Efeito da granulometria sobre a gresificaçÃo de massa cerâmica vermelha



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Anais do 45º Congresso Brasileiro de Cerâmica 040170

30 de maio a 2 de junho de 2001 - Florianópolis – SC




EFEITO DA GRANULOMETRIA SOBRE A GRESIFICAÇÃO DE MASSA CERÂMICA VERMELHA

C.M.F. Gomes, C.M.F. Vieira e J.N.F. Holanda

UENF-LAMAV, A. Alberto Lamego 2000 CEP: 28015-620

Campos dos Goytacazes-RJ. holanda@uenf.br



RESUMO



Este trabalho tem por objetivo avaliar o efeito da granulometria sobre a gresificação de massa cerâmica vermelha preparada com dois tipos de argila da região de Campos dos Goytacazes-RJ. As granulometrias usadas foram: < 40 mesh, < 100 mesh e < 325 mesh. Os corpos de prova de seção retangular (11,5 x 2,54 cm) foram obtidos por prensagem uniaxial em 34 MPa e queimados em forno elétrico na temperatura de 1.100 oC. As seguintes propriedades foram determinadas: tensão de ruptura à flexão (3 pontos), retração linear, absorção de água, porosidade aparente e massa específica aparente. Os resultados mostram que a granulometria afeta a gresificação da massa cerâmica vermelha.
Palavras-chave: granulometria, gresificação, massa cerâmica vermelha.

INTRODUÇÃO

As argilas são matérias-primas principais utilizadas na fabricação de produtos de cerâmica vermelha. As razões para isso são(1): a) apresentam consistência plástica quando é adicionada água na proporção adequada; b) apresenta resistência mecânica após queima adequada para este tipo de aplicação; c) possibilita a aplicação de técnicas de conformação relativamente simples; e d) é disponível em grandes quantidades e baixo custo.

De maneira geral é possível fabricar produtos de cerâmica vermelha com variados tipos de argilas e oriundas dos mais diversos lugares do mundo, utilizando-se técnicas distintas de processamento(2),(3). Como conseqüência, são obtidos produtos com propriedades bem distintas.

A região de Campos dos Goytacazes-RJ é rica em jazimentos de argilas predominantemente cauliníticas(4), na qual está instalado um pólo cerâmico composto por cerca de cem cerâmicas de pequeno e médio porte. Este pólo é responsável por cerca de 35 % de toda a produção de cerâmica vermelha do estado do Rio de Janeiro(5). É prática comum na região as cerâmicas prepararem empiricamente suas massas a partir de duas ou mais argilas em proporções pré-determinadas. De modo geral as massas preparadas são constituídas de uma argila gorda (mais plástica) e de uma argila magra (menos plástica), com consistência adequada para conformação por extrusão.

Neste trabalho é feito um estudo preliminar sobre uma massa cerâmica vermelha, classificada em três faixas granulométricas distintas, visando verificar o efeito da granulometria sobre a gresificação dos corpos de prova. Além disso, pretende-se também verificar se uma granulometria mais fina permite que a massa estudada possa ser aplicada para produtos de maior valor agregados, com pisos e revestimentos cerâmicos.
MATERIAIS E MÉTODOS
A massa cerâmica utilizada foi obtida a partir da mistura de duas argilas vermelhas da região de Campos dos Goytacazes-RJ, sendo que uma é gorda e a outra é magra, na proporção de 1:1. Esta massa é constituída pelos argilominerais caulinita, muscovita e montmorilonita, com predominância de caulinita(6). Nesta massa foi observada também a presença de quartzo. A composição química da massa é dada na Tabela I(6).
Tabela I - Composição Química da Massa Cerâmica Vermelha.


SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

Na2O

K2O

TiO2

PF

51,67

25,78

7,81

0,13

0,59

0,39

1,33

1,37

11,50

A massa cerâmica foi classificada por peneiramento em três frações granulométricas: M40 (< 0,425 mm (< 40 mesh)), M100 (< 0,150 mm(< 100 mesh)) e M325 (< 0,045 mm (< 325 mesh)). As granulometrias destas frações foram determinadas por combinação de técnicas de peneiramento e sedimentação (NBR 7181-84). Ainda, o percentual de resíduo destas frações foi determinado por peneiramento. Após secagem à 110 oC por 24 h, as massas foram umedecidas até atingir umidade de 7 % e mantidas em sacos plásticos fechados num dessecador por 24 h.



