Ensaio de compressão e flexão das cerâmicas

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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS
Campus Goiânia – Departamento II
Laboratório de Materiais de Construção: Ciências do Ambiente 
ENSAIO DE COMPRESSÃO E FLEXÃO DAS CERÂMICAS
Engenharia Civil
4° Semestre 
Jordana Portilho Neves
Goiânia, 09 de Fevereiro de 2018.
1. Resumo
Neste relatório serão apresentados os resultados dos experimentos de ensaios de resistência à compressão e à flexão, para tijolos maciços, tijolos cerâmicos furado de vedação com duas dimensões, e para telhas cerâmicas e de concreto. Para a realização dos ensaios foram utilizadas as seguintes normas: NBR 7170 (Tijolo maciço cerâmico para alvenaria), NBR 15270-1 (Componentes cerâmicos - Parte 1: Blocos cerâmicos para alvenaria de vedação -Terminologia e requisitos), NBR 15270 -2 (Componentes cerâmicos - Parte 1: Blocos cerâmicos para alvenaria estrutural - Terminologia e requisitos), NBR 15270-3 (Componentes cerâmicos - Parte 1: Blocos cerâmicos para alvenaria estrutural e de vedação - Métodos de ensaio), NBR 15310 (Componentes cerâmicos – Telhas - Terminologia, requisitos e métodos de ensaio), NBR 13858-2 (Telhas de concreto - Parte 1: Projeto e execução de telhados e Parte 2: Requisitos e métodos de ensaio), NBR 6136 (Blocos vazados de concreto simples para alvenaria — Requisitos) e NBR 12118 (Blocos vazados de concreto simples para alvenaria — Métodos de ensaio). Com base nestas normas serão explicitados os procedimentos envolvidos nos ensaios, materiais utilizados e os resultados obtidos, juntamente com sua análise e conclusões obtidas.
Figura 1.1 – Materiais utilizados: a) e b) Tijolos maciço, blocos cerâmicos estruturais e de vedação, telhas cerâmicas e telha de concreto.
 
 a) b)
Fonte Instituto Federal de Goiás (Laboratório de MACO).
2. Introdução
Para se aferir o comportamento de um determinado material é necessário conhecer suas propriedades mecânicas. Uma forma de observar e determinar tais propriedades, como constantes elásticas, resistência mecânica, ductilidade é a partir de ensaios mecânicos. A maneira mais utilizada para realizar esses ensaios é através da máquina universal de ensaios mecânicos, que realiza testes como aplicação de força, flexão ou compressão, a taxas controladas, de forma que tal tensionamento pode ser feito ciclicamente ou continuamente.
Para determinar as propriedades dos materiais são realizados diferentes métodos de ensaio. Para materiais com comportamento menos frágil, como os tijolos, geralmente são realizados ensaios de compressão, já materiais com comportamento mecânico frágil, como as telhas, a resistência à fratura geralmente é determinada em ensaios de flexão. Os testes variam em velocidade e intensidade de carregamento no material.
Os materiais cerâmicos são polifásicos, contendo elementos metálicos e não metálicos. A existência de várias fases cerâmicas possibilitam as combinações de átomos metálicos e não metálicos, formando muitos arranjos estruturais. Isso possibilita a obtenção de materiais cerâmicos para uma larga aplicação na engenharia. Os principais materiais cerâmicos são: tijolos, telhas, vidros, concretos, abrasivos, vidrados para porcelanas, isolantes elétricos, materiais magnéticos não metálicos, refratários etc. Os materiais cerâmicos têm alta resistência ao cisalhamento e baixa resistência à tração e consequentemente, não apresenta fratura dúctil. Devido à ausência de escorregamento entre os cristais ou grãos, os materiais cerâmicos apresentam as seguintes características: não têm ductilidade; podem ter alta resistência à compressão, desde que não se tenham poros presentes; têm possibilidade de apresentar um elevado limite de resistência. DAFICO ALVES (1987).
A produção desses materiais segue a seguinte ordem: preparação da matéria prima, modelagem, secagem, e cozimento das peças; e geralmente são realizadas de formas artesanais e primitivas, não obedecendo às especificações exigidas pelas normas brasileiras. Como consequência, inúmeros produtos não regulamentados são disponibilizados no mercado, comprometendo o resultado das construções, desde a estrutura ao revestimento. Esse relatório terá por objetivos apresentar os resultados dos experimentos de ensaios das características visuais e geométricas, resistência à compressão e à flexão, para tijolos maciços, blocos cerâmicos estruturais e de vedação, e para telhas cerâmicas; além de especificar cada processo utilizado nos ensaios desses materiais com bases nas normas supracitadas.
2. Objetivos
Os objetivos desta aula prática são: 
Compreender o funcionamento de uma máquina universal de ensaios Mecânicos; 
Compreender o ensaio de compressão e analisar as curvas tensão-deformação de amostras cerâmicas;
Compreender o método de ensaio de flexão de amostras de cerâmicas e determinar a resistência à fratura.
3. Material e Métodos
3.1 TIJOLOS CERÂMICOS MACIÇOS
Para os tijolos maciços de alvenaria mediu-se as dimensões dos tijolos e fez-se o ensaio de resistência à compressão. Os ensaios foram realizados com base nas normas NBR 7170 (Tijolo maciço cerâmico para alvenaria), NBR 6460 (Tijolo maciço cerâmico para alvenaria - Verificação da resistência à compressão - Método de ensaio). As dimensões dos CPs se encontram na Tabela 3.1.
Tabela 3.1: Dimensões dos Corpos de Prova
	Tijolos cerâmicos maciços
	CP
	Dimensões
	
