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PRODUTOS CERÂMICOS Lajota para laje 2 Fábrica industrial – gás, máquinas Fábrica artesanal - lenha Heterogeneidade da Indústria Cerâmica no Brasil PROBLEMÁTICA NA INDÚSTRIA DA CONSTRUÇÃO CIVIL Impacto ambiental 3 Desmatamento Extração da argila 4 Emissão de gases Resíduos Impacto ambiental Empregos diretos e indiretos 5 Baixa qualidade dos blocos cerâmicos utilizados na construção de edificações. INTRODUÇÃO A indústria cerâmica é uma das mais antigas do mundo. Nas ultimas décadas: indústria aeroespacial, eletrônica e nuclear Desenvolvimento de produtos que suportam temperaturas extremamente elevadas e com grande resistência mecânica Na industria da construção civil: 5.500 empresas produtoras de cerâmica vermelha no Brasil, consumindo cerca de 10.300.000 t de argila por mês (ANICER, 2007). 6 Um dos critérios tradicionais para classificação das cerâmicas é a cor da massa: vermelha (oxido de ferro) ou branca. Aplicações na construção civil : fins utilitários: blocos cerâmicos, tijolos maciços, telhas, manilhas, azulejos, louças, pastilhas, revestimentos cerâmicos, lajotas fins estruturais (blocos cerâmicos portantes) fins estéticos (vasos e esculturas) As brancas são usadas para louças sanitárias (vasos, pias, mictórios, bidês, etc) 7 DEFINIÇÃO Cerâmica é toda pedra artificial obtida pela moldagem, secagem e queima de argila ou de mistura contendo argila. Argila – material natural, terroso, provenientes da decomposição de rochas constituída essencialmente de silicatos de alumínio hidratados. - baixa granulometria: elevado teor de partículas com diâmetro inferior a 2m (Argilo-minerais). Argilo-minerais – alto poder de aglomerarem as partículas de argila de maior dimensão e de apresentar plasticidade, quando misturada com água em quantidade adequada. 8 OS PRINCIPAIS GRUPOS DE argilo-minerais: Caulinita – são as mais puras, usadas na indústria de refratários, porcelana, louça sanitária, além de usos mais nobres: indústrias de medicamentos e de papel) Montmorilonita – pouco usada isoladamente por ser muito absorvente e de grande poder de inchamento. São misturadas com a caulinita e com a ilita para melhorar a plasticidade Ilitas – as mais abundantes e as mais empregadas para fabricação de blocos, telhas e pisos (cerâmica vermelha) 9 Quando um depósito de argila não atende às características necessárias para a produção de um determinado componente de cerâmica vermelha (muita impureza, por exemplo), é comum que se misturem duas ou mais argilas. Essa massa é submetida a um processo de conformação (onde é determinada a umidade correta para a fabricação do componente cerâmico), seguido de secagem inicial e, posteriormente, cozida, gerando a cerâmica vermelha. 10 PRINCIPAIS ELEMENTOS DOS Argilo-minerais Carbonatos (e sulfatos) de Cálcio e magnésio – resultam em expansão volumétrica; agem como fundentes. Alumina – propicia estabilidade dimensional em temperaturas elevadas. Matéria orgânica – resulta em: (i) retração, (ii) fissuras durante os processos de sazonamento e queima e (iii) diferenças de coloração em um mesmo componente cerâmico. Sílica livre – diminui a retração durante os processos de sazonamento e queima; mas reduz a plasticidade da argila. 11 Álcalis – baixam o ponto de fusão e dão porosidade, facilitando a secagem e o cozimento; reduz a plasticidade Silicatos e fosfatos – são fundentes, alguns aumentam a resistência da cerâmica. Óxido de ferro – dão a cor avermelhada ou amarelada às argilas; reduz propriedades refratárias Impurezas Sais solúveis – propiciam o aparecimento de eflorescência (ex. sulfato de sódio, de potássio) 12 Alguns Sais, solúveis em água, podem se dissolverem e serem transportados, por capilaridade, até a superfície exposta, de materiais cerâmicos, de concreto... pelos poros. Quando a água evapora, por efeito dos raios solares e/ou do ar, aparecem as manchas na superfície. Eflorescência – cristais de sal, geralmente na cor branca, que se depositam na superfície de ladrilhos, telhas e pisos cerâmicos ou de concreto. 13 14 Minhocão, UnB - Eflorescência na rampa de concreto do ICC Norte- Lixiviação da cal Na fabricação da cerâmica vermelha procura-se determinar a mínima quantidade de água necessária para permitir uma moldagem adequada, pois teores excessivos de água podem gerar elevadas retrações durante as etapas de secagem e de queima, resultando em deformações e fissuras. Além disso, aumentam a porosidade da cerâmica com consequente perda de resistência mecânica e aumento da permeabilidade à água. 16 Argilo-mineral Água de plasticidade (%) caulinitas 8,9 a 56,3 ilitas 17 a 38,5 montimorilonitas 82,9 a 250 Segundo Santos, 1989 ENSAIOS DE CARACTERIZAÇÃO A comprovação das propriedades dos materiais cerâmicos é realizada por meio de ensaios de caracterização. Alguns ensaios são realizados na matéria-prima, para saber se possui propriedades necessárias para moldagem e secagem dos produtos cerâmicos. Outros ensaios são realizados em corpos-de- prova que passaram por todas as etapas do processo de produção da cerâmica. 