Materiais cer micos
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Materiais Cerâmicos. Resumo histórico. Argilas cozidas ao sol e em fornos Torre de Babel Tijolo cerâmico + betume Assírios e Caldeus Pérsia Casas populares Egito Romanos Alvenarias revestidas com pedras e gesso Árabes Arquitetura maometana Inglaterra Incêndio em Londres em 1666.

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Materiais Cerâmicos

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Presentation Transcript


Materiais Cerâmicos


Resumo histórico

  • Argilas cozidas ao sol e em fornos

  • Torre de Babel

    • Tijolo cerâmico + betume

  • Assírios e Caldeus

  • Pérsia

    • Casas populares

  • Egito

  • Romanos

    • Alvenarias revestidas com pedras e gesso

  • Árabes

    • Arquitetura maometana

  • Inglaterra

    • Incêndio em Londres em 1666


Argilas

  • Constituição

    • Definição

      • Minerais (silicatos de alumínio hidratados) que formam com a água uma pasta plástica suscetível de conservar a forma moldada, secar e endurecer sob a ação do calor


Argilas

  • Solo que apresenta características marcantes de plasticidade; quando suficientemente úmido molda-se facilmente em diferentes formas, quando seco apresenta coesão bastante para constituir torrões dificilmente desagregáveis por pressão dos dedos; suas propriedades dominantes são devidas à parte constituída pelos grãos de diâmetros máximos inferiores a 0,005 mm


Composição química

O óxido de ferro é o responsável pela coloração avermelhada típica dos materiais cerâmicos


Classificação das argilas

  • Conforme a estrutura

    • Estrutura laminar ou foliácea - adequadas para cerâmicas

      • Caulinita

      • Montmorilonita

      • Ilita ou micácea

    • Estrutura fibrosa


Classificação das argilas

  • Conforme o emprego

    • Infusíveis - porcelanas

    • Refratárias - produtos refratários

    • Fusíveis - deformam e vitrificam abaixo de 1200oC

      • Figulinas - tijolos e telhas

      • Grés - material sanitário

      • Magras (calcárias) - cimento

      • Ferruginosa - tijolos e telhas


Classificação das argilas

  • Quanto à plasticidade

    • Gordas (graxas) - alta plasticidade (alumina)

    • Magras - baixa plasticidade ( silica)

  • Quanto à origem

    • Argilas residuais (deposito no local)

    • Argilas sedimentares (deposito longe)


Propriedades das argilas

  • Plasticidade

    Estado sólido Estado líquido

    (rígido, h = 0%) (líquido viscoso)

    Estado plástico

    • Plasticidade - propriedade do corpo de deformar-se sob a ação de uma força e permanecer deformado após cessado o esforço


IP

LC

LP

LL

h (%)

sólido semi-sólido plástico líquido

Propriedades das argilas

  • Limites de consistência – Atterberg (1910)


Limite de liquidez


Limite de plasticidade


Limite de retração


Classificação das argilas pela consistência - TB 3/45 (nomenclatura téorica)

  • Argilas muito moles

  • Argilas moles

  • Argilas médias

  • Argilas rijas

  • Argilas duras


Propriedades das argilas

  • Resistência da argila seca

    • Qualidades da argila

      • Máxima plasticidade quando úmida

      • Resistência mecânica máxima quando seca

      • Retração mínima durante a secagem

    • Fatores determinantes

      • Argila (partículas coloidais e cristalinas) - 60%

      • Granulometria - silte, areia fina e média


Propriedades das argilas


Perda de peso

  • Água na argila

    • Água de absorção ou plasticidade

      • Elimina-se até 110oC

    • Água zeolítica

      • Moléculas intercaladas na rede cristalina do mineral

      • Elimina-se a 300, 400oC

    • Água de constituição

      • Constante para cada tipo de argila

      • Elimina-se a uma temperatura fixa (t > 400oC) para cada mineral


Absorção e liberação de calor

  • Transformações

    • Exotérmicas

    • Endotérmicas

  • Analise térmico-diferencial (ATD)

    • Identificação de argilas


Porosidade

  • Porosidade real

    • Poros abertos e fechados

  • Porosidade aparente

    • Poros abertos


Porosidade

  • Aumento da porosidade

    • Matérias carbonosas

      • Serragem de madeira, carvão moído

    • Matérias porosas

      • Vermiculita, terras de infusórios

    • Criação de uma fase gasosa estável durante a secagem e a queima

      • Alumínio ou zinco mais hidróxidos alcalinos

      • Decomposição de CaCO3 por ácido - CO2

      • Hidrólise de CaC2 - C2H2


Porosidade

  • Diminuição da porosidade

    • Vitrificação da argila por fundentes - CaO

    • Adição de eletrólitos - álcalis, hidróxido de cálcio, ácidos, etc.