	Largura (mm)
	Comprimento (mm)
	Altura (mm)
	1
	90,00
	190,00
	50,00
	2
	85,00
	180,00
	50,00
Fonte Instituto Federal de Goiás (Laboratório de MACO).
3.1.1 Ensaio de resistência à compressão dos tijolos
Nesse ensaio foi utilizada uma prensa de compressão hidráulica e uma régua com graduação em milímetros. Foi ensaiado dois tijolos nomeados de CP 1 e CP 2. Cada tijolo foi capeado com argamassa, utilizada para planificar as faces em contato com a superfície da prensa. Os tijolos foram comprimidos até que fosse notada a ruptura dos mesmos e a resistência à compressão necessária para o rompimento foi registrada.
Figura 3.2 – Compressão dos tijolos maciços na prensa hidráulica: a) CP 1 e b) CP 2.
 a) b)
Fonte Instituto Federal de Goiás (Laboratório de MACO).
3.2 TIJOLOS CERÂMICOS FURADOS 9X14X29
Para os tijolos cerâmicos furados com dimensões de 9x14x29 foram realizados os ensaios de resistência à compressão. Os ensaios foram realizados com base nas normas NBR 15270-1 (Componentes cerâmicos - Parte 1: Blocos cerâmicos para alvenaria de vedação - Terminologia e requisitos) e NBR 15270-3 (Componentes cerâmicos – Parte 1: Blocos cerâmicos para alvenaria estrutural e de vedação - Métodos de ensaio). As dimensões dos CPs se encontram na Tabela 3.2.
Tabela 3.2: Dimensões dos Corpos de Prova
	Tijolos Furado (9 x 14 x 29)
	CP
	Dimensões
	
	Largura (mm)
	Comprimento (mm)
	Altura (mm)
	3
	90,00
	290,00
	140,00
	4
	90,00
	290,00
	140,00
Fonte Instituto Federal de Goiás (Laboratório de MACO).
3.2.1 Ensaio de resistência à compressão dos tijolos 
Nesse ensaio foi utilizada uma prensa de compressão hidráulica, uma régua com graduação em milímetros e um medidor de nível. Foi ensaiado dois tijolos. Utilizou-se argamassa e um medidor de nível para capear e nivelar as faces de cada tijolo em contato com a superfície da prensa. Os tijolos combinados com argamassa foram dispostos entre as placas da prensa, como na figura 3.3 e comprimidos até que fosse notada a ruptura dos mesmos e a tensão necessária para o rompimento foi registrada.
Figura 3.3 – Tijolos furados de vedação 9x14x29 capeados e nivelados na prensa hidráulica: a) CP 3 e b) CP 4.
 
