1

Estudo das Causas da Gretagem do Esmalte de Telhas

Cerâmicas Formuladas com Adições de Calcário

Cleber Fernandes1,2, João Henrique Velho Ribeiro1,2,

Lucas Fogaça de Sousa1,2, Nilo Augusto Felippin1,2,

Agenor De Noni Jr.1,*, Maykon Cargnin1, Reginaldo Tassi1

1Insituto Maximiliano Gaidzinski – IMG, Rua Dr. Edson Gaidzinski, 352,

88845-000, Cocal do Sul, Santa Catarina, Brasil. 2Alunos do curso técnico de cerâmica

*agenor@imgnet.org.br

Resumo: As principais causas do gretamento do esmalte de telhas cerâmicas são a

dilatação térmica e a expansão por umidade. Este trabalhou visou estudar estas variáveis

nas telhas esmaltadas, testando esmaltes de diferentes dilatações térmicas e no que se refere

à expansão por umidade, adicionando calcário, formador de fase cristalina, esta que

contribui para a diminuição da EPU. Ainda variaram-se as temperaturas de queima, uma

vez que diferentes temperaturas de queima promovem melhores ou piores resultados quanto

à cristalização da massa. Com os resultados, percebeu-se que tanto a temperatura quanto a

adição de calcário ajudaram na cristalização da massa. Percebeu-se ainda que baixas

dilatações térmicas de esmalte apresentaram bons resultados quanto ao gretamento.

Palavras-chave:telhas esmaltadas, EPU, acordo dilatométrico.

1. Introdução

As telhas de cerâmica vermelha possuem um

processo de fabricação pouco menos desenvolvido que

o processo de fabricação de revestimentos cerâmicos,

não porque este setor não se desenvolveu, mas pelo

fato de ter se desenvolvido numa velocidade menor, o

que resulta em produtos com menor qualidade, como

maior absorção de água, menor resistência mecânica e

alta adsorção de água, esta que pode causar uma

expansão por umidade.

Por isso, ajustes e adaptações tornam-se neces-

sárias para poder seguir uma linha de qualidade.

O controle dessa qualidade na cerâmica ver-

melha é muito complicado, pois esta geralmente é

escassa de recursos que podem aumentar a qualidade

do produto, como a temperatura de queima, que afeta

significativamente as propriedades dos corpos cerâmi-

cos, e, no que se trata este trabalho, as telhas.

Sabe-se que as gretas de um corpo cerâmico

podem ser resultantes das diferenças entre dilatação

térmica do esmalte e suporte, que ocorre durante a

queima, como também da expansão por umidade da

base, que ocorre ao longo da vida útil do produto.

Com isso, o objetivo deste trabalho foi estudar

formas para evitar o gretamento do esmalte das telhas

cerâmicas, recorrendo tanto em alternativas de esmalte,

com diferentes dilatações térmicas, como de massa,

adicionando uma matéria-prima formadora de fase

cristalina, que contribui menos para a expansão por

umidade.

2. Fundamentação Teórica

2.1. Dilatação Térmica

A dilatação sofrida pela maioria dos materiais

pela ação da temperatura é resultante do aumento da

energia interna, o que implica também o aumento da

amplitude das vibrações moleculares e por consequên-

cia um maior distanciamento dos seus constituintes. O

aumento de dimensões está relacionado diretamente

com a temperatura e ocorre tridimensionalmente,

porém, é normalmente empregado o conceito de

coeficiente de dilatação linear (α), em se tratando de

cerâmica.3

A dilatação térmica pode tornar-se um problema

no resfriamento que ocorre após a queima dos

materiais cerâmicos. Supondo que um corpo cerâmico

possua dilatação térmica menor que seu esmalte

(Figura 01, situação II), este, durante a queima, irá

dilatar mais que a base, e no resfriamento, irá retrair

mais que a base também. Como o esmalte é mais fraco

que a base, devido à sua baixa espessura, esta irá causar

2

uma força de tração, o que fará com que aconteça

empenamento ou gretas.2

Figura 01: Representação da gretagem do esmalte devido à diferença

de dilatação térmica.

2.2. Expansão por umidade

Os materiais sólidos possuem o que é chamado

nos líquidos de tensão superficial. A tensão superficial

é uma força de compressão para o centro da peça.

Expansão por umidade é o termo utilizado para

designar o aumento das dimensões do corpo cerâmico,

devido ao alívio dessas tensões provocadas pela

adsorção de água na superfície do material. Com isso,

percebe-se que a expansão por umidade está relacio-

nada diretamente com a estrutura do material bem

como sua área superficial.4,6,7

Quando se trata de estrutura, os materiais

cristalinos são os que menos apresentam EPU, devido

suas poucas ligações pendentes. Os materiais vítreos

possuem certa EPU devido a formarem uma película

superficial, quando em contato com a água, o que

favorece a expansão. No entanto, a expansão não é tão

significativa como nas fases amorfas, pois estas

possuem valências livres que aumentam a energia

superficial.4,7

A expansão ocorre lentamente e é relativamente

pequena. Mesmo assim, pode trazer prejuízos para a

cerâmica. Em casos de materiais que podem ser

assentados sobre paredes, o aumento de volume,

dependendo da intensidade, pode provocar o

descolamento do revestimento. Nas telhas cerâmicas,

pode provocar o gretamento do esmalte, pois este não

expande na mesma proporção que a massa.

