Materiais-de-Construção Civil Disciplina-Engenharia

Materiais-de-Construção Civil Disciplina-Engenharia

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1- Materiais Cerâmicos

1.1 – Introdução/Conceito.

Materiais cerâmicos são todos os materiais compostos em sua quase totalidade de argila, e que são largamente utilizados na construção civil. Os materiais cerâmicos são polifásicos, contendo elementos metálicos e não metálicos. A existência de várias fases cerâmica possibilita as combinações de átomos metálicos e não metálicos, formando muitos arranjos estruturais. Isso possibilita a obtenção de materiais cerâmicos para uma larga aplicação na engenharia. Os principais materiais cerâmicos são: tijolos, telhas, vidros, concretos, abrasivos, vidrados para porcelana, isolantes elétricos, etc.

As propriedades dos materiais cerâmicos dependem de suas estruturas. Por exemplo: a baixa condutividade elétrica é devida à imobilidade dos elétrons das ligações iônicas covalentes. Os materiais cerâmicos têm alta resistência ao cisalhamento e baixa resistência à tração e conseqüentemente, não apresentam fratura dúctil.

Devido à ausência de escorregamento entre os cristais ou grãos, os materiais cerâmicos apresentam as seguintes características:

  • Não tem ductilidade;

  • Podem ter alta resistência à compressão, desde que não se tenham poros presentes;

  • Têm possibilidade de apresentar um elevado limite de resistência.

1.2 – A argila e seus constituintes.

A argila é a matéria-prima básica da cerâmica, sendo portanto, importante conhecer sua natureza. A argila é composta por grande quantidade de material amorfo, predominando o material cristalizado. Os cristais da argila podem agrupar em espécies mineralógicas bem definidas.

Os principais constituintes das argilas são;

  • Os silicatos - são os principais constituintes das argilas. Sua unidade fundamental é o tetraedro silício-oxigênio.

  • Minerais do grupo caulinita – A caulinita faz parte da maioria das argilas. Tem forma de placas hexagonais irregulares. A composição química da caulinita é: Al2Si2O3(OH)4 ou Al2O3.2SiO2 .2H2O.

  • Minerais do grupo Montmorilonita ou esmecita – Este mineral é geralmente encontrado nas bentonitas que são rochas derivadas de cinzas vulcânicas. A água penetra facilmente na montmorilonita provocando o seu inchamento.

  • Minerais micáceos – As micas são encontradas em muitas argilas, argilitos e xistos.

  • Minerais de alumínio hidratados. - Gibsita, constituinte dos solos lateríticos, é o principal mineral de alumínio. A bauxita é um minério comum do alumínio, sendo uma mistura de bauxita, caulinita, limonita e outros minerais.

1.3 – Classificação das argilas.

Podemos classificar as argilas segundo vários critérios.De acordo com a geologia, as argilas classificam-se em:

Argilas residuais -- São assim denominadas porque são formadas no mesmo local da rocha que lhe deu origem. O principal agente formador destas argilas é a água subterrânea que percola a rocha, provocando reações químicas que vão desgastando a rocha. A pureza da argila residual depende da natureza da rocha que lhe deu origem, da quantidade de impurezas removidas, etc.

Argilas sedimentares -- Estas argilas são provenientes de materiais transportados por ações naturais: ventos, chuvas, ações glaciais, etc.

Ex: Folhelho argiloso e silicoso, Silte argiloso, Caulim sedimentar, Argila glacial, limo argilo-arenoso etc.

Segundo sua aplicação em cerâmica, as argilas são classificadas em:

  1. Cerâmica branca: Caulins residual e sedimentar.

  2. Materiais refratários com fusão acima de 1600ºC: Caulim sedimentar, Argilas refratárias – Sílica plástica.

  3. Argilas para cerâmica vermelha (de baixa plasticidade, porem contendo fundentes): Ladrilhos, manilhas, telhas e tijolos furados – argilas e folhelhos.

  4. Argilas para louça de pó de pedra (plástica, contendo fundentes).

  5. Argilas para tijolos (plástica, contendo óxido de ferro); argilas para terracotas, argilas para tijolos comuns.

  6. Argilas fundentes contendo mais óxido de ferro.

1.4 – Propriedades das argilas.

Cor - A cor não tem muita importância em cerâmica porque é alterada no cozimento. Entretanto, para a industria do papel, a cor é muito importante, devendo ser medida com muita precisão.

Composição química - A composição química regula as aplicações especificas das argilas.

Propriedades plásticas - As argilas mais finas são muito plásticas, porém certas argilas, mesmo de granulometria grosseira mas contendo pequena quantidade de montmorilonita ou de matéria orgânica rica em humo podem ser plásticas. Normalmente se emprega os limites de Atterberg para determinar a plasticidade das argilas.

Retração por secagem - A retração por secagem e medida pela variação do comprimento ou do volume quando a amostra da argila é seca em estufa a 105 – 110º C. Esta propriedade é importante na moldagem das peças cerâmicas porque pode fissurar devido ao efeito da retração.

Resistência de ruptura à flexão - Esta propriedade é importante para facilitar o manuseio entre o secador e o forno sem danificar. As argilas muito finas, principalmente aquelas que possuem montmorilonita e matéria orgânica húmica são as mais resistentes.

Desagregabilidade em água - É importante conhecer o tempo de desagregação das argilas para se estabelecer o processo e equipamentos adequados para a obtenção da massa plástica no processo cerâmico.

Queima - As propriedades de queima; a retração, variações da porosidade, liberação e absorção de calor, perda de massa e mudanças petrográficas.

1.5 – Extração e tratamento das matérias primas.

A extração e tratamento das matérias primas para cerâmica são operações importantes na fabricação de produtos cerâmicos segue o processo abaixo.

