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Anais do 45º Congresso Brasileiro de Cerâmica 0405801 30 de maio a 2 de junho de 2001 - Florianópolis – SC.
Normalização em Cerâmica Vermelha: Alternativas de Procedimento.
Silva, N.C. (FAPESP); Silva A. D.; Guimarães, M. C.; Sordi, V. L.; Martins, C. A.
Universidade Federal de São Carlos
Departamento de Engenharia de Materiais
Rod. Washington Luiz, km 235- São Carlos-SP CEP 13565-905
RESUMO
A normalização brasileira padroniza ensaios para a verificação da qualidade
dos produtos de cerâmica vermelha, onde o processo de preparação dos corpos de
prova é demorado e dispendioso, como no caso do capeamento de blocos
cerâmicos e telhas romanas.
O objetivo desse estudo foi ensaiar novos equipamentos e procedimentos
para a realização dos ensaios, visando maior rapidez e economia. No caso do novo
método de ensaio, o capeamento foi substituído pelo equipamento desenvolvido.
Pudemos concluir que, dentro dos casos estudados, o equipamento e o novo
procedimento podem ser aplicados em substituição ao ensaio padronizado pela
ABNT, com redução de custos e ganho significativo de tempo na preparação dos
corpos de prova.
INTRODUÇÃO
A normalização técnica da ABNT para cerâmica vermelha, constitui-se em um
conjunto de procedimentos para o controle de diversos itens referentes à qualidade dos
materiais envolvidos. Está disponibilizada a normalização referente à tijolos maciços, blocos
cerâmicos, telhas de vários tipos, e outros elementos, além de outras informações
envolvendo tais produtos (1).
A utilização da normalização técnica em estudos envolvendo qualidade de materiais
empregados na indústria da construção civil é extensa (2-10), mas relativamente poucos
estudos tem procurado focalizar a normalização, em qualquer dos aspectos(11,12).
Anais do 45º Congresso Brasileiro de Cerâmica 0405802 30 de maio a 2 de junho de 2001 - Florianópolis – SC.
Um dos aspectos relevantes presentes na normalização, é a indicação
pormenorizada dos métodos e procedimentos para a preparação dos corpos de prova
envolvidos nos diversos ensaios, para determinação de alguma propriedade de interesse.
Especificamente, no caso de blocos cerâmicos para vedação, a NBR 6461(13)
especifica a preparação dos corpos de prova, através de procedimento para regularização
das superfícies onde serão aplicadas as cargas para determinação da resistência à
compressão do corpo de prova.
Também, no caso de telhas cerâmicas, a NBR 13582(14) especifica a regularização de
superfícies visando a distribuição homogênea da carga aplicada, no ensaio para
determinação da carga máxima de ruptura em flexão.
Problemas experimentais para a regularização das superfícies já foram detectados
durante a execução de alguns trabalhos. A variação entre as regularizações, executadas
isoladamente para cada corpo de prova, algumas vezes detectadas durante a realização dos
ensaios, pode resultar em dispersão ainda maior nos valores determinados, e tem onerado
mais ainda a obtenção de resultados confiáveis.
Também, essa fase de preparação dos corpos de prova tem se mostrado
extremamente trabalhosa, com custo significativo, e envolvendo pelo menos 60% do tempo
total consumido no ensaio para verificação da propriedade de interesse.
O desenvolvimento de metodologia alternativa, seja pela adaptação de equipamentos
ou métodos de preparação, ou ainda através da introdução de novos equipamentos e
metodologia, pode ser uma ferramenta útil para a realização de ensaios confiáveis, mais
rápidos e com menor custo.
MATERIAIS E MÉTODOS
Parte I- Telha romana
Foram obtidas amostras de telha romana de dois fabricantes de Barra Bonita, SP.
Para cada fabricante, foram formados dois lotes de 25 peças cada lote. Um lote de cada
fabricante foi preparado com o capeamento, conforme a NBR 13582.
Para a realização dos ensaios conforme as especificações da NBR 13582, foi
desenvolvido um dispositivo articulado que suporta o corpo de prova, e que possibilita o
assentamento nas três direções, além do correto alinhamento do corpo de prova, quando na
aplicação da carga. O dispositivo foi instalado na máquina universal de ensaios Instron
modelo 5500R. A Figura 1 mostra o dispositivo já montado, e um corpo de prova preparado
Anais do 45º Congresso Brasileiro de Cerâmica 0405803 30 de maio a 2 de junho de 2001 - Florianópolis – SC.
com o capeamento, pronto para o ensaio de determinação da carga máxima de ruptura para
a telha. Para a articulação nas três direções, foram utilizadas esferas de aço como elementos
de assentamento.