  • Ação da porosidade

    • Absorção de água

    • Massa específica aparente

    • Condutibilidade térmica e elétrica

    • Resistência mecânica

    • Refratariedade


Impurezas

  • Material retido na # 200

  • Impurezas do ponto de vista técnico

    • Desengordurantes  CaCO3, MgCO3

    • Fundentes  SiO2, Fe2O3, FeO, CaO, MgO, K2O, Na2O, TiO2

  • Impurezas segundo o tamanho

    • Substâncias inseparáveis por decantação

    • Substâncias separáveis por decantação

    • Substâncias separáveis por decantação via mecânica


Impurezas

  • Impurezas segundo a procedência (GRANGE)

    • De origem

      • Quartzo, mica

    • Acidentais

      • Piritas, carbonatos de metais alcalinos e alcalinos terrosos

    • Recentes

      • Materiais orgânicos, turfas e betumes


Impurezas

  • Impurezas segundo a composição (SEARLE)

    • Sílica

      • Diminui a plasticidade, a retração durante a secagem e a queima

      • Aumento da brancura

      • Reduz a resistência à tração

      • Influi no coeficiente de dilatação térmica e na refratariedade

    • Compostos de alumínio

      • Fundentes

      • Diminuem a plasticidade

      • Aumentam a resistência, a densidade e a impenetrabilidade


Impurezas

  • Impurezas segundo a composição (SEARLE)

    • Compostos de ferro

      • Coloração avermelhada

      • Diminuem a plasticidade e a refratariedade

    • Compostos cálcicos

      • Causam eflorescências

      • Expandem na hidratação e na carbonatação

    • Material carbonoso

      • Influi na plasticidade

      • Aumenta a retração na queima e a porosidade

      • Emprego na fabricação de agregados leves

        • Queima rápida


Purificação da argila

  • Processos mecânicos

    • Lavagem com sedimentação ou filtração

    • Peneiramento

    • Moagem ou laminação

  • Processos químicos

    • Têmpera

    • Queima regular - ceramização

    • Adição de substâncias - formação de compostos estáveis

  • Processos físico-químicos

    • Flotação - filtros eletromagnéticos


Fabricação de produtos cerâmicos


Fabricação de produtos cerâmicos

  • Exploração de jazidas

    • Estudo qualitativo

      • Composição da argila - teor de material argiloso

      • Pureza

      • Características físicas

      • Comportamento na secagem e na queima

        Define

    • Estudo quantitativo

      • Volume de material argiloso disponível

    • Escavação

      • Sangas

      • Rampas

Produtos a serem fabricados

Eventuais correções

Equipamento a ser utilizado


Exploração de jazidas


Fabricação de produtos cerâmicos

  • Tratamento da matéria prima

    • Depuração

      • Eliminação de impurezas

    • Divisão

      • Trituração e moagem de desengordurantes

    • Homogeneização

      • Argila + desengordurantes + água = pasta

    • Umidificação

      • A consistência da pasta é função do processo de moldagem


Tratamento de matéria prima

  • Processos naturais de tratamento

    • Mistura

      • Composição de argilas e desengordurantes - pasta adequada

    • Metereorização

      • Exposição da argila e desengordurantes em camadas alternadas (80 cm) ao intemperismo

        • Dissolução de sais

        • Oxidação de minerais

        • Desagregação de torrões


Tratamento de matéria prima

  • Processos naturais de tratamento

    • Amadurecimento

      • Repouso da argila ao abrigo da intempéries (24hs)

        • Homogeneização da umidade

    • Levigação

      • Lavagem e purificação

        por decantação


Tratamento de matéria prima

  • Processos mecânicos de tratamento

    • Trituração

      • Moinhos de rolos ou de martelos

    • Peneiração

      • Separação granulométrica e de impurezas

      • Cilindros rotativos crivados

    • Amassamento e mistura

      • Misturadores horizontais com pás helicoidais

    • Laminação – refino

      • Desintegração da argila e partículas grossas por atrito

      • Rolos laminadores com velocidades diferentes


Laminação


Moldagem

  • Processos da argila mole - pasta branda (h = 25%)

