Materiais Cerâmicos - resumo

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Materiais Cerâmicos
 são materiais não metálicos e 
 inorgânicos
 ligação desde 100% iônica até 
 100% covalente
 geralmente islantes térmicos e 
 elétricos
 resistentes a altas 
 temperaturas e a ambientes 
 corrosivos
 matéria prima: argila
 abundante na natureza
 geralmente obtidos após 
 calcinação (elevadas 
 temperaturas)
 frágeis e de alta dureza
 ex: cerâmica vermelha, 
 branca, refratários, vidro, 
 cimento
 grande variedade de produtos
 Classificação dos 
 materiais cerâmicos
 vidros
 vidros
 cerâmicos vítreos
 derivados da calcinação de argila
 cerâmica vermelha ex: tijolos
 cerâmica branca baixo teor de ferro! Ex: porcelanato
 refratários
 calcinados mais alumínio
 silicas mais silica
 básicos
 especiais aplicações muito específicas
 abrasivos para produzir ferramentas abrasivas, polimentos
 cimento produzido a partir da calcinação de argilas e calcário
 carbonos
 diamantes
 grafite-grafeno
 fibras
 cerâmicos avançados
 Argilas
 Alguns tipos
 Refratária
 alta temp. de fusão
 alta plasticidade maleável
 vermelhas
 alto teor de ferro
 plástica
 fundível
 grês
 cor cinza
 alto teor de feldspato
 fundente
 de bola
 muito grudenta conforme se coloca água
 dificilmente maleável
 aumento o nível de contração quando 
 calcinado
 de caulim(da china)
 branca
 pouca plasticidade
 bentonito
 bentonita
 aumenta muito de volume quando em 
 contato com a água
 faiança
 argila para louça
 branca
 calcinada
 Classificação por origem
 Residuais(primárias)
 formadas no mesmo local da rocha mãe
 cor mais clara
 possuem partículas mais grossas
 pouco plásticas
 alto nível de fusão
 ex: caulim
 argila de elevada demanda e muito cara
 matéria prima em muitas indpustrias
 cor branca
 Sedimetárias (secundárias)
 ssão transportadas pela ação da água ou 
 do vento ou desgelo
 mais finas e plásticas que as primárias
 pode ter impurezas por conta do transporte
 Composição química
 silica SiO2
 Não combinada diminui a retração
 Combinada aumenta a vitrificação
 alumina Al2O3
 reduz a plasticidade, a resistência mecânica 
 e as deformações
 pode diminuir o ponto de fusão
 óxido férrico Fe2O3
 controla a coloração(mais Fe2O3= mais 
 alaranjado)
 reduz as propriedades refratárias
 cal CaO
 age como fundente diminui a temperatura de fusão
 clareia a argila
 álcalis K2O, Na2O
 magnesia MgO
 aumenta a porosidade
 diferentes proporções de teores 
 influenciam nas características 
 químicas e físicas da argila
 Classificação pelo emprego
 fussíveis 
 de elevada impotância porque se deformam 
 e vitrificam-se a temperaturas<1200/C aumentam a temperatura de fusão
 possuem óxidos fundentes
 infussíveis
 resistentes a altas temperaturas
 utilizadas para a fabricação de porcelanas
 compostas praticamente por caulim puro
 refratáveis
 misturas de componentes que geram 
 produtos muitos resistentes a elevadas 
 temperaturas
 baixa conductibilidade térmica
 usada para revestimentos de fornos, 
 churrasqueiras, etc
 gordas
 fácilmente moldadas
 alto teor de coloide (responsável pela 
 plasticidade)
 deformam muito no cozimento (alto teor de 
 lumina)
 magras
 difícil de ser trabalhada
 são porosas e mais frágeis(mais silica)
 Aspectos importantes
 Plasticidade
 propriedade de se deformar sob a ação de 
 uma força e permanecer deformado
 varia com o teor d'água
 não ocorre rotura da massa durante a 
 deformação
 determinada a partir dos ensaios 
 Attemberg (1910)
 limite de liquidez umidade abaixo da qual o material se comporta como material plástico
 limite de plasticidade umidade abaixo da qaul o material passa do estado plástico para o semi-sólido
 ìndice de Plasticidade= L. Liquidez-L.Plasticidade Índice de Consistência = (L. Liquidez - % umidade)/ Indice de Plasticidade
 vitrificação: é a contração e fechamento de poros da argila no final do processo
 aumenta dureza, resistência e compactação 
 do material
 Retração
 variação do volume da peça com a 
 variação da umidade
 acontece com a saída de água
 Calcinação
 tratamento térmico controlado que gera 
 transformações físicas, químicas e 
 microestruturais
 Processos de fabricação etapas
 1.pré-praparação
 etapas
 extração
 depuração eliminação de impurezas nas argilas
 processos mecânicos
 lavagem com sedimentação ou filtração
 peneiramento
 moagem ou laminação
 mais comuns
 processos químicos
 queima regular - ceramização