Na realização do ensaio no modo alternativo ou modificado, as telhas não foram
capeadas, permanecendo sem qualquer regularização das superfícies. Juntamente com o
dispositivo articulado já citado, foram utilizados elementos de contato, com possibilidade de
regulagem de altura, em três locais distintos. No caso do novo método proposto para o
ensaio, os capeamentos são substituídos por seis áreas de contato com a telha: três por
contato direto do dispositivo articulado com o corpo de prova, e outros três através do
conjunto de 3 peças com regulagem de altura. A utilização dos elementos de contato
permitiu, em princípio, que a aplicação de carga fosse realizada de maneira similar ao ensaio
com a telha capeada. Esse ponto é um dos enfoques principais do estudo. A Figura 2 mostra
um dos elementos de contato.
Todos os quatro lotes foram imersos em água durante 24 horas, antes da realização
dos ensaios para determinação da carga máxima de ruptura.
Em todos os arranjos para os ensaios, foram utilizadas tiras de borracha com
espessura de 1 mm, nos pontos de contato do equipamento com o corpo de prova ou com o
capeamento, para amenizar irregularidades das superfícies.
1 2
Figura 1- Vista geral do dispositivo articulado desenvolvido e construído, preparado
para o ensaio de determinação da carga máxima de ruptura à flexão de acordo com
a NBR 13582, capeamento na face superior (uma região) e na face inferior (duas
regiões).
Figura 2: Telha preparada para o ensaio de carga de ruptura à flexão de acordo com o
método proposto; em evidencia uma das peças de contato com a telha, cujo conjunto de 3
delas, pode substituir o capeamento.
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Parte II – Blocos cerâmicos
Foram obtidas amostras de bloco cerâmico para vedação, de seis furos, de um
fabricante de Barra Bonita, SP. Foram formados dois lotes de 25 peças cada lote. Um lote foi
preparado com o capeamento, conforme a NBR 6461(13).
Para a determinação da resistência à compressão, foi utilizado uma parte do
dispositivo articulado construído, especificamente, uma das partes laterais que pode ser
observada na Figura 1.
Para o ensaio normalizado, os blocos foram capeados conforme as determinações
contidas na NBR 6461(13).
No caso do procedimento ou método alternativo, não foi utilizado o capeamento.
Para os ensaios em qualquer dos casos, os blocos foram imersos antes, em água,
durante 24 horas.
Nos dois casos, o bloco cerâmico era assentado na base da máquina de ensaios,
sendo a face superior (capeada ou não) recoberta com uma tira de borracha com 1 mm de
espessura, sobre a qual se assentou uma placa de aço com 1 cm de espessura e que
recobria a face do bloco, sobre a qual de acomodou a parte do dispositivo articulado citada,
centralizando a mesma nessa face. A carga era aplicada então, diretamente sobre o
dispositivo articulado, até a ruptura do corpo de prova.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Parte I- Telha romana
A redução da área de apoio e de aplicação das cargas em função do uso dos
elementos de contato, aparentemente não alterou de modo significativo o comportamento
dos esforços resultantes no material ensaiado, já que a ruptura ocorreu nos dois métodos de
ensaio, da mesma forma e praticamente sempre no centro da telha.
As Figuras 3 e 4 mostram a variação da carga máxima de ruptura para os dois modos
de ensaio, para o material dos fabricantes A e B.
Os resultados médios encontrados na determinação da carga máxima de
ruptura para os corpos de prova relativos aos dois fabricantes estão mostrados na
Tabela 1.
Anais do 45º Congresso Brasileiro de Cerâmica 0405805 30 de maio a 2 de junho de 2001 - Florianópolis – SC.
Figura 3 - Cargas de ruptura obtidas nos ensaios realizados com e sem capeamento, e
médias dos resultados para o fabricante A.
Figura 4 - Cargas de ruptura obtidas nos ensaios realizados com e sem capeamento, e
médias dos resultados para o fabricante B.
Colocar a Tabela 1 antes das Figuras 3 e 4.
Tabela 1- Carga de ruptura média para os resultados dos ensaios realizados com os
corpos de prova dos fabricantes A e B.