1.5.1 – Preparo da matéria prima.

Dependendo do tipo de matéria prima, o preparo vai exigir processos e equipamentos diferentes para redução das dimensões das partículas extraídas. Os principais métodos de redução ou fragmentação das partículas são:

  • Compressão simples;

  • Compressão por impacto;

  • Britagem.

1.5.2 – Classificação das partículas.

As partículas podem ser classificadas por peneiramento, por meio de água e por meio de ar.

1.5.3 – Tratamentos.

A matéria prima pode sofrer os seguintes tratamentos.

Químicos – As matérias primas não são tratadas quimicamente, exceto as utilizadas nos vidrados ou refratários especiais.

Separação magnética – A separação magnética e utilizada para remover resíduos de minerais de ferro presentes no0s feldspatos.

Flutuação pela espuma – Neste processo, o minério é pulverizado em água com agente espumante para separar as partículas prejudiciais.

Filtragem – A filtragem é empregada para remover sais solúveis da argila.

Secagem – A secagem é feita a céu aberto, sob cobertura ou em câmara quente.

Moldagem – Os métodos de moldagem são os seguintes; Manual, prensagem a seco, extrusão, moldagem plástica e colagem. A moldagem manual ainda é muito comum nas pequenas olarias, onde se emprega um processo semi-artesanal, onde a massa é moldada em formas de madeira ou de metal.

Prensagem a seco – Este processo é aplicado para fabricação de ladrilhos, azulejos, isolantes elétricos, telhas e produtos refratários.

Conformação por extrusão – Neste processo a massa plástica é forçada através de um molde, formando uma peça contínua que é cortada nos comprimentos estabelecidos para o produto que está sendo fabricado. A extrusão pode ser feita por maromba e por pistão. É um processo utilizado para a fabricação de tijolos, manilhas, etc.

Colagem - A colagem é um processo próprio para a fabricação de peças domésticas.

Secagem – Ao sair dos moldes, as peças são transportadas para uma área de secagem que pode ser à sombra, ao sol ou em câmaras quentes.

Queima – A queima das peças é feita em fornos próprios onde a elevação da temperatura deve ser controlada para que as transformações químicas se processem normalmente sem perturbar a estrutura da peça. Se a queima for muito lenta seria ótimo, mas haveria consumo exorbitante de combustível, devendo-se equilibrar a velocidade para que seja técnica e economicamente satisfatória.

1.6 – Produtos cerâmicos para a construção civil.

Os produtos cerâmicos podem ser classificados da seguinte forma:

  1. Porosos: Tijolos, telhas, ladrilhos, azulejos, pastilhas, manilhas, etc.

  2. Louça: Calcária, feldspática e sanitária.

  3. Não porosos: Grês cerâmico e porcelana.

  4. Refratários: Silicosos, silício-aluminosos, aluminosos, magnesita, cromomagnesita e cromita.

1.6.1 – Tijolos.

Os tijolos são materiais de largo uso na construção de edifícios. São produzidos em todas as regiões do país, por processos que vão do mais rude empirismo aos mais evoluídos mecanicamente. Por este processo, a pasta de barro, depois de convenientemente amassada, é moldada por extrusão, cuja fieira contínua é cortada no comprimento desejado. Os tijolos são secos á sombra ou artificialmente, antes do cozimento que é feito em fornos intermitentes e contínuos. Deste modo desenvolveram-se formas mais aperfeiçoadas para o produto e melhoraram sua qualidade. Os tijolos devem ser leves, resistentes e de fácil manejo. São aplicados nos edifícios para a construção das alvenarias das paredes divisórias e de fachadas, representando cerca de 15% do valor total da construção. Nas pequenas construções, os tijolos funcionam como elemento de sustentação do teto e cobertura.

A NBR-7170 especifica a resistência à compressão para cada tipo de tijolos em duas categorias, estabelecendo o valor mínimo individual e o valor médio.

Resistência à compressão dos tijolos:

Tipo Categoria Resistência à compressão (Mpa)

Vedação A 1,5

B 2,5

Portante C 4,0

D 7,0

E 10,0

1.6.2 – Telhas

As telhas são materiais de cobertura com formas que se classificam em: planas ou francesas, com seção transversal curva (coloniais, portuguesas e árabes) e planas tipo escama. As telhas devem atender aos

seguintes requisitos.

  • Apresentar estrutura homogênea, granulação fina e não conter na sua massa grãos de pirita e de cal;

  • Não apresentar manchas ou eflorescências;

  • Ter cantos vivos;

  • Ter um som claro;

  • Não ter irregularidades de forma;

  • Ter baixa permeabilidade;

  • Ser resistente à flexão;

A NBR-7172 da ABNT especifica a telha plana francesa nos seguintes requisitos:

  • Massa – A massa seca máxima deve ser 3,3Kg

  • Absorção d’água – a absorção máxima deve ser de 20%.

  • Dimensões nominais – NBR-8038 com tolerância de 2% nas dimensões nominais.

  • Quantidade de telhas por m².

1.6.3 – Pastilhas cerâmicas.

As pastilhas cerâmicas são materiais de louça, empregados para revestimentos de paredes e nos pisos. As pastilhas são fornecidas coladas em folhas de papelão. A dimensão de cada pastilha é de 15x15 mm ou de 20x20 mm e 5 mm de espessura.

O assentamento das pastilhas é feito com argamassa de cimento e areia com traço 1:3 em volume, pulverizando-se com cimento branco para evitar o aparecimento de argamassa nas juntas. Após a secagem, retira-se a folha de papelão e faz o polimento superficial, as pastilhas são classificadas em vitrificadas e foscas.

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