Buscar

AD CIÊNCIAS DOS MATERIAIS

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você viu 3, do total de 15 páginas

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você viu 6, do total de 15 páginas

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você viu 9, do total de 15 páginas

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Prévia do material em texto

CENTRO UNIVERSITÁRIO UNINOVAFAPI 
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL 
CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS 
 
 
 
 
ANTÔNIO ELDO 
BRENO ALVES 
DANILO VIEIRA 
DOMINGOS VIEIRA 
ERISVAN CUNHA 
FERNANDO FILHO 
FLÁVIO ALVES 
JOSÉ ANTÔNIO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MATERIAS CERÂMICOS 
(ATIVIDADE DISCENTE 2014.2) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
TERESINA 
2014 
ANTÔNIO ELDO 
BRENO ALVES 
DANILO VIEIRA 
DOMINGOS VIEIRA 
ERISVAN CUNHA 
FERNANDO FILHO 
FLÁVIO ALVES 
JOSÉ ANTÔNIO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MATERIAS CERÂMICOS 
(ATIVIDADE DISCENTE 2014.2) 
 
Atividade discente, apresentada como 
requisito parcial para obtenção de 
aprovação na disciplina de Ciência e 
Tecnologia dos Materiais, no Curso de 
Engenharia Civil, do Centro Universitário 
Uninovafapi. 
 
Prof. Linardy de Moura Sousa 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
TERESINA 
2014 
ÍNDICE 
 
1. INTRODUÇÃO ............................................................................................ 04 
 
2. DESENVOLVIMENTO ................................................................................ 04 
 
2.1 ARGILAS .............................................................................................. 04 
2.1.1 CONSTITUIÇÃO ......................................................................... 05 
2.1.2 CLASSIFICAÇÃO ...................................................................... 05 
2.1.3 TIPOS ......................................................................................... 06 
2.1.4 PROPRIEDADES ....................................................................... 06 
2.1.5 FABRICAÇÃO ............................................................................ 07 
2.1.6 MATERIAIS NA CONSTRUÇÃO CIVIL ...................................... 11 
 
3. CONCLUSÃO ............................................................................................. 13 
 
 
 
 
 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
Os materiais cerâmicos têm sido muito empregados na construção civil, pois 
aproveita o solo como matéria prima, o que deixa a obra mais barata, pois essa 
matéria prima é encontrada em abundancia no meio ambiente. Além disso, os 
materiais cerâmicos vedam com eficiência os compartimentos, diminuindo a 
sensação térmica, proporcionando um conforto para o usuário 
 
Constituem-se de compostos metálicos e não-metálicos. Os elementos que 
formam as cerâmicas são, principalmente, oxigênio, silício, alumínio, ferro, 
magnésio, potássio e sódio, que se arranjam em estruturas tridimensionais no 
estado iônico. Estes materiais são tipicamente isolantes à passagem de 
eletricidade e de calor, e são mais resistentes a altas temperaturas e ambientes 
rudes do que metais e polímeros. Com relação ao comportamento mecânico, 
cerâmicas são duras, mas muito frágeis. 
 
 
2. DESENVOLVIMENTO 
 
Cerâmica compreende todos os materiais inorgânicos, não metálicos, obtidos 
geralmente após tratamento térmico em temperaturas elevadas. 
 
Há séculos se manipula o barro, transformando-o em utensílios domésticos, 
objetos de culto, ornamentos, cosméticos, base para tratamentos terapêuticos, 
arte e mais recentemente está sendo empregando na indústria da tecnologia, 
tornando possível a fabricação de supercomputadores, supercondutores, 
próteses dentárias, medicamentos, semicondutores, revestimentos de naves 
espaciais, revestimentos de alto-fornos, na construção, com diversas aplicações 
nas alvenarias, revestimentos, louças, telhados, pintura etc. 
 
Existe uma infinidade materiais cerâmicos, com características muito diferentes 
daqueles que são o resultado da queima da cerâmica vermelha. É o caso, por 
exemplo, da porcelana odontológica e da porcelana elétrica. 
 
 
 
2.1 ARGILAS 
 
A argila é a matéria-prima básica da cerâmica, sendo portanto, importante 
conhecer sua natureza. A argila é composta por grande quantidade de 
material amorfo, predominando o material cristalizado. 
 
