Materiais de louça branca

Transcrição

MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO
Prof. Aline Fernandes de Oliveira, Arquiteta Urbanista - 2010
MATERIAIS CERÂMICOS
Cerâmicas Tradicionais: Produtos das indústrias dos silicatos.
- Porosas: produtos das argilas, cimento Portland;
-Impermeáveis: vidros de silicatos, grès porcelânico.
Cerâmicas avançadas, finas, novas:
- Óxidos cerâmicos puros;
- Cerâmicas magnéticas, condutoras, semi-condutoras, supra-condutoras, etc.
- Refratários alto desempenho;
- Carbetos; Boretos;
- Vidros especiais; Peneiras moleculares;
- Vidro-cerâmicas, sol-gel;
- Cermet; Cermpolímero.
Prof. Aline Fernandes
DEFINIÇÃO
a) Pedras Artificiais: Materiais que substituem as pedras em suas aplicações ou têm
aparência geral semelhante.
- Materiais de cerâmicas;
- Materiais de cimento.
b) Cerâmicas: Pedra artificial obtida pela moldagem, secagem, e cozedura das argilas ou
de mistura contendo argilas.
→ Definição científica: Associação entre elementos metálicos e elementos não-metálicos
geralmente por ligação iônica.
Possui grande durabilidade (alta temperatura de fusão). São isolantes elétricos e
térmicos. Duros, mas frágeis.
AS ARGILAS - DEFINIÇÃO
Materiais terrosos que quando misturados com a água apresentam alta plasticidade.
Constituídas de partículas cristalinas extremamente pequenas formadas por um número
estrito de substâncias: os argilo-minerais (uma argila pode ser constituída por um ou
mais argilo-minerais).
"As argilas são compostas por partículas coloidais de φ < 0,005 mm, com alta
plasticidade quando úmidas e que, quando secas, formam torrões dificilmente
desagregáveis pela pressão dos dedos", segundo a ABNT.
AS ARGILAS - DEFINIÇÃO
Argilo-minerais:
Silicatos hidratados de alumínio, ferro e magnésio, mais elementos alcalinos e
alcalinoterrosos e sílica, alumina, mica, óxido de ferro, magnésio, matéria orgânica, etc.
Resultantes da degradação das rochas sob a ação da água e gás carbônico.
Não existem duas jazidas de argila rigorosamente iguais.
AS ARGILAS
TIPOS DE DEPÓSITOS DE ARGILA:
→ Na superfície das rochas, como resultado da decomposição superficial das mesmas;
→ Nos veios e trincas das rochas;
→ Nas camadas sedimentares, onde foram depositadas por vento e chuvas;
→ ARGILAS RESIDUAIS: Encontradas no local onde se originou. Caulins (primários) ricos
em quartzo, mica e feldspato. → CERÂMICA BRANCA
→ ARGILAS SEDIMENTARES: Depósito fica longe da rocha de origem, foi transportada:
Pela água: estratificada e pelo vento: não estratificada, mas porosa. Mais rica em argilominerais e menos rica em quartzo e restos da rocha de origem: caulins secundários →
CERÂMICA VERMELHA.
AS ARGILAS
TIPOS DE ARGILA:
→ Argilas de cor de cozimento branca: caulins e argilas plásticas;
→ Argilas refratárias: caulins, argilas aglomerantes aluminosas;
→ Argilas para a produção de grés;
→ Argilas para materiais cerâmicos estruturais, amarelas ou vermelhas;
Classificação conforme a maior ou menor quantidade de colóides*:
- Argilas gordas: plásticas, se deformam muito no cozimento (argilo-minerais ricos em
alumina);
-Argilas magras: mais porosas e frágeis (argilo-minerais ricos em sílica).
*são sistemas nos quais um ou mais componentes apresentam pelo menos uma de suas dimensões em det.
medida (1nm a 1µm)
AS ARGILAS - COMPONENTES:
→ Caulim: caulinita ( pó branco) misturada com outros elementos.
- Argilo-mineral mais simples
- Estrutura lamelar: camada mista de silicato e hidróxido de alumínio
- Úmida → muito plástica ; Secagem → alta retração
→ Óxido de ferro
- Cor avermelhada;
- Diminui a plasticidade e refratariedade.
