Relatório 1 - MPC

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Universidade Federal de São Paulo
Instituto de Ciência e Tecnologia - Campus São José dos Campos
Matérias-primas Cerâmicas - Turma IA
Prática 1: Determinação do Limite de Plasticidade de Matérias-primas Cerâmicas
Grupo 2 - Turma IA
Denise de Oliveira Lino - 92392
Isabela Moraes de Oliveira Camargo - 140571
Isabela Fontanin Morales - 135531
Rebeca Cristina Cunha Martins - 133788
Sumário
Resumo……………………………………………………………………………...…………2
Introdução………………………………………………………...……………………………3
Objetivo……………………………………………………………………………………..…4
Procedimento Experimental……………………………………………………...……………4
Resultados e Discussão…………………………………………………..……………………5
Conclusões…………………………………………………………………………………….7
Referências…………………………………………………………………………………….7
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Resumo
As argilas são frequentemente usadas em formulações cerâmicas para desempenhar
papel de agente plastificante, influenciando na quantidade de água necessária para a
conformação de um material e outras propriedades do produto cerâmico. Este estudo avaliou
o limite de plasticidade segundo os princípios de Atterberg, de uma formulação cerâmica
contendo Argila São Simão (ball clay) e Bentonita malha ABNT Nº 200 (argila
montmorilonítica), ambas de elevada plasticidade. Os resultados mostraram, conforme
esperado, que por conter duas argilas plásticas, a formulação necessitou de uma quantidade
significativa de água para desenvolver a plasticidade, se comparada às formulações dos
demais grupos.
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1. Introdução
Na formulação cerâmica, a utilização de argilas desempenha um papel fundamental,
devido a sua plasticidade. Essa característica influencia diretamente na quantidade de água
necessária e no método de conformação utilizado para a fabricação do produto cerâmico [1].
A plasticidade diz respeito ao grau de deformação que uma massa suporta sem se
romper, quando uma tensão é aplicada. Essa propriedade depende de fatores intrínsecos à
massa, como granulometria, composição mineralógica e morfologia [1].
As argilas apresentam essa característica como resultado das forças atrativas entre
suas partículas lamelares carregadas eletricamente e a ação lubrificante da água entre essas
lamelas. Dessa forma, a plasticidade se desenvolve quando o sistema argila-água apresenta
quantidade de água suficiente para envolver toda a área superficial, criando uma película de
água adsorvida, além de possuir água livre, que age facilitando o deslizamento das placas
uma sobre a outra [2].
Para determinar a plasticidade de uma massa argilosa pode-se observar os índices de
Atterberg. O índice de plasticidade de Atterberg é determinado pela diferença entre o limite
líquido e o limite plástico. O limite plástico diz respeito ao teor de água que uma massa
precisa para poder ser enrolada em rolos de 3 a 4 mm de diâmetro e cerca de 15 cm de
comprimento. Se uma argila não é capaz de formar esses rolos, com qualquer teor de água,
são denominadas não-plásticas. Por sua vez, o limite líquido diz respeito ao teor de água
acima do qual a massa flui como um líquido, quando agitada. Ambos os teores de água são
expressos em percentagem do peso de massa seca a 110°C [2].
Quanto mais plástica uma argila for, maior o teor de água necessária para desenvolver
a plasticidade. Esse fato pode ser visto em argilas montmorilonitas, que são conhecidas pela
sua grande plasticidade. Essas argilas possuem além da película de água envolvendo as
partículas, água ocupando os espaços entre as camadas estruturais. Além disso, possuem
granulometria mais fina e consequentemente maior superfície específica do que argilas
cauliníticas, que são menos plásticas [1].
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2. Objetivo
O objetivo principal desta prática foi determinar o limite de plasticidade de Atterberg
para uma formulação cerâmica contendo Argila São Simão e Bentonita malha ABNT Nº 200,
a fim de comparar os resultados obtidos com outras formulações cerâmicas argilosas.
3. Procedimento Experimental
Os procedimentos realizados para obtenção do Limite de Plasticidade da amostra
cerâmica argilosa foram baseados nos preceitos do Limite de Atterberg.
Inicialmente, foi realizada a formulação da amostra a partir de pesagens na balança
analítica: foram misturadas e homogeneizadas 85,097 g de argila São Simão (caulinítica, do
tipo ball clay) e 15,087 g de bentonita malha ABNT Nº 200. Posteriormente, a amostra foi
transferida para um béquer. Adicionou-se água destilada até que a massa fosse visivelmente
plástica e homogeneizou-se a mistura com auxílio de uma espátula.
Nesta etapa, a massa obtida foi dividida em 5 partes iguais e modelada na forma
elipsoidal, sendo estas movimentadas em superfície porosa (azulejo e bancada) com
compressão suficiente para moldá-las, conforme ilustra a Figura 1. Este procedimento foi
repetido inúmeras vezes a fim de retirar a umidade presente, até que não fosse mais possível
moldar o cilindro e fossem observadas fissuras e fragmentações da amostra. A espessura e o
diâmetro das amostras foram comparadas com o padrão fornecido no laboratório.
