente, onde se observam detalhadamente os aditivos
que aumentaram (A), isto é, os que tornam as massas mais plásticas, sendo
necessário adicionar mais água para se obter o estado “mais plástico”. Os aditivos
que baixaram (B) o limite de plasticidade com intensidades diferentes nas cinco
amostras estudadas, certamente causarão uma economia de energia na secagem
dos produtos cerâmicos.
TABELA 5.6 – Resumo do efeito dos aditivos no limite de plasticidade.
ADI- AMOSTRA
A
AMOSTRA
B
AMOSTRA
C
AMOSTRA
D
AMOSTRA
E
TIVO
0,5 1,0 1,5 0,5 1,0 1,5 0,5 1,0 1,5 0,5 1,0 1,5 0,5 1,0 1,5
A1
B A A A B A B B B I I A A A B
A2
I A A B B B I B B A A A A A A
A3
A A B B I B B B A A A A A A A
A4
I B B B B B B I A A A A A B A
A5
A N N A N N A A A A A A A A A
A6
B B B B B B I B A B B A A A A
A7
A A A B B B I B A A A A A A A
A8
A A I B B B A A I B A A A A A
A9
B A A B B B A A B B B B A A A
A10
B B B B B B A A B A A B A A A
A = aumentou o LP; B = baixou o LP e I = insignificante a alteração do limite de plasticidade
e N = não determinado.
A Tabela 5.7, a seguir, apresenta o resumo das substâncias químicas que
mais baixaram o limite de plasticidade, por amostra e os respectivos teores usados,
onde se observam os aditivos mais eficientes para diminuir este índice de
plasticidade que são: para amostra A, foram o cloreto de magnésio e o silicato de
CAPÍTULO V – Resultados e Discussão
Macedo R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos
82
sódio a 0,5% que causaram uma redução no limite de plasticidade de 14,14% em
relação à massa não tratada. Para a amostra
B,
foi o cloreto de magnésio a 0,5%
que causou uma redução de 21,57% no limite de plasticidade em relação à massa
original. Para amostra C, foi o amido solúvel a 1,0% que causou uma redução de
15,65% no limite de plasticidade em relação à mesma amostra sem tratamento
químico. Já para amostra D, foi o cloreto de magnésio a 1,0% que causou uma
redução de 13,82% no limite de plasticidade em relação a essa amostra não tratada.
Finalmente para amostra E foi o carbonato de sódio a 1,0% que causou uma
redução de 16,77% no limite de plasticidade em relação à amostra original sem o
devido tratamento químico. Portanto, observa-se que a incorporação de aditivos
químicos em proporções de 0,5 a 1,5% reduz o limite de plasticidade,
conseqüentemente causando uma redução na água de extrusão, durante o
processamento de materiais cerâmicos.
TABELA 5.7 –
Substâncias químicas e teores que provocaram as alterações mais
significantes no limite de plasticidade.
AMOSTRAS LPO% SUBSTÂNCIAS QUÍMICAS
LP com 0,5% de amido solúvel = 18,7%
A
20,5 LP com 0,5% de cloreto de magnésio = 17,6%
LP com 0,5% de hexametafosfato de sódio = 19,9%
LP com 0,5% de silicato de sódio = 17,6%
LP com 1,0% de amido solúvel = 16,5%
B
19,0 LP com 0,5% de cloreto de magnésio = 14,9%
LP com 1,0% de hexametafosfato de sódio = 16,4%
LP com 1,5% de silicato de sódio = 17,5%
LP com 1,0% de amido solúvel = 16,7%
LP com 0,5% de carbonato de sódio = 17,9%
C
19,8 LP com 1,0% de cloreto de magnésio = 17,6%
LP com 1,5% de hexametafosfato de sódio = 17,9%
LP com 1,5% de silicato de sódio = 18,3%
LP com 1,0% de cloreto de magnésio = 16,2%
D
18,8 LP com 1,5% de hexametafosfato de sódio = 16,5%
LP com 1,5% de silicato de sódio = 17,7%
LP com 1,5% de amido solúvel = 17,0%
E
17,7 LP com 1,0% de carbonato de sódio = 16,5%
LPO = limite de plasticidade da massa original (sem aditivo).
Ao relacionar os valores numéricos do limite de plasticidade das amostras
industriais analisadas, com a forma aditivada, nota-se que todos os aditivos usados
alteraram o valor do LP das amostras, considerando a variação da percentagem de
aditivo adotada; e que os valores foram próximos, exceto o aditivo A5, que
CAPÍTULO V – Resultados e Discussão
Macedo R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos
83
apresentou grandes variações para o LP, em todas as amostras, provavelmente por
não possuir uma reologia adequada para trabalhar como mistura pó-ligante,
necessária ao método de ensaio das características de plasticidade, adotado nesta
pesquisa, que é o modelo de Casagrande. As tendências observadas na interação
físico-química de cada aditivo estudado com as massas cerâmicas, são de
justificativa teórica, extremamente difícil, em virtude da complexa mineralogia e das
propriedades físicas de cada uma das amostras estudadas. Logo, torna-se difícil
fazer uma análise específica do comportamento de cada aditivo, em virtude da
elevada complexidade da composição mineralógica das massas estudadas, ficando
impossível estabelecer um estudo fenomenológico das relações causa/efeito, que
possa justificar adequadamente o mecanismo de ação de cada aditivo considerado.
Ou seja, dada uma amostra de massa plástica e um aditivo (orgânico ou inorgânico),
há necessidade de um estudo reológico experimental, para que se determine a
influência da viscosidade do aditivo nas propriedades físicas e mecânicas da
mesma. Portanto, a impossibilidade de explicação do mecanismo de ação dos
aditivos em massa cerâmica vermelha, se deve à complexa mineralogia da argila
vermelha: cada amostra apresenta uma composição mineralógica diferente, isto é,
cada argila é um caso novo a ser estudado frente ao efeito do aditivo no limite de
plasticidade, conforme estudos realizados por RAWET e SOUZA SANTOS (1980).
5.2 – Conformação por extrusão
As Tabelas de 5.8 a 5.12 (Anexo I) apresentam os resultados dos ensaios
realizados em corpos de prova conformados por extrusão, secos a 110ºC e
queimados a 800, a 900 e a 1000ºC com as massas aditivadas, com apenas cinco
aditivos que mais baixaram o limite de plasticidade, o que resultou em melhores
propriedades físico-mecânicas. Os aditivos usados foram os seguintes com seus
respectivos teores:
• Amostra A: 0,5%A1; 0,5%A6; 0,5%A9 e 0,5%A10.
•
Amostra
B:
1,0%A1; 0,5%A6; 1,0%A9 e 1,5%A10.
• Amostra C: 1,0%A1; 0,5%A4; 1,0%A6; 1,5%A9 e 1,5%A10.
• Amostra D: 1,0%A6; 1,5%A9 e 1,5%A10.
• Amostra E: 1,5%A1 e 1,5%A4.
CAPÍTULO V – Resultados e Discussão
Macedo R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos
84
5.3 – Propriedades físico-mecânicas
As Figuras 5.6, 5.7 e 5.8, a seguir, e a Tabela 5.8 (Anexo I) apresentam os
gráficos por amostra com os valores numéricos resultantes dos ensaios realizados
nos corpos de prova confeccionados com as massas aditivadas
processados por
extrusão
e secos à temperatura de 110ºC.
Observando os gráficos da Figura 5.6, nota-se que a
umidade de extrusão,
variou de um valor mínimo 15,26±0,17% (amostra E) com 1,5%A1 a um valor
máximo de 18,81±0,02% (amostra
C
) com 1,5%A9, o que satisfaz, pois normalmente
as respectivas fábricas trabalham com 20% de umidade de extrusão (ver Tab. 3.1).
Verifica-se a predominância da amostra C, por ser a que apresentou o maior teor da
fração argila, logo é a mais plástica, entre as demais amostras analisadas,
necessitando de uma maior quantidade de água de extrusão.
TABELA 5.9 – Redução na água de extrusão provocada pelo uso dos aditivos.
AMOSTRAS
TEOR DE
ADITIVO
USADO
UMIDADE DE
EXTRUSÃO
DA MI (%)
UMIDADE DE
EXTRUSÃO
DA MA (%)
REDUÇÃO NA
ÁGUA DE
EXTRUSÃO (%)
0,5%A1 17,71 7,76
0,5%A6 15,30 20,31
A
0,5%A9 19,20 17,97 6,40
0,5%A10 16,39 14,64
1%A1 17,92 9,90
0,5%A6 16,47 17,19
B
1%A9 19,89 16,32 17,94
1,5%A10 16,94 14,83
1%A1 17,89 6,58
0,5%A4 18,32 4,33
C
1%A6 19,15 16,10 15,92
1,5%A9 18,81 1,77
1,5%A10 18,20 4,96
1%A6 16,54 14,83
D
1,5%A9 19,42 18,46 4,94
1,5%A10 18,74 3,50
E
1,5%A1 20,27 15,26 24,72
1%A4 16,81 17,06
MI – massa industrial e MA – massa aditivada
A Tabela 5.9 apresenta dados de redução da água de extrusão causada pelo
uso dos aditivos que mais baixaram o LP, conseqüentemente, os que mais
CAPÍTULO V – Resultados e Discussão
Macedo R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos
85
reduziram a água de extrusão, durante o processamento dos corpos de prova.
Observa-se na citada tabela que o uso do
amido solúvel a 1,5%
na amostra
E,
causou uma redução de 24,72% na água de extrusão, o que certamente acarretará
um menor gasto de energia na secagem de blocos cerâmicos, tornando o processo
mais econômico.