→ Sílica livre (areia)
- Reduz a plasticidade e retração;
- Aumenta a brancura;
-Diminui a resistência mecânica, mas melhora a sinterização.
→ Alumina livre ( óxido de alumínio)
- Aumenta a refratariedade;
-Reduz a plasticidade e resistência mecânica.
→ Feldspatos ( fundentes)
- Diminuem a plasticidade e o ponto de fusão;
- Aumentam a massa específica, resistência e impermeabilidade.
→ Compostos cálcicos (sais)
- Reduzem refratariedade e plasticidade;
- Dão eflorescências.
→ Matéria orgânica
- Aumenta a plasticidade, porosidade e retração;
- Dá a cor escura das argilas antes do cozimento.
→ Água
- Água de constituição: pertence à rede cristalina;
- Água de plasticidade ou adsorvida: adere à superfície das partículas coloidais;
- Água de capilaridade, livre ou de poros: preenche os poros e vazios.
AS ARGILAS - PROPRIEDADES:
Plasticidade:
Propriedade que um sistema possui de se deformar pela aplicação de uma força e de
manter essa deformação quando a força é retirada. Resulta das forças de atração entre
partículas de argilo-minerais e a ação lubrificante da água entre as partículas lamelares;
forças de atração que podem ser anuladas se a película de água entre as lamelas é
excessiva.
→ Limite de Plasticidade (LP): Teor de água expresso em % de argila seca à 110 ºC de
uma massa plástica de argila, acima da qual a massa pode ser enrolada em cilindros
com 3 à 4 mm de diâmetro e 15 cm de comprimento. Argilas que não podem formar
esse cilindro com nenhum teor de água são consideradas como não plásticas.
→ Limite de liquidez ( LL): Teor de água expresso em % de argila seca a 110 ºC, acima
do qual a massa flui como um líquido, quando agitada ligeiramente.
→ Índice de Plasticidade:
IP = LL – LP
→ Índice de Consistência:
IC = LL - h
LL - LP
h = teor de umidade no estado em que a argila se encontra na natureza.
Classificação da ABNT:
Argila muito mole IC < 0 corre com facilidade entre os dedos;
Argila mole 0 < IC < 0,5 facilmente moldada pelos dedos;
Argila média 0,5 < IC < 0,75 requer esforço médio;
Argila rija 0,75 < IC < 1 requer grande esforço;
Argila dura IC > 1 não pode ser moldada pelos dedos.
A Plasticidade depende do tipo e percentagem dos argilo-minerais, do tamanho e forma
das partículas, da capacidade de troca de íons e da presença de outras substâncias.
Retração:
→ Secagem: Evaporação da água. A distância entre as partículas diminui, ocorre a
retração. A retração é proporcional ao grau de umidade, composição da argila e ao
tamanho das partículas.
→ Retração não é uniforme ⇒ bloco pode se deformar.
→ Fatores que aumentam a plasticidade, também aumentam a retração.
Secagem e sinterização:
-Secagem: Evaporação da água ⇒ retração.
A secagem no interior da peça ocorre pela difusão da água até a superfície onde
acontece a evaporação. Se a velocidade de evaporação é maior do que a velocidade de
difusão da água do interior da peça até a superfície. A superfície seca antes do interior e
se retrai. Ocorre tensão diferencial, ocasionando fissuras e deformação da peça.
É necessário controlar a velocidade de evaporação a fim de que ela seja no mínimo da
ordem de grandeza da velocidade de difusão da água.
É feito o controle da temperatura, umidade e fluxo de ar.
Observação: A espessura da peça tem influência na secagem.
- Sinterização (queima):
→ Até 110 ºC: Evaporação da água de capilaridade e amassamento.
→ A partir de 300-400 ºC: Perda da água adsorvida: A argila se enrijece.
→ Entre 600 e 800 ºC:
- Perda da água de constituição;
- Combustão da matéria orgânica;
- Decomposição da pirita FeS2 → Fe2O3 (cor);
- Decomposição dos hidróxidos;
- Transformação alotrópica do quartzo α → β (573 °C).