3. Materiais e Métodos

3.1. Experimento I

Para a realização dos ensaios, foi usada uma

argila utilizada para a fabricação de telhas esmaltadas.

Conforme a literatura, o carbonato de cálcio

(CaCO3) ajudava na cristalização da massa.1,5

Para isso,

então, foi utilizado como aditivo redutor da expansão

por umidade um calcário calcítico, que contém em

grande parte na sua composição de carbonato de cálcio.

Foram então variados percentuais de 0, 5, 10 e 15% de

calcário nas formulações.

O procedimento seguiu o fluxograma represen-

tado na figura 02. Primeiramente a argila foi seca,

destorroada e peneirada. Após, foi adicionado o

calcário, à seco, nos percentuais já citados. Após isso,

foi adicionada água à formulação, até que atingisse a

moldabilidade para a etapa de laminação.

Figura 02: Fluxograma do procedimento experimental I.

Após a secagem da argila laminada, esta foi

novamente destorroada e peneirada para se obter um pó

homogêneo e ser umidificado com 7% de umidade.

Após isso, a argila foi novamente peneirada e colocada

em um saco plástico para a homogeneização da

umidade. Com o pó obtido, foram feitos corpos de

provas conformados por prensagem a uma pressão de

250 kgf/cm² e desaeração de 50 kgf/cm². Depois de

prensados, os corpos foram secos para seguirem para a

etapa de queima, que ocorreu em 04 temperaturas: 900,

950, 1050 e 1150 °C, com um tempo de aquecimento

de 3 h e patamar de 1,5 h. Após a queima, foi realizado

o ensaio de autoclavagem, segundo a norma ASTM,

em 10 atm, por 1 hora. Após, os corpos foram secos e

avaliados os valores de expansão por umidade, com um

paquímetro digital de precisão 0,01 mm.

3

3.2. Experimento II

Após avaliar os resultados de expansão por

umidade dos corpos de prova do procedimento I,

seguiu-se para a segunda etapa do procedimento, onde

foram realizadas as tarefas representadas na figura 03.

Figura 03: Fluxograma do procedimento experimental II.

A preparação dos corpos de prova seguiu o

mesmo critério da primeira etapa. Os corpos foram

queimados em três temperaturas: 950, 1050 e 1150 °C.

Após a queima, foram feitas aplicações de esmalte por

pistola, esmaltes próprios para a aplicação em telhas,

onde cada esmalte tinha uma dilatação térmica

diferente (α = 57.10-7

, 67.10-7

e 78.10-7

). Os corpos

esmaltados seguiram então para a etapa de queima para

a sinterização do esmalte, sendo que todas as peças

foram queimadas a 950 °C, com tempo de aquecimento

de 2 h e patamar de 1 h. Após a queima, foram

realizados ensaios de perda ao fogo, retração linear de

queima e absorção de água. Sendo assim, os corpos

foram enviados para um ciclo de autoclave e após,

analisados os resultados. Na tabela abaixo estão

apresentadas as combinações das variáveis estudadas

pela equipe.

Tabela 01: Variáveis estudadas pela equipe (temperatura de queima, percentual de calcário e dilatação térmica do esmalte).

α = 10-7 Temperatura de queima (°C)

950 1050 1150

Per

cen

tual

de

calc

ário

0 57, 67 e 78 α 57, 67 e 78 α 57, 67 e 78 α

5 57, 67 e 78 α 57, 67 e 78 α 57, 67 e 78 α

10 57, 67 e 78 α 57, 67 e 78 α 57, 67 e 78 α

15 57, 67 e 78 α 57, 67 e 78 α 57, 67 e 78 α

4. Resultados e Discussões

Com relação à primeira etapa do trabalho, foi

possível obter o gráfico que está apresentado na figura

04.

Figura 04: Expansão por umidade de acordo com o percentual de calcário após um ciclo de autoclave.

Com o aumento do percentual de calcário na

argila, é possível perceber, ainda que o gráfico não

mostre claramente, certa redução da expansão por

umidade. Os resultados podem ter sido dispersos

devido à dificuldade para a medida da EPU, uma vez

que foi usado um paquímetro de precisão 0,01 mm,

sendo que qualquer variação na medida poderia ter

destorcido o resultado. Então, para comprovar esta

tendência, a equipe realizou o segundo procedimento

experimental.

No segundo procedimento experimental, após a

queima, foram avaliadas três características dos corpos

de prova: a perda ao fogo, a retração linear de queima e

a absorção de água.

Figura 05: Resultados de perda de massa ao fogo de acordo com o

aumento do percentual de calcário na massa.

Com relação à perda ao fogo (figura 05),

observa-se um aumento da perda a partir do momento

que se adiciona o calcário. Isso comprova que o

carbonato de cálcio (CaCO3) estaria liberando dióxido

de carbono (CO2) na queima e formando óxido de

cálcio (CaO), que, segundo a bibliografia, reagiria com

os componentes da matéria-prima para formar fases

cristalinas.