 
 
 
 
2.1.1 CONSTITUIÇÃO 
 
Os principais constituintes das argilas são: 
 
 Silicatos: são os principais constituintes das argilas. Sua unidade 
fundamental é o tetraedro silício oxigênio. 
 
 Minerais do grupo caulinita: A caulinita faz parte da maioria das 
argilas. Tem forma de placas hexagonais irregulares. A composição 
química da caulinita é: Al2Si2O3(OH)4 ou Al2O3.2SiO2 .2H2O. 
 
 Minerais do grupo Montmorilonita ou Esmecita: Este mineral é 
geralmente encontrado nas bentonitas que são rochas derivadas de 
cinzas vulcânicas. A água penetra facilmente na montmorilonita 
provocando o seu inchamento. 
 
 Minerais micáceos: As micas são encontradas em muitas argilas, 
argilitos e xistos. 
 
 Minerais de alumínio hidratados: Gibsita, constituinte dos solos 
lateríticos, é o principal mineral de alumínio. A bauxita é um minério 
comum do alumínio, sendo uma mistura de bauxita, caulinita, limonita 
e outros minerais. 
 
 
2.1.2 CLASSIFICAÇÃO 
 
Podemos classificar as argilas segundo vários critérios. De acordo com a 
geologia, as argilas classificam-se em: 
 
 Argilas residuais: São assim denominadas porque são formadas no 
mesmo local da rocha que lhe deu origem. O principal agente 
formador destas argilas é a água subterrânea que percola a rocha, 
provocando reações químicas que vão desgastando a rocha. A 
pureza da argila residual depende da natureza da rocha que lhe deu 
origem, da quantidade de impurezas removidas, etc. 
 
 Argilas sedimentares: Estas argilas são provenientes de materiais 
transportados por ações naturais: Ventos, chuvas, ações glaciais, etc. 
 
Ex: Folhelho argiloso e silicoso, Silte argiloso, Caulim sedimentar, 
Argila glacial, limo argilo-arenoso etc. 
 
 
 
 
2.1.3 TIPOS 
 
De maneira geral podem ser, 
 
 Argilas de cor de cozimento branca: caulins e argilas plásticas 
(pisos e azulejos); 
 
 Argilas refratárias: caulins, argilas refratárias e argilas altamente 
aluminosas (tijolos refratários); 
 
 Argilas para materiais cerâmicos estruturais, amarelas ou 
vermelhas (manilhas, blocos e telhas). 
 
As argilas podem ser classificadas conforme a maior ou menor 
quantidade de colóides: 
 
 Gordas: Muito plásticas, devido a alumina deformam-se muito no 
processo de cozimento; 
 
 Magras: Devido ao excesso de sílica são mais porosas e frágeis. 
 
 
2.1.4 PROPRIEDADES 
 
As propriedades mais importantes nas argilas são: plasticidade, 
retração e efeito do calor. 
 
1) PLASTICIDADE 
 
Um corpo plástico é definido como o que pode ser continuamente 
deformado, sem que sobrevenha a ruptura. Juntando-se água 
lentamente a uma argila notam-se duas fases: inicialmente ela se 
desagrega facilmente e no fim fica mole demais. Quando a argila 
não mais se desagrega mas ainda não é pegajosa é chamado maior 
ponto de plasticidade. Este ponto varia com o tipo de argila. Assim 
a quantidade de água necessária para o ponto de plasticidade da 
argila pode ser de 10% para as argilas mais gordas até 50% para 
as mais magras. 
 
• Argilas mais magras requerem mais água do que as mais 
gordas para chegarem ao ponto de plasticidade; 
 
• A plasticidade depende também da forma e tamanho dos grãos 
de argila e da presença de outros materiais além dos argilo-
minerais; 
• A plasticidade está relacionada com a trabalhabilidade da 
argila. 
 
 
2) RETRAÇÃO 
 
Todas as argilas possuem elevada retração. Um efeito negativo 
da retração é que como ela nãoé absolutamente uniforme, a peça 
pode vir a se deformar. Todos os fatores que aumentam a 
plasticidade também aumentam a retração. 
 
