Influência da Argila Fundente em Massa de Cerâmica Vermelha

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JORNADAS SAM/ CONAMET/ SIMPOSIO MATERIA 2003 09-19 
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INFLUÊNCIA DA ADIÇÃO DE ARGILA FUNDENTE EM MASSA DE CERÂMICA 
VERMELHA CAULINÍTICA 
 
 
Carlos Maurício Fontes Vieira, Bruno Reis Cardoso, e Sergio Neves Monteiro 
 
 Universidade Estadual do Norte Fluminense-UENF / Laboratório de Materiais Avançados-LAMAV 
Av. Alberto Lamego, 2000. CEP: 28015-620 - Campos dos Goytacazes-RJ, Brasil. vieira@uenf.br 
 
 
No município de Campos dos Goytacazes, localizado no norte do Estado do Rio de Janeiro, Brasil, há uma 
grande produção de cerâmica vermelha, como tijolos e telhas. Estes produtos são elaborados com argilas 
cauliníticas, abundantes na região. No caso das telhas cerâmicas, há uma excessiva porosidade após queima que 
acarreta elevados valores de absorção de água. Uma das alternativas para redução da porosidade é aumentar a 
fundência da massa através da incorporação de materiais ricos em óxidos alcalinos que vão possibilitar maior 
formação de fase líquida. Neste sentido, este trabalho tem por objetivo avaliar a influência da adição de argila 
fundente, predominantemente ilítica, nas propriedades tecnológicas de uma típica massa cerâmica para telhas do 
município de Campos dos Goytacazes. Inicialmente, as matérias-primas foram caracterizadas através de ensaios 
de difração de raios-X, composição química, distribuição de tamanho de partículas e plasticidade. Em seguida, a 
argila fundente foi adicionada à massa cerâmica nas seguintes proporções: 10, 20 e 30% em massa. Foram 
preparados corpos-de-prova por prensagem para queima em temperaturas variando de 850 a 1100oC. As 
propriedades tecnológicas avaliadas foram: absorção de água, retração linear e tensão de ruptura à flexão (3 
pontos). Os resultados indicaram que a adição de argila fundente à massa de telhas do município de Campos dos 
Goytacazes contribuiu para redução da porosidade. Conseqüentemente, houve uma melhora nas propriedades 
tecnológicas avaliadas. 
 
Palavras-chaves: Argila, caulinita, cerâmica vermelha, fundente, ilita, telhas. 
 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
No município de Campos dos Goytacazes, localizado 
na região norte do Estado do Rio de Janeiro, há uma 
grande produção de cerâmica vermelha voltada para a 
fabricação de blocos de vedação. Há ainda uma 
pequena produção de telhas prensadas (romana e 
portuguesa) estimada em 1.5 milhão/mês. Estas telhas 
são obtidas com matérias-primas locais, 
predominantemente argilas plásticas cauliníticas. 
Devido à excessiva plasticidade das argilas locais e ao 
seu comportamento refratário durante a queima [1-3], 
estes produtos apresentam excessiva porosidade. 
Como conseqüência é comum a ocorrência de 
elevados valores de absorção de água. 
Como alternativas para a diminuição da porosidade 
pode-se reformular a massa cerâmica, aumentando o 
teor de fundentes e/ou aumentar a temperatura de 
queima. No caso dos fundentes, estes atuam na 
formação de fase líquida que preenche a porosidade 
do material, contribuindo para o incremento da 
densificação e redução da porosidade [4-6]. Este 
processo de sinterização é comumente chamado de 
vitrificação. Os fundentes mais utilizados em cerâmica 
para aplicação em construção civil são matérias-
primas ricas em Na2O e K2O, os quais formam fase 
líquida por fusão própria ou, em reação com a sílica 
(SiO2), formam eutéticos a partir de temperaturas de 
aproximadamente 700oC [7]. A temperatura de 
queima, percentagem e proporção dos álcalis e 
procedência mineralógica dos fundentes são alguns 
dos fatores determinantes no processo de vitrificação. 
Dentre os fundentes comumente empregados em 
composição de massa para cerâmica tradicional com 
aplicação em construção civil destacam-se argilas 
ilíticas, feldspatos, filito e fonolito [8]. 
Este trabalho teve como objetivo adicionar uma argila 
fundente a uma massa de cerâmica vermelha usada 
para fabricação de telhas, elaborada com argilas 
cauliníticas, visando à redução da porosidade. Desta 
forma pôde-se obter uma diminuição nos valores de 
absorção de água e incremento da resistência 
mecânica do produto. 
 