 a) b)
Fonte Instituto Federal de Goiás (Laboratório deMACO).
3.3 TIJOLOS CERÂMICOS FURADOS 9X14X14
Para os tijolos cerâmicos furados com dimensões de 9x14x14 foram realizados os ensaios de resistência à compressão. Os ensaios foram realizados com base nas normas NBR 15270-1 (Componentes cerâmicos - Parte 1: Blocos cerâmicos para alvenaria de vedação - Terminologia e requisitos) e NBR 15270-3 (Componentes cerâmicos – Parte 1: Blocos cerâmicos para alvenaria estrutural e de vedação - Métodos de ensaio). As dimensões dos CPs se encontram na Tabela 3.3.
Tabela 3.3: Dimensões dos Corpos de Prova
	Tijolos Furado (9 x 14 x 14)
	CP
	Dimensões
	
	Largura (mm)
	Comprimento (mm)
	Altura (mm)
	5
	85,00
	190,00
	190,00
	6
	90,00
	190,00
	190,00
Fonte Instituto Federal de Goiás (Laboratório de MACO).
3.3.1 Ensaio de resistência à compressão dos tijolos
Nesse ensaio foi utilizada uma prensa de compressão hidráulica, uma régua com graduação em milímetros e um medidor de nível. Foi ensaiado dois tijolos. Utilizou-se argamassa e um medidor de nível para capear e nivelar as faces de cada tijolo em contato com a superfície da prensa. Os tijolos combinados com argamassa foram dispostos entre as placas da prensa, como na figura 3.4 e comprimidos até que fosse notada a ruptura dos mesmos e a tensão necessária para o rompimento foi registrada.
Figura 3.4 – Tijolos furados de vedação 9x14x14 capeados e nivelados na prensa hidráulica: a) CP 5 e b) CP 6.
 
 a) b)
Fonte Instituto Federal de Goiás (Laboratório de MACO).
3.4 TELHAS DE CONCRETO E CERÂMICA
Para as telhas foram realizados os ensaios de resistência à flexão. Os ensaios foram realizados com base na norma NBR 15310 (Componentes cerâmicos – Telhas - Terminologia, requisitos e métodos de ensaio). 
3.4.1 Determinação da resistência à flexão simples
Nesse ensaio foram utilizados uma prensa hidráulica com precisão de 1 kgf, uma barra de aço com um apoio na superfície, de comprimento superior à da telha, e dois apoios para fixação das telhas. Foram ensaiadas somente duas telhas, cerâmicas e de concreto. Antes da realização do ensaio as telhas foram identificadas e limpas, retiradas suas rebarbas e deixadas 24 horas submersas em água. Após esse processo de preparo, montou-se o ensaio de acordo com a figura 3.5 e iniciou a aplicação de carga até a ruptura da telha.
Figura 3.4 – Telhas nivelados na prensa hidráulica: a) telha de concreto CP 7 e b) telha cerâmica CP 8.
 
 a) b)
Fonte Instituto Federal de Goiás (Laboratório de MACO).
4. Resultados e Discussão
	
4.1 TIJOLOS CERÂMICOS MACIÇOS
Não apresentava houve defeitos sistemáticos visual que inviabilizariam o uso, em nenhum dos tijolos. Em relação aos ensaios de resistência à compressão dos tijolos foi montada a tabela 4.1, com os valores da tensão de ruptura ou resistência à compressão do tijolo. Com esses dados, traçou-se o gráfico Tensão (MPa) x Tempo (s) dos dois corpos de prova.
Tabela 4.1: Resistência à compressão
	Tijolos cerâmicos maciços
	CP
	Resistência (MPa)
	