110
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
(a) Amostra A
UMIDADE DE EXTRUSÃO (%)
TEMPERATURA (ºC)
MI
A1
A6
A9
A10
110
0
5
10
15
20
(b) Amostra B
UMIDADE DE EXTRUSÃO (%)
TEMPERATURA (ºC)
MI
A1
A6
A9
A10
110
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
(c) Amostra C
UMIDADE DE EXTRUSÃO (%)
TEMPERATURA (ºC)
MI
A1
A4
A6
A9
A10
110
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
(d) Amostra D
UMIDADE DE EXTRUSÃO (%)
TEMPERATURA (ºC)
MI
A6
A9
A10
110
0
5
10
15
20
Amostra E
UMIDADE DE EXTRUSÃO (%)
TEMPERATURA (ºC)
MI
A1
A4
Figura 5.6:
Umidade de extrusão das amostras aditivadas e industriais, secas a
110ºC: (a) amostra A; (b) amostra B; (c) amostra C; (d) amostra D e
(e) amostra E.
LEGENDA
MI = massa industrial
ADITIVOS:
A1 = amido solúvel;
A4 = carbonato de sódio;
A6 = cloreto de magnésio;
A9 = hexametafosfato de sódio;
A10 = silicato de sódio.
CAPÍTULO V – Resultados e Discussão
Macedo R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos
86
Verificando os gráficos da Figura 5.7 referente à
retração linear de secagem
,
nota-se que o resultado variou de um valor mínimo 3,22±0,22% (amostra
B
) com
1%A9 a um valor máximo de 6,31±0,42% (amostra A) com 0,5%A1, o que satisfaz,
pois é desejável que este valor não ultrapasse a 10% de retração.
110
0
1
2
3
4
5
6
7
(a) Amostra A
RLS (%)
TEMPERATURA (ºC)
MI
A1
A6
A9
A10
110
0
1
2
3
4
5
6
(b) Amostra B
RLS (%)
TEMPERATURA (ºC)
MI
A1
A6
A9
A10
110
0
1
2
3
4
5
6
(c) Amostra C
RLS (%)
TEMPERATURA (ºC)
MI
A1
A4
A6
A9
A10
110
0
1
2
3
4
5
6
7
(d) Amostra D
RLS (%)
TEMPERATURA (ºC)
MI
A6
A9
A10
110
0
1
2
3
4
5
6
(e) Amostra E
RLS (%)
TEMPERATURA (ºC)
MI
A1
A4
Figura 5.7: Retração Linear de Secagem das amostras aditivadas e industriais,
secas a 110ºC: (a) amostra
A
; (b) amostra
B
; (c) amostra
C
; (d)
amostra D e (e) amostra E.
LEGENDA
MI = massa industrial
ADITIVOS:
A1 = amido solúvel;
A4 = carbonato de sódio;
A6 = cloreto de magnésio;
A9 = hexametafosfato de sódio;
A10 = silicato de sódio.
CAPÍTULO V – Resultados e Discussão
Macedo R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos
87
Os gráficos da Figura 5.8 referentes à
tensão de ruptura à flexão,
apresentam
uma faixa de valor que variou de um mínimo de 3,52±0,24% (amostra
C
) com 1%A6
a um valor máximo de 11,55±1,09 MPa (amostra E) com 1,0%A4, o que satisfaz,
pois o valor mínimo especificado é de 2,50 MPa.
110
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
(a) Amostra A
TRF (MPa)
TEMPERATURA (ºC)
MI
A1
A6
A9
A10
110
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
(b) Amostra B
TRF (MPa)
TEMPERATURA (ºC)
MI
A1
A6
A9
A10
110
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
(c) Amostra C
TRF (MPa)
TEMPERATURA (ºC)
MIC
A1
A4
A6
A9
A10
110
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
(d) Amostra D
TRF (MPa)
TEMPERATURA (ºC)
MI
A6
A9
A10
110
0
2
4
6
8
10
12
(e) Amostra E
TRF (MPa)
TEMPERATURA (ºC)
MI
A1
A4
Figura 5.8: Tensão de Ruptura à Flexão das amostras aditivadas e industriais,
secas a 110ºC: (a) amostra A; (b) amostra B; (c) amostra C; (d) amostra
D e (e) amostra E.
Analisando os dados referentes à tensão de ruptura à flexão, constantes na
Figura 5.8, observa-se à luz das análises granulométricas e plasticidade, em que a
LEGENDA
MI = massa industrial
ADITIVOS:
A1 = amido solúvel;
A4 = carbonato de sódio;
A6 = cloreto de magnésio;
A9 = hexametafosfato de sódio;
A10 = silicato de sódio;
CAPÍTULO V – Resultados e Discussão
Macedo R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos
88
amostra C é mais plástica do que a amostra E, que apresentaram resultados ao
contrário dos esperados. A justificativa para tal comportamento é provavelmente por
ter a amostra C um maior teor de finos dificultando a ação dos aditivos usados em
relação à amostra E, que tem um alto teor de partículas superior a 2 µm.
A análise conjunta das propriedades físico-mecânicas das amostras secas a
110ºC mostra que as mesmas atendem aos valores limites preconizados em
laboratório por BARZAGHI e SALGE (1982), para massas cerâmicas moldadas por
extrusão.
Analisando os valores numéricos das Tabelas 5.10, 5.11 e 5.12 (Anexo I),
onde constam os resultados dos ensaios completos, realizados nos corpos de prova
processados por
extrusão
e sinterizados nas temperaturas de 800ºC, 900ºC e
1000ºC, respectivamente, e devido ao grande número de gráficos, foram omitidos os
referentes às propriedades:
porosidade aparente; massa específica aparente;
retração linear de queima e perda ao fogo,
construindo apenas os referentes à
absorção de água e à tensão de ruptura à flexão, por serem os de maior importância
no estudo das características tecnológicas de cerâmica vermelha.
A Figura 5.9 apresenta os gráficos por amostra da
absorção de água
, onde se
verifica que os mesmos apresentam valores máximos de 15,32±0,50% (amostra C),
com 0,5%A4 à temperatura de 900ºC, tomado como referência o valor máximo de
25% de absorção. O que era esperado, uma vez que amostra C, é a mais plástica
com um maior teor de fração argila entre as demais.
Ao observar os dados das Tabelas 5.10, 5.11 e 5.12, tem-se que, para a
porosidade aparente,
registrou-se o valor máximo de 28,71±0,68% (amostra C), com
0,5%A4 à temperatura de 900ºC, para o valor máximo de referência 35% de
porosidade. Para a
massa específica aparente,
o valor mínimo foi de 1,55±0,02
g/cm
3
(amostra E), com 1,5%A1 à temperatura de 1000ºC, tomado como valor
mínimo 1,70 g/cm
3
de massa específica. Logo, nota-se que este valor está um pouco
abaixo do valor especificado. Para a
retração linear de queima,
o valor máximo foi
4,60±0,26% (amostra
B
), com 1%A9 à temperatura de 1000ºC, sem valor
especificado de referência na literatura consultada. Para a
perda ao fogo,
o valor
máximo foi de 9,34±0,08% (amostra
E
), com 1,5%A1 à temperatura de 1000ºC,
também sem valor especificado na literatura consultada.
CAPÍTULO V – Resultados e Discussão
Macedo R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos
89
750 800 850 900 950 1000 1050
0
2
4
6
8
10
12
14
(a) Amostra A
ABSORÇÃO DE ÁGUA (%)
TEMPERATURA (ºC)
MIA
A1
A6
A9
A10
750 800 850 900 950 1000 1050
0
2
4
6
8
10
12
14
(b) Amostra B
ABSORÇÃO DE ÁGUA (%)
TEMPERATURA (ºC)
MIB
A1
A6
A9
A10
750 800 850 900 950 1000 1050
0
2
4
6
8
10
12
14
16
(c) Amostra C
ABSORÇÃO DE ÁGUA (%)
TEMPERATURA (ºC)
MIC
A1
A4
A6
A9
A10
750 800 850 900 950 1000 1050
0
2
4
6
8
10
12
14
16
(d) Amostra D
ABSORÇÃO DE ÁGUA (%)
TEMPERATURA (ºC)
MID
A6
A9
A10
750 800 850 900 950 1000 1050
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
(e) Amostra E
ABSORÇÃO DE ÁGUA (%)
TEMPERATURA (ºC)
MIE
A1
A4
Figura 5.9: Absorção de Água das amostras aditivadas e industriais, sinterizadas
nas temperaturas de 800, 900 e 1000ºC: (a) amostra A; (b) amostra B;
(c) amostra C; (d) amostra D e (e) amostra E.
LEGENDA
MI = massa industrial
ADITIVOS:
A1 = amido solúvel;
A4 = carbonato de sódio;
A6 = cloreto de magnésio;
A9 = hexametafosfato de sódio;
A10 = silicato de sódio.
CAPÍTULO V – Resultados e Discussão
Macedo R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos
90
A Figura 5.10 apresenta os gráficos por amostra ensaiada para a
tensão de
ruptura à flexão
onde se observa que o
valor mínimo encontrado foi 8,49±0,06 MPa
(amostra E), com 1%A4 à temperatura de 800ºC, para um valor mínimo especificado
de 5,50 MPa, segundo BARZAGHI e SALGE (1982).
750 800 850 900 950 1000 1050
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
(a) Amostra A
TRF (MPa)
TEMPERATURA (ºC)
MIA
A1
A6
A9
A10
750 800 850 900 950 1000 1050
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
(b) Amostra B
TRF (MPa)
TEMPERATURA (ºC)
MIB
A1
A6
A9
A10
750 800 850 900 950 1000 1050
0
2
4
6
8
10
12
14
16
(c) Amostra C
TRF (MPa)
TEMPERATURA (ºC)
MIC
A1
A4
A6
A9
A10
750 800 850 900 950 1000 1050
0
2
4
6
8
10
12
(d) Amostra D
TRF (MPa)
TEMPERATURA (ºC)
MID
A6
A9
A10
750 800 850 900 950 1000 1050
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
(e) Amostra E
TRF (MPa)
TEMPERATURA (ºC)
MIE
A1
A4
Figura 5.10: Tensão de Ruptura à Flexão das amostras aditivadas e industriais,
sinterizadas nas temperaturas de 800, 900 e 1000ºC: (a) amostra A;
(b) amostra
B
; (c) amostra
C
; (d) amostra
D
e (e) amostra
E
.