17 Fluorescência de raio X – método rápido e preciso para determinação da composição química de materiais cerâmicos. Custo elevado. Porém, as técnicas mais utilizadas são a difração de raio X, a análise térmica, a microscopia ótica e eletrônica, a espectroscopia no infravermelho e a análise química. São ensaios especiais e não fazem parte do conteúdo programático desta disciplina. PRINCIPAIS ENSAIOS NA matéria-prima 1- Realizados para identificar a composição química e mineralógica das argilas: 18 o Distribuição granulométrica (difração a laser e a velocidade de sedimentação por absorção de raio X) o Plasticidade É resultante da ação da água retida entre as partículas lamelares dos argilominerais e as forças de atração existentes entre as partículas (Van der Waals e eletrostáticas). 2 – Realizados para a caracterização física das argilas: 19 20 Índices de Attenberg Limite de liquidez (LL) Método Casagrande Limite de plasticidade (LP) f = 3mm e L = 100 a 150mm Índice de plasticidade: LL - LP LL LP PRINCIPAIS ENSAIOS EM CORPOS-DE-PROVA A estimativa das propriedades que uma argila adquirirá após a queima é realizada, normalmente por meio da moldagem de pequenos corpos-de-prova que são queimados em uma determinada temperatura e, após o resfriamento, submetidos a ensaios de caracterização. Os ensaio usuais: retração linear, massa específica, porosidade, absorção de água após a queima, resistência à flexão. 21 Extrusão de filete de argila em maromba. Moldagem feita por extrusão a vácuo e identificação dos corpos-de-prova para ensaios de caracterização 22 FABRICAÇÃO DA CERÂMICA 1- Preparação da massa: Extração da argila, homogeneização/sazonamento e mistura 2- Moldagem da argila: Extrusão ou prensagem 3- Secagem: natural ou artificial 4- Queima: até à temperatura especificada 5-Resfriamento 23 1.1 - Extração a céu aberto 1- Preparação da massa: extração da argila, homogeneização/ sazonamento, mistura -O plano de extração normalmente prevê a remoção davegetação. -Os equipamentos normalmente utilizados na extração de argila são retroescavadeiras. -O transporte da argila da jazida à fábrica, em geral, é feito em caminhões basculantes. 24 Retroescavadeira Caminhão-basculante Empilhamento por camadas lineares 25 1.2 - Operações de homogeneização por camadas e processo de sazonamento As argilas devem ser estocadas em camadas de “descanso” ou de homogeneização nos pátios das indústrias, onde a espessura e alternância das camadas dependem dos tipos de argilas e das propriedades desejadas da mistura final. A homogeneização ou as pilhas de “descanso” favorecem a ocorrência do processo de sazonamento Sazonamento: Exposição da argila à intempérie, para que ocorram alterações de suas características, tais como: • a desagregação dos torrões, • aumento da plasticidade e resistência às tensões de secagem • lixiviação de sais solúveis. 26 Estocagem a céu aberto – de 6 meses a 2 anos para lavagem de sais solúveis Estocagem da argila em galpões cobertos As causas mais frequente dos problemas que apresenta a indústria cerâmica são: irregularidade na composição da matéria-prima inicial e o seu processamento, portanto é fundamental fazer a homogeneização/sazonamento O tempo utilizado para o sazonamento depende da argila e do tipo de componente a ser moldado, podendo variar de 1 a 12 meses. O processo de homogeneização ou de sazonamento (estocagem) facilita a moldagem por extrusão, evitando o inchamento das peças após a moldagem, reduzindo a ocorrência de deformações, trincas e ruptura das peças no processo de secagem e o desenvolvimento de gases durante a queima. É muito utilizada a mistura de duas ou mais argilas para corrigir deficiências provenientes da jazida principal. Realizada em função do tipo e das características componente a ser fabricado O amassamento é realizado com auxílio de laminadoras. 1.3 - Mistura 28 • Após a estocagem, a argila é transportada para o caixão alimentador, onde é feita a mistura e dosagem da quantidade de material necessária para dar entrada na linha de produção. • A mistura dosada é conduzida aos laminadores, onde os grandes blocos de argila são desintegrados. 