 
3) EFEITOS DE CALOR 
 
a) Temperaturas entre 20 e 150 graus: apenas perda de água de 
capilaridade e amassamento; 
 
b) Temperaturas de 150 a 600 graus: perda de água adsorvida e 
a argila vai se enrijecendo, até aqui só houve alterações físicas; 
 
c) Temperaturas a partir de 600 graus: iniciam-se as alterações 
químicas em três estágios: 
 
1. Desidratação química, onde a água de constituição também 
é expulsa resultando no endurecimento. 
 
2. Oxidação, os carbonetos são calcinados e se transformam 
em óxidos. 
 
3. Vitrificação, tem início a partir dos 950 graus onde a sílica de 
constituição e das areias formam uma pequena quantidade 
de vidro que aglutina os demais elementos dando dureza, 
resistência e compactação ao conjunto, ou seja: aparece a 
cerâmica propriamente dita. 
 
 
2.1.5 FABRICAÇÃO 
 
De maneira geral a preparação dos materiais cerâmicos seguem as 
seguintes fases: extração do barro, preparo da matéria prima, moldagem, 
secagem, cozimento, esfriamento. 
 
1) Extração do barro: Cada tipo de cerâmica requer um tipo próprio 
de barro. Os fatores que influem no tipo de “barro” são: 
 
 Teor de argila; 
 Composição granulométrica; 
 Profundidade da barreira (tipo de formação); 
 Umidade. 
 
A análise do tipo de barro deve ser feita para se saber por 
exemplo se ele não possui uma alta quantidade de carbonato de 
cálcio ou compostos sulfurosos que originam cerâmica muito 
fendilhada. Se a argila for muito suja, com presença de materiais 
orgânicos (folhas e raízes) origina cerâmica muito porosa. 
 
2) Preparação da matéria prima: Após extraída a argila deve ser 
preparada para a industrialização. Já na jazida os lotes são 
selecionados de acordo com a qualidade do material (composição, 
plasticidade). Após a seleção do material, segue-se o processo de 
Apodrecimento da argila. 
 
Apodrecimento da argila: a argila é levada para depósitos ao ar 
livre onde é revolvida sumariamente e passa por um período de 
descanso. As finalidades: 
 
 Fermentação das partículas orgânicas (aumenta a 
plasticidade da argila); 
 
 Corrigir o efeito das pressões sobre as argilas. 
 
Neste processo forma-se a pasta de argila através das 
etapas: 
 
 Maceração: serve para se obter mais finos e assim 
aumentar a plasticidade. São usados moinhos e 
britadores. 
 Correção: A correção é feita para dar a argila a 
constituição que se deseja. 
 
Em alguns casos é adicionada areia fina para se diminuir 
a retração e aumentar o rendimento, obtendo-se produtos 
mais grosseiros e em outros casos para se obter uma 
cerâmica mais fina deve-se lavar, deixar sedimentar e 
depois filtrar eliminando-se os grãos graúdos. 
 
 Amassamento: Serve para preparar a argila para a 
moldagem. Conforme o tipo de barro e o tipo de 
molgadem é usada a água ou não. O amassamento é 
feito por meios mecânicos ou manuais. 
 
 
 
Nas indústrias são utilizados os equipamentos: 
 
 Desagregadores: Servem para quebrar os torrões duros; 
 Cilindros: Para quebrar pedras; 
 Moinhos: Para moer; 
 Marombas: Cilindros horizontais ou verticais no interior dos 
quais existem pás ou hélices que homogeneízam a mistura 
e levam para a moldagem. 
 
3) Moldagem 
 
É a operação de dar a forma desejada à pasta cerâmica. Há 
processos básicos de moldagem: 
 
 Moldagem a seco ou semi-seco (com 4 a 10% de água – 
processo usado para ladrilhos, azulejos); 
 
 Moldagem com pasta plástica consistente (com 20 a 35% de 
água – processo usado para tijolos, tubos cerâmicos, telhas 
e refratários); 
 
 Moldagem com pasta plástica (com 25 a 40% de água – 
processo usado para vasos, tijolos brutos, etc.– fica com uma 
camada superficial áspera); 
 
 Moldagem com pasta fluida (com 30 a 50% de água - 
processo usado para porcelanas e louças sanitárias). 
 
