CAPITULO 2 MATERIAIS CERAMICOS CONCEITOS E DEFINIÇÕES FORMATADO PDF

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2. MATERIAIS CERÂMICOS – CONCEITOS E DEFINIÇÕES. 
 
2.1 Apresentação 
 
No transcorrer deste capítulo pretende-se fornecer uma primeira visão acerca da 
tecnologia da cerâmica vermelha, sua formação, as diferentes matérias primas empregadas 
nos mais variados produtos e os diferentes processos de fabricação. 
Segundo Bauer (1994), as cerâmicas são as pedras artificiais que são obtidas 
através da moldagem, secagem e cozedura da argila ou misturas contendo argilas, ela é um 
material inorgânico, não metálico e cujas propriedades físicas são obtidas após a queima da 
mesma a uma temperatura de cerca de 850ºC. 
As cerâmicas são comumente divididas em dois grandes grupos bem distintos, que 
são: 
 Cerâmica tradicional (clássica); 
 Cerâmica avançada. 
Esta divisão faz referência ao grau de pureza e a distribuição granulométrica, bem 
como a forma das partículas e com o grau de melhoramento da matéria-prima. 
A cerâmica tradicional é aquela utilizada em produtos diversos, sendo sua 
produção e matéria prima mais simples, onde não requerer uma maior sofisticação no 
desenvolvimento do processo. A cerâmica tradicional pode ser subdividida em: cerâmica 
vermelha ou estrutural; cerâmica branca; refratários; isolantes térmicos; vidros; abrasivos; 
cimento Portland e agregados leves. Tijolos também são produzidos a partir desta cerâmica, 
assim como qualquer outro objeto que não necessita de uma tecnologia mais desenvolvida. 
Já a cerâmica avançada são os materiais de engenharia, eles são desenvolvidos a 
partir de uma matéria prima mais purificada, com composição, morfologia e tamanho das 
partículas, finamente controlada, também é utilizado um processo de produção de nível 
tecnológico mais acentuado, uma série de analises dos parâmetros envolvidos e controle de 
qualidade rigoroso. A cerâmica avançada compreende os seguintes segmentos: peças de 
motores; revestimento de aeronaves; próteses; semicondutores; equipamentos bélicos. 
 
 
 
 
 
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2.2 Histórico 
 
A indústria ceramista é umas das mais antigas do mundo, isso se deve graças á 
facilidade de fabricação e grande disponibilidade de matéria-prima, em qualquer fase da 
historia sempre existiu algum registro que citasse ou mencionasse a utilização ou existência 
da cerâmica. No inicio dos tempos notou-se que a argila era um material que se úmido 
apresenta características plásticas, logo, deformáveis e fácil de amolgar, podendo moldar 
objetos que apresentem uma melhor forma geométrica, observou-se também que o barro 
endurecia sob a ação do calor, daí teve realmente inicio o surgimento dos materiais cerâmicos 
(BAUER, 1994). 
Na arqueologia utilizam-se materiais cerâmicos como base de muitos estudos sobre 
civilizações antigas. Estes utensílios tão utilizados no dia-dia traziam informações sobre o 
cotidiano destas civilizações, rituais religiosos, costumes e modos de sobrevivência. Eram 
bastante utilizados, pois havia grande disponibilidade de matéria prima e a mão de obra não 
precisava ser tão especializada. Mesmo depois de muito tempo encoberto por terra ou ate 
mesmo imerso em água seus traços ou desenhos em relevo não se apagavam, revelando assim 
inúmeras informações para os pesquisadores. 
Segundo Bauer (1994) por volta de 4000 a.C. os assírios desenvolveram a cerâmica 
vitrificada, isso se deve ao fato deles terem utilizado alguma espécie de barro que tinha o seu 
ponto de fusão mais baixo, possibilitando assim a confecção de tais peças. Depois disso os 
semitas inovaram a produção desenvolvendo o torno de oleiro, isso permitia que se 
desenvolvessem materiais de maior qualidade, com uma acentuada rapidez. 
Com o transcorrer da historia diversas civilizações que exerciam certo domínio sobre o 
território onde habitavam foram desenvolvendo e inserindo novas técnicas de produção para 
os materiais cerâmicos. Por volta do século VII os chineses começaram a produzir a 
porcelana, uma espécie de polímero que utilizava o barro como matéria prima e somente no 
século XVIII na Inglaterra que se viu pela primeira vez a fabricação da louça branca 
(BAUER, 1994). 
Os avanços tecnológicos na fabricação dos tijolos cerâmicos só se deram no século 
XIX, isso se deve ao fato dele ter ganhado importante papel dentro da construção civil. Os 
fornos rudimentares foram sendo substituídos pelos circulares e tipo túnel, marombas e 
prensas foram sendo cada vez mais inseridas dentro do processo de fabricação dos tijolos, 
começou-se a buscar uma padronização dos tamanhos das peças. O tijolo passou a ser 
considerado um elemento básico para todas as estruturas (ARGILÉS, 1993). 
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2.3 Variedades de argilas 
 
