Materiais%20cer%E2micos

8/7/2019 Materiais%20cer%E2micos

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Materiais de Construo Araujo, Rodrigues & Freitas 108

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Produtos Cermicos

1. Introduo

D-se o nome de cermica pedra artificial obtida por meio da moldagem, secagem ecozedura de argila ou mistura contendo argila.

O emprego de produtos cermicos obtidos por processos artificiais anterior eracrist. A prpria Bblia registra o uso de tijolos de adobe na construo da Torre de Babel. Ospovos antigos produziam artefatos domsticos por processos de cozimento da argila. Anecessidade de construir usando pedras artificiais surgiu em lugares onde escasseava a pedra eeram abundantes os materiais argilosos.

A grande diversidade de argilas encontradas na superfcie da Terra permite que seobtenham produtos cermicos com as mais diversas caractersticas tecnolgicas,compreendendo o seguinte:

a) desde produtos rsticos, como tijolos e telhas, at produtos de fino acabamento, como os deporcelana;

b) desde produtos permeveis, como velas de filtros, at produtos impermeveis, como aslouas sanitrias e de grs cermico;

c) desde produtos frgeis ao fogo at elementos refratrios e resistentes a altas temperaturas;

d) desde produtos usados como isoladores eltricos at os supercondutores, uma das maioresinovaes tecnolgicas deste final de sculo.

Assim, o material utilizado por nossos ancestrais, nos primrdios da civilizao,encontra ainda hoje aplicaes, que vo alm da construo civil, nas indstriasautomobilstica, eletroeletrnica, espacial e biomdica.

2. Composio da Argila


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A indstria cermica requer, para o seu funcionamento, quantidades suficientes de

solo apropriado, gua e combustvel.

O solo de natureza argilosa apresenta caractersticas de plasticidade, isto , ao sermisturado gua adquire a forma desejada, a qual se mantm aps secagem e cozimento. Osconstituintes do solo podem ser classificados de acordo com o tamanho de suas partculas,conforme apresenta a Tabela 16.

TABELA 16 - Classificao do solo segundo a granulometria

Frao Dimenses (mm)

Grossa 2 - 0,6

Areia Mdia 0,6 - 0,2Fina 0,2 - 0,06Grosso 0,06 - 0,02

Silte Mdio 0,02 - 0,006Fino 0,006 - 0,002

Argila --- menor que 0,002

Na prtica, o solo para fabricao da cermica deve conter uma frao de argila,juntamente com silte e areia, de modo a conformar as desejveis caractersticas deplasticidade, bem como de no trincamento e retrao, de vitrificao, etc.

Geologicamente, as argilas so solos residuais ou sedimentares que se formam emconseqncia da ao do intemperismo fsico e/ou qumico sobre rochas cristalinas esedimentares. Dada a grande quantidade de rochas que podem originar as argilas, assim comoos processos de sua formao e seu grau de pureza, dispe-se de materiais argilosos dotadosde diferentes caractersticas, tais como:

cermica branca (caulim residual e sedimentar); cermica refratria (caulim sedimentar e argila refratria); cermica vermelha (argila de baixa plasticidade, contendo fundentes);

cermica de loua (argila plstica, com fundentes e vitrificantes).

Quimicamente, d-se o nome de argila ao conjunto de minerais compostos,principalmente de silicatos de alumnio hidratado (2SiO2 . Al2O3 . 2H2O), denominado caulimou caulinita. O caulim origina-se, principalmente, da decomposio dos feldspatos pela aodo anidrido carbnico.

Assim:

K2O . Al2O3 . 6SiO2 + 2H2O + CO22SiO2 . Al2O3 . 2H2O (caulim) + 4SiO2 + K2CO3.


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A anlise qumica das argilas revela a existncia de slica (SiO2), alumina (Al2O3),xido frrico (Fe2O3), cal (CaO), magnsia (MgO), lcalis (Na2O e K2O), anidrido carbnico(CO2) e anidrido sulfrico (SO3).

A slica compe, em geral, 40 a 80% do total da matria-prima; a alumina aparececom 10 a 40%; o xido frrico est presente em quantidades inferiores a 7%; a cal tem teoresgeralmente abaixo de 10%; a magnsia, abaixo de 1%, e os lcalis apresentam teores daordem de 10%.