O uso de um ou outro processo depende do tipo e características 
da matéria prima, do formato e constituição do produto acabado e 
do tipo de forno a ser empregado. 
 
 
4) Secagem 
 
A secagem é tão importante quanto o cozimento. Se a argila for 
levada ainda úmida para o forno a umidade interior ficara retida pela 
crosta externa, aparecendo tensões internas e o consequente 
fendilhamento. Se a secagem não for uniforme aparecerão 
distorções nas peças. Pode levar de 3 a 6 semanas para argilas 
mais moles a 1 semana para argilas mais rijas, quando feita ao ar 
por secagem natural. Há quatro processos básicos de secagem: 
 
 Secagem natural: processo comum em olarias, porém 
demorado e exige grandes superfícies (telheiros extensos ao 
abrigo do sol e com ventilação controlada). 
 
 Secagem por ar quente-úmido: o material é colocado em 
secadores onde recebe ar quente com alto teor de umidade 
até que a água absorvida desaparece. Então recebe só ar 
quente, para perder água por capilaridade e com isso as 
deformações são mínimas. 
 
 Secadores de túnel: são túneis extensos pelos quais se faz 
passar o calor residual dos fornos (40 a 150 graus). As peças 
são colocadas em vagonetas que percorrem entamente o 
túnel indo da menor para a maior temperatura. 
 
 Secagem por radiação infra-vermelha: é pouco usada em 
razão do custo e por servis apenas para peças delgadas. No 
entanto tem alto rendimento e pouca deformação. É utilizada 
para peças de precisão. 
 
 
5) Cozimento 
 
Durante o cozimento ocorrem as reações químicas. O principal 
cuidado no cozimento é manter a uniformidade do calor do forno, 
obtendo-se temperaturas ideais exatas. Para cerâmicas de melhor 
qualidade o usual é que o material vá duas vezes ao forno: 
aquecimento e reaquecimento. No primeiro aquecimento resulta o 
que se chama biscoito. O reaquecimento fixa o vidrado (nas peças 
esmaltadas). 
 
Há diversos tipos de fornos: 
 
 Fornos de Meda; 
 Fornos intermitentes comuns; 
 Fornos intermitentes de chama invertida; 
 Forno semicontínuo; 
 Forno de mufla; 
 Fornos combinados; 
 Fornos de cuba, etc. 
 
 
 
 
 
2.1.6 MATERIAIS NA CONSTRUÇÃO CIVIL 
 
Os produtos cerâmicos podem ser classificados da seguinte forma: 
 
• Porosos: Tijolos, telhas, ladrilhos, azulejos, pastilhas, manilhas, etc. 
 
• Louça: Calcária, feldspática e sanitária. 
 
• Refratários: Silicosos, silício-aluminosos, aluminosos, magnesita, 
cromomagnesita e cromita. 
 
 
 POROSOS 
 
 Tijolos: Os tijolos são materiais de largo uso na construção de 
edifícios. São produzidos em todas as regiões do país, por 
processos que vão do mais rude empirismo aos mais evoluídos 
mecanicamente. Por este processo, a pasta de barro, depois de 
convenientemente amassada, é moldada por extrusão, cuja fieira 
contínua é cortada no comprimento desejado. Os tijolos são secos á 
sombra ou artificialmente, antes do cozimento que é feito em fornos 
intermitentes e contínuos. Deste modo desenvolveram-se formas 
mais aperfeiçoadas para o produto e melhoraram sua qualidade. 
 
Os tijolos devem ser leves, resistentes e de fácil manejo. São 
aplicados nos edifícios para a construção das alvenarias das 
paredes divisórias e de fachadas. Nas pequenas construções, os 
tijolos funcionam como elemento de sustentação do teto e cobertura. 
 
 
 Figura 1 - Tijolos 6 furos Figura 2 - Lajotas 
 
 Telhas: As telhas são materiais de cobertura com formas que seclassificam em: planas ou francesas, com seção transversal curva 
(coloniais, portuguesas e árabes) e planas tipo escama. As telhas 
devem atender aos seguintes requisitos. 
 