 
2. MATERIAIS E MÉTODOS 
 
Para realização deste trabalho foi utilizada uma massa 
cerâmica para telhas vermelhas do tipo 
romana/portuguesa proveniente do município de 
Campos dos Goytacazes e argila fundente proveniente 
da região de Santa Gertrudes, Estado de São Paulo. 
Esta argila fundente é conhecida como taguá e 
comumente utilizada em composição de massa para 
fabricação de revestimentos cerâmicos prensados. 
Após a coleta das matérias-primas, estas foram secas 
em estufa a 110oC, desagregadas com pilão manual e 
peneiradas em 40 mesh (425 mm) para ensaios de 
caracterização e preparação das composições. 
A caracterização mineralógica por difração de raios-X 
foi realizada em amostras em forma de pó num 
difratômetro marca SHEIFERT, modelo URD 65, 
operando com radiação de Cu-ka, e 2q variando de 5o a 
65o. A composição química das matérias-primas foi 
realizada por espectrometria de Fluorescência de 
Raios-X. A distribuição de tamanho de partículas foi 
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realizada por peneiramento via úmida e sedimentação. 
A plasticidade das matérias-primas foi obtida através 
da determinação dos limites de Atterberg, de acordo 
com as normas NBR 7180-84 e NBR 6459-84 [9,10]. 
Foram preparadas quatro composições com os 
seguintes percentuais de argila fundente: 0, 10, 20, e 
30% em massa, conforme mostra Tabela I. 
 
Matérias-primas 
Composições Massa 
cerâmica 
Argila 
fundente 
MI 100 - 
M10AF 90 10 
M20AF 80 20 
M30AF 70 30 
 
Tabela I. Composições estudadas (% em massa). 
 
 Para avaliação das propriedades tecnológicas de 
queima como absorção de água, retração linear e 
tensão de ruptura à flexão (3 pontos) foram 
confeccionados corpos-de-prova retangulares (11,43x 
2,54x 10,0cm) por prensagem uniaxial em matriz de 
aço a 20 MPa com umidade de 8%. Em seguida, os 
corpos-de-prova foram secos em estufa a 110oC até 
peso constante. A queima foi realizada em forno de 
laboratório tipo mufla em temperaturas variando de 
850 a 1100oC com intervalos de 50oC. Utilizou-se uma 
taxa de aquecimento de 5oC/min e 3 horas de tempo 
de permanência nas temperaturas de patamar. O 
resfriamento foi obtido por convecção natural, 
desligando-se o forno. 
 
