PROCESSO DE PRODUÇÃO DE BLOCOS CERÂMICOS DE …
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PROCESSO DE PRODUÇÃO DE BLOCOS CERÂMICOS DE ENCAIXE PRENSADOS E QUEIMADOS
L. G. Pedroti1, J. Alexandre1, T.V. Lima2, A.V. Bahiense1
1 Laboratório de Engenharia Civil (LECIV) – CCT/UENF
Centro de Ciências e Tecnologia
Av. Alberto Lamego, 2000, Campos dos Goytacazes-RJ, CEP 28013-603
Email: [email protected] 2 Instituto Militar de Engenharia (IME)
RESUMO
O processo normalmente usado nas olarias para fabricação de blocos é a
extrusão, o qual, propicia devido a diferentes fatores elevadas perdas, tanto de
material quanto de peças. No processo de extrusão a perda está basicamente
relacionada à umidade necessária para moldagem, já na secagem e queima
devido a imperfeições e transporte. Quando não descartados devidos às
deformações elevadas esses blocos se tornam grandes problemas nos canteiros
de obra, pois essa deformidade exige correções com o uso de argamassas. Este
trabalho mostra uma nova alternativa, que são blocos prensados e queimados
onde na sua etapa produtiva elimina grande parte das perdas comparados com o
processo de extrusão, pois os blocos prensados possuem baixa umidade
descartando a dispendiosa secagem. Nos canteiros de obra, a grande vantagem
fica para o sistema de encaixe, similar ao tradicional usado em bloco de solo-
cimento, e ainda podem ser usados como blocos estruturais.
Palavras-chave: blocos cerâmicos estruturais, blocos prensados e queimados,
solo-cimento, encaixe.
1. INTRODUÇÃO
Um importante pólo da indústria de cerâmica vermelha no Brasil é o
município de Campos dos Goytacazes que produz cerca de 40% da produção de
cerâmica vermelha do Estado do Rio de Janeiro, possuindo mais de 100
empresas no setor, isto se justifica pela vasta reserva de argila. Segundo XAVIER (1) a região possui depósitos quaternários do tipo aluvionares, com abundância em
material argiloso. A produção concentra-se na fabricação de tijolos e telhas, e em
menor escala a fabricação de blocos estruturais.
A economia já reconhecida com o uso dos blocos estruturais faz desta uma
alternativa para redução de custos na obra, já que todos os projetos devem estar
compatibilizados, evitando improvisos.
Inúmeros processos construtivos são usados em tempos atuais, processos
esses que marcaram épocas de nossa história, e são insubstituíveis. A evolução
da construção civil é baixa se comparada com outras técnicas em diferentes
áreas. Um processo conhecido e agora tenta ganhar espaço é a construção
modular, a qual é planejada do início ao fim, diminuindo consideravelmente
desperdícios, pois suas paredes são formadas por blocos com dimensões que se
completam. A alvenaria estrutural acompanhada dessas modulações ganhou força
no Brasil na década de 80 quando pesquisadores começaram a desvendar e
analisar materiais e formatos para produção dos blocos. Um outro processo muito
conhecido na construção é o bloco em solo cimento, o qual pode em muitos casos
ser fabricado no próprio canteiro de obra, pois sua mistura e prensagem são de
extrema simplicidade.
O sistema de prensagem facilita o aparecimento de um modelo que vem
ganhando espaço nas construções, o bloco macho e fêmea (encaixe). Essa
característica (“encaixe”), juntamente com a modulação das paredes possibilita ao
construtor um ganho de tempo na montagem das alvenarias, pois esse processo
permite que o assentamento dos blocos dispense argamassa.
Na tentativa de aliar a cerâmica vermelha, a qual usa para produção dos
artefatos o processo de extrusão, com a técnica de prensagem de blocos, a qual
podemos formar blocos “macho e fêmea”, surge uma nova alternativa para a
construção, o blocos prensados e queimados de encaixe.
Inúmeras formas de blocos de encaixe são conhecidas atualmente. O
processo de prensagem pode ser o manual, hidráulico ou mecânico.
2. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Foram analisados blocos produzidos por processos de prensagem manual
e mecânica. O procedimento utilizado para prensagem do material também será
abordado. O material de prensagem é uma mistura de materiais argilosos usados
para confecções de blocos cerâmicos em olarias.