• Apresentar estrutura homogênea, granulação fina e não conter na 
sua massa grãos de pirita e de cal; 
• Não apresentar manchas ou eflorescências; 
• Ter cantos vivos; 
• Ter um som claro; 
• Não ter irregularidades de forma; 
• Ter baixa permeabilidade; 
• Ser resistente à flexão; 
 
 
 Figura 3 - Telha tipo Americana Figura 4 - Telha tipo Colonial 
 
 Pastilhas cerâmicas: As pastilhas cerâmicas são materiais de 
louça, empregados para revestimentos de paredes e nos pisos. As 
pastilhas são fornecidas coladas em folhas de papelão. Após a 
secagem, retira-se a folha de papelão e faz o polimento superficial, 
as pastilhas são classificadas em vitrificadas e foscas. 
 
 
 Figura 5 - Pastilhas cerâmicas 
 
 Azulejos: Os azulejos também são peças de louça, empregados 
para revestimento de paredes, principalmente nos banheiros, 
cozinha e em ambientes que se exigem muita higiene. 
 
 
 Figura 6 - Azulejo 
 
 Manilhas: As manilhas cerâmicas são utilizadas nos esgotos 
sanitários, industriais e pluviais. As manilhas podem ser de barro 
ordinário ou de grês cerâmico. As de barro ordinário não servem 
para efluentes ácidos, somente águas pluviais. As manilhas de grês 
cerâmico são resistentes aos ácidos porque além de melhor 
qualidade de matéria-prima, tem acabamento superficial que lhe dá 
maior resistência química ao desgaste superficial. 
 
 
 Figura 7 – Manilhas 
 
 Ladrilhos: Os ladrilhos cerâmicos, comumente chamados de 
cerâmica, são peças de pequena espessura e formato variado. Os 
ladrilhos são empregados para revestimento de fachadas de 
edifícios, são duráveis e possuem alta resistência a abrasão. 
 
 
 Figura 8 - Ladrilho Hidráulico 
 
 LOUÇAS 
 
A louça é um produto cerâmico para a fabricação de utensílios, 
aparelhos sanitários, pias, etc. Os materiais de louça são revestidos por 
um vidrado cuja finalidade é torna-los impermeáveis e resistentes aos 
ácidos. As locas classificam-se em: 
• Louça ordinária 
• Louça de má qualidade 
• Louça superior 
 
A louça ordinária é empregada para fabricar utensílios domésticos, 
possuindo um acabamento superficial, transparente, feito com sais de 
chumbo. A louça de má qualidade é obtida do material da anterior, tendo 
um recobrimento opaco. É a louça dos aparelhos sanitários. A louça 
classificada como superior é feita com pasta de boa qualidade, tendo o 
acabamento feito com sais de bório. Esta louça tem aplicação no fabrico 
de jarros, utensílios finos, peças decorativas, etc. 
 
 Figura 9 - Pia e vaso sanitário 
 
 REFRATÁRIOS 
 
Os refratários são matérias resistentes a altas temperaturas sem 
sofrer variações de volume significativas, sem amolecer e resisti a ação 
dos gases quentes. Além destas condições, os refratários devem 
atender os seguintes requisitos: 
• Boa resistência à compressão em altas temperaturas; 
• Apresentar uniformidade ao aquecimento e resfriamento; 
• Ser resistentes aos vapores, aos ácidos e às escórias em 
temperaturas elevadas; 
• Ser resistentes à oxidação e a redução. 
Uma característica muito importante dos refratários é a resistência 
piroscópica que é obtida num ensaio de refratariedade. Este ensaio é 
feito por comparação entre o comportamento de pirâmides – padrão do 
material em estudo, verificando seu comportamento com o padrão 
sujeito às mesmas condições de elevação de temperatura. 
 
 Figura 10 - Tijolos Refratários (Aplicação em churrasqueiras) 
 
3. CONCLUSÃO 
 
Os materiais cerâmicos são uma excelente escolha para a obra, pois aprimora 
e embeleza ainda mais. Além de ter propriedades físico-mecânicas, que garantem 
a utilização dos materiais cerâmicos que garantem a utilização dos materiais 
cerâmicos, o que é proporcionado através de sua produção devido ao seu 
processo de fabricação.

Materiais relacionados

Perguntas relacionadas

Materiais recentes

Perguntas Recentes