 
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO 
 
3.1. Caracterização das matérias-primas 
 
A Figura 1 apresenta os difratogramas de raios-X da 
massa cerâmica e da argila fundente. Observa-se que 
na massa cerâmica os picos de maior intensidade estão 
associados à caulinita. Em seguida, observam-se picos 
característicos do quartzo, mineral micáceo (mica 
muscovita) e gibsita (hidróxido de alumínio). A 
gibsita contribui ainda mais para um comportamento 
de queima refratário da massa cerâmica. Além disso, 
aumenta a perda de massa durante a queima. Já a 
argila fundente apresenta picos predominantes do 
quartzo, seguidos de feldspatos potássico e 
pagioclásios, mineral micáceo (ilita/mica muscovita) e 
hematita. A característica ilítica deste tipo de argila já 
foi reportada em outros trabalhos da literatura [11,12]. 
De acordo com a Tabela II, observa-se que a massa 
cerâmica apresenta composição química típica de 
argila caulinítica, com baixo percentual de óxidos 
fundentes e elevado teor de Al2O3. O baixo percentual 
de SiO2 e elevada perda ao fogo estão associados ao 
elevado percentual de mineral argiloso ou fração 
“argila”. Por sua vez, a argila fundente apresenta 
elevado percentual de óxidos alcalinos, sobretudo 
K2O, e baixo percentual de Al2O3. Estas características 
estão associadas ao seu caráter ilítico. Nota-se também 
um elevado teor de SiO2 e baixa perda ao fogo. Estascaracterísticas da argila fundente estão relacionadas 
com o maior teor fração silte/areia em sua composição 
mineralógica e ao próprio predomínio da estrutura 
ilítica sobre a caulinítica. Observa-se também que 
ambas as matérias-primas apresentam teor de MgO 
superior a 1% em massa. O MgO pode estar associado 
a traços de cloritas e vermiculitas, não identificáveis 
nos difratogramas de raios-X, e à sua presença na 
estrutura cristalina dos minerais micáceos. Por fim, 
observa-se que ambas as matérias-primas apresentam 
elevado teor de Fe2O3, responsável pela coloração 
avermelhada após queima. 
10 20 30 40 50 60
C
H
QQ QQ
C
Q
Q
M
M
M
H
HFk
Fk Pl
Pl
Fk
M
M
M
Pl
Q
Q
Q
Q
Q
Q
C
C
C
C
M
M
Gi
Fk
M
 
MASSA CERÂMICA
ARGILA FUNDENTE
 
In
te
ns
id
ad
e 
(u
.a
.)
2 q
 
Figura 1. Difratogramas de raios-X das matérias-
primas. C = caulinita; ; Fk = feldspato potássico; Gi = 
gibsita; H = hematita; M = mineral micáceo; Pl = 
feldspato plagioclásio; Q = quartzo. 
 
Matérias-primas 
Determinações Massa 
cerâmica 
Argila 
fundente 
SiO2 42.49 67.34 
Al2O3 29.24 15.10 
Fe2O3 9.21 5.82 
TiO2 1.44 0.63 
CaO 0.24 0.41 
MgO 1.10 1.48 
K2O 1.41 3.61 
Na2O 0.51 0.59 
PF 14.08 5.02 
 
Tabela II. Composição química das matérias-primas 
(% em massa). 
 
A Figura 2 mostra a distribuição de tamanho de 
partículas das matérias-primas. Observa-se que a 
massa cerâmica apresenta maior percentual de 
minerais argilosos ou fração “argila” que a argila 
fundente. Os minerais argilosos são comumente 
associados a partículas com diâmetro esférico 
equivalente < 2 mm. neste caso a massa cerâmica e 
argila fundente apresentam fração “argila” de 53 e 
34% em massa, respectivamente. Já no teor de areia, > 
20 mm, as matérias-primas apresentam percentuais 
similares com 11% para a massa cerâmica e 9% em 
massa para a argila fundente. Isto mostra que a argila 
fundente á granulometricamente formada por tamanho 
de partículas (d) associadas ao silte, 2mm < d < 20mm. 
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20
30
40
50
60
70
80
90
100
10.10.010.001
 
%
 P
as
sa
nt
e
Diâmetro das par t ícu las (mm)
 Massa cerâmica
 Argila fundente
Figura 2. Distribuição de tamanho de partículas das 
matérias-primas. 
 
A Tabela III mostra a plasticidade das matérias-
primas, determinadas através dos limites de Atterberg. 
Observa-se que tanto a massa cerâmica quanto à argila 
fundente apresentam limites de plasticidade (LP) 
muito próximos. O LP indica a quantidade de água 
necessária (água de conformação) para alcançar uma 
consistência plástica e conseqüentemente capacidade 
para moldagem por extrusão. Apesar do menor teor de 
minerais argilosos (minerais que desenvolvem 
plasticidade) da argila fundente seu caráter ilítico 
contribuiu para este resultado. A ilita apresenta 
plasticidade mais elevada que a caulinita. Além disso, 
na fração franulométrica do silte, pode haver também 
partículas de minerais argilosos. 
 