Existe uma enorme variedade de argilas presentes na natureza e que são 
adequadas para fabricação de materiais cerâmicos, dando uma grande diversidade para os 
produtos disponíveis. Segundo Ribeiro (2002), as argilas foram formadas na crosta terrestre 
pelo processo de desintegração de rochas ígneas sob a ação constante dos agentes 
atmosféricos, ou seja, das intempéries da natureza. Com isso temos argilas de diversas 
variedades, sofrendo influencia em sua coloração, características químicas e plásticas, que 
determinam as suas qualidades e propriedades. 
Petrucci (1979) relata que os produtos cerâmicos são materiais de construção, 
obtidos através da secagem e cozimento de materiais argilosos. Na fabricação de produtos 
cerâmicos as matérias-primas empregadas são as argilas e os desengordurantes. As argilas são 
a matéria ativa e os desengordurantes são os materiais inertes que diminuem a plasticidade. 
Para Bauer (1994) as argilas são materiais terrosos naturais que, quando misturados com água, 
adquirem a propriedade de apresentar alta plasticidade. 
Petrucci descreve argila sendo: 
... o conjunto de minerais, compostos principalmente de silicatos de alumínio 
hidratados, que possuem a propriedade de formarem com a água uma pasta plástica 
suscetível de conservar a forma moldada, secar e endurecer sob a ação do calor 
(1979, p. 3). 
Bauer relata que as argilas são encontradas mais frequentemente nos seguintes 
ambientes: 
 Na superfície de rochas, como resultado da decomposição superficial das 
mesmas; 
 Nos veios e trincas das rochas; 
 Nas camadas sedimentares, onde foram depositadas por ventos e chuvas. 
Os principais constituintes da fabricação de tijolos de argila são: a sílica (areia) e a 
alumina, mas com diferentes quantidades de giz, cal, óxido de ferro e outros constituintes de 
acordo com a fonte de extração. As argilas que contém alto teor de ferro produzem tijolos 
com colorações avermelhadas e azuladas, e se o teor de ferro for baixo, os tijolos produzidos 
são amarelados. 
As argilas podem ser chamadas de residuais ou sedimentares. São residuais 
quando o acumulo do material se dá no próprio local onde houve a decomposição. São 
sedimentares quando o depósito fica longe da localização da pedra, esse transporte pode ser 
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ocasionado pela água onde a argila fica estratificada ou pelos ventos onde ela não fica porosa, 
recebendo a nomenclatura de loess (BAUER, 1994). 
De maneira geral, segundo Bauer, as argilas podem ter a seguinte classificação: 
 Argilas de cor de cozimento branca (caulins e argilas plásticas); 
 Argilas refratárias (caulins, argilas refratárias e argilas altamente aluminosas); 
 Argilas para produtos de grês; 
 Argilas para materiais cerâmicos estruturais (amarelas ou vermelhas). 
 
2.4 Processo produtivo da cerâmica vermelha 
 
A fabricação de materiais cerâmicos destinados para a construção civil segue uma 
serie de fases, estas sofrem modificações mínimas de um produto para o outro. Segundo 
Bauer (1994),o processo de fabricação se dá da seguinte maneira: 
 Extração e preparo da matéria-prima; 
 Moldagem; 
 Secagem; 
 Cozimento ou queima; 
 Resfriamento; 
 Embalagem e distribuição. 
 