LEGENDA
MI = massa industrial
ADITIVOS:
A1 = amido solúvel;
A4 = carbonato de sódio;
A6 = cloreto de magnésio;
A9 = hexametafosfato de sódio;
A10 = silicato de sódio.
CAPÍTULO V – Resultados e Discussão
Macedo R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos
91
Determinadas as propriedades físico-mecânicas das amostras em estudo em
corpos de prova processados por extrusão em massa tratada com os cinco aditivos
químicos que mais baixaram o valor do limite de plasticidade das amostras, nota-se
que houve uma influência significativa nos resultados dos ensaios em corpos de
prova secos a 110ºC em relação à amostra industrial, o que era esperado. Quanto
aos resultados dos ensaios em corpos de prova sinterizados nas três temperaturas
de queima, observa-se que não houve grandes prejuízos das propriedades físico-
mecânicas, principalmente para a
absorção de água, a porosidade aparente, a
massa específica aparente
e para a
tensão de ruptura à flexão
. Tomando como
referência valores constantes à temperatura de 900ºC, por ser a temperatura usual
de queima para materiais de construção, conforme estudos realizados por
BARZAGHI e SALGE (1982).
5.4 – Estudo comparativo das propriedades físico-mecânicas dos corpos de
prova extrudados com massas industriais e com massas aditivadas
Neste item são enfocados os resultados dos ensaios realizados em corpos de
prova processados por extrusão com as massas industriais e com as aditivadas
tratadas com os aditivos químicos que mais diminuíram o limite de plasticidade das
amostras. A análise das figuras já descritas neste capítulo, que foram construídas
com os valores resultantes dos ensaios com os dois tipos de massa, permite-nos
fazer as seguintes observações, por propriedade físico-mecânica.
Quanto às amostras secas à temperatura de 110ºC, conforme as Figuras 5.6;
5.7 e 5.8, onde a incorporação dos aditivos provocou uma redução do teor de água
de extrusão, a maior redução se deu na amostra E, com a adição de 1,5%A1 (amido
solúvel); para a
umidade de extrusão
. Provavelmente devido ao alto teor da fração
areia e a ação dos aditivos utilizados, foi mais acentuada. Para a
retração linear de
secagem
, houve uma variação desordenada de valores dependendo do aditivo
utilizado, observa-se que o maior valor se deu na amostra
A
, tratada com 0,5%A1
(amido solúvel) e o menor ocorreu na amostra E, quando tratada com 1,5% do
mesmo aditivo químico. Provavelmente devido ao percentual do aditivo A1, pois as
amostras apresentam a mesma fração areia. E para a
tensão de ruptura à flexão
,
houve um aumento significativo nos valores com exceção da amostra B, quando
CAPÍTULO V – Resultados e Discussão
Macedo R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos
92
tratada com 0,5%A6 e 1%A9 e da amostra C, quando tratada com 1%A1 e 1%A6, o
que torna difícil explicar, pois ambas apresentam análises granulométricas
diferentes, embora apresentem plasticidades praticamente iguais, o que leva
suspeitar da ação dos aditivos utilizados nestas amostras.
Na análise conjunta das propriedades físico-mecânicas das amostras secas,
observou-se o resultado esperado, segundo a literatura, chamando atenção para a
significativa redução da quantidade de água de conformação, observada pela menor
umidade de extrusão obtida com as amostras aditivadas, o que certamente
acarretará menor gasto de energia para secagem da massa extrudada, tornando o
processo mais econômico.
Em relação às amostras sinterizadas nas temperaturas de 800, 900 e 1000ºC,
conforme Figuras de 5.9 e 5.10, devido ao grande número de gráficos, foram
omitidos os referentes às propriedades:
porosidade aparente; massa específica
aparente; retração linear de queima e perda ao fogo
, mas os respectivos valores se
encontram nas Tabelas 5.10, 5.11 e 5.12 (Anexo I). Serão analisados apenas os
valores referentes aos resultados das amostras queimadas à temperatura de 900ºC,
por ser a temperatura de referência para queima de produtos de cerâmica vermelha,
conforme citado anteriormente, e por ser adotado o princípio defendido por
SALOMÃO (1975) de que
é desejável que se mantenham ou diminuam os valores
de propriedades como: absorção de água, massa específica aparente e porosidade
aparente da massa, enquanto para a carga de ruptura se mantenham ou aumentem
seus valores.
Portanto, em uma análise por amostra, observa-se que para a amostra A, não
houve redução da absorção de água nem da porosidade aparente, mas houve para
a massa específica aparente, quando tratada com 0,5%A1, 0,5%A9 e 0,5%A10 e um
aumento significativo para a tensão de ruptura à flexão, quando tratada com todos
os aditivos. Para a amostra B, só não houve redução de valores para a absorção de
água quando tratada com 0,5%A6, por pouca diferença de valor, para a porosidade
aparente, houve redução de valor para todos os aditivos usados, e para a massa
específica aparente, houve redução de valores quando tratada com 0,5%A6 e
1%A9, havendo aumento com os demais aditivos; e para a tensão de ruptura à
flexão, houve aumento de valores com a adição de todos os aditivos. Para a amostra
C, só houve redução de valores para a absorção de água e porosidade aparente,
CAPÍTULO V – Resultados e Discussão
Macedo R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos
93
quando tratada com 1%A6 e 1,5%A9; e para a massa específica aparente, só
não houve redução de valor quando tratada com 1%A6, em relação à amostra
industrial e para a tensão de ruptura à flexão, só o aditivo 1%A6 não melhorou o
resultado, os demais atendem ao citado princípio. Para a amostra D, só houve
influência de resultados para a massa específica aparente, quando tratada com
todos os aditivos usados para esse ensaio, no sentido de atender ao princípio.
Finalmente nota-se que para a amostra E, tratada apenas com dois aditivos
(amido solúvel e carbonato de sódio), só não foram registrados resultados
significativos para a massa específica aparente.
Em uma análise conjunta, observa-se que o uso dos aditivos selecionados
em massas de cerâmica vermelha dá bons resultados nos produtos secos a
110ºC, e que o amido solúvel e o silicato de sódio, foram os aditivos de melhor
resultados. E, conforme informações teóricas, o uso de aditivos químicos nas
massas utilizadas na fabricação de blocos altera o comportamento das mesmas
durante o processamento, e consequentemente, as características do produto
final.
De uma maneira geral, verifica-se, através dos dados obtidos, que existe
uma relação coerente entre os valores crescentes da massa específica aparente
com as reduções da porosidade aparente e da absorção de água, com o
aumento da temperatura de queima, salvo pequenas exceções, para os dois
tipos de massas estudadas.
5.5 – Conclusões Parciais
Após a análise e a discussão dos resultados dos ensaios com corpos de
prova processados por extrusão com as massas industriais e aditivadas, podem
ser relacionadas as seguintes conclusões parciais:
a) quanto às características de plasticidade com as amostras aditivadas,
especificamente para o limite de plasticidade, onde se tem informações do teor
de água de extrusão, observa-se que a maioria dos aditivos usados reduziu o
valor do LP, pelo menos em uma das três proporções, o que resultará na
CAPÍTULO V – Resultados e Discussão
Macedo R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos
94
extrusão da massa plástica com uma quantidade menor de água de plasticidade,
chamando a atenção para a amostra
B
, que ao ser tratada com 0,5% de cloreto
de magnésio causou uma redução no limite de plasticidade de 21,57%, em
relação à massa sem tratamento;
b) quanto às propriedades físico-mecânicas das amostras aditivadas, extrudadas
e secas a 110ºC, notam-se que a incorporação dos aditivos influenciou
positivamente nos resultados, causando redução na água de extrusão na
amostra E de 24,72%, quando tratada com 1,5% de amido solúvel, levando a
concluir que a incorporação de aditivos, como auxiliar de extrusão, em massa
plástica vermelha, diminui a quantidade de água de plasticidade, melhora as
propriedades físico-mecânicas a seco, resultando em um menor consumo de
energia no secador. E para os resultados dos ensaios com os corpos de prova
sinterizados nas três temperaturas de queima, observa-se que há uma variação
de resultados, tornando difícil classificar tais resultados, principalmente para a
absorção de água, a porosidade aparente, a massa específica aparente, já que
para a tensão de ruptura à flexão, a maioria das amostras tratadas com os
diversos aditivos melhorou o resultado de resistência mecânica;
c) a comparação dos valores numéricos referentes às propriedades físico-
mecânicas, entre corpos de prova extrudados com massas industriais e com
massas aditivadas, leva a concluir que os corpos de prova secos confeccionados
com as massas aditivadas resultaram em uma elevação de valores em relação
aos das massas industriais. E quanto aos queimados nota-se que a incorporação
dos aditivos selecionados influenciou positivamente com melhores resultados
para a tensão de ruptura à flexão em relação aos resultados com as massas
industriais, chamando a atenção para o bom desempenho do uso dos aditivos
amido solúvel, silicato de sódio e cloreto de magnésio,
este com pequenas
exceções,
que resultaram em melhores valores para as principais propriedades
cerâmicas, confirmando dados da literatura,
em que o uso de aditivos reduz o
teor de água de extrusão sem comprometer o desempenho do produto final
.