29 30 a.Moldagem a seco ou semi-seco • É feita por prensagem (prensas possantes) • 4 a 10 % de água ( consistência de farofa) • Usada para pisos e revestimentos cerâmicos (fabricação “biscoito” do revestimento ), pastilhas, refratários, isoladores elétricos, telhas • Baixa porosidade, maiores resistências mecânicas • A mistura é colocada em formas adequadas com as dimensões finais do produto 2- Moldagem da argila: Prensagem e Extrusão 31 PRENSAGEM DE TIJOLO MACIÇO São Sebastião - DF 32 b. Moldagem com pasta plástica consistente • 20 a 30 % de água • Feita por extrusão – forçar a massa a passar, sob pressão, por um bocal (molde metálico), formando uma fita uniforme e contínua, seguido de corte no comprimento desejado • Usada para blocos vazados, telhas, tubos cerâmicos • A coluna de argila extrudida passa por cortadores automáticos, regulados para se obter a dimensão do componente. 33 Boquilha Extrusão de bloco 34 35 Secagem natural É realizada por meio de estocagem dos componentes extrudados em prateleiras, em local protegido da chuva. Os componentes ficam expostos ao ar ambiente até que sua umidade cheque ao teor especificado para fabricação (geralmente inferior à 1%). O tempo necessário depende das condições ambientais, mas geralmente é de 10 a 30 dias. Secagem artificial É realizada em estufas ou em câmeras de alvenaria onde se aproveita o calor do forno. Pode ser realizada pelo processo contínuo (secadores tipo túnel) ou intermitentes (por batelada). Em geral é inferior a 3 dias. 3- Secagem: natural ou artificial para evaporar a maior quantidade de água possível da moldagem 36 SECAGEM NATURAL Vagonetes – secagem natural 37 38 SECAGEM ARTIFICIAL 39 As argilas utilizadas na fabricação de cerâmica vermelha possuem, usualmente, um teor de umidade elevado, porque é necessário para viabilizar a moldagem. Se tentássemos queimar um produto cerâmico com umidade elevada, por exemplo acima de 10%, a passagem de água do estado líquido para o estado de vapor redundaria em pressões internas elevadas, no interior da massa, que fissurariam a peça. Esse teor de água deve ser retirado lentamente do componente cerâmico, para evitar a retração por secagem que pode levá-lo a fissurar. 40 A SECAGEM DEVE SER FEITA DE MANEIRA CONTROLADA PARA EVITAR O APARECIMENTO DE FISSURAS Durante o processo de secagem, ocorre migração da água do interior do componente para o exterior, por difusão. Porém, ocorre que a superfície do componente seca mais rápido que seu interior porque a velocidade de evaporação da água é maior do que a velocidade de difusão. Com isso, pode aparecer retração e fissuras 41 Acervo profa Eugenia-UnB A maior retração ocorre na superfície do produto, já que o núcleo permanece úmido, originando-se tensões de tração na interface região úmida/região seca . O produto vai fissurar se a capacidade resistente do material for inferior às tensões de tração . É importante que a secagem seja lenta para equilibrar a velocidade de evaporação e de difusão 42 Acervo profa Eugenia-UnB É feita em forno (continuo ou intermitente) ou numa mufla. O forno é programado de modo a garantir um acréscimo de temperatura constante e controlado de temperatura. velocidade usual para cerâmica vermelha é de 150ºC/h, até atingir temperatura de 900 a 1.100 ºC. Em outros componentes pode superar os 1.200 ºC. Nessa etapa ocorrem reações fisico-químicas irreversíveis que resultam em mudanças nas propriedades dos produtos. 4- Queima: até à temperatura especificada 43 Produção média = 700 mil blocos/mes Tipos de blocos: vedação e estrutural Forno Contínuo (ou forno túnel) – processo mais moderno Material é colocado sobre vagões que se deslocam para o interior do túnel A temperatura vai se elevando gradativamente até ~900/1.100ºC Zonas: espera, pré- aquecimento, queima, resfriamento, espera Entrada Saída do forno 44 FORNO INTERMITENTE – A QUEIMA OCORRE EM CICLOS 45 Processo mais antigo.Tipo mais encontrado em pequenas e médias indústria de cerâmica vermelha, operando com lenha. Forma circular (h = 3 a 6m) ou quadrada, retangular (l = 5m, 10m ou mais) Forno tipo Intermitente - São Sebastião - DF FORNO INTERMITENTE OU PERIÓDICO O material é empilhado sobre a base O conjunto é normalmente coberto com abóbada de tijolo Após a enforna do material, a porta do forno é fechada, ateando-se fogo à lenha depositada nas fornalhas 46 Produção média: 240.000 blocos/mês Tipos blocos: vedação (8 furos) FORNO INTERMITENTE • o processo de queima consiste em carregar o forno, • queimar até a temperatura de estabilização, • resfriar • e então retirar as peças. 47 FORNO HOFFMANN Usado em grandes olarias. É um forno contínuo obtido pela justaposição e entrosamento de diversos fornos intermitentes. Usa o ar quente das câmaras de fogo para ir fazendo o pré-aquecimento das câmaras seguintes e a produção contínua. Economia de 50% em relação aos fornos intermitentes. 48 velocidades de aquecimento, temperatura máxima atingida, tempo de manutenção datemperatura máxima e a velocidade de resfriamento, uniformidade da temperatura no forno, tipo de forno, tipo de combustível Fatores que influenciam as propriedades que se desejam obter no componente, tais como resistência mecânica, absorção de água e retração linear: 49 Após a queima, os componentes cerâmicos deverão ser submetidos a um resfriamento lento, variando geralmente entre 8 e 24 horas. 