Aula 8 - Materiais cerâmicos

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Materiais Cerâmicos
Profº Dr Abrão Chiaranda Merij
Os materiais cerâmicos são fabricados a partir de matérias-primas classificadas em naturais e sintéticas. 
As naturais mais utilizadas industrialmente são: argila, caulim, quartzo, feldspato, filito, talco, calcita, dolomita, magnesita, cromita, bauxito, grafita e zirconita. 
As sintéticas, incluem entre outras alumina (óxido de alumínio) sob diferentes formas (calcinada, eletrofundida), carbonato de silício e os mais diversos produtos químicos inorgânicos.
A Argila Vermelha tem como característica auxiliar na ‘liga’ e evitar que a peça cerâmica trinque durante a secagem e queima. Também é utilizada para dar cor após queima do produto final.
A Argila Amarela possui grande plasticidade para composição de massas e uma das suas principais características é a resistência da cerâmica.
A Argila Verde é utilizada com principal foco para garantir baixa absorção de água e também resistência. Utilizada principalmente para indústria de Cerâmica Vermelha e Vasos.
PROPRIEDADES DAS ARGILAS
Existe uma grande diversidade de argilas, de onde é possível obter-se produtos tão diversificados como os tijolos, a porcelana, etc. Existem contudo propriedades comuns a todas elas, tais como:
→ A plasticidade;
→ A contração;
→ O efeito do calor.
Plasticidade
As argilas quando em presença de água podem ser comparadas ao que, de forma geral, se chama corpo plástico, tornam-se mais moldáveis, neste caso. Isto deve-se à estrutura laminar das argilas. 
À medida que se vai adicionando água, a uma argila, verificam-se duas fases:
1. A princípio ela desagrega-se facilmente e;
2. No fim ela torna-se pegajosa.
Contração
Esta propriedade manifesta-se por uma redução de volume por efeito de secagem e da cozedura. Está relacionada intimamente com a plasticidade, tendo comportamento inverso sobre as argilas, uma vez que todos os fatores que aumentam a plasticidade também aumentam a contração (que é prejudicial).
No caulim a contração é da ordem de 3 a 11 % e nas argilas para tijolos, mais magras, vai de 1 a 6 %, podendo no caso de argilas de grande plasticidade atingir os 20 %. O conhecimento do valor desta redução de volume é muito importante para o dimensionamento dos moldes e controle das dimensões dos produtos, que se requerem exatos.
Efeitos do calor sobre as argilas
Durante todos os estágios da fabricação de cerâmicos o efeito do calor sobre as argilas é bastante importante. Porém, a sua maior importância reside na secagem e na queima de peças já preparadas, operação na qual se dão transformações de estrutura e de composição responsáveis pelas suas propriedades finais, como o brilho, a cor, a porosidade, a resistência à flexão, ao ataque dos agentes químicos, etc.
Descrevendo os fenômenos ocorridos numa argila quando sob o efeito do calor:
1. Entre 20 e 150 °C elimina-se a água livre, mecânica ou de amassadura, não eliminada totalmente na secagem e a absorvida do meio ambiente;
2. Até cerca dos 200°C dá-se a eliminação de água coloidal (ou zeolítica), que permanece intercalada entre as pequenas partículas de argilo-minerais depois da secagem, bem como a água proveniente da matéria orgânica;
3. Entre 350 e 650°C dá-se a combustão de substâncias orgânicas contidas na argila e a dissociação de compostos sulfurosos;
4. Entre 450 e 650°C dá-se a decomposição dos minerais de argila propriamente ditos, com libertação de água de constituição (quimicamente combinada na caulinite), constituinte fundamental da argila, contendo sílica e alumina);
5. Diga-se que acima de 700°C iniciam-se as reações químicas da sílica e da alumina com elementos fundentes, formando sílico-aluminatos complexos que dão ao corpo cerâmico características como dureza, estabilidade, resistência física e química, etc. Atinge-se assim o início da sintetização e surge a cerâmica propriamente dita;
6. Acima de 1000°C os sílico-aluminatos que estão sob a forma vítrea começam a amolecer, assimilando as pequenas partículas menores e menos fundentes, dando ao corpo maior dureza, compacidade e impermeabilidade, com contração considerável. 
CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS CERÂMICOS
O setor cerâmico é amplo e heterogêneo o que induz a dividi-lo em subsetores ou segmentos em função de diversos fatores, como matérias-primas, propriedades e áreas de utilização. Dessa forma, em geral é adoptada a seguinte classificação:
• Cerâmica vermelha;
• Cerâmica ou Materiais de Revestimento;
• Cerâmica branca;
• Cerâmica refratária;
• Cerâmica de alta tecnologia/cerâmica avançada;
• Abrasivos.
Cerâmica Vermelha
Compreende aqueles materiais com coloração avermelhada empregados na construção civil (tijolos, blocos, telha e tubos cerâmicos/manilhas) e também argila expandida (agregado leve), utensílios domésticos e adorno. A identificação como cerâmica vermelha provém do fato de apresentar óxido de ferro em abundância.
São exemplos de materiais utilizados na indústria da construção civil feitos de cerâmica vermelha:
1. Tijolos Maciços;
2. Blocos furados (de vedação ou estrutural);
3. Tavelas;
4. Manilhas;
5. Blocos decorativos;
6. Telhas;
7. Utensílios e produtos artísticos.
Tijolos Maciços
Blocos de vedação
Estes blocos são destinados à execução de paredes que suportarão o peso próprio ou terão pequenas cargas de ocupação, como armários e pias.
Estes tijolos possuem diversos tamanhos, mas é importante saber que as paredes mais grossas irão aumentar a resistência do empreendimento, além de aumentar o isolamento térmico e acústico.