Até o produto final, que é o bloco queimado e pronto para uso, foram
testados inúmeras dosagens e procedimentos. A prensagem de um material
utilizado em olarias para a formação de um novo produto, trazendo ao mercado
outra alternativa de construção, beneficiando principalmente o setor cerâmico.
Diferente do bloco cerâmico, a umidade de prensagem é inferior, diminuindo o
tempo de pré-secagem.
A figura I apresenta o bloco cerâmico prensado e queimado de encaixe.
Figura I - Blocos prensados e queimados
Os blocos usados foram prensados em diferentes tipos de máquinas. O
processo de produção e as etapas foram sendo ajustadas para dar melhor
qualidade ao produto. O programa experimental visa ajustar à produção o bloco,
de forma que seja eficiente e com etapas reduzidas, quando comparados com
outros processos já conhecidos em diferentes equipamentos. Este trabalho traz
resultados obtidos a partir de ensaios de resistência mecânica de bloco prensados
em dois modelos de prensas, uma prensa manual e uam prensa mecânica. A
norma a ser atendida é a NBR 15270.
2.1 Processo de produção de blocos em solo cimento
Solo-cimento é definido como a mistura de solo pulverizado, cimento
Portland e água que, sob compactação a um teor de umidade ótima, forma um
material estruturalmente resistente, estável, durável e de baixo custo (2).
Essa técnica de prensagem em blocos em encaixe, já conhecida, usa
proporções diversas de solo, cimento e água em sua composição. A figura II
abaixo demonstra o organograma básico do processo.
Solo Destorroamento Dosagem Solo + Cimento + Água
Prensagem Peneiramento Homogeneização
Cura
Figura II – Organograma de produção de blocos em solo cimento
O uso do solo-cimento para fabricação de tijolos vem sendo pesquisado no
Brasil há muito tempo, constituindo um dos elementos principais da construção
com solo, daí a necessidade de se conhecer os materiais utilizados,
principalmente o solo, que deve ser física e mecanicamente caracterizado,
estudando a resistência à compressão simples do material solo-cimento,
determinada experimentalmente em corpos-de-prova, tijolos e painéis de
alvenaria, analisando-se também a deformabilidade (3).
Segundo LIMA (4) a homogeneização deve ser feita com a ajuda de um
borrifador para evitar o aparecimento de grumos. Posteriormente é levado para a
prensagem, que pode ser manual ou mecanizada. Com a moldagem, os blocos
em solo-cimento são levados para cura, a fim de promover as reações do cimento
com a água, estabilizando o conjunto aos 28 dias. Ralph Proctor, em 1929,
mostrou o efeito da compactação na melhoria das características mecânicas e
hidráulicas dos solos, influenciada pela relação entre a massa específica aparente,
a umidade e a energia de compactação.
O bloco, demonstrado na figura III, traz ao empreendedor uma facilidade na
montagem (figura III.a), pois o sistema de encaixe não necessita de argamassa de
assentamento e também o alinhamento é imediato, ganhando tempo e
economizando em mão de obra e material. Outro incremento da técnica é a
possibilidade de embutir a tubulação hidráulica e elétrica (figura III.b), evitando
desperdícios nos materiais, já que toda a construção é planejada.
a) Processo de encaixe b) Instalações hidráulicas e elétricas
embutidas Figura III– Montagem dos blocos em solo cimento
Mesmo com todas essas vantagens, muitos problemas são verificados com
esses blocos, pois a estabilização do cimento com o solo em alguns casos
somente acontece em elevadas proporções, o que onera o empreendedor,
trazendo ao mercado produtos de baixa confiabilidade. A figura IV mostra um
bloco em solo-cimento o qual esteve em contato com umidade desagregando-o,
também aparecimento de eflorescências e fungos.
Além desses problemas abordados, o bloco em solo-cimento não pode ser
considerado estrutural.
Figura IV – Patologias nos blocos em solo-cimento
2.2 Processo de produção em blocos cerâmicos extrudados
A indústria da cerâmica vermelha vem buscando cada vez mais a obtenção
de materiais mais duráveis propiciando a ampliação do mercado e o crescimento
do valor agregado ao produto final, favorecendo confiabilidade ao produto.
Um grande desafio da indústria cerâmica é produzir com eficiência e
qualidade, formando peças uniformes, minimizando o desperdício. As etapas de
fabricação das peças cerâmicas descritas abaixo necessitam de grandes espaços
físicos, tanto para a produção, quanto para estocagem e secagem (figura V).