5-Resfriamento 50 1 - Blocos cerâmicos a) Bloco de Vedação b) Bloco Portante ou Estrutural COMPONENTES PARA CONSTRUÇÃO DE ALVENARIAS: BLOCOS CERÂMICOS E TIJOLOS MACIÇOS 51 BLOCOS CERÂMICOS (NORMAS) NBR 15270-1: 2005 – Componentes cerâmicos: Parte 1 – Blocos cerâmicos para alvenaria de vedação – Terminologia e requisitos. NBR 15270-2: 2005 - Parte 2 – Blocos cerâmicos para alvenaria estrutural – Terminologia e requisitos. NBR 15270-3: 2005 - Parte 3 – Blocos cerâmicos para alvenaria estrutural e vedação – Métodos de ensaio. 52 Bloco cerâmico de vedação – tem a função principal de suportar o peso próprio da alvenaria da qual faz parte. Pode ser produzido com furo no sentido horizontal ou vertical. Furo horizontal Furo vertical 53 Bloco cerâmico Estrutural – tem a função de suportar as cargas previstas em uma alvenaria estrutural e seus furos são posicionados no sentido vertical. A normatização classifica os blocos estruturais em três categorias: com paredes maciças, paredes vazadas e blocos perfurados. 54 Estrutural perfurado Estrutural com paredes vazadas Estrutural com paredes maciças DIMENSÕES DE FABRICAÇÃO DE BLOCOS CERÂMICOS DE VEDAÇÃO OBS: NBR 15270 (2005) Podem ser fabricados em diversas dimensões. Tendência para a Modularidade 55 Lote e Tipos de Amostragem Todo conjunto de blocos constituintes de um pedido deve ser dividido em lotes, por amostragem estatística, de até 100.000 blocos ou fração LOTE - A cada 100.000 blocos ou fração, de um mesmo pedido, constitui-se um lote AMOSTRA - de cada lote retiram-se aleatoriamente um número de blocos (corpos-de-prova) para fazer as inspeções, com o intuito de verificar se o lote, representado por estes blocos, está aprovado ou não. amostragem simples constituída por 13 blocos Amostragem dupla constituída por 13 blocos + 13 blocos amostragem simples constituída por 6 blocos 56 INSPEÇÕES 1. INSPEÇÃO GERAL IDENTIFICAÇÃO CARACTERÍSTICAS VISUAIS 2. INSPEÇÃO POR ENSAIOS CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO INDICE DE ABSORÇÃO DE ÁGUA 57 identificação da empresa dimensões de fabricação : L, H e C (em cm) 1 - INSPEÇÃO GERAL 1.1 – Identificação (amostragem simples: 13 CP) Em uma das faces externas do bloco deve estar gravada : O bloco cerâmico não deve apresentar defeitos tais como: quebra superfícies irregulares deformações 1.2 – Características visuais (Amostragem dupla: 13 + 13) Obs: A aceitação deste item está condicionada à Tabela 1 58 ACEITAÇÃO E REJEIÇÃO NA INSPEÇÃO GERAL (CARACTERÍSTICAS VISUAIS) Tabela 1 No blocos constituintes Unidades não-conformes 1a amostragem 2a amostragem 1a amostragem 2a amostragem No de aceitação No de rejeição No de aceitação No de rejeição 13 13 2 5 6 7 59 APLICAÇÃO TABELA 1 (CONT.) a) para aceitação lote na 2ª amostragem, o no de unidade não conformes da primeira e da segunda amostragem deve ser igual ou inferior ao indicado coluna nº de aceitação b) Para que o lote seja definitivamente rejeitado, é necessário que a soma de unidades não conformes da primeira e da segunda amostragem sejam igual ou superior ao indicado coluna nº de rejeição 60 O não atendimento da Inspeção Geral (Identificação) em qualquer corpo-de-prova é suficiente para a rejeição do lote. No caso de haver rejeição do lote devido à inspeção geral (características visuais) mediante acordo entre fabricante e comprador, pode-se proceder à inspeção de todos os blocos do lote, comprometendo-se o fabricante a repor todos os blocos não conformes. 61 INSPEÇÃO POR ENSAIOS Somente após a aprovação do lote no quesito Inspeção Geral, parte-se para a Inspeção por ensaios, conforme a seguir. 62 2.1 – CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS: (13 CP) 2 - INSPEÇÃO POR ENSAIO (amostragem simples) Obs: A aceitação deste item está condicionada à Tabela 2 63 C A R A C T E R ÍS T IC A S G E O M É T R IC A S C H L Espessura de septo Espessura de parede Desvio em relação ao esquadro Planeza das faces (Flecha) 64 ACEITAÇÃO E REJEIÇÃO NA INSPEÇÃO POR ENSAIOS (CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS) Tabela 2 No blocos Unidades NC Amostragem simples No aceitação lote No rejeição lote 13 2 3 Medida das faces (L, H, C), espessura de septos e paredes externas, desvio e flecha 65 2.2 – RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO INDIVIDUAL (VEDAÇÃO) Cada corpo-de-prova (CP) é constituído por um bloco íntegro e isento de defeitos (tais como quebra, superfície irregulares e deformação). Amostragem simples: 13 blocos Capeamento: pasta de cimento espessura < 3mm Após o endurecimento do capeamento, imergir