Blocos estruturais:
Também chamados de portantes, estes blocos são capazes de sustentar a construção, suportando vários pavimentos e podendo substituir os pilares e as vigas de concreto. Além disso, eles também exercem a função da vedação.
As paredes estruturadas com estes blocos não podem ser removidas ou alteradas, é por isto, que existem diversas opções de blocos estruturais, como: blocos inteiros, meios-blocos, blocos compensadores, blocos 45 °, caneletas e etc., para que as paredes possam ser encaixadas adequadamente.
Tavelas
Outro elemento utilizado na construção civil, as tavelas, são uma espécie de tijolo utilizado para o preenchimento de vão entre vigas em lajes mistas ou pré-moldadas.
Este material é distribuído entre as vigotas para garantir a solidez do conjunto.
Canaletas
As canaletas cerâmicas são elementos em forma de U ou J, utilizados para criar uma fôrma fixa para o concreto e as armações de ferro que compõem as vigas da obra, auxiliando, assim, na resistência e solidez da estrutura.
Entre as várias vantagens que as canaletas oferecem para sua obra, citamos alguns: O uso da mesma diminui o desperdício de materiais, pois a canaleta vira uma fôrma que impede o escorrimento do concreto.
Os revestimentos cerâmicos são produtos derivados da mistura de argila com outras matérias-primas inorgânicas, que são prensadas e queimadas em altas temperaturas. Como resultados, obtém-se um material com baixíssima absorção de água, durável, de fácil limpeza e que não propaga chamas.
O revestimento cerâmico pode ser aplicado tanto no chão quanto nas paredes. No entanto, quando seu uso está restrito apenas a primeira alternativa, recebe o nome de piso. Os que podem ser utilizados nas duas situações ou apenas nas paredes, são denominados como revestimento.
Porcelanato 
O porcelanato é um revestimento cerâmico, mas difere-se dos convencionais. Em seu processo de fabricação são utilizados materiais refinados e porcelana. Além disso, em sua fabricação é submetido a uma temperatura de queima mais elevada, o que garante peças com mais resistência mecânica e baixíssima porosidade.
Os porcelanatos são os revestimentos que menos absorvem água, com um índice que varia entre 0,1% e 0,5%.Os revestimentos Grés absorvem de 0,5% a 3%, os semi-porosos de 6% a 10% e os porosos, normalmente utilizados nas paredes, apresentam uma absorção maior que 10%. 
Piso cerâmico ou porcelanato?
O piso cerâmico é fabricado utilizando o processo de via seca, em sua formulação de massa entraapenas um tipo de argila que durante o processo de fabricação é acrescido da cobertura de esmaltes e decoração que é o que vemos quando o produto está assentado.
O porcelanato é produzido com o método de via úmida, sua massa é composta por uma mistura de argilas nobres e minerais. As coberturas e decorações possuem geralmente as mesmas propriedades e formas de aplicação.
O Grés apresenta uma absorção de água entre 0,5% e 3%, o que o torna resistente aos impactos mecânicos, choques térmicos e gelo. 
Piso Semi Grés
Ao comparar com a massa Grés, podemos dizer que o Semi Grés apresenta uma resistência inferior.
Isso ocorre devido a porosidade da massa, que tem absorção de água entre 3% e 6%, o que a torna mais frágil. Porém, ainda pode ser uma boa opção para ambientes que não exigem peças que suportem grandes impactos físicos.
Poroso
Como o próprio nome sugere, esse tipo de massa é a que possui maior porosidade. Portanto, dentre as três opções, é a que apresenta menor resistência mecânica.
A absorção desse material é maior do que 10%, quase o dobro do Semi Grés e mais do que o triplo do Grés. 
A cerâmica com massa porosa pode ser uma ótima alternativa para ambientes internos e que possuem pouco tráfego.
 Cerâmica branca
Este grupo é bastante diversificado, compreendendo materiais constituídos por um corpo branco e em geral recobertos por uma camada vítrea transparente, sendo assim agrupados pela cor branca de massa, necessária por razões estéticas e/ou técnicas.
Muitas vezes prefere-se subdividir este grupo em função da utilização dos produtos em:
Louça sanitária;
Louça de mesa;
Isoladores eléctricos para linhas de transmissão e de distribuição;
Utensílios doméstico e adorno;
Cerâmica técnica para diversos fins (químico, eléctrico, térmico e mecânico).
Caulim É uma argila branca constituída, notadamente, de caulinita. Assim, a composição dos caulins puros, tanto residual como sedimentar, está, usualmente, próxima à da caulinita (Al2O3.2SiO2.2H2O), cuja composição corresponde, em bases teóricas, a 46,5% SiO2; 39,5% de Al2O3 e 14% H2O.
Os caulins são usados extensivamente na fabricação de cerâmicas brancas, predominantemente, as chamadas porcelanas. Quando usado na preparação do corpo cerâmico tem a função de aumentar a refratariedade e a intensidade da cor branca, podendo ainda conferir plasticidade à pasta. 
Cerâmica Refratária
Este grupo compreende uma gama grande de produtos, que têm como finalidade suportar temperaturas elevadas nas condições específicas de processo e de operação dos equipamentos industriais, que envolveram esforços mecânicos, ataques químicos, variações bruscas de temperatura e outras solicitações.
Resistência mecânica
A resistência dos produtos cerâmicos está dependente da quantidade de água usada na moldagem. Água em excesso lava as partículas menores que mais facilmente fundirão para formar o vidrado. Quanto mais homogênea, fina e cerrada a granulometria, bem como melhor o cozimento, maior a resistência da cerâmica.
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