Cerâmicas (01) 2017

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Materiais Cerâmicos 
UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO
CAMPUS ANGICOS 
Disciplina: Química Aplicada à Engenharia e seus 
Laboratórios 
Materiais Cerâmicos 
1ª aula
Profa: Lêda Maria Oliveira de Lima
Natal-2017.
Introdução
• Estudos arqueológicos indicam que no período Pré-neolítico
há 25000 anos antes de Cristo, já existiam utensílios
cerâmicos, assim como, tijolos, telhas e blocos para a
construção civil.
• Através de uma pesquisa realizada pela Faculdade de
Tecnologia de Lisboa descobriu que há 4000 anos antes de
Cristo, já existiam peças cerâmicas muito bem definidas mas
que não se utilizavam do processo do cozimento da mesma.
• Civilizações Assíria e Persa: desenvolveram tijolos secos ao sol,
os adobes, e por volta de 3.000 AC, surgiram os primeiros
tijolos queimados em fornos.
Introdução
• “Adobe” - essa técnica consiste em moldar o tijolo cru em
formas de madeira, onde o bloco de terra é seco ao sol, sem
que haja a queima do mesmo. A mistura a ser moldada pode
ser feita apenas com água e terra ou com o acréscimo de
estabilizante e FIBRAS naturais. Amassando com os pés,estabilizante e FIBRAS naturais. Amassando com os pés,
forma-se uma mistura plástica.
• Sua utilização espalhou-se pela Europa e Ásia, persistindo até
os dias atuais, sendo também levada à América através dos
colonizadores europeus, onde foi largamente utilizada desde
o século XVII.
No Brasil, o uso de tijolos maciços e telhas cerâmicas ocorre
Introdução
• No Brasil, o uso de tijolos maciços e telhas cerâmicas ocorre
desde o descobrimento.
• O processo de fabricação sofreu poucas transformações ao
longo dos anos, sendo que a tecnologia utilizada atualmente
na produção de telhas e blocos cerâmicos foi desenvolvida
nas décadas de 1950 e 1960 e pouco se tem feito com o
objetivo de modernizar e melhorar a produtividade das
empresas de cerâmica vermelha ou estrutural.
O que é a cerâmica?
• Cerâmica é uma pedra artificial obtida através
da moldagem, secagem e cozedura de argilas,
ou de misturas contendo argilas, podendo ou
não ser suprimida alguma das etapas, masnão ser suprimida alguma das etapas, mas
não se substitui a argila.
O que é a argila?
• É um material terroso que em contato com a
água, adquire alta plasticidade. Pensava-se
que a argila era originária da caulinitaque a argila era originária da caulinita
(Al2O32SiO22H2O), porém sabe-se hoje que
elas são formadas de partículas cristalinas,
estritamente pequenas e de um número
restrito de materiais, os argilominerais.
Argilominerais
• Os argilominerais são silicatos hidratados de alumínio, ferro e
magnésio, juntamente com a sílica, alumina, mica, ferro,
cálcio, magnésio e matéria orgânica, resultantes da
desagregação das rochas ígneas, por ação da água e do gás
carbônico, e como encontramos vários tipos de rochas ígneas,carbônico, e como encontramos vários tipos de rochas ígneas,
encontraremos também vários tipos diferentes de
argilominerais.
As Rochas ígneas, rochas magmáticas ou rochas eruptivas 
(derivado do latim ignis, que significa fogo)
Tipos de depósitos de argila
• Na superfície das rochas.
• Nos veios e trincas das rochas.• Nos veios e trincas das rochas.
• Nas camadas sedimentares.
Classificação das argilas
• Quanto ao seu local de depósito
• Residuais
• Sedimentares
• Quanto a quantidade de colóides
• Gorda
• Magra
EmEm química,química, COLÓIDESCOLÓIDES (ou(ou sistemas sistemas 
coloidais) são sistemas nos quais um ou coloidais) são sistemas nos quais um ou 
maismais componentescomponentes apresentam pelo apresentam pelo 
menos uma de suas dimensões dentro menos uma de suas dimensões dentro 
do intervalo de do intervalo de 1nm1nm a a 1µm1µm..
Tipos de argila
• Argilas de cor de cozimento brancas: Caulins e 
argilas plásticas
• Argilas refratárias: caulins, refratárias e argilas 
altamente aluminosas.
Argilas refratárias: caulins, refratárias e argilas 
altamente aluminosas.
• Argilas para produtos de Grés.
• Argilas para materiais cerâmicos estruturais: 
Amarelas e vermelhas.
Grés ou grês é um material feito a partir de argila de grão fino, plástica,
sedimentária e refratária - que suporta altas temperaturas, como a cerâmica.
Propriedades
• Plasticidade
Plasticidade de um corpo se dá quando ele pode ser
continuamente deformado, não possuindo limite de
elasticidade.
• Retração
Quando a argila está “molhada”, temos uma evaporação de água
semelhante a evaporação de água de uma poça, porém a
medida que a água evapora, essa velocidade de evaporação
diminui, pois a água começa a passar das camadas mais
internas para as mais externas através da capilaridade, além
de que, ela vai deixando espaços vazios que ao serem
ocupados causam uma certa retração na cerâmica.
Propriedades (cont.)
• Efeito do calor
• De 20 a 150°C ocorre a perda de água proveniente dos
capilares e água de amassamento.
• De 150 a 600°C perde-se água absorvida e a argila começa a
enrijecer.enrijecer.
• De 600°C para cima perde–se água das moléculas, ou seja,
água de constituição. Este é o estágio onde temos alterações
químicas, como: a transformação dos carbonetos em óxidos.