Matérias-primas Limites de 
Atterberg Massa 
cerâmica 
Argila 
fundente 
LP 29 30 
LL 64 55 
IP 35 25 
 
Tabela III. Plasticidade das matérias-primas. 
 
Com relação ao limite de liquidez (LL), a massa 
cerâmica apresenta valor consideravelmente mais 
elevado que a argila fundente. O LL indica a 
quantidade de água acima da qual uma matéria-prima 
argilosa não apresenta mais uma consistência plástica 
e passa a se comportar como líquido. Neste caso, o 
maior teor de mineral argiloso da massa cerâmica foi 
fundamental para o seu elevado teor de LL. Por fim, o 
índice de plasticidade (IP) indica a faixa de 
consistência plástica de uma matéria-prima 
argilosa.Este índice é obtido através da subtração entre 
o LL e LP. O maior teor de IP da massa cerâmica em 
relação à argila fundente indica que a primeira suporta 
uma maior variação na água de conformação sem 
mudança do estado plástico. 
 
3.2. Características das composições 
 
De acordo com a Tabela IV, observa-se que com o 
incremento de argila fundente incorporada à massa 
cerâmica, ocorre um aumento de SiO2, aumento de 
óxidos fundentes e redução de Al2O3 e da perda ao 
fogo (PF). 
 
Composições 
MI M0AF M20AF M30AF 
SiO2 42.49 44,98 47,46 49,95 
Al2O3 29.24 27,83 26,41 25,00 
Fe2O3 9.21 8,87 8,53 8,19 
TiO2 1.44 1,36 1,28 1,20 
CaO 0.24 0,26 0,27 0,29 
MgO 1.10 1,14 1,18 1,21 
K2O 1.41 1,63 1,85 2,07 
Na2O 0.51 0,52 0,53 0,53 
PF 14.08 13.17 12.27 11.36 
 
Tabela IV. Composição química das composições (% 
em massa). 
 
Através do gráfico da Figura 3, elaborado a partir dos 
limites de Atterberg, é possível obter um prognóstico 
da etapa de conformação por extrusão de matérias-
primas argilosas. Observa-se que uma incorporação de 
até 30% em massa de argila fundente à massa 
cerâmica praticamente não alterou seu posicionamento 
no gráfico. Tanto a massa cerâmica quanto as 
composições elaboradas se situam em torno da região 
de extrusão adequada e distantes da região de extrusão 
considerada ótima. Para alcançar a região de extrusão 
ótima seria necessário incorporar materiais não 
plásticos na massa cerâmica. Entretanto, pode 
ocasionar uma redução na resistência mecânica. 
 
 
 
 
 
Figura 3. Prognóstico da etapa de conformação através 
da plasticidade. (·) Localização das composições. 
 
3.3. Propriedades tecnológicas 
 
A Figura 4 mostra o diagrama de gresificação das 
composições estudadas. Observa-se que a 
incorporação de argila fundente diminuiu em 50oC a 
temperatura de início da redução da absorção de água. 
Nota-se que praticamente não há alteração da absorção 
de água da composição sem incorporação de argilas 
fundente M0AF entre 850 e 1000oC. Nas composições 
com incorporação de argila fundente (M10AF, 
M20AF e M30AF) a redução da absorção de água 
inicia-se a 950oC. Estas composições apresentam 
ainda uma redução mais pronunciada da absorção de 
água partir de 1050oC. Observa-se também que ocorre 
Índice de plasticidade 
L
im
ite
 d
e 
pl
as
tic
id
ad
e 
Extrusão 
 ótima 
Extrusão aceitável 
15 
20 
25 
30 
35 
40 
0 15 20 25 5 30 40 35 45 10 
· · · · 
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uma redução da absorção de água com o incremento 
de argila fundente. Em relação ao parâmetro de 
retração linear, observa-se que ocorre um incremento 
deste parâmetro com o aumento da temperatura. Isto 
ocorre em função da densificação do material. Nota-se 
também que até 1050oC praticamente não há 
mudanças significativas nos valores de retração linear 
com o incremento de argila fundente. 
850 900 950 1000 1050 1100
6
9
12
15
18
21
24
 
A
bs
or
çã
o 
de
 á
gu
a 
(%
)
Temperatura (
o
C)
 M0AF
 M10AF
 M20AF
 M30AF
0
2
4
6
8
R
etração linear (%
)
 
Figura 4. Diagrama de gresificação das composições. 
 