Figura V – Pátio de secagem em olarias
Como na maioria dos processos produtivos, o setor cerâmico também
possui perdas. A grande parte do processo é mecanizada, o que levaria a uma
perda mais baixa, mas não é isso que ocorre na prática. As perdas acontecem em
todas as etapas de produção, desde a extrusão até a embalagem. Já na
homogeneização, quando constatado uma mistura não adequada, o bloco já
extrudado (figura VI.a) é descartado. Outra parte do processo, com elevadas
perdas, é o transporte e manuseio (figura VI.b).
a) Perdas na extrusão b) Perdas após queima
Figura VI – Perdas na indústria cerâmica
Devidos a esses fatores e também à baixa qualidade de determinadas
cerâmicas, as quais não investem em melhorias em suas produções, os gastos
acabam ficando elevados e produtos com baixa qualidade, principalmente na
estrutura física das peças, pois o alinhamento entre as faces fica comprometido,
elevando os custos para o construtor, já que terá que corrigir com argamassa, por
exemplo.
Unindo a técnica usada em solo-cimento, a qual facilita a montagem das
alvenarias, com a qualidade final de um produto pós queima, foi dado início ao
processo de produção dos blocos prensados e queimados.
2.3 Processo de produção do bloco prensado e queimado
O processo, muito semelhante ao processo de produção do solo-cimento
como descrito na figura VII, pode ser implementado por qualquer produtor
cerâmico, adquirindo alguns equipamentos.
Figura VII – Processo de produção do bloco prensado e queimado
O material usado é triturado a fim de eliminar torrões que possuem
tamanhos elevados, posteriormente é peneirado em uma peneira ABNT nº 60
(peneira de arroz), em seguida é adicionado água (parte mais importante do
processo). Com o material na umidade desejada e homogeneizada, leva-o através
de esteira para a prensa, que o compactará na pressão desejada. O bloco é
retirado da prensa e montado já para queima, eliminando o processo de secagem
normalmente usado. Após queima, os blocos são empacotados.
3. MATERIAIS E MÉTODOS
O material usado foi uma argila normalmente encontrada na região de
Campos dos Goytacazes, e usada em indústrias cerâmicas.
A fim de determinar a umidade de prensagem, é separado em sacos
plásticos vedados o material a ser prensado. De cada saco são recolhidas três
amostras para determinação da umidade local do material. Essas cápsulas são
levadas para estufa onde permaneceram por 24 horas a uma temperatura de 100
ºC ±5 ºC. Após o tempo são pesadas as cápsulas e se tem a umidade de cada
saco. Foram feitos diferentes ensaios de prensagem para diferentes umidades. A
umidade de prensagem vai de acordo com o material usado.
A fôrma que dá a morfologia ao bloco, possui um determinado volume que
deverá comportar a maior quantidade de material possível para prensagem, já que
a força que irá unir as partículas não será dada pela plasticidade do material,
como na extrusão, e sim uma compactação. Portanto quanto maior a força de
prensagem, e menor a umidade melhor será o comportamento deste bloco.
Foram realizados ensaios com blocos prensados em prensas manuais e
prensas mecânicas, com diferentes umidades de prensagem, e os blocos foram
quimados a uma temperatura de 900º C.
4. RESULTADOS E ANÁLISES
4.1 Características químicas e físicas A analise química em forma de óxidos da matéria-prima foi realizada por
equipamento EDX (SHIMADZU EDX-700) conforme tabela I, tem por objetivo
identificar a composição da amostra para que possa ser usada como parâmetro de
comparação em resultados obtidos com a mesma metodologia proposta neste
trabalho.
Tabela I – Teores químicos do material utilizado na confecção dos prismas (% em peso)
Elementos %
SiO2
Al2O3
Fe2O3
K2O
TiO2
SO3
CaO
46,5
37,6
9,9
2,3
1,7
1,2
0,3
A figura VIII apresenta a curva granulométrica do material usado neste
trabalho, a qual se pode notar as proporções de argila, silte e areia
respectivamente de 38,8%, 47,5% e 13,7%.
.
Figura VIII – Curva granulométrica do material usado para prensagem
Os índices de Atterberg encontrados estão descritos na tabela II.