• A partir dos 950°C começa a vitrificação, pois, a sílica de
constituição e as areias formam uma quantidade de vidro
suficiente para aglutinar os demais componentes, conferindo
ao material maior resistência e compactação.
Argilas para cerâmica vermelha
• Constituintes das argilas
Propriedades das cerâmicas
• Peso;
• Volume aparente (volume de água deslocado por uma 
peça saturada por 24 h de imersão);
• Resistência ao desgaste;Resistência ao desgaste;
• Absorção de água;
• Absorção ou porosidade aparente (aumento de peso 
que a peça apresenta após 24h de imersão);
• Resistência (está intimamente ligada a homogeneidade, 
cozimento e vitrificação);
• Resistência mecânica (depende da quantidade de 
água utilizada na moldagem).
Fatores de desagregação das 
Cerâmicas
• Agentes físicos
– Umidade;
– Vegetação;
– Fogo.– Fogo.
• Agentes químicos
– Sais solúveis
• Agentes mecânicos
Classificação dos materiais cerâmicos 
utilizados na construção
• Materiais secos ao ar;
• Materiais cerâmicos de baixa vitrificação;• Materiais cerâmicos de baixa vitrificação;
• Materiais de alta vitrificação:
–Materiais de louça;
– Grés cerâmicos.
• Refratários.
Principais ensaios de caracterização da 
matéria-prima
• Difração de raios X
• Distribuição granulométrica
• Plasticidade
Principais ensaios de caracterização da 
matéria-prima (cont.)
• Umidade de conformação
• Contração linear
• Massa específica
• Porosidade
• Tensão de ruptura à flexão
Fabricação da Cerâmica
• Preparação dos materiais cerâmicos:
– Extração do barro;
– Preparo da matéria-prima;
–Moldagem;–Moldagem;
– Secagem;
– Cozimento;
– Resfriamento.
Podendo em alguns casos ter uma etapa extra para 
a vitrificação.
Extração do barro
• Fatores a serem observados:
– Teor de argila;
– Composição granulométrica;
– A profundidade da barreira;A profundidade da barreira;
– Umidade;
– Dentre outros.
Por exemplo: carbonato de cálcio ou compostos
sulfurosos podem gerar produtos fendilhados; muita
matéria orgânica gera muita porosidade; se tiver
muita cal pode estourar o reboco ou a parede pela
reação com a umidade do ar.
Preparo da matéria-prima
• Seleção em lotes, já na jazida;
• Apodrecimento da argila (finalidade fermentação da 
matéria orgânica);
• Eliminação de impurezas grosseiras;
• Maceração;• Maceração;
• Correção;
– Argila muito pura retrai-se e deforma-se: quanto mais 
colóides tiver, maior será a retração;
– Argila muito magra fica muito porosa e torna-se 
quebradiça, absorvendo depoismuita umidade.
• Amassamento.
Moldagem
• Moldagem a seco
– É feito por prensagem;
– É usada para ladrilhos, azulejos, refratários, isoladores 
elétricos e para tijolos e telhas de alta qualidade;
Gera produtos de alta qualidade; inexistência de poros.– Gera produtos de alta qualidade; inexistência de poros.
– Utiliza de 4 a 10% de água.
• Moldagem com pasta plástica consistente (20 a 35% 
de água)
– Processo de extrusão;
– É usada para produção de tijolos, tijoletas, tubos 
cerâmicos, telhas e refratários.
• Moldagem com pasta plástica mole (25 a 40% de 
água)
– É o processo mais antigo;
– É utilizado molde de madeira ou torno de oleiro;
Moldagem
– É utilizado molde de madeira ou torno de oleiro;
– É utilizado para a produção de vasos, tijolos brutos, 
pratos, xícaras, etc.
• Moldagem com pasta fluída (30 a 50% de água)
– Barbotina;
– É utilizado para a produção de porcelanas, louças 
sanitárias, peças para instalação elétrica e peças de 
formato complexo.
Secagem
• A secagem é tão importante como o cozimento;
• A secagem resultará em retração das peças se 
não for bem conduzida. 
• A retração ocorre pela saída da água absorvida. • A retração ocorre pela saída da água absorvida. 
Água dos poros não causam deformação.
• A secagem pode ser:
– Natural;
– Por ar quente –úmido: primeiro ar quente com alto 
teor de umidade, posteriormente só ar quente;
– Em secadores túnel: ocorre entre 40 e 150°C;
– Por radiação infravermelha.
Cozimento
• É a etapa onde ocorrem as reações química. Etapa mais
importante, e mais complexa;
• Dentre os fatores que afetam o cozimento tem:
temperatura, velocidade aquecimento, de
esfriamento, atmosfera do forno, tipo do forno,esfriamento, atmosfera do forno, tipo do forno,
combustível utilizado, dentre outros.
• Deve-se obter o máximo de rendimento;
• Deve-se ter uniformidade do calor no forno;
• Para uma melhor qualidade do produto se utiliza um
aquecimento e reaquecimento.
• O aquecimento é feito em fornos contínuos ou
intermitentes.
• Tipos de fornos:
– Intermitente comum;
– Semicontínuo;
Cozimento
Semicontínuo;
– Intermitente de chama invertida;
– Forno combinado;
– Forno de cuba;
– Forno de Hoffmann;
– Forno de túnel
Valores de referência encontrados na 
literatura
Ensaio Blocos Lajotas Telhas Tijolos 
Tensão de ruptura à flexão em 
corpos-de-prova secos a 110°C > 2,5 MPa - > 3,0 MPa > 1,5 MPa corpos-de-prova secos a 110°C 
Tensão de ruptura à flexão após 
a queima > 5,5 MPa - > 6,5 MPa > 2,0 MPa 
Absorção de água após a 
queima < 25% < 1% < 20% - 
 
Fim