O xido frrico no s importante fator de colorao do produto cozido, como agecomo fundente, baixando o ponto de fuso da argila. A slica no combinada ajuda a diminuira retrao durante a queima; associada a fundentes, forma o vitrificado interior da cermica.

3. Cozimento da Argila

As argilas possuem gua de absoro ou de plasticidade, aderente superfcie daspartculas, e gua de constituio, que compem a rede cristalina do mineral. Algumas argilaspossuem gua zeoltica, com suas molculas intercaladas nos vazios da rede cristalina.

O calor fornecido pelo forno durante o processo de cozimento elimina todo tipo degua presente nas argilas. A gua de absoro eliminada a temperaturas entre 100 e 110 0C;a zeoltica, entre 300 e 400 0C. Esse fenmeno reversvel, j que a estrutura cristalina aindano foi quebrada e o material pode novamente hidratar-se. A gua de constituio eliminada

a temperaturas entre 400 e 7000

C, dependendo do tipo de argila (caulintica,montmorilontica ou miccea), destruindo a estrutura cristalina do material.

Entre 900 e 1000 0C, a estrutura cristalina transforma-se em massa amorfa, quandoento a slica e a alumina se recombinam e cristalizam, formando novos minerais.

A formao de vidro no interior da cermica, pela fuso da slica livre (1200 0C) composterior solidificao, tambm contribui para a estabilidade estrutural das cermicas,principalmente as de alta vitrificao.

4. Produtos Cermicos para Construo

A indstria fabrica e coloca no mercado da construo uma gama enorme de produtoscermicos, os quais podem ser classificados de acordo com o seguinte esquema:

materiais cermicos comuns


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materiais de loua materiais cermicos de alta vitrificao

materiais de grs cermico

materiais de cermica refratria

4.1. Materiais Cermicos Comuns

So os materiais de argila propriamente ditos ou cermica vermelha. So assimdenominados porque seu principal componente a argila, a qual geralmente contm xido deferro, elemento responsvel pela colorao avermelhada que a caracterstica principal dessetipo de cermica. Dentre os materiais de argila destacam-se os porosos (tijolos, telhas,

tijoleiras, etc.) e os vidrados ou gresificados (tijolos e telhas especiais, ladrilhos, etc.). Ovidrado refere-se ao corpo do material e no apenas sua superfcie.

Os materiais de argila mais comuns so:

4. 1. 1. Tijolos e Blocos

So materiais que servem para dividir compartimentos ou ved-los. Quandosobrepostos e rejuntados formam o que se chama de alvenaria ou, vulgarmente, paredes. Osblocos tambm podem desempenhar funo estrutural, formando alvenarias portantes. Assim,

existem no mercado blocos para uso de vedao e para uso portante.

No recebimento dos tijolos na obra preciso atentar para as seguintes particularidades:

- as partidas com grande quantidade de quebra indicam material fraco, no devendoser aceitas;

- as cores desmaiadas ou os miolos escuros indicam material cru;

- as cores muito carregadas indicam excesso de vitrificao.

Os tijolos e blocos variam conforme a forma e a dimenso. Podem ser classificadosem:

Tijolo macio: Apresentado na Figura 39, tem a forma de paraleleppedo. Soespecificados pela NBR-7170 e padronizados pela NBR-8041, com dimenses que variamsegundo a Tabela 17.

TABELA 17 - Classificao e dimenses do tijolo macio.


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Tipo Dimenses (mm)

1 190 x 90 x 572 190 x 90 x 90

FIGURA 39 - Tijolo macio.

Seu principal emprego feito em alvenaria externa e fundao.

Um tijolo macio deve apresentar como principais caractersticas de qualidade:

- regularidade de forma e dimenso;

- arestas vivas e cantos resistentes;

- cozimento uniforme (produz som metlico quando percutido com martelo);

- resistncia compresso dentro dos limites da NBR-7170/83;

- massa especfica aparente de 1,80 kg/dm3;

- absoro de gua em torno de 15%.

