Anais do 45º Congresso Brasileiro de Cerâmica 04058



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Anais do 45º Congresso Brasileiro de Cerâmica 040580

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

cmartins@power.ufscar.br

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).

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 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.



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.

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 B

Carga 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 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.

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.




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, 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 CERAMICS

ABSTRACT


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

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