Capítulo VI – Resultado e Discussão
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
95
CAPÍTULO VI
RESULTADOS E DISCUSSÃO COM OS BLOCOS CERÂMICOS
Neste capítulo são apresentados e discutidos os resultados obtidos com os
ensaios realizados nos blocos cerâmicos, assim como os resultados dos ensaios
tecnológicos realizados em corpos de prova retirados dos blocos cerâmicos
fornecidos pelos mesmos fornecedores das massas industriais. Além de ser
discutido um estudo comparativo das propriedades físico-mecânicas entre os
corpos de prova extrudados com as massas industriais e as aditivadas em
laboratório e os retirados dos blocos cerâmicos industrializados. No final, são
apresentadas as conclusões parciais.
6.1 – Características Físicas e Mecânicas dos Blocos Cerâmicos
Neste item discutiremos os resultados dos ensaios realizados nos blocos
cerâmicos de oito furos, fornecidos pelas mesmas unidades fabris das massas
plásticas industriais que foram ensaiadas e analisadas nos itens anteriores deste
trabalho de pesquisa.
As Figuras 6.1(a, b) e a Tabela 6.1 apresentam os resultados dos ensaios
físicos e mecânicos realizados nos blocos de oito furos, conforme a metodologia
constante nas normas técnicas NBR 8947(1985) e NBR 6461(1983) e a
especificação da norma NBR 7171(1992).
Analisando os valores constantes na citada tabela, verifica-se que para a
absorção de água,
observa-se que os valores obtidos variaram de um mínimo de
8,97±0,18% (amostra
A
) a um máximo de 12,65±0,14% (amostra
E
) para uma
faixa especificada de valores de 8% a 25% e para a
resistência à compressão
simples
a variação foi de um mínimo de 0,52±0,20 MPa (amostra E) a um
máximo de 2,26±0,58 MPa (amostra
C
), para um valor mínimo especificado de
1,0 MPa (10 kgf/cm
2
). Estes resultados foram obtidos da média aritmética de 24
unidades de blocos furados para cada amostra analisada.
Capítulo VI – Resultado e Discussão
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
96
ABCDE
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
(a)
Mín. de 8%
Máx. de 25% - NBR 7171
ABSORÇÃO DE ÁGUA (%)
AMOSTRAS DE BLOCOS
ABCDE
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
2,2
2,4
2,6
2,8
3,0
(b)
Mín. de 1 MPa - 7171
RCS (MPa)
AMOSTRAS DE BLOCOS
Figura 6.1: Gráficos das características físicas e mecânicas dos blocos
cerâmicos industrializados: (a) absorção de água e (b) resistência à
compressão simples.
Analisando graficamente as Figuras 6.1(a, b), observa-se que apenas a
amostra
E
não atende ao valor mínimo especificado, correspondendo a 20% das
amostras analisadas, asseguradamente por ser a única fábrica de blocos, entre
as que forneceram materiais para esta pesquisa, que usa forno do tipo caieira,
que é um forno a céu aberto onde não há controle da temperatura de queima.
Capítulo VI – Resultado e Discussão
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
97
6.2 – Propriedades físico-mecânicas em corpos de prova retirados dos
blocos cerâmicos
A Figura 6.2 (a, b, c, d), a seguir, e a Tabela 6.2 (Anexo I) apresentam
os resultados dos ensaios cerâmicos efetuados com corpos de prova,
retirados dos blocos cerâmicos industriais, determinando-se as seguintes
propriedades físico-mecânicas: absorção de água; porosidade aparente;
massa específica aparente e tensão de ruptura à flexão, esta determinada
através do método de três pontos. Analisando os dados constantes na citada
tabela, verifica-se que os corpos cerâmicos estudados apresentaram valores
máximos para absorção de água de 14,47±0,24% (amostra E); porosidade
aparente de 26,92±1,06% (amostra E); massa específica aparente de
2,06±0,01 g/cm
3
(amostra B) e tensão de ruptura à flexão de 10,38±0,82 MPa
(amostra
B
).
Ao analisar os valores numéricos das propriedades físico-mecânicas
dos ensaios realizados nos corpos de prova retirados dos blocos cerâmicos
de oito furos, conforme descrevem as curvas da Figura 6.2(a, b, c, d),
observa-se, que os valores obtidos estão na faixa exigida, salvo pequenas
diferenças de valores, como para a massa específica aparente (amostras B e
C)
e tensão de ruptura
(amostra E). Comparando esses valores com as
propriedades físico-mecânicas, tomadas como referência à temperatura de
900ºC usual para blocos cerâmicos, segundo a literatura, e analisando
especificamente os resultados numéricos da absorção de água (máximo de
25%) e da tensão de ruptura à flexão (mínimo de 5,50 MPa), após queima,
segundo valores limites preconizados por BARZAGHI e SALGE (1982),
conclui-se que as amostras estudadas satisfazem aos valores de referência.
Capítulo VI – Resultado e Discussão
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
98
ABCDE
0
3
6
9
12
15
18
21
24
27
30
(a)
Máx. de 25%
ABSORÇÃO DE ÁGUA (%)
AMOSTRAS
ABCDE
0
5
10
15
20
25
30
35
40
(b)
Máx. de 35%
POROSIDADE APARENTE (%)
AMOSTRAS
ABCDE
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
(c)
MEA (g/cm
3
)
AMOSTRAS
ABCDE
0
2
4
6
8
10
12
(d)
Mín. de 5,5 MPa
TRF (MPa)
AMOSTRAS
Figura 6.2 – Gráficos das propriedades físico-mecânicas dos corpos de prova
retirados dos blocos cerâmicos industrializados: (a) absorção
de água; (b) porosidade aparente; (c) massa específica
aparente e (d) tensão de ruptura à flexão.
6.3 – Estudo comparativo das propriedades físico-mecânicas entre os
corpos de prova extrudados em laboratório com as massas
industriais e as aditivadas e os retirados dos blocos cerâmicos
industrializados
As Figuras 6.3 e 6.4 apresentam os gráficos comparativos, construídos
a partir das Tabelas 4.8, 5.11 e 6.2, referentes aos ensaios tecnológicos
realizados em corpos de prova processados por extrusão em laboratório com
as massas industriais, as aditivadas e os retirados dos blocos cerâmicos,
Capítulo VI – Resultado e Discussão
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
99
respectivamente. A análise se detém aos valores numéricos referentes às
propriedades físico-mecânicas das amostras, quanto à absorção de água, a
porosidade aparente e a tensão de ruptura à flexão, considerando a
temperatura de 900ºC, segundo valores limites preconizados por BARZAGHI
e SALGE (1982) e, por ser a temperatura usual de queima dos blocos
cerâmicos para construção civil.
Para a absorção de água, observa-se que há uma maior absorção de
água para os corpos de prova confeccionados em laboratório para as
amostras B e C, enquanto que para as demais amostras ocorreu o contrário
em relação aos blocos cortados (BC). Para a porosidade aparente, nota-se
que os resultados são maiores para o material extrudado em laboratório nas
amostras B, C e E, nas demais amostras o resultado foi inferior. Já para a
massa específica aparente, nota-se que não houve grandes diferenças de
valores entre os corpos de prova analisados. Finalmente, para a tensão de
ruptura à flexão, (ver Figura 6.3) observa-se que para os corpos de prova
confeccionados no laboratório, os valores são superiores aos dos retirados
dos blocos industriais, exceto para a amostra B, sem tratamento, e para a
amostra D, aditivada com 1,5% de silicato de sódio. Portanto, não há uma
regularidade dos resultados, o que era esperado, pois nos corpos de prova
confeccionados em laboratório, houve um controle rigoroso na preparação
dos corpos de prova, em todas as etapas, enquanto que no corpo de prova
retirado do bloco industrial, não se registra nenhum tipo de controle dos
fatores que influenciam a qualidade do produto final, principalmente da
granulometria, da umidade de extrusão, dos ciclos de secagem e de queima,
tendo-se constatado por isso um elevado número de trincas e defeitos visíveis
ao olho nu.
Capítulo VI – Resultado e Discussão
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
100
MIA MA1 MA6 MA9 MA10 BCA
0
2
4
6
8
10
12
(a) Amostra A
ABSORÇÃO DE ÁGUA (%)
COMPARATIVO ENTRE (MI, MA e BC)
MIB MA1 MA6 MA9 MA10 BCB
0
2
4
6
8
10
12
(b) Amostra B
ABSORÇÃO DE ÁGUA (%)
COMPARATIVO ENTRE (MI, MA e BC)
MIC MA1 MA4 MA6 MA9 MA10 BCC
0
2
4
6
8
10
12
14
16
(c) Amostra C
ABSORÇÃO DE ÁGUA (%)
COMPARATIVO ENTRE (MI, MA e BC)
MID MA6 MA9 MA10 BCD
0
2
4
6
8
10
12
(d) Amostra D
ABSORÇÃO DE ÁGUA (%)
COMPARATIVO ENTRE (MI, MA e BC)
MIE MA1 MA4 BCE
0
2
4
6
8
10
12
14
16
e) Amostra E
ABSORÇÃO DE ÁGUA (%)
COMPARATIVO ENTRE (MI, MA e BC)
Figura 6.3:
Gráficos comparativos dos resultados da absorção de água entre
os corpos de prova confeccionados em laboratório com as massas
industriais (MI), as aditivadas (MA) e os dos blocos cortados (BC):
(a) amostra A; (b) amostra B; (c) amostra C; d) amostra D e (e)
amostra E.
LEGENDA
MI = massa industrial;
MA = massa aditivada;
BC = bloco cortado.