A NBR-7170/83 estabelece que, de acordo com a resistncia, os tijolos maciospodem ser de categoria A, B ou C. A resistncia compresso determinada pelo ensaio

descrito na NBR-6460. Seus valores mnimos so apresentados na Tabela 18.

TABELA 18 - Resistncia dos tijolos macios compresso.

Tipo Resistncia compresso (MPa)

A 1,5B 2,5C 4,0


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Bloco furado: Apresentado na Figura 40, tem a forma prismtica. Tanto suas medidascomo o nmero e a forma dos furos variam. Os furos podem ser prismticos, com basequadrada, ou cilndricos.

(a) (b)

(c)

FIGURA 40 - Blocos furados para vedao 10x20x20 (a), 10x20x30 (b) e blocos furadosportantes da famlia 20x20x40 (c).

Os blocos furados so especificados pela NBR-7171 e padronizados pela NBR-8042.Suas dimenses so apresentadas na Tabela 19.

A resistncia compresso determinada por ensaios, devendo apresentar os valoresmnimos indicados na Tabela 20, conforme os blocos sejam de vedao ou portantes.

As principais vantagens dos tijolos furados sobre os tijolos macios so estas:


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- menor peso por unidade de volume;

- aspecto mais uniforme, arestas e cantos mais fortes;

- menor propagao da umidade;

- melhor isolante trmico e acstico.

TABELA 19 - Classificao e dimenses dos blocos furados

Dimenses nominais (mm)Tipo(L x H x C, cm) Largura (L) Altura (H) Comprimento (C)

10x20x10 90 190 9010x20x20 90 190 19010x20x30 90 190 29010x20x40 90 190 39015x20x10 140 190 9015x20x20 140 190 19015x20x30 140 190 29015x20x40 140 190 39020x20x10 190 190 9020x20x20 190 190 190

20x20x30 190 190 29020x20x40 190 190 390

TABELA 20 - Resistncia dos blocos furados compresso.

Tipo Resistncia compressona rea bruta (MPa)

De vedao A 1,5B 2,5C 4,0

Portante D 7,0E 10,0

Bloco especial furado: Apresentado na Figura 41, possui diferentes dimenses e formas. utilizado na confeco de lajes mistas (pr-moldadas).


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(a) (b)

(a)

(b)

FIGURA 41 - Bloco especial furado. Laje pr-moldada (a) e nervurada (b).


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4.1.2. Telhas

So os materiais cermicos usados na confeco de coberturas. Na fabricao das

telhas so usados o mesmo processo e a mesma matria-prima dos tijolos comuns. Adiferena est na argila, que deve ser fina e homognea, no s por ser a telha um materialmais impermevel, dada a sua condio de uso, mas tambm para no provocar grandesdeformaes na pea durante o cozimento.

As telhas devem apresentar bom acabamento, com superfcie pouco rugosa, semdeformaes e defeitos (fissuras, esfoliaes, quebras e rebarbas) que dificultem oacoplamento entre elas e prejudiquem a estanqueidade do telhado. Tampouco devem possuirmanchas (por exemplo, de bolor), eflorescncia (superfcie esbranquiada com sais) oundulos de cal. Na avaliao da efetividade da queima e da eventual presena de fissuras, astelhas devem emitir som metlico, semelhante ao de um sino, quando suspensas por umaextremidade e devidamente percutidas, conforme se v na Figura 42.

FIGURA 42 - Percusso da telha cermica.

Alm das caractersticas mencionadas, o conjunto de normas tcnicas brasileirasestabelece para as telhas cermicas as seguintes condies especficas:

impermeabilidade - as telhas cermicas submetidas a uma coluna de gua com 25 cm de

altura, durante 24 horas consecutivas, no devem apresentar vazamentos ou formao degotas na face oposta da ao da gua;

absoro de gua - o nvel deve ser inferior a 20%;

resistncia flexo - a carga de ruptura flexo das telhas cermicas de encaixe deve serigual ou superior a 70 kgf, elevando-se para 100 kgf nas telhas de capa e canal;

tolerncias dimensionais - dimenses 50 mm tolerncia 2%dimenses < 50 mm tolerncia 1 mm


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espessura tolerncia 2 mm

empenamento - em relao ao plano de apoio, as telhas no devem apresentar empenamento

superior a 5 mm.