    • Moldagem manual

    • Conformação por bocal


Moldagem

  • Processo da argila rija - pasta dura (h = 15%)

    • Marombas com câmara de vácuo

    • Conformação por bocal


Moldagem


Moldagem

  • Processo de prensagem a seco - pasta seca (h = 5%)

    • Marombas com câmara de vácuo

    • Prensa revólver


Secagem

  • Evaporação da água livre até a umidade de equilíbrio com o ambiente

  • Mecanismo de secagem

    • Evaporação superficial

    • Difusão da umidade do interior para a superfície da peça

  • Secagem

    • Natural

      • Proteção contra vento e sol

    • Artificial

      • Estufas


Secagem natural


Secagem artificial


Queima

  • Curva temperatura x tempo

    • Análise térmico gravimétrica

    • Variações dimensionais x calor

    • Análise térmico diferencial

      Evita-se

Deformação

Fissuras

Ruptura das peças


Queima


Queima

  • Estágios da queima

    • Desidratação - até 700oC

      • Evaporação da água livre

      • Queima da matéria carbonosa

    • Oxidação - até 900oC

      • Fe2O3  Fe3O4 (mais estável)

    • Vitrificação - a cerca de 12000C

      • Contração e fechamento dos poros

  • Fornos

    • Intermitentes

    • Contínuos


Fornos intermitentes


Fornos contínuos


Produtos cerâmicos para a construção

  • Classificação geral

    • Materiais de argila

      • Cerâmica vermelha

    • Materiais de louça

      • Isentos de óxido de ferro

    • Materiais refratários


Produtos cerâmicos para a construção

  • Materiais de argila

    • Porosos

      • Tijolos, telhas, ladrilhos, peitoris, etc

    • Vidrados ou gressificados

      • Ladrilhos, manilhas, drenos, etc

      • Revestimentos

        • Engobe

        • Vidrado

        • Esmalte


Materiais de argila - Tijolos


Materiais de argila - Tijolos


Materiais de argila - Tijolos


Materiais de argila - Tijolos


Materiais de argila - Tijolos


Materiais de argila - Tijolos


Materiais de argila

  • Tijolo maciço cerâmico para alvenaria

  • NBR 8041 - padronização

Obs:1 - unidade: mm

2 - tolerâncias:  3 mm

  • Tijolo especial: formas e dimensões diversas


Tijolo maciço cerâmico para alvenaria

  • NBR 7170 – Especificação

    • Características visuais

      • Ausência de defeitos sistemáticos

        • Trincas, quebras, superfícies irregulares, deformações e desuniformidade na cor

    • Características geométricas

      • Forma e dimensões: NBR 8041

      • Determinação das dimensões em amostra constituída por 24 tijolos


Tijolo maciço cerâmico para alvenaria - NBR 7170

Resistência mínima à compressão em relação à categoria


Verificação da resistência à compressão - NBR 6460


Tijolo maciço cerâmico para alvenaria – NBR 7170

Número de tijolos e dos lotes e das amostras


Tijolo maciço cerâmico para alvenaria – NBR 7170

Número de aceitações e rejeições na inspeção por ensaio


Bloco cerâmico para alvenaria

  • NBR 8042 – padronização

  • Bloco

    • Componente de alvenaria que possui furos prismáticos e/ou cilíndricos perpendiculares às faces que os contem

  • Área bruta

  • Área líquida

  • Blocos de vedação comuns

    • Projetados para serem assentados com os furos na horizontal


Bloco cerâmico para alvenaria

  • NBR 8042 – padronização

  • Blocos portantes comuns

    • Projetados para serem assentados com os furos na vertical


Bloco cerâmico para alvenaria

Tolerância:  3 mm

  • Blocos de vedação e portantes especiais


Bloco cerâmico para alvenaria

  • NBR 7171 Substituta 15270

  • Características visuais

    • Ausência de defeitos visuais sistemáticos

      • Trincas, quebras, superfícies irregulares, deformações e desuniformidade na cor