Figura 06: Resultados da retração linear de queima de acordo com o

aumento do percentual de calcário na massa.

A retração linear de queima (figura 06)

diminuiu com o aumento de calcário, isso porque o

calcário reage com a massa, forma poros, cristaliza e

com isso segura a retração.

A figura 07 apresenta o gráfico da absorção de

água em função do percentual de calcário na massa. O

carbonato de cálcio apresenta uma granulometria

superior a da argila e com isso proporciona um melhor

empacotamento das partículas e reduz a absorção de

água em temperaturas pouco elevadas. Com o aumento

da temperatura, ocorre a completa desgaseificação do

calcário e a argila começa a formar fase líquida, e com

isso ocorre um novo aumento da absorção de água.

4

Figura 07: Resultados de absorção de água de acordo com o

aumento do percentual de calcário.

Além disso, a equipe avaliou a superfície

esmaltada dos corpos de prova (figuras 08, 09 e 10), e

observou-se que os esmaltes de maiores dilatações

térmicas já saíram do forno trincados, devido à

diferença de dilatação térmica entre este e o suporte.

Houveram corpos que trincaram também após a

absorção de água, onde o corpo sofre uma ligeira EPU.

Para avaliação geral das trincas, foi feito então o ensaio

de EPU e avaliado posteriormente o resultado estético

dos corpos.

Pode-se perceber que quanto maior a adição de

calcário na massa as peças apresentaram menos trincas.

Percebe-se ainda que, com 15% de calcário para a

temperatura de 1050 °C, a peça não apresentou trincas,

nem após a absorção de água e nem após a

autoclavagem, isso utilizando-se do esmalte de menor

dilatação térmica. Quanto maior a dilatação térmica do

esmalte, mais trincas apareceram.

Pode-se observar que apenas as peças que

possuíam o esmalte com menor dilatação térmica e a

temperatura de 1150 ºC não apresentaram trincas com

exceção da peça sem adição de calcário que apresentou

trincas e a peça queimada a 1050 ºC com 15% de

calcário que não apresentou trincas.

Figura 08: Corpos queimados a 950 °C.

Figura 09: Corpos queimados a 1050 °C.

Figura 10: Corpos queimados a 1150 °C.

5. Conclusão

Com os testes realizados, foi possível concluir

que o calcário causou uma redução na EPU e no

aparecimento de trincas, bem como o aumento da

temperatura e um esmalte de menor dilatação térmica.

A 1050 ºC já foi possível obter um corpo prova

com 15% de calcário e com o esmalte de menor

dilatação térmica que não gretou após a queima e após

os ensaios de absorção de água e autoclave.

Com isso, ao ceramista que queira reduzir as

trincas causadas por diferença de dilatação térmica e

EPU, cabe a este adicionar matéria-prima que ajude na

formação de fase cristalina e a proporcione na menor

temperatura de queima possível, além de garantir um

bom acordo dilatométrico entre a massa e o vidrado,

sendo que melhores resultados são obtidos com esmalte

de dilatação térmica menor que a da base e

temperaturas de queima altas.

5

Referências Bibliográficas

1. ALARCON, Orestes E. et al. “Efeitos da

composição e da temperatura de queima na

expansão por umidade de corpos

cerâmicos”.Cerâmica Industrial. p. 27-30. 1997.

2. AMORÓS, J. L. et al. “Acordo Esmalte-Suporte

(I): A Falta de Acordo como Causa do

Empenamento”. Cerâmica Industrial. p. 6-13.

Agosto/Dezembro. 1996.

3. AMORÓS, J. L. et al. “Acordo Esmalte-Suporte

(II) Expansão Térmica de Suportes e Esmaltes

Cerâmicos”. Cerâmica Industrial. Janeiro/Abril.

1997.

4. BOSCHI, Anselmo Ortega et al. “Expansão por

umidade. Parte I: o fenômeno”. Cerâmica

Industrial. p. 06-13. 1996.

5. BOSCHI, Anselmo Ortega et al. “Expansão por

umidade. Parte II: efeito da adição de calcita”.

Cerâmica Industrial. p. 35-37. 1996.

6. CAMPOS, L. F. et al. “Aspectos fundamentais da

expansão por umidade: revisão. Parte II: Cinética

de expansão e sua determinação”. Cerâmica.

2006.

7. CAMPOS, L. F. et al. “Aspectos fundamentais da

expansão por umidade: uma revisão. Parte I:

Aspectos históricos, causas e correlações”.

Cerâmica. p. 01-14. 2006.

8. FERREIRA, H. C. et al. “Análise da expansão por

umidade e absorção de água de pisos cerâmicos

comerciais em relação à composição química e à

quantidade estimada de fase vítrea”. Cerâmica. p.

72-81. 2003.

9. LIRA, Claudia et al. “Efeitos da composição e da

temperatura de queima na expansão por umidade

de corpos cerâmicos”. Cerâmica Industrial. p. 27-

30. 1997.