2.4.1 EXTRAÇÃO E PREPARO DA MATÉRIA-PRIMA 
 
O primeiro procedimento a ser realizado é a definição do produto a ser fabricado, 
pois cada tipo de produto cerâmico requer uma argila especifica. Definido o produto, parte-se 
para a localização de uma jazida que forneça o material mais indicado para fabricação do 
material cerâmico. A matéria prima encontrada na jazida passa por um estudo completo das 
suas características, levando em consideração a composição, pureza e características físicas do 
material a ser explorado. A extração é feita utilizando-se retroescavadeiras e escavadeiras e o 
transporte da jazida para a região de estocagem na fabrica é realizado através de caminhões 
basculantes. 
O processo começa com a extração da matéria-prima da jazida e seu transporte 
para as indústrias de produtos cerâmicos. Primeiro é removido à parte superior do solo, pois é 
inadequado para a fabricação dos tijolos, e após a remoção do barro utilizável, o solo superior 
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é utilizado para recuperação do local. Nesta fase deve ser verificada se a argila não apresenta 
um teor muito grande de carbonato de cálcio ou compostos sulfurosos, pois estes dão origem 
a produtos cerâmicos com muitas fissuras. Ainda é verificada se há a presença de matéria 
orgânica, animais mortos ou vegetais, que podem ocasionar produtos porosos. Também vale 
ressaltar a preocupação com a presença da cal, esta quando incorporada a cerâmica pode vir a 
queimar quando entrar em contato com a umidade ocasionando o estouro do reboco da região 
em questão. 
 
 
 
Figura 2.1 – Extração de matéria-prima 
FONTE: Autor, 2015 
 
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Figura 2.2 – Extração e transporte da matéria-prima 
FONTE: Autor, 2015 
 
Depois de extraída, a argila deve ser preparada para a industrialização. Este 
preparo passa por duas etapas bem definidas e essenciais para o correto e eficiente processo 
de fabricação dos produtos cerâmicos. Estas etapas segundo Bauer (1994) são: 
 Apodrecimento da Argila; 
 Formação da Massa. 
Apodrecimento da argila: a matéria prima é transportada para depósitos ao ar 
livre, onde é misturada constantemente e fica em descanso por um período previamente 
definido. Esta etapa tem como finalidade a fermentação das partículas orgânicas aumentando 
sua plasticidade e a correção do efeito das pressões sobre a argila. Nesta fase faz-se também a 
eliminação de impurezas grosseiras e uma maior classificação, isso se consegue por diversos 
processos, tais quais: levigação, sedimentação, centrifugação, flotação, aeração etc. 
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Figura 2.3 – Apodrecimento da matéria-prima 
FONTE: Autor, 2015 
 
Formação: o processo inicia-se com a moagem, continua com a correção e se 
finda com o amassamento do barro. A matéria-prima é peneirada para remover quaisquer 
rochas ou matéria orgânica, em seguida é macerada por uma série de trituradores e rolos ate 
atingir o estagio de um pó fino, sendo removida qualquer partícula de tamanho 
desproporcional e ganhando assim uma maior plasticidade. Pequenas quantidades de 
pigmentos ou outras argilas podem ser misturadas nessa fase para produzir vários efeitos de 
cor, por exemplo, dióxido de manganês irá produzir um tijolo refratário quase preto e dá um 
efeito marrom escuro. A dosagem da mistura é feita através da medida de conchadas da 
retroescavadeira em olarias onde o processo de produção ainda é um tanto artesanal, mas 
existem caixões alimentadores, onde a abertura e fechamento dos mesmos são controlados 
através de programas computacionais. Esses métodos mencionados anteriormente são 
baseados na dosagem por volume, sendo que o segundo é mais coerente. 
 