So dois basicamente, os tipos de telhas existentes, com uma variedade bastantegrande de formas. Das telhas de encaixe encontradas no comrcio, as mais comuns so atelha francesa, a romana e a termoplan. Das telhas de capa e canal, as mais comuns so atelha colonial, a paulista e a plan.

As telhas cermicas de encaixe apresentam em suas bordas salincias e reentrnciasque permitem o encaixe (acoplamento) entre as mesmas, quando da execuo do telhado.

A telha tipo FRANCESA, fabricada por prensagem, uma telha de encaixe, conformea Figura 43 (a) ilustra. Alm dos encaixes laterais, possui um ressalto na face inferior, paraapoio na ripa, e outro, denominado orelha de aramar, que serve para sua eventual fixao naripa. A telha ROMANA tambm uma telha de encaixe, fabricada por prensagem. Possuiuma capa e um canal interligados, conforme ilustrado na Figura 43 (b). A telhaTERMOPLAN, apresentada na Figura 43 (c), o tipo de telha de encaixe mais recentementelanado no mercado. fabricada por processo de extruso, que permite uma camada internade ar, e projetada com o intuito de otimizar o desempenho trmico da telha.

(a)

(b) (c)

FIGURA 43 - Telha cermica tipo francesa (a), romana (b) e termoplan (c).


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As principais caractersticas geomtricas das telhas cermicas de encaixe,normalizadas ou em processo de normalizao, so indicadas na Tabela 21.

TABELA 21 - Caracterstica das telhas cermicas de encaixe.

Tipo de Dimenses Nominais (mm) Massa Galga*Telha Comprimento Largura Espessura Mdia (g) (mm)

Francesa 400 240 14 2600 340Romana 415 216 10 2600 360Termoplan 450 214 26** 3200 380* Galga o espaamento entre eixos de duas ripas consecutivas.** Medida a meia largura da telha, considerando-se a parede dupla da telha e a camada

interna de ar.

As telhas cermicas de capa e canal so telhas com formato de meia-cana fabricadaspelo processo de prensagem e caracterizadas por peas cncavas (canais), que se apoiamsobre as ripas, e por peas convexas (capas), que apoiam sobre os canais. Os canaisapresentam um ressalto na face inferior, para apoio nas ripas, e as capas geralmente possuemreentrncias a fim de permitir o perfeito acoplamento com os canais. Tanto as capas como oscanais apresentam detalhes que visam a impedir o deslizamento das capas em relao aoscanais.

A telha tipo COLONIAL a primeira verso da telha tipo capa e canal fabricada no

pas e oriunda das telhas cermicas que os portugueses trouxeram para o Brasil Colnia. Estatelha, apresentada na Figura 44 (a), caracteriza-se por possuir um nico tipo de pea,destinada tanto para os canais como para as capas. A partir do desenho da telha colonial,diversas outras formas surgiram. Firmaram-se no mercado as telhas paulista e a plan. A telhaPAULISTA apresenta a capa com largura ligeiramente inferior largura do canal, conformerepresentado na Figura 44 (b), o que confere ao telhado um movimento plstico bastantediferente do que se tem no telhado construdo com telhas coloniais. A telha PLANapresentaformas acentuadamente retas, conforme indicado na Figura 44 (c), o que confere ao telhadouma aparncia totalmente distinta da que dada pelas telhas curvas.

a b c


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FIGURA 44 - Telha cermica tipo colonial (a), paulista (b) e plan (c).A normalizao estabelecida para as telhas de capa e canal apresentada na Tabela 22.

TABELA 22 - Caracterstica das telhas cermicas de capa e canal.

Tipo Dimenses Nominais (mm) Massa GalgaDe Comp. Largura Altura Espessura Mdia (g) (mm)

Telha >


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4.1.4. Tijolos e Telhas Especiais

So materiais de melhor qualidade usados quando se tem em vista a boa aparncia,sobretudo nos casos em que no se pretende fazer revestimento posterior. Apresentamuniformidade de tamanho e cor e maior resistncia abraso. So materiais moldados pormeio de prensagem e dotados de certo grau de vitrificao.