Capítulo VI – Resultado e Discussão
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
101
MIA MA1 MA6 MA9 MA10 BCA
0
2
4
6
8
10
12
14
16
(a) Amostara A
TRF (MPa)
COMPARATIVO ENTRE (MI, MA e BC)
MIB MA1 MA6 MA9 MA10 BCB
0
4
8
12
16
20
24
(b) Amostra B
TRF (MPa)
COMPARATIVO ENTRE (MI, MA e BC)
MIC MA1 MA4 MA6 MA9 MA10 BCC
0
2
4
6
8
10
12
14
16
(c) Amostra C
TRF (MPa)
COMPARATIVO ENTRE (MI, MA e BC)
MID MA6 MA9 MA10 BCD
0
2
4
6
8
10
12
(d) Amostra D
TRF (MPa)
COMPARATIVO ENTRE (MI, MA e BC)
MIE MA1 MA4 BCE
0
2
4
6
8
10
12
14
16
(e) Amostra E
TRF (MPa)
COMPARATIVO ENTRE (MI, MA e BC)
Figura 6.4:
Gráficos comparativos dos resultados da tensão de ruptura à
flexão entre os corpos de prova confeccionados em laboratório
com as massas industriais (MI), as aditivadas (MA) e os dos
blocos cortados (BC): (a) amostra A; (b) amostra B; (c) amostra
C; d) amostra D e (e) amostra E.
LEGENDA
MI = massa industrial;
MA = massa aditivada;
BC = bloco cortado.
Capítulo VI – Resultado e Discussão
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
102
6.4 – Conclusões Parciais
Após a análise e a discussão dos resultados dos ensaios com os blocos
cerâmicos, podem ser relacionadas as seguintes conclusões parciais:
a) a média dos dados numéricos das características físicas e mecânicas dos
blocos cerâmicos de oito furos industrializados mostra que, quanto à absorção
de água, as amostras apresentaram valores dentro da faixa especificada (8 a
25%). E quanto à resistência mecânica à compressão simples, as amostras A,
B, C e D atendem à classe 15 (1,5 MPa < resistência < 2,5 MPa) e a amostra
E não atende ao mínimo da classe 10 (1,0 MPa), segundo a norma NBR 7171
(1992), por ser a única amostra que foi queimada em forno do tipo caieira, a
céu aberto;
b) os dados das propriedades físico-mecânicas dos ensaios completos
realizados nos corpos de prova retirados dos blocos cerâmicos
industrializados tendo como referência os valores limites à temperatura de
900ºC, permitem concluir que as amostras estudadas satisfazem aos valores
mínimos especificados, segundo dados obtidos por BARZAGHI e SALGE
(1982).
c) a comparação dos dados referentes às propriedades físico-mecânicas,
entre corpos de prova extrudados em laboratório com as massas industriais,
as adtivadas e os retirados dos blocos industriais, leva a concluir que os
valores resultantes não apresentam grandes diferenças em relação aos
confeccionados em laboratório, quanto à absorção de água, à porosidade
aparente e à massa específica aparente. Já quanto à tensão de ruptura à
flexão, observa-se que, para corpos de prova confeccionados em laboratório
os valores são superiores aos retirados dos blocos industriais, na maioria das
amostras. O que era esperado, pois para os corpos de prova preparados em
laboratório, houve um controle rigoroso em todas suas fases, resultando em
produtos de melhor qualidade, sem trincas e sem defeitos visíveis,
observados ao olho nu.
Conclusões Finais
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos
103
7 – CONCLUSÕES FINAIS
Foi estudada a influência de aditivos na extrudabilidade de massas plásticas
para uso na confecção de blocos cerâmicos de diferentes bacias hidrográficas do
Estado da Paraíba. Confrontando os objetivos desta pesquisa com os resultados
alcançados com base nos ensaios laboratoriais com as amostras de massas
industriais e aditivadas para cerâmica vermelha, pode-se concluir que:
i) com base nos resultados dos ensaios da análise granulométrica por difração a
laser, as amostras apresentaram composição granulométrica dentro da faixa típica
de massas cerâmicas vermelhas;
ii) em relação às características de plasticidade das massas, verifica-se que os
resultados estão na faixa de valores aceitáveis uma vez que atendem a uma faixa
mínima;
iii) em relação à análise química, observa-se que as amostras apresentam
composições químicas típicas para massa cerâmica vermelha, com teores de ferro
superiores a 5%, o que confere a coloração vermelha após queima;
iv) os termogramas das cinco amostras analisadas estão de acordo com os
termogramas apresentados em estudos anteriores com as massas plásticas das
bacias hidrográficas estudadas;
v) em relação à análise da difração de raios-X, observa-se que as amostras
apresentaram em sua composição mineralógica principalmente as fases caulinita,
feldspato, mica/ilita, montmorilonita e quartzo;
vi) após a caracterização preliminar das massas industriais, nota-se que todas as
amostras estudadas são adequadas para fabricação de blocos cerâmicos;
vii) quanto às propriedades físico-mecânicas das amostras processadas por
extrusão por comparação com valores limites tomados como referências (e
considerando a temperatura de 900ºC) as amostras estudadas confirmam sua
viabilidade para confecção de blocos cerâmicos;
viii) os dados das características de plasticidade, especificamente para o limite de
plasticidade, mostram que a maioria dos aditivos usados conseguiu reduzir o valor
do limite de plasticidade, quando comparado com a mesma amostra industrial o que
atende aos objetivos propostos;
Conclusões Finais
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos
104
ix) o estudo comparativo entre as propriedades físico-mecânicas em corpos de prova
extrudados com massas industriais e com massas aditivadas, leva a concluir que os
corpos de prova secos confeccionados com as massas aditivadas resultaram em
uma redução significativa na água de extrusão, em relação aos das massas
industriais. Isso acarretará um menor gasto de energia na secagem de blocos
cerâmicos, tornando o processo mais econômico.
x) a incorporação dos aditivos selecionados influenciou positivamente nos resultados
das propriedades físico-mecânicas, em relação aos resultados com as massas
industriais, principalmente para os aditivos, amido solúvel, silicato de sódio e cloreto
de magnésio, que resultaram em melhores valores para as principais propriedades
cerâmicas;
xi) quanto à absorção de água, todas as amostras dos blocos cerâmicos atendem à
faixa de valores especificados; e quanto à resistência mecânica à compressão
simples, apenas a amostra E não atende ao mínimo padronizado por ter seus blocos
queimados em temperaturas abaixo do especificado;
xii) os resultados das propriedades físico-mecânicas dos ensaios, realizados nos
corpos de prova retirados dos blocos cerâmicos, permitem concluir que as amostras
estudadas satisfazem aos valores mínimos especificados;
xiii) a comparação dos valores numéricos referentes às propriedades físico-
mecânicas entre corpos de prova extrudados em laboratório e os retirados dos
blocos industriais, leva a concluir que os valores resultantes não apresentam
grandes diferenças em relação aos corpos de prova confeccionados em laboratório,
quanto à absorção de água, à porosidade aparente e à massa específica aparente.
Mas para os valores de tensão de ruptura à flexão, nota-se que os dados para os
corpos de prova confeccionados no laboratório são superiores aos retirados dos
blocos industriais.
Finalmente observa-se que as conclusões apresentadas atendem aos
objetivos propostos, chamando a atenção para as características de plasticidade,
uma vez que há uma variabilidade de valores para cada amostra analisada, não
sendo justificado o mecanismo de ação de cada aditivo, o que é aceitável, pois
cada amostra apresenta uma composição mineralógica muito complexa e
diversificada.
Sugestões 105
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos
8 - SUGESTÕES PARA NOVAS PESQUISAS
O presente trabalho pretendeu reunir os resultados dos ensaios de
caracterização e tecnológicos em cinco amostras de massas plásticas vermelhas
(sem aditivos químicos) e aditivadas, usadas na fabricação de blocos cerâmicos
empregados na construção civil, bem como a verificação das características físicas e
mecânicas dos blocos cerâmicos de oito furos, fabricados no Estado da Paraíba.
Com base nas conclusões obtidas, verifica-se a necessidade de outros
estudos que possam ajudar a encontrar novas soluções. Para isso são apontadas as
seguintes sugestões:
1. Realização de estudos específicos visando outras utilizações industriais, como
telhas, manilhas, agregados leves, ladrilhos de pisos, lajotas para lajes
premoldadas e blocos cerâmicos para lajes (elementos de lajes).
2. Realização de ensaios de exame de superfícies de fratura em corpos de prova
através do MEV.
3. Proceder à aditivação com menores proporções de aditivos, isto é, com uma
fração de 0,25% para cada aditivo.
4. Realizar ensaios de plasticidade em aparelhos mais precisos como o
plasticímetro ou plastógrafo de Brabender.
5. Proceder a um estudo detalhado de cada amostra de massa vermelha, devido a
sua composição mineralógica complexa, apresentando contaminações de
esmectitas e comportamentos diferenciados dos modelos teóricos.
6. Verificar a influência do mecanismo de ação dos aditivos nas massas plásticas
vermelhas, selecionadas.
7. Realizar estudos de viabilidade econômica em relação ao uso de aditivos
químicos em processamento de blocos cerâmicos.
8. Fazer uma análise reológica dos aditivos.
Fontes Consultadas
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
106
9 – FONTES CONSULTADAS
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A operação de prensagem: considerações técnicas e sua
aplicação industrial. Parte III: Variáveis do processo de compactação
Cerâmica Industrial,
v. 6, nº. 1
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Acesso em: 26 nov.
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Cerâmica, v. 25, nº. 118,
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ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS.
NBR 6461: Bloco
cerâmico para alvenaria – verificação da resistência à compressão – método
de ensaio. Rio de Janeiro, 1983.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS.
NBR 8947: Telha
cerâmica - determinação da massa e da absorção de água - método de
ensaio - Rio de Janeiro, 1985.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS.
NBR 7171:
Bloco
cerâmico para alvenaria – especificações. Rio de Janeiro, 1992.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS.
NBR 8042: Bloco
cerâmico para alvenaria – formas e dimensões. Rio de Janeiro, 1992.