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Figura 2.4 – Caixão ou funil alimentador 
FONTE: Autor, 2015 
 
2.4.2 MOLDAGEM 
 
É a etapa responsável por definir a forma final da pasta de argila. O teor de água 
presente na pasta de argila ira definir a plasticidade do material, esse teor de água que ira 
deixar a pasta mais fácil ou mais difícil de ser moldada. Quando o barro entra na extrusora, 
também chamada de maromba, ele é impulsionado, sendo inserido em uma câmara de vácuo e 
comprimida contra uma forma de aço denominada boquilha, onde a massa é moldada segundo 
o formado desejado. Na saída da extrusora, a massa moldada contínua recebe um corte de 
forma manual ou automática, com as devidas dimensões. 
Segundo Bauer a moldagem apresenta quatro processos básico, eles se classificam 
da seguinte maneira: 
 Moldagem a seco ou semi-seco (4% a 10% de água); 
 Moldagem com pasta plástica consistente (20% a 35% de água); 
 Moldagem com pasta plástica mole (25% a 40% de água); 
 Moldagem com pasta fluída (30% a 50% de água). 
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A escolha de cada um dos quatro processos esta relacionada com as características 
da argila, da forma do material cerâmico acabado e ate do tipo de forno utilizado no processo 
de queima. 
 
 
 
Figura 2.5 – Extrusora ou maromba 
FONTE: Autor, 2015 
 
 
 
Figura 2.6 – Corte de massa moldada 
FONTE: Autor, 2015 
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2.4.3 SECAGEM 
 
Segundo Bauer após o processo de moldagem ainda permanece de 5 a 30% do 
teor inicial de água da mistura, isso corresponde em um tijolo comum a mais ou menos 1 kg 
de água. Caso se leve o tijolo com este percentual de água para o forno irá acontecer o 
fenômeno do fendilhamento do material, isso ocorre por que a umidade interior fica retida 
pela crosta externa da peça ocasionando o surgimento de tensões internas. Para evitar tais 
fenômenos e distorção durante o processo de fabricação as peças verdes produzidos a partir de 
argilas molhadas devem ser submetidas a algum dos processos de secagem. Existe ainda o 
fenômeno do encolhimento, ele se caracteriza pela diminuição de cerca de 10% em cada 
dimensão, isso esta intimamente relacionado com o teor de umidade do barro durante a fase 
da moldagem. O tempo de secagem varia de acordo com o processo utilizado, mas fica na 
variação de 2 a 5 dias. 
Bauer ainda resalta a existência de quatro processos de secagem, que são: 
 Secagem natural; 
 Secagem por ar quente-úmido; 
 Secadores de túnel; 
 Secagem por radiação infravermelha. 
Secagem natural: é o mais simplório dos processos de secagem e também o mais 
utilizado nas olarias. Sua desvantagem é por que é muito demorado e exige uma grande 
disponibilidade de área para a deposição dos produtos. É feita em telheiros extensos, ao 
abrigo do sol e com ventilação regulada, os produtos são colocados em prateleiras (fixas ou 
móveis) ou mesmo empilhados no chão. 
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Figura 2.7 – Prateleiras de secagem do material cerâmico 
FONTE: Autor, 2015 
 
Secagem por ar quente-úmido: o material cerâmico recebe jatos de ar quente e 
com um teor elevado de umidade isso faz com que desapareça a água absorvida, após recebe 
somente ar quente para que o restante de água seja eliminado por capilaridade. 
Secadores de túnel: são túneis por onde circula o calor residual dos fornos (40°C a 
150°C). Os tijolos são dispostos em vagonetas, que percorrem o túnel lentamente, no sentido 
da menor para a maior temperatura. 
Secagem por radiação infravermelha: usada somente em casos especiais ou 
específicos, devido ao custo e por servir apenas para peças delgadas. É utilizada para peças de 
precisão, pois apresenta os menores índices de deformação. 
 
2.4.4 COZIMENTO OU QUEIMA 
 
Bauer considera que seja a fase mais importante do processo de fabricação dos 
materiais cerâmicos.Durante esta fase ocorrem reações químicas das mais variadas possíveis, 
elas podem ocorrer de forma rápida ou levarem até mesmo dias para se apresentarem. 
Diversos parâmetros devem ser observados e analisados, isso implica no resultado final do 
produto. A principal preocupação dessa fase deve ser o de dar uniformidade no calor do forno, 
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isso deve ser controlado, pois evita que as peças fiquem mais queimadas do que as outras. 
Também deve se observar a temperatura ideal de queima. 
O combustível utilizado nos fornos geralmente é a madeira, esta tem a vantagem 
de ser mais barata e com grande disponibilidade ao redor dos polos produtores de cerâmica 
vermelha. Segundo Bauer (1994), também podem ser usadas outras fontes de energia 
calorífica, estas podem ser: carvão mineral ou vegetal; gás; combustíveis fósseis; eletricidade. 
 