Ensaios FABRICANTE A FABRICANTE BCarga de ruptura média, com capeamento
300,1 kgf 224,5 kgf
Carga de ruptura média sem capeamento
290,8 kgf 217,8 kgf
Diferença 3,2 % 3%
O fabricante A produz material mais resistente que o fabricante B, mas ambos
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superam em muito a resistência mínima especificada pela NBR 13582, para a telha
romana (130 kgf). Essa tendência de valores mais elevados para a resistência
mecânica de telhas já foi detectada em outros trabalhos (3-8 ).
A diferença de 3% entre os valores observados nos dois modos de ensaio
não é significativa para cerâmica vermelha, pois normalmente ocorrem dispersões
maiores, em resultados associados à propriedades mecânicas de cerâmicas em
geral.
Para o método alternativo proposto, nos dois casos (fabricantes A e B), a
dispersão dos resultados dos ensaios foi menor do que a do método padronizado
pela ABNT, como pode ser observado nas Figuras 3 e 4. Entretanto, ainda é um
universo relativamente pequeno que foi considerado, mas a tendência parece se
manter.
Parte II – Blocos cerâmicos
A Figura 5 mostra os resultados obtidos nos ensaios para determinação da
resistência à compressão para blocos cerâmicos de vedação, nos dois lotes, sendo
um deles preparado conforme a normalização técnica vigente, e o outro lote
ensaiado sem qualquer preparo de regularização da superfície das faces.
A média dos valores de resistência à compressão no lote preparado conforme
as especificações da NBR 6461 foi de 0,48 MPa, e a média dos valores de
resistência à compressão para os lotes testados conforme o procedimento
alternativo foi de 0,49 MPa.
Praticamente não ocorreu diferença entre as médias observadas, o que em
princípio pode indicar que o método alternativo apresentou resultados similares ao
padronizado pela ABNT. Se bem que isso tenha acontecido nesse lote específico, os
valores de resistência à compressão estão muito abaixo do valor mínimo
especificado pela normalização, que é de 1 MPa. Essa tendência de valores de
resistência mecânica para blocos de vedação, muito abaixo do valor especificado
pela normalização, também já foi verificada em outro trabalho (5-8 ).
Portanto, para valores muito baixos de resistência mecânica, não podemos
afirmar que ocorre alguma interferência pela mudança de método, ou seja, a
resistência mecânica pode ter sido tão baixa a ponto método de ensaio não interferir
significativamente nos resultados.
Anais do 45º Congresso Brasileiro de Cerâmica 0405807 30 de maio a 2 de junho de 2001 - Florianópolis – SC.
Isso mostra a necessidade de ampliar o número de corpos de prova, e de
variar a origem do material analisado.
Figura 5- Resultados da determinação da resistência à compressão para blocos cerâmicos
de vedação, no lote preparado conforme a normalização técnica vigente, e no lote ensaiado
sem qualquer preparo da superfície das faces.
CONCLUSÕES
As modificações propostas para o procedimento normalizado, excluindo o
capeamento e introduzindo o sistema articulado e os elementos de contato, produziram
resultados similares àqueles realizados conforme a normalização técnica vigente.
A variação encontrada não é significativa, em razão da dispersão de resultados
normalmente encontrados em cerâmica vermelha.
Os resultados utilizando o novo procedimento ou procedimento alternativo mostraram
menor variação do que os obtidos com o procedimento normalizado.
Essas constatações indicam que as modificações sugeridas provavelmente poderão
substituir o procedimento normalizado, agilizando e reduzindo os custos de parte dos ensaios
para verificação da qualidade desses materiais.
Para o caso de blocos cerâmicos de vedação, embora a tendência tenha sido
observada, os valores de resistência mecânica resultantes sugerem análises posteriores com
variação da origem do material estudado.
Anais do 45º Congresso Brasileiro de Cerâmica 0405808 30 de maio a 2 de junho de 2001 - Florianópolis – SC.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
(1)- ABNT, Associação Brasileira de Normas Técnicas – “Coletânea de Normas- Cerâmica”,
Comitê Brasileiro de Construção Civil, RJ, 1992.
(2)- Martins, C. A., Sordi, V. L., Mariano, W.A. e Binoto, J. R.- “Tijolos Maciços para Alvenaria:
Comparativo de Qualidade em Algumas Indústrias da Região de Porto Ferreira(SP) e Batovi
(SP)”, Anais do 12o Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais, Águas de
Lindóia, SP, 8 a 11 de Dezembro de 1996, p.330-33.