Figura 1 - Ilustração do ensaio para obtenção do Limite de Plasticidade de Atterberg [3]
Os cilindros fragmentados foram transferidos para porta-amostras de alumínio e
pesados na balança analítica, a fim de obter a massa úmida. Posteriormente, foram levados
para estufa elétrica, onde permaneceram por tempo suficiente para completar a secagem, com
temperaturas entre 100 e 120 ºC.
Após a secagem, as amostras foram pesadas novamente para obtenção do peso da
massa seca e posterior cálculo da umidade e limite de plasticidade.
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4. Resultados e Discussão
Ao final do experimento, foi possível montar a Tabela 1 para análise dos resultados do limite
de plasticidade da mistura das matérias primas argila São Simão e Bentonita.
Amostra
Massa do
Recipiente
Vazio [g]
Massa
Recipiente +
Amostra
Úmida [g]
Massa
Recipiente +
Amostra Seca
[g]
Umidade [%]
1 0,117 1,178 0,95 27,37094838
2 0,124 1,618 1,237 34,23180593
3 0,203 1,113 0,913 28,16901408
4 0,198 2,331 1,777 35,08549715
5 0,397 0,888 0,775 29,89417989
Valor MÉDIO do Limite de Plasticidade (%): 29,89417989
Desvio Padrão: 3,518907348
Tabela 1. Dados experimentais do ensaio do Grupo 2
Juntamente com os dados obtidos dos experimentos dos outros grupos, com outras
composições de matérias primas, construiu-se o seguinte gráfico de Limite de Plasticidade
para que fosse possível comparar e analisar as composições trabalhadas.
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Gráfico 1. Limite de Plasticidade encontrado nos ensaios.
As massas trabalhadas pelos outros grupos, podem ser verificadas na Tabela 2.
Grupo Ball Clay
São Simão
[g]
Bentonita
[g]
Quartzo [g] Feldspato
Potássico [g]
Total [g]
1 100 xxx xxx xxx 100
2 85 15 xxx xxx 100
3 85 xxx 15 xxx 100
4 85 xxx xxx 15 100
5 70 xxx 15 15 100
6 50 xxx xxx 50 100
7 xxx 15 xxx 85 100
Tabela 2. Proporções de massa de matéria prima utilizadas no ensaio.
Através do gráfico obtido, é possível verificar que as adições de Feldspato potássico e
quartzo reduziram o limite de plasticidade da massa, indicando que essa matéria prima reduz
a área de interação com a água, e consequentemente, a plasticidade da massa. Esse
comportamento era esperado devido à natureza não-plástica de feldspatos e quartzos. A
granulometria também é um fator a ser considerado nas massas de menor adsorção de água,
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pois quanto maior o grão da matéria prima, menor será o contato com a água adsorvida e
menor será o grau de plasticidade.
Analisando a massa trabalhada pelo Grupo 2, nota-se uma leve queda no limite de
plasticidade ao ser adicionado 15g de bentonita à massa de ball clay. Essa alteração deve-se
também à granulometria da massa modificada, em comparação à massa pura de ball clay,
onde a redução da área de interação com a água interfere diretamente na plasticidade da
massa.
É possível notar também que há uma redução na plasticidade das massas com a redução da
porcentagem de ball clay usada, matéria prima que já é conhecida comercialmente como uma
argila de alta plasticidade.5. Conclusões
Através deste trabalho foi concluído que se é desejável determinada plasticidade em
algumas formulações cerâmicas é essencial a utilização de argilas para proporcionar essa
plasticidade requerida. Esse fato foi analisado devido ao experimento feito que mostrou que a
quantidade de água na área superficial posta na formulação cerâmica feita (argila São Simão
e Bentonita) e o método de conformação utilizado (em superfície porosa) influenciam no
deslizamentos das placas dentro da composição do material assim como na criação de uma
película através dessa água absorvida. Com esses recursos é possível modificar o sistema
argila-água da composição e desenvolver a plasticidade.
6. Referências
[1] RIBEIRO, M. J.; FERREIRA, A. A. L.; LABRINCHA, J. A. Aspectos
Fundamentais Sobre a Extrusão de Massas de Cerâmicas Vermelhas. Revista Cerâmica
Industrial. 2003.
[2] CAMPOS, L. F. A.; MACEDO, R. S.; KIYOHARA K.; FERREIRA, H. C.
Características de plasticidade de argilas para uso em cerâmica vermelha ou estrutural.
Cerâmica.1999. Disponível em: <https://doi.org/10.1590/S0366-69131999000500006>
[3] Notas de aula – Plasticidade e consistência de solos:
ftp://ftp.cefetes.br/cursos/Transportes/CelioDavilla/Solos/Literatura%20complementar/Notas
%20de%20aula/unidade_4.pdf
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https://doi.org/10.1590/S0366-69131999000500006
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