 
 
Figura 2.8 – Lenha para alimentação de fornos 
FONTE: Autor, 2015 
 
O processo ainda preconiza que a queima deve ser feita em duas etapas, 
aquecimento e reaquecimento, isso se faz para evitar o emprego de elevadas temperaturas em 
uma única queima. Bauer explica que no aquecimento resulta o chamado biscoito, já no 
reaquecimento tem-se o vitrificado. 
Segundo Petrucci (1979), o processo de queima ou cozimento leva de 3 a 4 dias, 
ele ainda dividiu esta fase da seguinte maneira: 
Desidratação: a água presente nos poros evapora e parte da matéria carbonosa é 
queimada; 
Oxidação: toda matéria combustível é consumida, sendo eliminados o carvão e o 
enxofre. O oxido ferroso é oxidado, transformando-se em óxido férrico; 
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Vitrificação: não ocorre em tijolos comuns. É chamada de vitrificação pela 
contração e fechamento dos poros da argila através da queima. 
Para a queima ou cozimento são utilizados diversos tipos de fornos. Os mais 
utilizados na produção da cerâmica vermelha são os intermitentes e os contínuos. 
Segundo Bauer (1994), os fornos intermitentes são os mais comuns nas olarias 
brasileiras, podem ser de calor ascendente ou descendente. Eles apresentam uma serie de 
inconvenientes, como: elevado consumo de combustível e de mão de obra, desgaste da 
estrutura do forno devido à excessiva variação de temperatura. Apresenta também a suas 
vantagens de ter baixo custo de implantação e facilidade de execução. Sua geometria pode ser 
quadrada ou retangular, com comprimento que varia de 5 a 10m e altura entre 3 a 5m. Em sua 
base fica as fornalhas e sob estas os cinzeiros, sob estes fica o material a ser queimado 
tomando o cuidado de deixar os espaçamentos recomendado para que o calor possa fluir entre 
as peças e o processo transcorrer de forma correta. Neste processo se cozem entre 25 a 100 
milheiros de tijolos, dependendo do tamanho do forno, o percentual de desperdício gira em 
torno de 10%. 
Os fornos contínuos, são os mais eficientes e econômicos, possuem um maior 
aproveitamento da energia empregada durante o processo. O material final possui uma 
qualidade superior se comparado com o advindo do processo anterior, isso se deve ao fato da 
queima ser controlada e de forma uniforme. 
 
 
 
Figura 2.9 – Visão interna de forno contínuo 
FONTE: Autor, 2015 
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Figura 2.10 – Visão externa de forno contínuo 
FONTE: Autor, 2015 
 
O forno Hoffmann é um forno considerado contínuo inventado no ano de 1858, 
ele funciona da seguinte forma: o ar quente produzido pelas câmaras de fogo vai pré-
aquecendo as câmaras seguintes, isso resulta em uma economia de 50% do combustível 
utilizado pelos fornos intermitentes (BAUER, 1994). 
 
 
 
Figura 2.11 – Desenho esquemático de forno tipo Hoffmann 
FONTE: Bauer, 1994 
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O forno que apresenta o melhor rendimento térmico e economia de mão de obra é 
o forno contínuo tipo túnel. Neste a câmara de queima fica no centro. O material, sobre 
vagonetas, é introduzido em uma extremidade, sendo pré-aquecido ao longo do túnel, 
passando pela zona de fogo e sofrendo um resfriamento ao final do túnel (BAUER). 
 
 
 
Figura 2.12 – Desenho esquemático de forno tipo túnel 
FONTE: Bauer, 1994 
 
2.4.5 RESFRIAMENTO 
 
Após a etapa de queima, o produto ainda fica retido no interior do forno para que 
possa resfriar, isso se faz necessário pelo fato do produto não poder sofrer uma variação 
acentuada da temperatura, sob-risco de acontecerem deformações excessivas e fissuração das 
peças. Portanto, é de suma importância um resfriamento controlado, com diminuição 
gradativa da temperatura. 
 