Os corpos de prova foram obtidos por prensagem uniaxial numa prensa hidráulica, marca Schwing Siwa, modelo PHMA, utilizando-se uma matriz de aço temperado de seção retangular. A pressão de compactação usada foi de 34 MPa. Os corpos-de-prova de seção retangular (11,43 x 2,54 x 0,7 cm) foram secados em estufa em 110oC por 24 h. A queima foi realizada a 1.100oC num forno câmara, marca Brasimet, modelo K 150, sendo os corpos de prova mantidos na temperatura de patamar por 6 minutos. A taxa de aquecimento foi de 10oC/min. O resfriamento foi realizado por convecção natural, desligando-se o forno. As seguintes propriedades cerâmicas foram determinadas: tensão de ruptura à flexão(3 pontos), absorção de água, retração linear, porosidade aparente e densidade aparente.
RESULTADS E DISCUSSÃO
A Tabela I mostra dados da distribuição de tamanho de partículas das massas estudadas. Observa-se que todas as massas apresentam elevado percentual de partículas com diâmetro esférico equivalente < 2m, as quais estão relacionadas com os argilominerais. As massas M40 e M100 apresentam percentuais de argilomineral muito próximos. Observa-se também um baixo percentual de areia ( fração > 63m) para as massas M40 e M100. A massa M325 apresenta o maior percentual de fração < 2m (70%) e praticamente não há presença de areia.
Tabela I – Dados granulométricos das massas cerâmicas (% em peso).


Massas Cerâmicas

Fração

> 63m

Distribuição da fração abaixo de 63m


2m

44m

M40


7

63

91

M100

5

61

93

M325

0

70

100

A Tabela III mostra os dados das propriedades tecnológicas determinadas para as massas cerâmicas após queima a 1110oC.
Tabela III – Propriedades Tecnológicas das Massas Cerâmicas.



Propriedades

Massas Cerâmicas


M40

M100

M325

Densidade aparente a seco


1,73  0,02

1,71  0,01

1,70  0,01

Densidade aparente de queima

1,93  0,02

1,96  0,03

1,98  0,03

Retração linear

8,1  0,4

8,7  0,4

9,5  0,3

Absorção de água

13,6  0,5

13,6  1,7

14,2  0,5

Porosidade aparente

27,2  0,8

27,1  2,6

28,0  0,7

Tensão de ruptura

8,4  1,4

16,4  2,7

13,9  1,8

Observa-se pela Figura 1 que a densidade a seco diminui com uma granulometria mais fina das partículas primárias. Apesar da elevada pressão utilizada (34 MPa), as amostras para as três massas cerâmicas elaboradas apresentaram baixos valores de densidade. Este comportamento é devido a um excessivo percentual de argilomineral e provavelmente às características não adequadas dos grânulos como distribuição granulométrica e morfologia. Por outro lado, observa-se um aumento da densidade aparente de queima a medida que a granulometria torna-se mais fina. Este comportamento pode estar relacionado à elevada reatividade dos argilominerais.

A Figura 2 mostra o comportamento da retração linear em função das massas cerâmicas elaboradas. Observa-se que ocorre um aumento da retração linear de queima à medida que a granulometria da massa torna-se mais fina. A maior retração linear da massa M100 em relação à massa M40 é devido principalmente a menor densidade aparente a seco da massa M100, pois de acordo com a Tabela II, estas massas apresentam praticamente o mesmo percentual de argilomineral (fração < 2m) e de areia (fração > 63m). Entretanto, para a massa M325, a maior retração linear obtida está associada também ao maior percentual de argilominerais em relação às outras massas cerâmicas.

Figura 1 – Densidade aparente das massas cerâmicas.


Figura 2 – Retração Linear de Queima das Massas Cerâmicas.