o CP em água por 6 h, no mínimo. Enxugar e Romper úmido. A resistência à compressão dos blocos cerâmicos de vedação, calculada na área bruta, deve atender: Bloco com furo na horizontal: fb 1,5 MPa Bloco com furo na vertical: fb 3,0 MPa 66 ACEITAÇÃO E REJEIÇÃO NA INSPEÇÃO POR ENSAIOS (RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO) Tabela 4 No blocos constituintes Unidades Não conformes - NC Amostragem simples No aceitação lote No rejeição lote 13 2 3 67 68 Características mecânica – amostragem simples (13 cp) • BLOCO ESTRUTURAL - RESISTÊNCIA CARACTERÍSTICA À COMPRESSÃO (FBK) Obs: Cálculo de fbk ver item 5.5 da NBR 15270-2 fbk ≠ fb 69 Aceitação ou rejeição A aceitação ou rejeição do lote fica condicionada à resistência característica à compressão (fbk) ser igual ou maior ao especificado pelo comprador, que por sua vez deve ser igual ou maior que o do projeto estrutural. Requisitos específicos Blocos Estrutural fbk ≥ 3,0 MPa Blocos cerâmicos estruturais– Resistência característica à compressão calculada na área bruta. • BLOCO ESTRUTURAL - RESISTÊNCIA CARACTERÍSTICA À COMPRESSÃO (FBK) 2.3 – INDICE DE ABSORÇÃO DE ÁGUA (AA%): AMOSTRAGEM SIMPLES, PORÉM CONSTITUÍDA POR APENAS 6 CORPOS-DE- PROVA 8% < AA% < 22% O índice mede a absorção por imersão completa: 70 ACEITAÇÃO E REJEIÇÃO NA INSPEÇÃO POR ENSAIOS (ÍNDICE DE ABSORÇÃO DE ÁGUA) Tabela 3 No blocos constituintes Unidades não conformes Amostragem simples No para aceitação lote No para rejeição lote 6 1 2 71 2 - Tijolos maciços COMPONENTES PARA CONSTRUÇÃO DE ALVENARIAS 72 NORMAS: NBR 7170/83 – Tijolo maciço cerâmico para alvenaria - Especificação. NBR 6460/83 – Tijolo maciço cerâmico para alvenaria verificação da resistência à compressão – método de ensaio. NBR 8041/83 - Tijolo maciço cerâmico para alvenaria – Forma e dimensões – Padronização. 73 O tijolo maciço cerâmico é fabricado geralmente de forma artesanal, conformado por prensagem e queimado à temperatura de 800 a 900°C. Em função da qualidade da matéria prima e do processo de produção, obtém-se, muitasvezes, um tijolo bastante poroso, com alta absorção de água e baixa resistência mecânica. Fabricação Classificação Tijolos comuns Podem ser classificados em A, B e C, conforme sua resistência à compressão. Tijolos especiais Podem ser fabricados em formatos e especificações acordadas entre as partes. 74 Características visuais Os tijolos não devem apresentar defeitos sistemáticos: trincas, quebras, superfícies irregulares, deformações e desuniformidade na cor. 75 Características geométricas Dimensões nominais recomendadas (NBR 8041) . Formas e dimensões nominais Os tijolos comuns devem possuir a forma de um paralelepípedo. Podem apresentar ou não rebaixos de fabricação em uma das faces de maior área, chamada mossa, onde é aplicada argamassa de assentamento (com mossa para baixo) Mossa 76 • Tijolos fabricados sob formas e dimensões nominais diversas das especificadas para tijolos comuns são chamados de tijolos especiais, segundo a NBR 7170/83. •As tolerâncias máximas de fabricação para os tijolos comuns devem ser de 3 mm para mais ou para menos, nas três dimensões (24 CPs). Formas e dimensões nominais (cont.) 77 Características mecânicas Resistência à compressão (NBR 6460) • Cortar o tijolo ao meio e preencher os rebaixos com pasta de cimento; • As duas metades são unidas e as faces do corpo de prova são capeadas com pasta de cimento; • Após o endurecimento da pasta de cimento o corpo de prova é imerso em água por 24 horas antes da realização do ensaio. • Amostragem dupla: 8 + 8 78 Resistência mínima à compressão em relação à categoria Resistência à compressão 79 Resistência à compressão Aceitação ou rejeição TELHAS Componentes cerâmicos, que em conjunto com componentes acessórios, são utilizados para construção de telhados. As argilas mais usadas são ilitas e as montimorilonitas, como nos blocos e tijolos, mas numa seleção mais criteriosa em função do tipo de telha a ser fabricada, a fim de se conseguir características compatíveis com a geometria e a utilização do produto (como elevada resistência à flexão e baixa porosidade). 80 Não permita passagem de água quando submetido à ação concomitante de chuva e de vento. Impermeabilidade. Retilineidade e planaridade (sem as quais ocorrerão problemas de encaixe que comprometerão o desempenho do telhado. Resistência mecânica adequada aos esforços de atividades de transporte, montagem e transito eventual de pessoas sobre o telhado. Massa adequada à carga à qual a estrutura estará submetida. 