4.1.5. Ladrilhos

So materiais cermicos prensados a seco e cozidos a 1300 0C, com certo grau devitrificao e espessura em torno de 5 a 7 mm. So empregados no revestimento de pisos eparedes, sendo encontrados no mercado nos mais variados formatos, destacando-se oquadrado, o retangular e o sextavado.

4.2. Materiais Cermicos de Alta Vitrificao

Os materiais cermicos de alta vitrificao podem ser divididos em materiais de louae materiais de grs cermico.

4.2.1. Materiais de Loua

Os materiais de loua caracterizam-se por sua matria-prima quase isenta de xido deferro, ou seja, as argilas brancas (caulim quase puro), com granulometria fina e uniforme ecom alto grau de compacidade e vitrificao da superfcie, cujo resultado um material quetem como caracterstica principal a impermeabilizao (absoro de gua em torno de 2%).

Os principais materiais de loua so os azulejos, os aparelhos sanitrios e as pastilhas.

Azulejos - So placas de loua de pouca espessura, vidradas numa das faces. Podem levarcorantes e possuir padro liso ou decorado. A face posterior e as arestas so porosas, a fimde garantir melhor aderncia das placas ao paramento. O azulejo comum mede, em geral,

15 cm x 15 cm. So usados para revestimento e requerem, neste caso, 45 unidades paracobrir 1 m2 de parede.

Loua sanitria - Os aparelhos sanitrios (lavatrios, vasos, bids) so feitos pormoldagem. Seu vidrado obtido pela pintura da pea com esmalte de brax com feldspato.Existe loua branca e colorida (a cor obtida pelo uso de pigmentos), bem como vrioselementos decorativos, tais como saboneteiras, papeleiras, etc.

Pastilhas - As pastilhas so fabricadas pelo mesmo processo dos azulejos e tm,normalmente, forma quadrada ou sextavada. Quando quadradas, as pastilhas medem 2,5


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cm x 2,5 cm. So usadas para fins de revestimento; para facilitar sua colocao, vmcoladas em folha de papel, que depois retirada por lavagem.

4.2.2. Material de Grs Cermico

Os materiais de grs cermico so fabricados com argila bastante fusvel, ou seja, commuita mica ou com 15% de xido de ferro, e passam por um processo de alta vitrificao. Avitrificao dos materiais de argila feita por dois processos: o primeiro consiste na suaimerso, aps a primeira cozedura, em um banho de gua com areia silicosa fina e zarco. Norecozimento essa mistura vitrifica-se. O segundo processo, mais comum, consiste em lanarao forno, a grande temperatura, cloreto de sdio. Este se volatiliza, formando uma pelculavidrada de silicato de sdio.

Dentre os materiais de grs cermico destacam-se as manilhas.

Manilhas - So tubos cermicos de seo circular destinados conduo de guasresiduais (esgotos sanitrios, despejos industriais e canalizaes de guas pluviais). Soprodutos vidrados interna e externamente, ou apenas internamente, na superfcie que estem contato com o lquido. A Norma Brasileira fixa o comprimento e as caractersticas dequalidade das manilhas, bem como o seu dimetro nominal, que varia de 75 mm, 100 mm,150 mm, 200 mm, 250 mm, 300 mm, 375 mm, 450 mm, 525 mm, 550 mm a 600 mm. Asmanilhas devem apresentar uma resistncia mnima compresso diametral, que varia emfuno do dimetro, entre 1400 e 3500 kgf/m. Devem, ainda, suportar uma presso

instantnea de 2 kgf/cm2

. O limite de absoro deve ficar em torno de 10%.

4.3. Materiais de Cermica Refratrios

So materiais que possuem ponto de fuso elevado e, consequentemente, no sedeformam quando expostos a altas temperaturas. So feitos com argila refratria, que umaargila mais pura, rica em silicatos de alumnio e pobre em xido de clcio (materialexpansivo) e xido de ferro (fundente).

Os materiais refratrios mais comuns so os tijolos macios de 50 mm x 100 mm x

200 mm, prprios para a execuo de fornos, lareiras, chamins, etc. importante ressaltarque o assentamento dos tijolos deve ser feito com argamassa tambm refratria, obtida com amesma argila do tijolo.

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