- Sinterização (queima):
→ Entre 800 e 950 ºC:
- Calcinação dos carbonetos → óxidos;
- Decomposição dos sulfetos;
→ A partir de 950 ºC: Início da vitrificação ( sinterização). A sílica de constituição e a
das areias, assim como os feldspatos, formam uma pequena quantidade de vidro que
aglutina os demais elementos dando após o resfriamento dureza, resistência e
compactação ao conjunto. A qualidade de um artigo cerâmico depende da quantidade
de vidro formado: é ínfima nos tijolos comuns e, grande nas porcelanas.
PROPRIEDADES DAS CERÂMICAS:
Dependem da constituição, cozimento, processo da moldagem, etc.
Propriedades Mecânicas:
→ Alta resistência à compressão:
- Relacionada com as forças interatômicas;
- Aumenta com granulometria mais homogênea e fina;
-Diminui com o aumento da porosidade.
Ex: 10% de porosidade pode diminuir em 50% o módulo de ruptura do mesmo material
sem poros. σmr = σo exp (-nP)
Propriedades Mecânicas:
→ Baixa resistência à tração: Fratura frágil.
Formação e propagação das fissuras através da seção transversal do material numa
direção perpendicular à carga aplicada.
Microfissuras na superfície e na massa, poros internos, contornos de grãos amplificam a
intensidade das cargas aplicadas e facilitam a propagação das tensões.
→ Dureza, resistência ao desgaste: depende da quantidade de vidro formado.
- Absorção ou porosidade aparente: Percentagem de aumento de peso que a peça
apresenta após 24 horas de imersão de água. Absorção de água depende da
compactação, dos constituintes, a queima, etc.
- Sucção:
. Cerâmicas com alta sucção → argamassa plástica com alto teor água/cimento;
.Cerâmicas com baixa sucção → argamassa “firme”.
- Outras propriedades:
. Mau condutor elétrico e térmico;
. Bom isolante acústico, mas péssimo absorvente acústico.
- Desagregação das cerâmicas:
→ Agentes físicos:
- Umidade e vegetação: Depende da porosidade;
- Fogo: Resistência à compressão diminui quando a temperatura aumenta por causa das
tensões diferenciais criadas pela dilatação desuniforme dos componentes.
→ Agentes químicos: Sais internos são dissolvidos pela umidade e podem recristalizar
na superfície: eflorescência. Má aparência. Deslocamento e queda de revestimento.
→ Agentes mecânicos:
- Baixa resistência á flexão ⇒ uso em “compressão”;
- Devem ser resistentes aos choques (transporte).
AS ARGILAS
CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS CERÂMICOS USADOS NA CONSTRUÇÃO:
a) Materiais cerâmicos secos ao ar;
b) Materiais cerâmicos de baixa vitrificação;
c) Materiais cerâmicos de alta vitrificação:
- Materiais de louça;
-Materiais de grès cerâmico.
d) Refratários.
AS ARGILAS
FABRICAÇÃO DA CERÂMICA:
Segue os seguintes passos:
- Exploração da jazida ( extração do barro);
- Preparação da matéria-prima;
- Moldagem;
- Cozimento;
- Vitrificação especial (às vezes).
AS ARGILAS - FABRICAÇÃO
Exploração da jazida:
→ Localização (em relação à indústria e centro consumidor);
→ Remoção da camada superficial (grande porcentagem de matéria orgânica);
→ Características geológicas (equipamentos adequados);
→ Topografia do local (facilidade de acesso);
→ Profundidade máxima;
→ Características do barro relacionadas com a aplicação: Teor de argila, Profundidade,
Granulometria, Umidade, etc.
Exemplo: Matéria orgânica ⇒ ↑ porosidade
Carbonato de Cálcio e compostos sulfurosos ⇒ fendas
Preparação da matéria-prima:
→ Sazonamento (ou apodrecimento da argila: exposição às intempéries):
- Fermentação da matéria-orgânica;
- Lavagem de sais solúveis;
- Desagregação dos torrões;
-Oxidação de piritas (sulfeto de ferro).
→ Eliminação das impurezas grosseiras (sedimentação, centrifugação, etc.).