	
	1
	15,42
	2
	14,23
Fonte Instituto Federal de Goiás (Laboratório de MACO).
Gráfico 1: Gráfico Tensão x Tempo dos tijolos cerâmicos maciços.
Fonte: Instituto Federal de Goiás (Laboratório de MACO).
A resistência à compressão, mínima, dos tijolos deve ser verificada conforme a NBR 6460 e atender aos valores indicados na Tabela 4.2.
Tabela 4.2: Resistência mínima à compressão em relação à categoria.
	Categoria
	Resistência à compressão (MPa)
	A
	1,5
	B
	2,5
	C
	4,0
Fonte: Dados obtidos na NBR 7170
Dos valores das resistências listados na tabela 4.1, todos os tijolos ultrapassaram a categoria C de resistência máxima.
4.2 TIJOLOS CERÂMICOS FURADOS 9X14X29
Não apresentava houve defeitos sistemáticos visual que inviabilizariam o uso, em nenhum dos tijolos. Em relação aos ensaios de resistência à compressão dos tijolos foi montada a tabela 4.3, com os valores da tensão de ruptura ou resistência à compressão do tijolo. Com esses dados, traçou-se o gráfico Tensão (MPa) x Tempo (s) dos dois corpos de prova.
Tabela 4.3: Resistência à compressão
	Tijolos Furado (9 x 14 x 29)
	CP
	Resistência (MPa)
	
	
	3
	2,21
	4
	3,17
Fonte Instituto Federal de Goiás (Laboratório de MACO).
Gráfico 1: Gráfico Tensão x Tempo dos tijolos cerâmicos furados 9x14x29
Fonte: Instituto Federal de Goiás (Laboratório de MACO).
Todos os resultados obtidos nos ensaios foram analisados segundo as normas NBR15270-1 (Componentes cerâmicos – Parte 1: Blocos cerâmicos para alvenaria de vedação - Terminologia e requisitos) e NBR 15270-3 (Componentes cerâmicos - Parte1:Blocos cerâmicos para alvenaria estrutural e de vedação - Métodos de ensaio).
Para o ensaio de resistência à compressão a NBR 15270-1 diz que os blocos de vedação devem suportar uma tensão superior a 1,5 MPa, e o número de blocos não conformes devem ser no máximo dois por lote. Visto na tabela 4.2, nenhum tijolo está abaixo do valor mínimo estipulado.
4.4 TIJOLOS CERÂMICOS FURADOS 9X14X14
Não apresentava houve defeitos sistemáticos visual que inviabilizariam o uso, em nenhum dos tijolos. Em relação aos ensaios de resistência à compressão dos tijolos foi montada a tabela 4.4, com os valores da tensão de ruptura ou resistência à compressão do tijolo. Com esses dados, traçou-se o gráfico Tensão (MPa) x Tempo (s) dos dois corpos de prova.
Tabela 4.4: Resistência à compressão
	Tijolos Furado (9 x 14 x 14)
	CP
	Resistência (MPa)
	
	
	5
	1,79
	6
	0,99
Fonte Instituto Federal de Goiás (Laboratório de MACO).
Gráfico 1: Gráfico Tensão x Tempo dos tijolos cerâmicos furados 9x14x14
Fonte: Instituto Federal de Goiás (Laboratório de MACO).
Todos os resultados obtidos nos ensaios foram analisados segundo as normas NBR15270-1 (Componentes cerâmicos – Parte 1: Blocos cerâmicos para alvenaria de vedação - Terminologia e requisitos) e NBR 15270-3 (Componentes cerâmicos - Parte1: Blocos cerâmicos para alvenaria estrutural e de vedação - Métodos de ensaio).
Para o ensaio de resistência à compressão a NBR 15270-1 diz que os blocos de vedação devem suportar uma tensão superior a 1,5 MPa, e o número de blocos não conformes devem ser no máximodois por lote. Visto na tabela 4.4, um tijolo (CP 6) ficou abaixo do valor mínimo estipulado pela norma, e o outro foi aceito (CP 5).
4.5 TELHAS DE CONCRETO E DE CERÂMICA
Não apresentava houve defeitos sistemáticos visual que inviabilizariam o uso, em nenhum dos tijolos. No ensaio de resistência à flexão simples as cargas suportadas pelas duas telhas antes da ruptura são mostrados na Tabela 4.5. Com esses dados, traçou-se o gráfico Força (N) x Tempo (s) dos dois corpos de prova.
Tabela 4.5: Resistência à compressão
	Telhas
	CP
	Força Máxima (N)
	