A Figura 3 mostra o comportamento das propriedades de absorção de água e porosidade aparente das massas cerâmicas elaboradas. Observa-se que as massas cerâmicas M40 e M100 apresentam praticamente os mesmos valores de absorção de água e porosidade aparente. Entretanto, a massa cerâmica M325 apresentou uma maior porosidade em relação às massas M40 e M100. Era de esperar um comportamento contrário ao observado, pois a massa M325 apresentou uma maior densidade aparente de queima. Entretanto, a massa M325 apresentou em alguns corpos-de-prova trincas devido à excessiva retração linear. Estas trincas contribuiram para o aumento dos valores de absorção de água e porosidade aparente da massa M325. A origem destas trincas pode estar relacionada com o elevado percentual de argilominerais da ordem de 70 % (Tabela I) presentes nesta massa, com predominância da caulinita. Entretanto, não é descartada a possibilidade de que a expansão do ar aprisionado no interior do corpo cerâmico (M325), possa também contribuir para a formação destas trincas.

A Figura 4 mostra os valores de tensão de ruptura das massas cerâmicas. Observa-se que há um elevado incremento no valor desta propriedade para a massa M100 em relação à massa M40, apesar de apresentarem o mesmo nível de porosidade. Este comportamento pode estar relacionado com a obtenção de elevados valores de tensão de ruptura para alguns corpos-de-prova da massa M100 e à elevada dispersão de valores de resistência mecânica de materias frágeis e de ensaios de flexão de três pontos normalmente obtidos. A massa M325 apresentou um menor valor de tensão de ruptura em relação à massa M100 devido também às trincas observadas em alguns corpos-de-prova.



Figura 3 – Absorção de Água e Porosidade Aparente das Massas Cerâmicas.



Figura 4 – Tensão de Ruptura das Massas Cerâmicas.



CONCLUSÕES


 Os valores obtidos de densidade aparente a seco das massas cerâmicas elaboradas foram baixos, apesar da elevada pressão de compactação utilizada. O baixo valor de densidade aparente a seco associado a uma elevada perda ao fogo e deficiência de fundentes, conforme observado pela análise química, conferiu às massas cerâmicas valores de propriedades tecnológicas não satisfatórios como elevada retração linear, elevada absorção de água e baixa resistência mecânica para a temperatura de queima utilizada. Com isso, para a utilização da massa cerâmica vermelha para fabricação de produtos prensados como revestimentos cerâmicos, há necessidade da adição de fundentes para possibilitar a obtenção das propriedades tecnológicas adequadas.

 Entretanto, a massa cerâmica utilizada neste trabalho pode ser adequada para a fabricação de produtos de cerâmica vermelha de elevado valor agregado como blocos estruturais e pisos rústicos que são fabricados por extrusão e ciclos de queima lentos. Talvez haja necessidade de um ajuste na plasticidade da massa, devido ao elevado percentual de argilomineral. Isto pode ser realizado com adição de areia ou chamote.

REFERÊNCIAS

1. P. S. Santos, Ciência e Tecnologia das Argilas, 2a Edição, Vol 1, Edgard Blucher, São Paulo-SP, Brasil (1989), 408 p.

2. A. G. Verduch, Técnica Cerámica 232 (1995) 214.

3. C. F. Gomes, Argilas – O que são e para que Servem, Editora Fundação Caloustre, Lisboa, Portugual, (1986).

4. J. N. F. Holanda, G. P. Souza, Anais do 43o Congresso Brasileiro de Cerâmica, Florianópolis, S.C., (1999), pp. 8201-8210.

5. SENAI – Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial, Projeto Estratégico – SD 011 – S – Estudo do Setor de Cerâmica Vermelha – Região Sudeste. Junho, 1997.



6. C. M. F. Vieira, J. N. F. Holanda. D. G. Pinatti, Cerâmica 46, 297 (2000) 15-18.

GRANULOMETRY EFFECT ON RED CERAMIC BODY GRESIFICATION


ABSTRACT



The objective of this work i to evaluate the granulometry effect on red ceramic body gresification obtained with two types of clay from Campos of Goytacazes-RJ country. The granulometries used were: < 40 mesh, < 100 mesh and < 325 mesh. Rectangular ceramic bodies (11,5 x 2,54 cm) were obtained by uniaxial pressing at 34 MPa and fired in a electric furnace in the temperature of 1100oC. The following properties were determined: flexure rupture tension(3 points), lineal shrinkage, water absorption, apparent porosity and apparent specific mass. The results show that the granulometry influence the the red ceramic body gresification.
Word-key: granulometry, gresification, red ceramic mass.

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