81 EXIGÊNCIAS PARA UM TELHADO: 82 Fabricação As telhas cerâmicas são fabricadas com argila conformada, por prensagem ou extrusão, e queimadas com temperaturas entre 900°C e 1100°C. Algumas telhas podem ser submetidas à esmaltação que lhes confere maior impermeabilidade e brilho. Comprimento de fabricação Largura de fabricação Características geométricas Formas e tipos – Classificação a) Telhas (planas) de encaixe - Telha francesa. b) Telhas (compostas) de encaixe - Telha romana. c) Telhas (simples) de sobreposição – Telha Colonial, Paulista, Plan. d) Telhas (planas) de sobreposição - Telha germânica. Francesa Romana Colonial Paulista Plan Germânica • Telhas planas de encaixe - Telha francesa - 15 un por m² - massa: 45 kgf/m² - seca 54 kgf/m² - saturada - dimensões: 40cm de comp. por 24cm de largura - inclinação: 33% - Cumeeira: 3 un/m • Telhas compostas de encaixe - Telha romana - inclinação mínima: 30% - 16 peças por m² - massa: 48kgf/m² - seca 58 kgf/m² - saturada • Telhas simples de sobreposição – Colonial, Paulista e Plan Tipo plan - 26 un por m² - inclinação: de 20 a 25% - cumeeiras: 3 un/m - peso: 72 kgf/m² - seca 86 kgf/m² - saturada dimensões: 46cm comp.(capa) 46cm comp. (canal) 16cm largura (capa) 18cm largura (canal) • Telhas planas de sobreposição - Telha germânica. - 30 telhas por m² - peso unitário: 1.475g - inclinação mínima: 45% NORMA: NBR 15310/09 – Componentes cerâmicos – Telhas - Terminologia, requisitos e métodos de ensaio. Constituição de lotes lote até 100.000 telhas amostragem dupla e amostragem simples Esta norma estabelece os requisitos dimensionais, físicos e mecânicos exigíveis para as telhas cerâmicas, para a execução de telhados de edificações, a formação dos lotes, amostragem, o critério para aceitação dos lotes bem como estabelece seus métodos de ensaio. 89 Inspeção geral (amostragem dupla) (30 telhas + 30 telhas) Identificação Características visuais Sonoridade Identificação a) identificação do fabricante, do município e do estado da federação. b) modelo da telha. c) rendimento médio (Rm) da telha, expresso em telhas por metro quadrado, sendo obrigatória a gravação T/m2. d) dimensões na sequência: largura (L) x comprimento (C) x posição do pino ou furo de amarração (Lp) Sonoridade A telha deve apresentar som semelhante ao metálico, quando suspensa por uma extremidade e percutida. Características visuais São admitidos pequenos defeitos que não prejudiquem seu desempenho. 92 Inspeção por ensaios (Amostragem simples) (6 telhas) •Características dimensionais •Retilineidade e Planaridade •Absorção de água •Impermeabilidade Inspeção por ensaios (Amostragem dupla) (6 telhas + 6 telhas) Carga de ruptura à flexão Características dimensionais e do rendimento médio a) dimensões básicas das telhas e rendimento médio Determinação do comprimento efetivo (C), da largura efetiva (L), da posição do pino (Lp) e da altura do pino (Hp). A tolerância de dimensões admitida é de ± 2,0%. Para as telhas prensadas, o pino deve ter altura mínima (Hp) de 7 mm. Para as telhas extrudadas, o pino deve ter altura mínima (Hp) de 3 mm. Determinação das dimensões efetivas Posição e altura do pino (Lp - distância da face interna do pino até a extremidade da telha. Hp - altura do pino) b) Planaridade (pl) Flecha máxima medida em um dos vértices de uma telha, estando os outros três apoiados em um mesmo plano horizontal. O valor da planaridade não deve ser superior a 5 mm, independentemente do tipo de telha. Determinação da planaridade c) Retilineidade (r) Flecha máxima medida em um ponto determinado das bordas, ou no eixo central, no sentido longitudinal ou no transversal (telhas planas). O defletômetro deve estar zerado. O valor da retilineidade não deve ser superior a 1% do comprimento efetivo (todos os tipos de telha) e da largura efetiva (para as telhas planas). Determinação da retilineidade Determinação da massa seca e da absorção d’água Determinação da massa seca (ms) a) retirar o pó e outras partículas soltas do corpo de prova. b) submeter os corpos de prova à secagem em estufa a (105 ± 5)°C. c) determinar a massa individual, em intervalos de 1 h, até que duas pesagens consecutivas de cada um dos corpos de prova difiram em no máximo 0,25%, pesando-os imediatamente após a remoção da estufa. d) medir a massa seca (ms) dos corpos de prova após a estabilização das pesagens. Determinação da absorção d’água Sendo: mu = massa úmida ms = massa seca, expressas em gramas. A massada telha seca não deve ser superior a 6% do valor declarado no projeto do modelo da telha. A absorção d`água é limitado de 7 a 20% (depende do clima), para impedir a passagem de água pelo corpo da telha após longos períodos de chuva. . Verificação da impermeabilidade Verificação qualitativa da passagem ou não de água através da espessura da telha, quando a superfície superior do corpo de prova é submetida por um determinado tempo a uma pressão constante de água. Aparato para avaliação da impermeabilidade A telha não deve apresentar vazamento ou formação de gotas na superfície do