→ Maceração: Desintegração, trituração, peneiramento: para a obtenção de partículas
menores.
Preparação da matéria-prima:
→ Loteamento do barro: Correção para dar à mistura a constituição desejada
relacionada à aplicação.
- Cerâmica fina: eliminação dos grãos graúdos por lavagem sedimentação e filtração;
- Adição de areia fina ou argila já cozida e depois moída: diminuir a retração.
Observação: uma argila muito magra ( com poucos colóides) se tornará muito porosa,
quebradiça e absorvendo muita umidade. ⇒ Necessidade de corrigir o teor de argila.
→ Amassamento e mistura: Adição da água ou não.
- Proporciona a homogeneidade;
- Prepara a pasta para a moldagem.
Moldagem:
→ Operação que vai dar a forma desejada à pasta cerâmica;
→ Acrescentando-se mais água:
↑ facilidade de moldagem ↓ consumo de energia;
↑ contração na secagem e deformação ↑ tempo de secagem;
* Moldagem com pasta fluída:
→ 30 à 50 % de água;
→ Processo de barbotina:
- a solução é colocada em moldes porosos de gesso
- a água é absorvida e a argila adere às paredes
- quando seca, a peça se retrai e se descola
→ Porcelanas, louças sanitárias, peças para instalação elétrica e de formato complexo.
* Moldagem com pasta plástica mole ( branda):
→ 25 à 40 % de água ;
→ Moldes de madeira ou torno de oleiro ( manual ou automático);
→ Vasos, pratos, xícaras, tijolos brutos.
* Moldagem com pasta plástica consistente (dura):
→ 15 à 25 % de água;
→ Processo de extrusão: forçar a massa a passar sob pressão, através de um bocal
apropriado, formando uma fita uniforme e contínua; depois a coluna é cortada no
comprimento desejado;
• Moldagem com pasta plástica consistente (dura):
→ Processo pode ser acoplado com uma câmara de vácuo: ↓ porosidade;
→ Tijolos, tijoletas, tubos cerâmicos, telhas, refratários;
→ Telhas: extrusão e depois moldagem em prensas.
* Moldagem a seco ou semi-seco:
→ 5 à 10 % de água;
→ Compactação com prensas: 5 até 700 Mpa;
→ Vantagens:
- Simplicidade das operações e produção em massa;
- Tempo de secagem reduzido;
- Peças de muito boa qualidade (não tem bolhas).
• Moldagem a seco ou semi-seco:
→ Desvantagens:
- Investimento elevado;
-Limitação dos formatos.
→ Ladrilhos, azulejos, pisos, refratários, isoladores elétricos, tijolos e telhas de
qualidade superior.
Secagem:
→ Objetivo: Evaporar a maior quantidade possível de água antes da queima.
- Evaporação da água dos poros ( sem retração) seguida por
- Evaporação da água adsorvida → retração
→ Necessidade de controlar a secagem: Se a velocidade de evaporação da água é
superior à velocidade de difusão da mesma do centro para a superfície da peça.
Geração de tensões internas diferenciais. Deformação da peça e fissuras.
Velocidade de evaporação = velocidade de difusão.
Secagem → Processos:
a) Secagem natural
- Processo comum nas olarias, mas é demorado (3 a 6 semanas p/ argilas moles, 1
semana p/ argilas rijas) e exige grandes superfícies;
- Em telheiros extensos ao abrigo do sol e com ventilação controlada;
-Em depósitos colocados em torno e acima do forno.
b) Secagem por ar quente-úmido
- Material é posto nos secadores onde recebe ar quente com alto teor de umidade:
evaporação da água livre ( poros);
- Depois recebe só ar quente: perda da água adsorvida ou da plasticidade.
c) Secadores de túnel: Peças são colocadas em vagonetes que percorrem lentamente
um túnel no sentido da menor para a maior temperatura ( aproveitamento do calor
residual dos fornos 40-150 °C).
d) Secagem por radiações infra-vermelhas:
- Pouco usado → custo, peças delgadas;
- Alto rendimento e pouca deformação;
- Peças de precisão.
e) Cozimento:
→ Vitrificação ⇒ coesão;
→ Uniformidade das temperaturas no interior do forno;
→ Rendimento máximo, diminuindo as perdas por irradiação.
e.1) Fornos intermitentes: Cozimento de um lote de cada vez.