2.4.6 EMBALAGEM E DISTRIBUIÇÃO 
 
Tijolos danificados, rachados ou que apresentem algum defeito de conformação 
são retirados do lote antes da embalagem e despacho. A maioria dos tijolos são agora 
organizados em embalagens lacradas com filme plástico PVC com 300 a 500 unidades sob 
pallets de madeira, isso serve para facilitar o transporte por empilhadeira ao caminhão ou 
conduzidas ao estoque. 
 
 
 
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Figura 2.13 – Empilhadeira em estoque de blocos cerâmicos 
FONTE: Cerâmica Entre Rios, 2013 
 
 
 
Figura 2.14 – Caminhão fazendo transporte de blocos cerâmicos 
FONTE: Cerâmica Topázio, 2014 
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2.5 Produtos da cerâmica vermelha 
 
De acordo com Bauer (1994), existe no mercado uma diversidade muito grande de 
produtos cerâmicos, estes se diferenciam uns dos outros de acordo com sua origem, utilização 
final, processo de fabricação e a matéria prima que é usada em sua produção. Podem também 
ser divididos de acordo com a sua finalidade em: materiais para alvenaria de vedação ou 
estrutural, para cobertura e/ou para as canalizações (cerâmica vermelha com baixo grau de 
vitrificação, estrutural ou produtos básicos de cerâmica); materiais para revestimento de 
parede ou piso, produtos de acabamento e utilitários (cerâmica branca ou de louça, cerâmica 
de grés ou de alto grau de vitrificação). 
Para o desenvolvimento deste estudo, serão estudados os tijolos furados ou blocos 
de vedação, portanto vai-se apresentar mais detalhadamente somente este produto. 
 
2.6 Blocos cerâmicos de vedação 
 
Os blocos cerâmicos são definidos como sendo um componente de alvenaria em 
forma de um prisma reto, que possui furos prismáticos ou cilíndricos perpendiculares às faces 
que os contém. A qualidade dos blocos cerâmicos está intimamente relacionada à qualidade 
das argilas empregadas na fabricação e também ao processo de produção, queimado a 
elevadas temperaturas (NBR15270-1:2005). 
A matéria-prima (barro) é de qualidade superior à utilizada na fabricação dos 
tijolos maciços, moldados em marombas. São blocos com furos na horizontal, utilizados 
quando a alvenaria funciona apenas como vedação e se deseja diminuir o peso próprio 
suportando pequenas cargas (BAUER). 
Segundo Petrucci, os blocos cerâmicos de vedação apresentam as seguintes 
vantagens: 
 Apresentam aspecto mais uniforme, arestas e cantos mais firmes, faces planas, 
melhor esquadrejados e centro mais resistente; 
 Tem menos peso por unidade de volume aparente; 
 Dificultam a propagação de umidade e favorecem a dessecação das paredes; 
 São excelentes isolantes térmicos e acústicos; 
 Uniformidade de cor; 
 Resistência à compressão compatível com a aplicação; 
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 Absorção de água entre 10 e 18%. 
No que se refere aos blocos cerâmicos para vedação, as normas brasileiras para 
este produto são: 
 NBR 15270-1 (2005)-Componentes cerâmicos Parte 1: Blocos cerâmicos para 
alvenaria de vedação – Terminologia e requisitos; 
 NBR 15270-3 (2005)-Componentes cerâmicos Parte 3: Blocos cerâmicos para 
alvenaria estrutural e de vedação – Métodos de ensaio. 
 
2.7 Controle de qualidade 
 
O controlede qualidade pode ser explicado como sendo o acompanhamento ou 
um estudo detalhado do processo produtivo de um determinado produto afim de que se possa 
diminuir a ocorrência de erros ao máximo, isso trás o aprimoramento e a excelência do 
produto final, atingindo a satisfação do cliente em todos os aspectos. 
Os blocos cerâmicos para alvenaria de vedação possuem normas que padronizam 
as suas formas e dimensões, seus parâmetros de utilização (resistência à compressão e 
absorção de água), e recebimento dos blocos em obras de alvenaria. A qualificação dos 
produtos cerâmicos é realizada tomando-se sua resistência ao desgaste, resistência a agentes 
químicos e da resistência a manchas (Ribeiro, 2002).