Fontes Consultadas
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
107
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6459:
Determinação do limite de liquidez - método de ensaio. Rio de Janeiro, 1984.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS.
NBR 7180:
Determinação
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ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS.
NBR 6023:
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2002. 106 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia
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Fontes Consultadas
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Anexo I
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
113
ANEXO I
Tabelas construídas com base nos resultados dos ensaios laboratoriais.
Anexo I
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
114
TABELA 4.5 – Propriedades físico-mecânicas dos corpos de prova com a massa
industrial, moldados por prensagem e secos na temperatura de
110ºC.
AMOSTRAS
UMIDADE DE
PRENSAGEM
(%)
RETRAÇÃO
LINEAR DE
SECAGEM (%)
TENSÃO DE
RUPTURA À
FLEXÃO (MPa)
A
9,53±0,13 0,80±0,14 3,04±0,10
B
9,76±0,25 0,66±0,00 4,58±0,62
C
9,93±0,38 0,50±0,07 6,09±1,00
D
8,36±0,15 0,51±0,13 3,03±0,10
E
9,35± 0,17 0,67±0,17 5,52±0,81
1 MPa
≅
10 kgf/cm
2
TABELA 4.6 –
Propriedades físico-mecânicas dos corpos de prova com a massa
industrial, moldados por prensagem e sinterizados nas temperaturas
de 800, 900 e 1000ºC.
A-
MOS-
TRAS
TQ
(ºC)
ABSORÇÃO
DE
ÁGUA
(%)
PA
(%)
MEA
(g/cm
3
)
RLQ
(%)
PERDA
AO
FOGO
(%)
TENSÃO DE
RUPTURA À
FLEXÃO
(MPa)
800 12,67±0,24 25,40±0,40 2,00±0,01 0,20±0,36 5,53±0,38 7,79±0,10
A
900 12,20±0,16 24,51±0,25 2,01±0,01 0,27±0,14 5,78±0,02 8,15±0,29
1000 10,65±0,13 22,04±0,21 2,06±0,01 1,24±0,28 5,91±0,13 8,41±0,52
800
13,67±0,05
26,82±0,14 1,96±0,00 0,37±0,07
6,53±0,07 6,96±0,72
B 900
13,46±0,20
22,80±0,90 1,97±0,14 0,77±0,19
7,05±0,75 7,69±0,88
1000 12,09±0,61 20,73±0,27 2,02±0,07 2,48±0,20 8,01±0,58 9,00±0,64
800 14,03±0,65 27,03±0,88 1,93±0,03 0,69±0,02
5,88±0,47
6,25±0,80
C 900 12,43±0,88 24,30±1,70 1,96±0,04 1,57±0,01
6,11±0,13
9,17±0,32
1000 8,32±0,81 17,41±1,38 2,10±0,04 4,19±0,02
6,52±0,37
9,28±0,97
800 11,78±0,97 23,04±0,33 1,96±0,08 0,17±0,12 4,49±0,38 5,52±0,92
D
900 11,15±0,32 22,50±0,56 2,02±0,01 0,56±0,21 4,96±0,00 5,82±0,62
1000 8,39±0,37 17,61±0,62 2,10±0,02 1,79±0,25 5,39±0,84 6,19±0,84
800 13,20±0,09 26,04±0,13 1,97±0,00 0,12±0,00 7,00±0,01 7,78±0,54
E 900 12,71±0,38 25,20±0,58 1,98±0,01 0,18±0,05 7,32±0,12 9,58±0,29
1000 9,60±0,38 20,16±0,66 2,10±0,01 2,53±0,23 7,69±0,01 11,02±0,34
TQ
= temperatura de queima; PA =
porosidade aparente; MEA
=
massa
específica aparente e RLQ =
retração linear de queima.
Anexo I
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
115
TABELA 4.7 – Propriedades físico-mecânicas dos corpos de prova com a massa
industrial, extrudados e secos à temperatura de 110ºC.
AMOSTRAS
UMIDADE DE
EXTRUSÃO
(%)
RETRAÇÃO
LINEAR DE
SECAGEM (%)
TENSÃO DE
RUPTURA À
FLEXÃO (MPa)
A
19,20±0,96 5,63±0,21 5,20±0,94
B
19,89±0,02 4,82±0,32 7,33±0,83
C
19,15±0,27 5,57±0,41 7,74±0,12
D
19,42±0,21 5,60±0,51 5,52±1,02
E
20,27±0,28 5,29±0,25 7,00±0,72
1 MPa
≅
10 kgf/cm
2
TABELA 4.8 – Propriedades físico-mecânicas dos corpos de prova com a massa
industrial, extrudados e sinterizados às temperaturas de 800, 900 e
1000ºC.
A-
MOS-
TRAS
TQ
(ºC)
ABSORÇÃO
DE ÁGUA
(%)
PA
(%)
MEA
(g/cm
3
)
RLQ
(%)
PERDA
AO
FOGO
(%)
TENSÃO DE
RUPTURA
À FLEXÃO
(MPa)
800 12,59±0,52 24,64±0,85 1,96±0,03 0,84±0,27 8,37±0,29 9,95±0,29
A
900 7,94±0,78 15,67±0,75 1,98±0,14 2,18±0,17 8,35±0,76 10,44±0,05
1000 6,75±0,99 14,16±0,94 2,11±0,15 4,26±0,48 8,97±0,05 11,58±0,98
800
13,64±0,59
26,79±0,88 1,97±0,18 0,80±0,14 7,09±0,08
7,52±0,44
B
900
11,87±0,70
23,51±0,98 1,98±0,01 1,21±0,15 7,51±0,06
9,88±0,81
1000
6,81±0,22
14,28±0,69 2,00±0,01 3,87±0,21 7,81±0,04
11,88±0,34
800 13,34±0,95 25,08±0,95 1,88±0,02 0,73±0,18 5,93±0,31 10,56±0,88
C
900 11,82±0,89 22,61±0,98 1,91±0,03 2,53±0,23 6,02±0,80 11,27±0,78
1000 7,06±0,87 14,78±0,94 2,10±0,01 5,95±0,52 7,12±0,10 13,72±0,87
800 13,39±0,82 24,71±0,58 1,86±0,08 0,61±0,13 5,04±0,22 9,92±0,23
D
900 7,85±0,87 15,35±0,99 1,96±0,03 3,03±1,33 5,23±0,01 10,62±0,38
1000 6,01±0,48 12,24±0,82 2,04±0,03 3,60±0,03 5,69±0,39 11,03±0,12
800 16,63±0,31 30,21±0,78 1,82±0,04 0,07±0,01 6,94±0,41 7,85±0,22
E
900 14,49±0,59 27,15±0,53 1,87±0,04 0,45±0,07 7,37±0,01 9,94±0,34
1000 9,53±0,03 19,12±0,08 2,01±0,00 3,40±0,39 7,82±0,03 11,89±0,68
TQ
=
temperatura de queima; PA
=
porosidade aparente; MEA =
massa
específica aparente e RLQ =
retração linear de queima.
Anexo I
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
116
TABELA 5.1 –
Índices de Atterberg da amostra
A
aditivada.
PORCENTAGEM DE ADITIVO
0,5% 1,0% 1,5%
SIMB.*
ADITIVO LL LP IP LL LP IP LL LP IP
A1 Amido Solúvel 34,2 18,7 15,5 35,5 21,6 13,9 36,6 25,2 11,4
A2 Bentonita Cálcica 38,0 20,5 17,5 36,5 20,9 15,6 35,0 21,3 13,7
A3 Bentonita Sódica 32,0 23,7 8,3 36,0 22,6 13,4 35,8 19,0 16,8
A4 Carbonato de Sódio 34,4 20,7 13,7 34,5 20,2 14,3 33,8 19,1 14,7
A5 Carboximetilcelulose 51,0 37,7 13,3 79,5 NP NP 79,5 NP NP
A6 Cloreto de Magnésio 34,5 17,6 16,9 36,1 18,2 17,9 32,1 19,2 12,9
A7 Detergente em Pó – ALA 33,5 21,2 12,2 34,0 23,0 11,0 33,5 22,6 10,9
A8 Dextrina Branca 36,2 21,2 14,9 36,7 20,8 15,8 35,7 20,4 15,2
A9
Hexametafosfato de Sódio
33,2 19,9 13,2 30,7 23,8 6,8 35,7 24,2 11,4
A10 Silicato de Sódio 35,2 17,6 17,5 35,3 18,3 19,9 33,5 19,9 13,6
* simbologia
TABELA 5.2 – Índices de Atterberg da amostra B aditivada.
PORCENTAGEM DE ADITIVO
0,5% 1,0% 1,5%
SIMB
.*
ADITIVO LL LP IP LL LP IP LL LP IP
A1 Amido Solúvel 36,8 19,4 17,4 36,8 16,5 20,4 37,9 19,7 18,2
A2 Bentonita Cálcica 38,1 18,5 19,4 35,5 17,6 17,8 36,6 17,8 18,7
A3 Bentonita Sódica 35,0 18,7 16,3 41,2 19,2 21,9 37,9 17,8 20,1
A4 Carbonato de Sódio 36,3 17,8 18,4 33,4 17,6 15,8 41,0 17,2 23,8
A5 Carboximetilcelulose 71,2 28,8 42,4 101,2 NP NP 120 NP NP
A6 Cloreto de Magnésio 32,7 14,9 17,7 31,2 14,9 16,2 32,2 15,3 16,9
A7 Detergente em Pó – ALA 35,8 17,4 18,4 42,7 16,7 26,0 33,7 17,4 16,2
A8 Dextrina Branca 35,3 18,4 16,8 40,2 18,9 21,2 37,2 17,4 19,7
A9
Hexametafosfato de Sódio
32,0 16,6 15,4 30,8 16,4 14,4 31,0 17,4 13,7
A10 Silicato de Sódio 36,1 17,6 18,4 33,6 17,8 15,8 35,4 17,5 17,8
* simbologia
LL = limite de liquidez, LP = limite de plasticidade e IP = índice de plasticidade.