Bloco cerâmico para alvenaria

  • NBR 15270

  • Características geométricas

    • Formas e dimensões


Bloco cerâmico para alvenaria

  • NBR 15270

  • Características geométricas

    • Desvio em relação ao esquadro - faces de assentamento e de revestimento - 3 mm


Bloco cerâmico para alvenaria

  • NBR 15270

  • Características geométricas

    • Planeza das faces destinadas ao revestimento - 3 mm


Bloco cerâmico para alvenaria

  • Resistência à compressão – NBR 15270


NBR 15270

  • Para blocos com H/L > 0,8

  • Para blocos com H/L < 0,8

    • Usar dois blocos sobrepostos e rejuntados nas faces de assentamento


Bloco cerâmico para alvenaria

  • NBR 15270 – Determinação da área líquida

    • M1 = massa do bloco saturado

    • M2 = massa do bloco saturado e imerso

    • H = altura do bloco


Bloco cerâmico para alvenaria Tolerâncias de fabricação

A espessura das paredes externas do bloco deve ser, no mínimo, igual a 7 mm


Bloco cerâmico para alvenaria Resistência à compressão


Bloco cerâmico para alvenaria Absorção de água

A absorção de água não deve ser inferior a 8% nem superior a 25%


Bloco cerâmico para alvenaria Absorção de água


Materiais de argila - Telhas


Materiais de argila - Telhas


Materiais de argila - Telhas


Materiais de argila - Telhas


Materiais de argila - Telhas


Materiais de argila - Telhas


Produtos cerâmicos para a construção

  • Materiais de louça

    • Pó de pedra (porosos)

      • Azulejos e materiais sanitários

        • Absorção = 15 a 20%

    • Grés (vitrificação mais avançadas)

      • Materiais sanitários, pastilhas e ladrilhos

        • Absorção = 1 a 2%

    • Porcelana (vitrificação completa)

      • Pastilhas, ladrilhos, azulejos e porcelana elétrica

        • Translúcido

        • Absorção  0%


Produtos cerâmicos para a construção

  • Materiais refratários

    • Ácidos

      • Silicosos

      • Silico-aluminosos

    • Básicos

      • Aluminosos

      • Magnesita

    • Neutros

      • Cromita


Solicitações em alvenarias


Solicitações em alvenarias


Solicitações em alvenarias


Solicitações em alvenarias


Solicitações em alvenarias


Telha cerâmica tipo francesa NBR 15310

  • Massa

    • A massa de telha não deve ser superior a 3,0 kg

  • Absorção de água

    • A absorção de água não deve ser superior a 20%

  • Impermeabilidade

    • Submetida ao ensaio para a verificação da impermeabi-lidade, a telha não deve apresentar vazamentos ou formação de gotas em sua face inferior, sendo tolerado o aparecimento de manchas de umidade

  • Carga de ruptura a flexão

    • A carga de ruptura a flexão não deve ser inferior a 700 N (70 kgf)


Telha cerâmica tipo francesa NBR 15310


Telha cerâmica tipo francesa NBR 15310


Materiais refratários

  • Propriedades desejáveis

    • Elevado ponto de fusão

      • Resistência piroscópia

    • Resistência a ação de gases e escórias

      • Ácidos

      • Básicos

      • Neutros

    • Alta resistência a abrasão a quente

    • Baixa condutividade térmica


Materiais refratários

  • Produtos refratários moldados

    • Tijolos

    • Blocos

    • Peças especiais

  • Produtos refratários não moldados

    • Concretos refratários densos

    • Concretos refratários isolantes

    • Argamassas refratárias


Resistência da alvenaria de tijolos

  • Materiais constituintes

    • Tijolo  Et, Na

    • Argamassa  Ea, Na

  • Deformações diferenciadas

    • Longitudinal

    • Transversal

      Aderência tijolo-argamassa  deformações iguais  estado de tensões

  • Fórmula de HALLER (Suíça)


Manilhas - EB 5

  • int = 7,5 – 10 – 15 – 20 – 22,5 – 25 – 30 – 37,5 – 45 – 52,5 – 60 cm

  • Resistência à compressão diametral – MB 12

    • 1400 a 3500 kgf/m

  • Pressão interna – MB 13

    • 0,7 kgf/cm2 durante 2 min

    • 2,0 kgf/cm2 instantaneamente


Manilhas - EB 5

  • Absorção por imersão em água em ebulição durante 1 hora – MB 14

    • Vidrado interno e externo: 10%

    • Vidrado só interno: 8%

  • Resistência à ação de ácidos – MB 210

    • Imersão em meio ácido durante 48 hs

    • Perda de peso máxima: 0,25%


Ladrilho cerâmico

Resistência à abrasão


Materiais de louça

  • Azulejos

    • Esmalte

    • Biscoito


Materiais de louça

  • Aparelhos sanitários – EB 44

    • Bacias sanitárias, lavatórios, mictórios, etc

    • Dimensões: PB 6, PB 7, PB 10


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