espelho, durante o ensaio, isso indicaria permeabilidade do CP. Carga de ruptura à flexão simples (FR) – Flexão a três pontos Ensaios de telhas planas de encaixe, planas de sobreposição e telhas compostas de encaixe Carga de ruptura à flexão simples (FR) – Flexão a três pontos Ensaios de telhas simples de sobreposição Carga de ruptura à flexão simples (FR) – Flexão a três pontos Os corpos de prova devem ser previamente imersos em água à temperatura ambiente por 24 h, ou em água fervente por 2 h. O excesso de água deve ser retirado com o auxílio de um pano limpo e úmido. Aceitação ou rejeição Inspeção geral Identificação Características visuais Sonoridade Critério de aceitação ou rejeição Critério de aceitação ou rejeição Inspeção por ensaios Amostragem simples Características dimensionais Retilineidade e Planaridade Absorção de água Impermeabilidade Critério de aceitação ou rejeição Inspeção por ensaios Amostragem dupla Carga de ruptura à flexão OUTROS PRODUTOS CERÂMICOS • Elementos vazados – elementos não estruturais, de diversas formas, utilizadas para confecção de paredes vazadas. Apresentam furos que permitem a visão através da parede. • Ladrilhos – peças utilizadas em pisos, produzidas em diversas formas e com acabamento natural ou esmaltado (lajota glasurada) • Plaquetas – utilizadas para revestimento de paredes e componentes de concreto, imitando tijolos à vista. 107 OUTROS PRODUTOS CERÂMICOS Pingadeiras – utilizada para proteção da face superior de muros e peitoris de janelas, tendo função de escoar a água da chuva Tavelas (lajotas) – elementos retangulares utilizados na fabricação de lajes pré-moldadas. Dimensões de 20 cm (largura) x 20 cm (comprimento) x 5 cm (altura). Projetadas para ficarem apoiadas entre pequenas vigotas de concreto, servindo de forma para o concreto armado que compõe a laje pré-moldada. 108 109 Lajota para laje (vista superior) A lajota usada como elemento de enchimento Vigotas de concreto e lajota Laje treliçada com lajota 110 Revestimentos cerâmicos 111 A cerâmica para revestimento tem como atividade a produção de pisos e azulejos O revestimento cerâmico faz parte de um sistema que depende: Qualidade da placa em função do local e uso Qualidade da base (substrato) Qualidade do chapisco Qualidade de todo o sistema Qualidade do assentamento Brasil – 4º Maior produtor mundial de revestimento cerâmico Certificação da qualidade dos produtos é feita pelo Centro Cerâmico do Brasil por meio da NBR 13818/1997 (características geométricas e técnicas) 112 113 Para especificar o revestimento cerâmico, verificar se atende às exigências do local de uso, pelos ensaios na base e na superfície. FABRICAÇÃO Materias-primas – materiais argilosos e não-argilosos (quartzo, feldspato e calcário) Preparação da massa - mistura de diversos tipos A conformação (moldagem) das placas cerâmicas: Por prensagem (prensas de alta capacidade) - o material é depositado na forma e submetido à pressão que confere dimensões final (L, H, E) e efeitos de relevo. No verso das placas (tardoz) apresentam ranhuras para melhorar a aderência com a argamassa colante. Por extrusão – a massa é forçada a passar por uma boquilha com formato do componente, do equipamento chamado extrusora (maromba) Secagem - em secadores Queima – precedida ou não pela esmaltação. 114 115 NBR 13817: 1997 - Placas cerâmicas para revestimento – Classificação. NBR 13818: 1997 - Placas cerâmicas para revestimento – Especificação e métodos de ensaios. Normas 115 116 CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS: FORMA 116 • Indica a quantidade de água que é absorvida pela placa cerâmica (ABNT NBR 13818/1997). Características Técnicas: Absorção de água 117 • Muitas das características das placas cerâmicas dependem da sua porosidade, razão pela qual a absorção de água, expressa em porcentagem, foi escolhida como um dos parâmetros de classificação nas normas mundiais. A absorção de água mede a porosidade da placa e classifica os produtos cerâmicos nos seguintes grupos: Grupos de absorção de água Codificação dos grupos de absorção de água em função dos métodos de fabricação ABSORÇÃO DE ÁGUA porcelanato grês semi grês semi poroso poroso 118 119 Por exigência de norma, deve constar na embalagem o grupo de absorção de água e o fabricante é obrigado a cumprir a resistência mecânica associada ao grupo de absorção. ABSORÇÃO DE ÁGUA 119 120 ABSORÇÃO DE ÁGUA 121 Método de ensaio (aula experimental) ABSORÇÃO DE ÁGUA 122 A expansão por umidade (EPU) também mede a qualidade da queima. Placas com EPU > 0,6 mm/m é considerada pela NBR 13818 como mal-queimada. Placas com EPU > 0,6 mm/m ou 0,06% estufam na presença de umidade, sendo uma das maiores causas de destacamento. EXPANSÃO POR UMIDADE 122 • secagem em estufa (110o C, 24h) • requeima (550o