	
	7 (Concreto)
	6195,40
	8 (Cerâmica)
	850,30
Fonte Instituto Federal de Goiás (Laboratório de MACO).
Gráfico 1: Gráfico Tensão x Tempo das telhas de concreto e de cerâmica
Fonte: Instituto Federal de Goiás (Laboratório de MACO).
Segundo a norma NBR 15310 no ensaio de resistência à flexão simples, as cargas suportadas pela telha cerâmica antes da ruptura devem ser superiores à 10 kgf. Como visto nos resultados obtidos, a telha cerâmica atingiu valores maiores que este, com 86,7 kgf.
Segundo a norma NBR 13858-2 no ensaio de resistência à flexão simples, a carga de ruptura à flexão não deve ser inferior a 2500 N. Como visto nos resultados obtidos, a telha de concreto atingiu um valor 2,5 vezes maior que o estipulado em norma.
5. Conclusão
	Foram ensaiados seguintes materiais cerâmicos: tijolos maciços, tijolos furados cerâmicos e telhas de concreto e de cerâmica, realizados no Laboratório de Materiais de Construção do IFG. 
A determinação das propriedades mecânicas através de ensaiosmecânicos é muito importante para a escolha do material para uma determinada aplicação. Estas propriedades definem o comportamento do material quando sujeito a esforços mecânicos, relacionando assim à capacidade do material de resistir ou transmitir estes esforços aplicados, fazendo assim considerações importantes para um projeto e fabricação de determinado componente.
Com isso, a partir dos métodos utilizados e resultados obtidos conclui-se que o relatório teve seus objetivos atingidos.
6. Referências
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS NBR 7170; Tijolo maciço cerâmico para alvenaria. Rio de Janeiro, 1983.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS NBR 13858-2; Telhas de concreto – Requisito e métodos de ensaio. Rio de Janeiro, 2007.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS NBR 6136; Blocos vazados de concreto simples para alvenaria — Requisitos. Rio de Janeiro, 2016.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS NBR 12118; Blocos vazados de concreto simples para alvenaria — Métodos de ensaio. Rio de Janeiro, 2014.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS NBR 15270-1: Componentes cerâmicos - Parte 1: Blocos cerâmicos para alvenaria de vedação -Terminologia e requisitos. Rio de Janeiro, 2005
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS NBR 15270-2: Componentes cerâmicos - Parte 2: Blocos cerâmicos para alvenaria estrutural -Terminologia e requisitos. Rio de Janeiro, 2005
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS NBR 15270-3: Componentes cerâmicos - Parte 3: Blocos cerâmicos para alvenaria estrutural e de vedação – Métodos de ensaio. Rio de Janeiro, 2005
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS NBR 15310: Componentes cerâmicos – Telhas - Terminologia, requisitos e métodos de ensaio. Rio de Janeiro, 2005
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS NBR 6460: Tijolo maciço cerâmico para alvenaria -Verificação da resistência à compressão - Método de ensaio. Rio de Janeiro.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS NBR 8041: Tijolo maciço cerâmico para alvenaria - Forma e dimensões – Padronização. Rio de Janeiro.
CALLISTER, Jr., W.D. Materials Science and Engineering. 7 º ed. New York: John Wiley & Sons, Inc, 2007.