Anexo I
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
117
TABELA 5.3 –
Índices de Atterberg da amostra
C
aditivada.
PORCENTAGEM DE ADITIVO
0,5% 1,0% 1,5%
SIMB.*
ADITIVO LL LP IP LL LP IP LL LP IP
A1 Amido Solúvel 34,8 17,8 17,0 34,4 16,7 17,7 35,2 17,1 18,1
A2 Bentonita Cálcica 34,0 19,8 14,2 34,4 19,0 15,4 37,2 18,4 18,8
A3 Bentonita Sódica 33,5 18,8 14,7 35,0 18,5 16,5 39,5 20,2 19,3
A4 Carbonato de Sódio 34,0 17,9 16,1 39,4 19,9 19,5 40,6 20,4 20,2
A5 Carboximetilcelulose 42,5 22,9 19,6 61,0 31,9 29,1 78,5 32,5 46,0
A6 Cloreto de Magnésio 36,4 19,9 16,5 35,0 17,6 17,4 34,5 21,9 12,6
A7
Detergente em Pó - ALA
34,0 19,8 14,2 33,8 18,5 15,3 34,4 20,1 14,3
A8 Dextrina Branca 36,8 28,2 8,6 36,0 22,4 13,6 37,0 19,7 17,3
A9
Hexametafosfato de Sódio
33,0 25,0 8,0 31,5 21,1 10,4 31,2 17,9 13,3
A10 Silicato de Sódio 32,6 24,6 8,0 33,6 20,7 12,7 34,4 18,3 16,1
* simbologia
TABELA 5.4 – Índices de Atterberg da amostra D aditivada.
PORCENTAGEM DE ADITIVO
0,5% 1,0% 1,5%
SIMB.*
ADITIVO LL LP IP LL LP IP LL LP IP
A1 Amido Solúvel 35,2 18,7 16,5 35,6 18,9 16,7 38,2 19,4 18,8
A2 Bentonita Cálcica 33,0 22,1 10,9 34,6 20,4 14,2 35,4 20,6 14,8
A3 Bentonita Sódica 35,5 21,7 13,8 34,6 24,2 10,4 35,5 19,7 15,8
A4 Carbonato de Sódio 41,0 20,7 20,3 44,0 19,9 24,1 14,6 41,5 26,9
A5 Carboximetilcelulose 68,5 37,5 31,4 95,0 42,4 52,6 82,0 56,4 25,6
A6 Cloreto de Magnésio 34,1 17,6 16,5 34,0 16,2 17,8 33,2 19,6 13,6
A7 Detergente em Pó –
ALA
31,8 20,4 11,4 33,4 21,3 12,1 33,0 19,5 13,5
A8 Dextrina Branca 33,9 16,3 17,6 35,0 22,4 12,6 33,6 19,6 14,0
A9
Hexametafosfato de Sódio
34,6 17,2 17,4 32,6 18,4 14,2 34,6 16,5 18,1
A10 Silicato de Sódio 34,3 19,1 15,2 33,2 19,3 13,9 35,5 17,7 17,7
* simbologia
LL = limite de liquidez, LP = limite de plasticidade e IP = índice de plasticidade.
Anexo I
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
118
TABELA 5.5 –
Índices de Atterberg da amostra
E
aditivada.
PORCENTAGEM DE ADITIVO
0,5% 1,0% 1,5%
SIMB.*
ADITIVO LL LP IP LL LP IP LL LP IP
A1 Amido Solúvel 35,8 19,2 16,6 36,8 19,2 17,6 36,2 17,0 19,2
A2 Bentonita Cálcica 36,4 20,8 15,6 38,2 20,5 17,6 37,2 20,7 14,4
A3 Bentonita Sódica 36,9 20,1 16,8 35,3 20,4 14,9 36,7 22,7 14,0
A4 Carbonato de Sódio 35,3 20,4 14,8 35,7 16,5 19,2 34,1 19,1 14,9
A5 Carboximetilcelulose 46,7 29,5 17,2 60,2 32,4 27,7 70,2 43,1 27,2
A6 Cloreto de Magnésio 36,8 21,4 15,4 36,1 21,7 14,3 36,0 20,3 15,6
A7 Detergente em Pó – ALA 34,4 21,2 13,2 36,2 18,4 17,8 34,3 23,2 11,2
A8 Dextrina Branca 35,9 20,4 15,6 37,7 23,3 14,4 39,4 21,4 17,9
A9
Hexametafosfato de Sódio
34,9 23,3 11,6 34,1 22,0 12,1 33,3 22,6 10,7
A10 Silicato de Sódio 36,1 20,9 15,2 36,0 23,4 12,7 35,2 21,2 13,8
* simbologia
LL = limite de liquidez, LP = limite de plasticidade e IP = índice de plasticidade.
Anexo I
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
119
TABELA 5.8 – Propriedades físico-mecânicas dos corpos de prova com a massa
aditivada, moldados por extrusão e secos
à
temperatura de
110ºC.
AMOSTRAS
% DE ADITIVO
POR 100g DE
MASSA SECA
UMIDADE DE
EXTRUSÃO
(%)
RETRAÇÃO
LINEAR DE
SECAGEM (%)
TENSÃO DE
RUPTURA À
FLEXÃO (MPa)
0,5%A1 17,71±0,01 6,31±0,42 8,21±0,12
0,5%A6 15,30±0,19 4,42±0,08 9,66±0,82
A
0,5%A9 17,97±0,13 5,51±0,62 11,40±0,04
0,5%A10 16,39±0,07 4,62±0,45 9,75±1,08
1%A1 17,92±0,30 5,24±0,21 10,67±1,81
0,5%A6 16,47±0,89 4,65±0,59 5,68±0,42
B
1%A9 16,32±0,07 3,22±0,22 5,74±0,75
1,5%A10 16,94±0,94 5,11±0,39 10,15±0,30
1%A1 17,89±0,59 5,30±0,78 5,82±0,12
0,5%A4 18,32±0,01 5,18±0,30 10,08±0,21
C
1%A6 16,10±0,02 4,26±0,05 3,52±0,24
1,5%A9 18,81±0,02 5,01±0,20 10,88±1,52
1,5%A10 18,20±0,72 5,30±0,23 6,05±0,61
1%A6 16,54±0,01 4,61±0,17 10,08±0,61
D
1,5%A9 18,46±0,0 5,60±0,15 8,00±0,40
1,5%A10 18,74±0,01 5,68±0,15 9,17±0,35
1,5%A1 15,26±0,17 3,68±0,10 11,48±0,11
E
1%A4 16,81±0,14 3,42±0,15 11,55±1,09
ADITIVOS:
A1 = amido solúvel; A4 = carbonato de sódio; A6 = cloreto de magnésio;
A9 = hexametafosfato de sódio e A10 = silicato de sódio
.
Anexo I
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
120
TABELA 5.10 – Propriedades físico-mecânicas dos corpos de prova com a massa
aditivada extrudados e sinterizados à temperatura de 800ºC.
A-
MOS-
TRAS
% DE
ADITIVO
POR
100g DE
MASSA
ABSORÇÃO
DE ÁGUA
(%)
PA
(%)
MEA
(g/cm
3
)
RLQ
(%)
PERDA
AO
FOGO
(%)
TENSÃO
DE
RUPTURA
À FLEXÃO
(MPa)
0,5%A1
12,02±0,06 23,47±0,13 1,95±0,00 0,44±0,15 6,44±0,03 11,26±0,28
0,5%A6
10,85±0,23 21,60±0,14 1,99±0,03 0,52±0,33 7,63±0,04 11,34±0,36
A
0,5%A9
11,42±0,04 22,44±0,01 1,97±0,01 0,55±0,09 5,98±0,07 13,66±0,24
0,5%A10 11,32±0,31 22,30±0,01 1,97±0,04 0,49±0,14 5,85±0,07 11,56±0,16
1%A1
9,58±0,26 18,53±0,54 1,94±0,00 0,77±0,59 7,61±0,07 17,07±0,82
0,5%A6
12,40±0,50 24,04±0,84 1,94±0,01 0,66±0,21 6,86±0,05 12,54±0,82
B
1%A9
11,32±0,08 21,51±0,01 1,90±0,01 1,19±0,57 7,66±0,72 11,55±0,12
1,5%A10
11,34±0,09 22,10±0,68 1,95±0,04 0,85±0,15 8,95±0,92 14,59±0,12
1%A1
12,48±0,90
23,70±0,99 1,91±0,02 1,20±0,31 7,43±0,10
12,32±0,89
0,5%A4
10,89±0,49
21,19±0,72 1,95±0,02 0,81±0,14 4,43±0,05
11,30±0,68
C
1%A6
12,84±0,12
24,90±0,14 1,94±0,03 0,91±0,14 6,74±0,13
10,07±0,12
1,5%A9
11,29
±
0,09
21,50±0,29 1,90±0,00 1,12±0,20 6,00±0,10
10,67
±
0,52
1,5%A10
14,47±0,23
27,69±0,13 1,91±0,02 1,28±0,33 6,09±0,11
10,72±0,22
1%A6
12,44±0,57
23,87±0,40 1,91±0,05 0,28±0,04 5,00±0,09
9,42±0,19
D
1,5%A9
10,55±0,05
20,54±0,11 1,95±0,08 2,61±0,24 5,17±0,13
9,03±0,79
1,5%A10
11,35±0,16
21,71±0,29 1,91±0,00 0,35±0,09 4,23±0,14
8,44±0,06
1,5%A1
11,37±0,95 21,77±0,21 1,92±0,15 0,45±0,13 8,61±0,09 12,38±0,15
E
1%A4
13,06±0,85 25,03±0,71 1,92±0,07 2,47±0,37 6,83±0,07 8,49±0,24
A1 = amido solúvel; A4 = carbonato de sódio; A6 = cloreto de magnésio;
A9 = hexametafosfato de sódio; A10 = silicato de sódio; PA = porosidade
aparente; MEA = massa específica aparente e RLQ = retração linear de queima.