(3)- Martins, C. A.; Sordi, V. L.; Santos, J. L.; Binoto, J. R.- “ Telhas Cerâmicas: Comparativo
de Qualidade de Produtos Comerciais”, Anais do 13o Congresso Brasileiro de Engenharia e
Ciência dos Materiais, Curitiba, PR, 6 a 9 de Dezembro de 1998.
(4)- Araújo, Tatiana Vital de Castro; Sordi, Vitor L.; Martins, C. A.; Sales, Almir – “Materiais
Empregados na Indústria da Construção Civil na Região de São Carlos”, Anais do VI CIC,
UFSCar, 14 a 16 de Outubro de 1998.
(5) Sordi, V. L.; Martins, C. A., Silva, N. C.; Silva, A. D. -. “Qualidade dos Produtos de
Cerâmica Vermelha na Região de São Carlos” - 44o Congresso Brasileiro de Cerâmica,
31/05 a 04/06/2000, São Pedro, SP, programa geral, p.8
(6)- Silva, N. C.; Silva, A. D.; Guimarães, M. C.; Sordi, V. L.; Martins, C. A. - “Qualidade dos
Produtos de Cerâmica Vermelha Empregados na Construção Civil na Região de São Carlos”
- Anais do VIII Simpósio Internacional de Iniciação Científica da USP, Out/2000.
(7)- Silva, N. C.; Silva, A. D.; Guimarães, M. C.; Sordi, V. L.; Martins, C. A. - “Tendência de
Cescimento e Aspectos da Qualidade na Construção Civil da Cidade de São Carlos” - Anais
do VIII Simpósio Internacional de Iniciação Científica da USP, Out/2000.
(8)- Sordi, V. L.; Martins, C. A.; Guimarães, M. C.; Pinto, S. N.; Silva, N. C.- “Tendência de
Crescimento e Aspectos da Qualidade na Construção Civil”, VII CIC UFSCar, 23 a
25/08/2000, Anais, p. 26.
(9)- Macedo, R.; Ferreira, H.- “ Os Tijolos da Paraíba”, Mundo Cerâmico, p. 30-33, junho,
1998.
(10)- Galdino, A G. S. e outros- “ Estudo das Propriedades Físico-Mecânicas de Tijolos
Produzidos no Estado da Paraíba, Cerâmica, 42(275), 259, 1996.
(11)- Baldo, J. B., Martins, C. A. e Libardi, W.- “Considerações sobre a Normalização da
Resistência Mecânica de Tubos Cerâmicos à Luz da Mecânica da Fratura Frágil”, Anais do
33o Congresso Brasileiro de Cerâmica, Serra Negra, MG, 28 a 31 de Maio de 1989, Cap. 4,
Anais do 45º Congresso Brasileiro de Cerâmica 0405809 30 de maio a 2 de junho de 2001 - Florianópolis – SC.
V. II, p. 532.
(12)- Baldo, J. B., Martins, C. A. e Libardi, W.- “Parâmetros Relevantes na Normalização de
Blocos de Alvenaria”, Anais do 34o Congresso Brasileiro de Cerâmica, Blumenau, SC, 26 a
29 de Maio de 1990, Cap. 5, V. II, p. 370.
(13)- NBR 6461- Bloco Cerâmico para Alvenaria - Verificação da Resistência à Compressão
- Coletânea de Normas Técnicas, ABNT, Rio de Janeiro, 1988.
(14)- NBR 13582- Telha Cerâmica tipo Romana – Especificação
QUALITY ASPECTS AND NORMALIZATION OF CERAMICSABSTRACT
The quality verification of ceramics products, through standardized tests of Brazilian
normalization, makes use of very slowly and expensive sample’s preparation process. The
aim of this study is to propose, test and develop new methods to the test realizations aiming at
becoming them easier, faster, cheaper and more repeated.
In the rupture load determination test of roof, the regularization covers the roof's
entire surface in three regions indicated by normalization. It was verified that the result
dispersion without the surface's regularization was smaller. That happened because the new
test isn't affected by differences between the surface's regularization on the several samples.
The reduction of the load application area on the roof that didn't have the surface's
regularization didn't change the behavior of the resultant efforts. This could be verified
because the trine in both test methods happened at the same way and almost always on the
middle of the roof.
Word-key: red ceramic, structural ceramics, ceramic roofs, flexure testing,
mechanical testing