→ Elevado consumo de combustível e de mão-de-obra;
→ Desgaste da estrutura ( ciclos de queima-resfriamento);
→ Custo de instalação pequeno
→ Facilidade de execução.
e.1) Fornos intermitentes:
1) Forno de meda
2) Forno intermitente comum
3) Forno intermitente de chama invertida
4) Forno de mufla
5) Forno combinado
e.2) Fornos semi-contínuos
e.3) Fornos contínuos
1) Forno de Hoffmann
2) Forno de Túnel
AS ARGILAS - MATERIAIS
MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO DE CERÂMICA:
1. Adobe:
→ Argila seca ao ar sem cozimento: construções rústicas;
→ Compressão: até 7 MPa;
→ Problema com a umidade: se torna novamente plástica;
→ Argila pode ser usada com argamassa de assentamento.
2. Tijolos comuns:
→ Tijolos (cerâmicas) comuns: porosidade alta, superfícies ásperas e que foram
fabricados com pequena prensagem;
3. Telhas comuns:
Processo de fabricação quase idêntico à fabricação dos tijolos comuns, mas o barro
deve ser mais fino e homogêneo. A moldagem é feita por prensagem. A secagem deve
ser mais lenta que para os tijolos, para diminuir a deformação. A queima é feita nos
mesmos tipos de forno.
4. Tijoleiras e ladrilhos: São tijolos de pequena espessura, usados em pavimentação e
revestimentos.
→ Comuns (porosos): tijoleiras
- Vários tamanhos: mais usuais são quadrados ou retangular;
- Existe peças especiais para arremates;
-Espessura ± 2 cm.
→ Prensados: ladrilhos
- Alto grau de vitrificação: compacto e impermeável;
- Face inferior: rugorosidade e saliências ( ↑ a fixação);
- Alta resistência ao desgaste (pisos);
- Espessura 5-7 mm;
- Podem ser coloridos (pigmentos).
Materiais cerâmicos de alta vitrificação:
Classificados segundo a qualidade na textura interna:
-Materiais de grès cerâmico tem textura quase compacta
- Materiais de louça (faiança): impermeáveis na superfície e mais porosos no interior →
azulejos e louça sanitária
Materiais de grès cerâmico:
a) Manilhas
→ Tubos cerâmicos p/ condução de esgotos sanitários, remoção de despejos industriais
e canalização de águas pluviais.
→ Podem ser vidrados internamente e externamente ou só na parte em contato com os
líquidos.
Materiais de grès cerâmico:
b) Ladrilhos de grés (lito-cerâmica)
→ Massa quase vitrificada , mais compacta que a cerâmica vermelha e menos branca
que a faiança;
→ Material de qualidade superior; geralmente é feita uma esmaltação na face aparente;
→ Formas.
Materiais de louça branca:
→ Argilas quase isentas de óxido de ferro, contendo quartzo e feldspato finamente
moídos.
a) Louça:
→ Pó de louça : argilas brancas (caulins quase puro). Produtos duros, de granulometria
fina e uniforme com superfície vidrada.
- Louça calcária ( louça de mesa);
- Louça feldspática ( azulejos, cerâmica sanitária);
- Louça mista.
→ Vidrado : aplicado após uma primeira cozedura, seguindo-se então, o recozimento,
quando se transforma em vidro.
a) Louça:
→ Problemas com o vidrado:
- Homogeneidade (espessura, cor) ao longo da peça ⇒ ondulações na superfície.
- Diferença de coeficiente de dilatação térmica com o corpo cerâmico ⇒ tensões
diferenciais
⇒ trincas no vidrado.
b) Azulejos
→ São placas de louça:
- de pouca espessura
- vidrados numa face (externa) ⇒ impermeabilidade e durabilidade
- não vidrados na face posterior e nas arestas e até possuem saliências e reentrâncias
para melhorar e aderência com argamassa de assentamento e de rejuntamento.