Anexo I
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
121
TABELA 5.11 – Propriedades físico-mecânicas dos corpos de prova com a massa
aditivada, extrudados e sinterizados à temperatura de 900ºC.
A-
MOS-
TRAS
% DE
ADITIVO
POR
100g DE
MASSA
ABSORÇÃO
DE ÁGUA
(%)
PA
(%)
MEA
(g/cm
3
)
RLQ
(%)
PERDA
AO
FOGO
(%)
TENSÃO
DE
RUPTURA
À FLEXÃO
(MPa)
0,5%A1
11,60±0,50 22,46±0,46 1,93±0,04 1,19±0,37 6,55±0,60 13,26±1,13
0,5%A6
9,86±0,22 19,94±0,88 2,02±0,13 1,26±0,48 8,09±0,14 13,99±0,17
A
0,5%A9
10,56±0,07 20,06±0,14 1,90±0,00 1,75±0,91 6,35±0,18 13,69±0,67
0,5%A10
10,12±0,49 20,64±0,82 1,93±0,01 1,43±0,25 6,44±0,05 15,18±0,10
1%A1
8,57±0,09 17,64±0,12 2,06±0,02 1,38±0,08 7,92±0,04 20,62±0,76
0,5%A6 12,00±0,46 23,66±0,69 1,97±0,02 1,00±0,34 7,21±0,05 15,79±0,17
B
1%A9
11,49±0,08 22,69±0,29 1,97±0,01 1,97±0,39 7,36±0,12 12,25±0,21
1,5%A10
10,73±0,38 21,73±0,54 2,02±0,02 2,05±0,19 9,09±0,19 15,00±0,84
1%A1
12,43±0,72
23,31±0,15 1,88±0,02 1,59±0,21 7,79±0,07
13,17±1,29
0,5%A4
15,32±0,50
28,71±0,68 1,88±0,07 1,89±0,62 6,45±0,04
13,03±0,54
C
1%A6
11,02±0,57
21,95±0,97 1,99±0,02 1,33±0,15 7,30±0,33
10,49±0,64
1,5%A9
10,92±0,16
20,82±0,28 1,90±0,00 1,89±0,13 6,49±0,36
11,44±0,24
1,5%A10
12,66±0,34
24,28±0,69 1,91±0,00 1,97±0,34 6,71±0,04
11,24±0,46
1%A6
11,73
±
0,17
22,34±0,31 1,90±0,00 0,64±0,07 5,27±0,06
10,36
±
0,11
D
1,5%A9
10,43±0,38
20,08±0,37 1,93±0,03 2,97±0,43 5,33±0,01
10,09±0,52
1,5%A10
11,58±0,94
21,93±0,68 1,91±0,06 1,43±0,90 6,53±0,41
8,52±0,04
1,5%A1 10,35±0,54 19,81±0,99 1,91±0,01 1,22±0,44 8,73±0,05 14,31±0,37
E
1%A4
11,48±0,96 22,29±0,85 1,94±0,10 3,14±0,64 7,35±0,07 11,64±0,29
A1 = amido solúvel; A4 = carbonato de sódio; A6 = cloreto de magnésio;
A9 = hexametafosfato de sódio; A10 = silicato de sódio; PA = porosidade
aparente; MEA = massa específica aparente e RLQ = retração linear de queima.
Anexo I
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
122
TABELA 5.12 – Propriedades físico-mecânicas dos corpos de prova com a massa
aditivada, extrudados e sinterizados à temperatura de 1000ºC.
A-
MOS-
TRAS
% DE
ADITIVO
POR
100g DE
MASSA
ABSORÇÃO
DE ÁGUA
(%)
PA
(%)
MEA
(g/cm
3
)
RLQ
(%)
PERDA
AO
FOGO
(%)
TENSÃO
DE
RUPTURA
À FLEXÃO
(MPa)
0,5%A1
11,31±0,58 20,90±0,48 1,85±0,05 3,21±0,30 7,32±0,29 13,90±0,15
0,5%A6 9,56±0,09 17,96±0,96 1,88±0,08 3,11±0,37 8,62±0,50 15,46±1,09
A
0,5%A9
9,63±0,10 17,44±0,59 1,81±0,01 3,64±0,59 6,46±0,15 17,68±0,10
0,5%A10
10,48±0,34 18,92±1,75 1,80±0,10 3,15±0,66 6,60±0,15 18,68±0,50
1%A1
9,62±0,27 16,93±0,68 1,76±0,13 3,79±0,42 8,67±0,67 22,74±0,81
0,5%A6
8,28±0,64 16,67±0,96 1,94±0,96 3,10±0,57 7,46±0,11 16,52±0,45
B
1%A9
8,71±0,12 17,04±0,39 1,96±0,02 4,60±0,26 8,20±0,46 15,16±0,02
1,5%A10
7,60±0,54 15,16±0,50 2,10±0,04 4,34±0,70 9,14±0,45 17,24±0,88
1%A1
8,11±0,21
15,82±0,47 1,95±0,01 4,36±0,51 8,21±0,16
14,04±1,22
0,5%A4
7,47
±
0,25
15,17±0,45 2,03±0,01 3,48±0,76 6,60±0,14
11,75
±
0,76
C
1%A6
9,38±0,31
18,46±0,69 1,97±0,01 3,26±0,61 7,51±0,06
11,52±0,82
1,5%A9
9,85±0,44
19,64±0,82 1,99±0,00 4,52±0,36 6,90±0,13
12,05±0,46
1,5%A10
9,52±0,36
18,59±0,93 1,95±0,02 4,07±0,34 7,06±0,08
12,03±0,52
1%A6
10,42±0,50
20,23±0,50 1,94±0,04 2,66±0,04 5,39±0,04
11,72±0,97
D
1,5%A9
8,89±0,14
17,65±0,13 1,99±0,02 3,31±0,29 5,54±0,04
11,05±0,52
1,5%A10
8,94±0,23
17,83±0,30 1,99±0,02 2,51±0,33 6,88±0,80
9,16±0,12
1,5%A1
10,68±0,37 16,51±0,39 1,55±0,02 2,85±0,45 9,34±0,08 15,86±0,08
E
1%A4
8,23±0,85 16,26±0,68 1,97±0,00 3,49±0,80 7,81±0,13 14,09±0,22
A1 = amido solúvel; A4 = carbonato de sódio; A6 = cloreto de magnésio;
A9 = hexametafosfato de sódio; A10 = silicato de sódio; PA = porosidade
aparente; MEA = massa específica aparente e RLQ = retração linear de queima.
Anexo I
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
123
TABELA 6.1 – Valores das características físicas e mecânicas dos blocos cerâmicos
industrializados.
AMOSTRAS
ABSORÇÃO DE ÁGUA
(%)
RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO
SIMPLES (MPa)
A
8,97±0,18 1,96±0,52
B
9,21±0,80 1,96±0,27
C
10,57±0,95 2,26±0,58
D
9,51±0,14 1,67±0,48
E
12,65±0,14 0,52±0,20
ESPECIFICAÇÃO*
8 a 25 1,0 (mínimo)
* NBR 7171(1992)
TABELA 6.2 – Propriedades físico-mecânicas dos corpos de prova retirados dos
blocos cerâmicos industrializados.
AMOSTRAS
ABSORÇÃO
DE ÁGUA
(%)
POROSIDADE
APARENTE
(%)
MASSA
ESPECÍFICA
APARENTE
(g/cm
3
)
TENSÃO DE
RUPTURA
À FLEXÃO
(MPa)
A
10,88±0,28 21,43±0,50 1,97±0,01 6,32±0,65
B
8,30±0,21 17,16±0,37 2,06±0,01 10,38±0,82
C
8,44±0,18 17,16±0,24 2,03±0,04 7,35±0,97
D
11,02±0,75 21,58±0,98 1,96±0,03 9,03±0,86
E
14,47±0,24 26,88±0,98 1,86±0,05 5,40±0,95
Anexo II
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
124
ANEXO II
Relação das indústrias cerâmicas que forneceram material para a pesquisa
Anexo II
Macedo, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em
blocos cerâmicos.
125
A – Cerâmica Cincera
Proprietário: Sindolfo Santiago
Endereço: Av. Juarez Távora, 729 – Centro
Telefone: (0xx83) 3229-1017
58300-410 – Santa Rita – Paraíba
Bacia Hidrográfica: Rio Paraíba
B – Cerâmica Espírito Santo
Proprietário: Newton Luiz Gonçalves da Silva Jr.
Endereço: Rodovia PB 04
Telefone: (0xx83) 3254-1172
58337-000 – Cruz do Espírito Santo – Paraíba
Bacia Hidrográfica: Rio Paraíba
C – Cerâmica João Ribeiro
Proprietário: João Ribeiro
Massaranduba – Paraíba
Bacia Hidrográfica: Médio Paraíba
D – Cerâmica Jardim
Proprietária: Rosineide Macêdo de Oliveira Moura
Endereço: Sítio Jardim – Zona Rural
Telefone: (0xx83) 3288-1028
58337-000 – Mulungú – Paraíba
Bacia Hidrográfica: Rio Mamanguape
E – Cerâmica Barra
Proprietário: Welisson & Kelma
Endereço: BR 230 – Km 246
Telefone: (0xx83) 3504-1028
58337-000 – Juazerinho – Paraíba
Bacia Hidrográfica: Rio Taperoá
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