C, durante 2 h) – determina comprimento lo • fervura em água (24h) – determina comprimento l1 EU = (l1-l0).100/lo EU <0,6 mm/m 123 EXPANSÃO POR UMIDADE Método de ensaio (aula experimental) CARGA DE RUPTURA e MODULO DE RESISTENCIA À FLEXÃO 124 125 São diretamente relacionados à porosidade da placa. O método de ensaio consiste em colocar a placa cerâmica em dois apoios e aplicar uma força no centro da mesma. Sendo: CR = carga de ruptura (N) F = carga aplicada (N) L = distância entre apoios (mm) b = largura do corpo de prova (mm) emin = espessura mínima (mm) MRF = módulo de resistência à flexão (Mpa) CARGA DE RUPTURA e MODULO DE RESISTENCIA À FLEXÃO 125 A carga de ruptura depende da espessura da placa. Espessura da placa não pode ser menor que 7,5 mm para piso e 4,0 mm para parede. abs > 10% abs > 10% 126 CARGA DE RUPTURA e MODULO DE RESISTENCIA À FLEXÃO 127 Determinação da dureza segundo a escala Mohs Os riscos visíveis presentes na superfície do revestimento devido à aplicação dos minerais de ensaio fornecem o índice de dureza da placa. RESISTÊNCIA AO RISCO 127 128 Na especificação de placas cerâmicas deve levar em consideração a segurança do usuário ao andar sobre a superfície - contato com água, barro, óleos e gorduras. Quanto maior o coeficiente de atrito menor a facilidade de limpeza da superfície. COEFICIENTE DE ATRITO 128 RESISTÊNCIA À ABRASÃO Para produtos esmaltados, o Método PEI (Instituto de Esmaltes para Porcelana) prevê a utilização de um aparelho que provoca a abrasão superficial por meio de esferas de aço e materiais abrasivos. 129 A resistência a abrasão representa a oposição ao desgastesuperficial das placas cerâmicas, causado pelo movimento de pessoas e/ou objetos, inerente, portanto, somente aos pisos. Existem 02 métodos de avaliação da resistência à abrasão: a) Superficial: para produtos esmaltados. a) Profunda: para não esmaltados. 130 Abrasímetro • Placas esmaltadas – abrasão superficial Determina-se o número de ciclos que as placas suportam sem apresentar desgastes apreciáveis, promovidos por esferas de aço e material abrasivo. 130 131 • Placas esmaltadas – abrasão superficial 131 132 Um disco de aço gira contra uma placa cerâmica na qual escoa um material abrasivo composto por grãos de alumina. 1 – Suporte do corpo de prova 2 – Parafuso de fixação 3 – Corpo de prova 4 – Válvula 5 – Caixa de armazenamento de material abrasivo 6 – Funil de escoamento 7 – Disco de aço 8 - Contrapeso A resistência à abrasão profunda é expressa em volume de material removido, em milímetros cúbicos. Quanto maior o volume de material removido menor é a resistência à abrasão. • Placas não esmaltadas – abrasão profunda 132 • classe 5 – máxima facilidade de remoção de mancha • classe 4 – mancha removível com produto de limpeza fraco • classe 3 – mancha removível com produto de limpeza forte • classe 2 – mancha removível com ácido clorídrico, hidróxido de potássio e tricloroetileno • classe 1 – impossibilidade de remoção da mancha Capacidade que a superfície da placa tem de não alterar sua aparência quando em contato com determinados agentes manchantes. 133 RESISTENCIA AO MANCHAMENTO 134 Capacidade que a superfície da placa tem de não alterar sua aparência quando em contato com determinados produtos químicos. 135 G (glazed) ou U (unglazed) – esmaltada ou não esmaltada H (high) ou L (low) – alta ou baixa concentração A, B ou C – resistência química alta, média e baixa respectivamente RESISTENCIA A AGENTES QUIMICOS 136 137 138 NBR 15270-1/05 – Componentes cerâmicos - Parte 1: Blocos cerâmicos para alvenaria de vedação – Terminologia e requisitos. NBR 15270-2/05 - Componentes cerâmicos - Parte 2 – Blocos cerâmicos para alvenaria estrutural – Terminologia e requisitos. NBR 15270-3 - Componentes cerâmicos - Parte 3 – Blocos cerâmicos para alvenaria estrutural e vedação – Métodos de ensaio. NBR 7170/83 – Tijolo maciço cerâmico para alvenaria. NBR 6460/83 – Tijolo maciço cerâmico para alvenaria verificação da resistência à compressão. NBR 8041/83 - Tijolo maciço cerâmico para alvenaria - Forma e dimensões - Padronização NBR 15310/09 – Componentes cerâmicos – Telhas - Terminologia, requisitos e métodos de ensaio. NBR 13817/97 - Placas cerâmicas para revestimento – Classificação. NBR 13818/97 - Placas cerâmicas para revestimento – Especificação e métodos de ensaios. BAUER, L.A.F. (2000) - Materiais de construção. Rio de Janeiro, LTC, 5ª. ed., 1v. ISAIA G.C. (2007). Materiais de construção civil e princípios de ciência e engenharia de materiais. São Paulo, IBRACON, 1ª. ed., 1v. MORAIS, Frederico (1988) - Azulejaria Contemporânea no Brasil - Editoração Publicações e Comunicações Ltda, São Paulo. SILVA, M. R. (1991). Materiais de construção. São Paulo, Pini. 139
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