Tabela II – Índices de Atterberg
LL (%) LP (%) IP (%) Índices 59,5 30,2 29,3
A figura IX apresenta os resultados dos ensaios de resistência
mecânica, para algumas umidades de prensagem manual em uma prensa MTS-
010. Nota-se que, para um aumento de umidade, a resistência mecânica diminui.
Observa-se também o ponto “A”, um ponto de dispersão, onde a umidade de
prensagem foi muita elevada, aumentando a resistência do bloco, porém a
estética deste bloco e outras características físicas foram muito comprometidas, já
que este bloco apresentou elevada porosidade.
0,000,501,001,502,002,503,003,504,004,505,00
0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00
Umidade (%)
Res
istê
ncia
(MP
a)
A
Figura IX – Dispersão entre resistência e umidade – prensagem manual
A figura X apresenta resultados encontrados em prensas mecanizadas,
onde o grau de compactação e a uniformidade são de maior confiabilidade. Outro
fator a observar, é a umidade de prensagem que pode ser menor, já que essas
máquinas possuem cargas que variam até 25 toneladas, diferentes da prensagem
manual. Foram avaliadas três umidades de prensagem, 10%, 14%, e 15%.
0,000,50
1,001,502,002,50
3,003,504,00
4,505,00
0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00
Umidade (%)
Res
istê
ncia
(MPa
)
Figura X – Dispersão entre resistência e umidade – prensagem mecânica
5. CONCLUSÕES
A avaliação final foi satisfatória, onde pelos processos de fabricação
analisados, foi comprovada a possibilidade de constituir um bloco cerâmico por
processo de prensagem e este ser de encaixe. Constatou-se também que a
umidade de prensagem é de extrema importância no resultado final da resistência
dos blocos. Apesar de alguns resultados, na prensagem manual serem
satisfatórios para uma produção elevada, é inviável, já que a força de prensagem
humana acaba sendo diferente da anterior. Outro fato agravante para a
prensagem manual, fica para uma faixa restrita de umidade de trabalho, já que
quanto mais seco o material, maior é a força desempenhada pelo esforço braçal,
diferente da prensa mecânica, que possui condições de prensagem com forças de
até 25 tonelas.
Cabe ressaltar a possibilidade de diminuir os espaços físicos de uma olaria,
já que os blocos prensados não necessitam de grandes áreas de secagem, pois
possuem baixa umidade quando prensados.
6. REFERÊNCIAS - XAVIER, G.C. (2001). Utilização de Resíduos de Mármore e Granito na Massa
de Conformação de Cerâmica Vermelha. Dissertação de Mestrado em Ciências de
Engenharia – Campos dos Goytacazes – RJ. Universidade Estadual do Norte
Fluminense – UENF.
- FREIRE, W.J. (1976). Tratamento prévio do solo com aditivos químicos e seu
efeito sobre a qualidade do solo-cimento. Piracicaba: Universidade de São Paulo -
ESALQ, 142p. Tese Doutorado
- ROLIM, M. M.; FREIRE, W. J.; BERALDO, A. L. (1999) Análise comparativa da
resistência à compressão simples de corpos-de-prova, tijolos e painéis de solo-
cimento, Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v.3, n.1, p.89-92,
Campina Grande, PB, DEAg/UFPB.
- LIMA, T. V. (2006) Estudo da produção de blocos de solo-cimento com matérias-
primas do núcleo urbano da cidade de Campos dos Goytacazes – RJ. Tese de
Mestrado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil da
Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro – UENF
PRODUCTION PROCESS OF FITTING CERAMIC BLOCKS PRESSED AND
BURNED
ABSTRACT
The process usually used at the brickworks for production of blocks is the
extrusion, which, it propitiates due to different factors elevated losses, as much of
material as of pieces. In the extrusion process the loss is basically related to the
necessary humidity for molding, already in the drying and it burns due to
imperfections and transport. When no discharged due to the high deformations
those blocks become great problems in the work , because that deformity demands
corrections with the use of mortars. This work shows a new alternative, that are
pressed and burned blocks in the productive stage it eliminates great part of the
losses compared with the extrusion process, because the pressed blocks takes low
humidity discarding the costly drying. In the work stonemasons, the great
advantage is for the fitting system, similar to the traditional used in soil-cement
block, and they can still be used as structural blocks.
Key-words: structural ceramic blocks, pressed and burned blocks, soil-cement,
fitting.