→ Função: Revestir outros materiais ⇒ proteção e bom acabamento.
→ Processo de fabricação:
- Biscoito : moldagem a seco com prensagem e queima a ± 1200 °C.
- Vidrado : misturas de óxidos de grande fusibilidade com corantes adequados;
- Recozimento (biqueima) ou monoqueima.
b) Azulejos
→ O vidrado deve apresentar alta resistência às variações de temperatura e umidade,
sem gretar.
→ Dimensões comuns : 15 x 15 e 10 x 10 cm
Superficie : lisa ou chamalotada;
Arestas : de quinas retas, biseladas ou boleadas.
c) Louça sanitária
→ Normalização ampla e pouco obedecida. Pedido: Especificação deve ser bem
detalhada.
Ex.: - Bacia sanitária com ou sem sifão;
- Lavatórios comuns ou com pedestal, com ou sem saboneteira (uma ou duas),
apontados para uma ou duas torneiras;
- Mictório de parede, de bacia ou de pedestal.
g) Cerâmicas refratárias:
→ Refratária: que não se deformam abaixo de 1520 °C;
→ Altamente refratária: que não se deformam abaixo de 1785 °C;
→ Devem apresentar estabilidade de volume, resistência mecânica e resistência
química;
→ Argilas refratária (pobre em cal e óxido de ferro) sílico-aluminosas, aluminosas,
silicosas, magnesita, cromita, etc.
→ Processo: prensagem e queima até 2500 °C;
→ Forma: tijolos maciços ou tijolos especiais para chaminés e abóbadas;
→ Assentamento: argamassa refratária obtida com a mesma argila do tijolo sem
cimento ou com cimento aluminoso.
REVESTIMENTOS CERÂMICOS
TERMOS
TERMOS
TERMOS
TERMOS
NORMATIZAÇÃO
- Função principal → revestir outros materiais para dar proteção e bom acabamento.
- Principais Normas para Revestimentos Cerâmicos:
Normas internacionais ISO-DIS 10.545 e ISO-DIS 13006 adotada pela ABNT.
- Qualidade Superficial: É determinada pela presença de determinados defeitos de
fabricação: trincas, gretas, falta de esmalte, ondulações, depressões, furos, pontos,
manchas, defeitos de decoração, cantos e arestas quebrados, diferenças de tamanho e
de tonalidade.
.Classe A: se verificar nenhum defeito a uma distância de 1 metro
.Classe B: se verificar algum defeito a uma distância de 1 metro
.Classe D: se verificar algum defeito a uma distância de 3 metros
Resistência às manchas: É a facilidade e eficiência com que podem ser removidas
sujeiras, manchas e outros materiais entrando em contato com a superfície; é
importante no caso de aplicação em hospitais, restaurantes, laboratórios, indústrias
alimentícias, etc.:
Resistência química: É a capacidade do revestimento de não alterar sua aparência
quando em contato com produtos químicos:
Resistência mecânica:
REVESTIMENTOS CERÂMICOS - Resistência mecânica:
Resistência a abrasão: É o desgaste superficial causado pelo movimento de pessoas e
objetos provocando perda de brilho, variações de tonalidade, etc.
Para os revestimentos esmaltados, a avaliação é visual do desgaste provocado por um
equipamento padronizado, medindo-se o PEI:
Os materiais cerâmicos podem ser classificados, dependendo de sua superfície, em:
-Esmaltados
-Não esmaltados
Dentro dessa classificação podem ser classificados ainda, de acordo com o processo de
conformação utilizados:
-Extrudado
-Prensado
Outro tipo de classificação é em função do tipo de tratamento térmico:
-Biqueima
-Monoqueima
Quanto a característica de absorção de água, mediante uma denominação tipológica de
uso comercial, conforme tabela a seguir.
CARACTERÍSTICAS DIMENSIONAIS
ARGAMASSA DE ASSENTAMENTO
TERMOS
COMPOSIÇÃO
TIPOS
TIPOS
CLASSES
UTILIZAÇÃO
ESCOLHA DA ARGAMASSA
ARGAMASSA DE REJUNTE
ARGAMASSA DE REJUNTE

Materiais de louça branca

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