De acordo com a Figura 5, observa-se que ocorre um 
incremento da tensão de ruptura à flexão de todas as 
composições com o aumento da temperatura de 
queima. Este comportamento é bastante conhecido e 
está associado à redução da porosidade e consolidação 
microestrutural. Observa-se também que com o 
aumento da temperatura de queima ocorre um 
incremento mais significativo da tensão de ruptura à 
flexão com o aumento do teor de argila fundente. Isto 
é ainda mais pronunciado com o incremento do teor de 
argila fundente. Este comportamento é atribuído à 
maior formação de fase líquida e redução da sua 
viscosidade. 
 
 
850 900 950 1000 1050 1100
3
6
9
1215
18
21
 
Te
ns
ão
 d
e 
ru
pt
ur
a 
à 
fle
xã
o 
(M
Pa
)
Temperatura (
o
C)
 M0AF
 M10AF
 M20AF
 M30AF
 
Figura 5. Tensão de ruptura à flexão das composições 
em função da temperatura de queima. 
 
 
4. CONCLUSÕES 
 
Neste trabalho de investigação da influência da adição 
de argila fundente em massa para telhas de 
predominância caulinítica, as seguintes conclusões 
foram obtidas: 
ÞÞ A argila fundente apresenta elevado teor de óxidos 
alcalinos, provenientes, sobretudo, dos feldspatos e 
minerais micáceos. 
ÞÞ A massa cerâmica caulinítica é caracterizada por 
apresentar baixo percentual de óxidos alcalinos, 
elevado teor de alumina e elevada perda ao fogo. 
Þ Com o incremento de até 30% de argila fundente à 
massa cerâmica ocorreu uma sensível melhora nas 
propriedades de queima avaliadas: a absorção de água 
reduziu e a tensão de ruptura à flexão aumentou. Isto 
foi mais significativo nas temperaturas mais elevadas. 
Þ A incorporação de argila fundente na composição 
de massa além de não alterar o comportamento de 
extrusão, pode contribuir para a melhoria da qualidade 
das telhas cerâmicas do município de Campos. 
 
 
AGRADECIMENTOS 
 
Os autores agradecem à FAPERJ (proc. E-
26/151.544/2001) pelo apoio financeiro. 
 
 
5. REFERÊNCIAS 
 
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Cerâmica, 46, 2000, pp. 14-17. 
[3] C. M F. Vieira, e S.N. Monteiro, Tile & Brick 
Int., 18, 2002, pp. 152-157. 
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[5] M. G. Fonseca, G. R. de Paula, R. A. Teixeira, F. 
G. Melchiades, e A. O. Boschi,, “Anais do 43o 
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Cerâmica Industrial, 6, 2001, pp. 28-39. 
[9] NBR – 7180, “Determinação do Limite de 
Plasticidade”, ABNT, Rio de Janeiro,1984, p. 4. 
[10] NBR – 6459, “Determinação do Limite de 
Liquidez”, ABNT, Rio de Janeiro, 1984, p. 4. 
[11] C. R. de Oliveira, J. Castral Jr, C. V. dos Santos, 
C. Bolfarini, e L. C. Chiari, “Anais do 44o Congresso 
Brasileiro de Cerâmica”, organizado pela ABC, São 
Pedro, 2000, pp. 19001-19011. 
[12] C. V. dos Santos, A. A. P. Chagas, e J. Castral Jr, 
“Anais do 43o Congresso Brasileiro de Cerâmica”, 
organizado pela ABC, Florianópolis, 1999, pp. 7701-
7711.