 adição de substãncias - formação de 
 compostos estáveis
 processos naturais
 meteorização exposição ao intemperismo dissociação de sais, oxidação de minerais, desagregação de torrões
 amadurecimento repouso da argila ao abrigo da intempérie homogeinização da umidade
 levigação lavagem e purificação por decantação
 processos mecânicos
 trituração
 moinho de rolos
 moinho de martelos
 moinho de bolas
 muito usado em industrias
 ação por impacto e atrito
 velocidade crítica
 volume de material, quantidade/tamanho 
 das bolas
 discos verticais obter partículas de tamanho muito inferior 
 peneiração
 seleção das partículas mais finas
 material transportado por esteiras
 amassamento e mistura blend
 laminação - refino
 a qualidade das argilas são avaliadas por: 
 (na jazida)
 composição química
 teor de material (pureza)
 volume de material disponível
 características físicas
 comportamento na secagem e na queima
 define produtos a serem fabricados; 
 tipo e parâmetros de processo de 
 fabricação; ajustes
 2.preparação
 1.material é dosado (mistura de argilas)
 2. adição de umidades (água + vapor) para 
 formar massa com a plasticidade desejada
 seco ou semi-seco (4-10%)
 plástica consistente (5-15%)
 Plástica mole (30-40%)
 Fluída (30-50%)
 define o tipo de processo de 
 moldagem 
 define a geometria e o 
 tamanho do produto
 3. conformação
 processo aplicado a mistura de argila +água (verde 
 ou cru) para obter a forma/geometria do produto
 tipos
 prensagem uniaxial
 mistura é prensada unixialmente num 
 molde, com a forma de peça a obter
 usado na fabricação de ladrilhos, azulejos, 
 tijolos, pratos, etc.
 umidade de 4-10%
 produção rápida de grande variedade de 
 formas
 não tem uniformidade ao longo de toda a 
 peça
 elevado desempenho
 prensagem isostática (frio/quente)
 mistura em verde é colocada num molde 
 flexível dentro de uma câmara com um 
 fluido hidráulico ao qual é aplicado uma 
 pressão isostática
 produção de peças com geometrias 
 complexas(cerâmica avançadas ou 
 aplicações especias)
 elementos sanitários, pratos, xícaras
 extrusão
 umidade da argila entre 5-25%
 fabricação de blocos
 blocos, azulejos, telhas, tubos
 aplicação da vacum na saída para retirar ar 
 da massa
 colagem com barbotina
 Barbotina: suspensão aquosa da mistura de 
 argila com a presença de aditivos 
 estabilizadores para reduzir sedimentação
 4. secagem
 retirar a água em excesso da pasta
 extração de água lentamente evita a 
 aparição de fissuras durante a calcinação
 processo rigoroso (velocidades de 
 aquecimento umidade muito controladas)
 ocorre perda de massa e retração pela 
 remoção gradativa da umidade
 pode ser realizada uma secagem ao ar livre (
 estabilização- homogeinização)
 a peça pode passar por uma etapa de 
 acabamento
 fornos com fluxo de ar quente e elevado 
 teor de umidade eposteriormente fluxo de 
 ar seco
 evitar deformações
 5. cozedura ou calcinação
 tratamento térmico entre 900-1400°C
 temperatura depende da composição da 
 peça e propriedades desejadas (tipo de 
 cerâmica)
 durante a queima acontece
 aumento da resistência
 aumento de densidade
 fusão parcial das partículas transformações microestruturais: formação de novas fases
 sinterização eliminação da porosidade
 Desidratação
 até 700° C 
 liberação da água quimicamente 
 combinada e carbonatos
 Oxidação
 até 900°C
 Fe2O3 -> Fe3O4 mais estável
 transformação formação de fases
 Vitrificação
 até 1200°C
 Contração e fechamento dos poros
 obs: porcelanas presençade fase vítrea
 a fase vítrea serve como meio de reação 
 através do qual ocorre difusão
 o líquido enche os poros e reagecom as 
 partículas sólidas - fase rearranjo
 6. embalagem
 cada produto deve conter uma série de 
 informações na embalagem, como 
 características e propriedades
 ABNT
 parâmetros vão depender do tipo de 
 cerâmica e produto
 Também podem ser classificados 
 por...
 cor da massa
 vermelha
 alto teor de ferro (>8 ou 9%)
 telhas, tijolos, cerâmicos, tubos
 produção por extrusão e prensagem
 branca
 acabamentos e aparelhos, decoração
 azulejos, pisos, louça de mesa, louça 
 sanitária, pastilhas
 processo de produção por extrusão, 
 laminado, barbotina
 material e técnicas utilizadas
 terracota
 argila cozida no forno
 não é vidrada superfície não apresenta brilho, fosco
 pode ser pintada
 cerâmica vidrada
 azulejo
 superfície brilhosa, muito lisa; acabamento 
 refinado
 cor
 grês
 vidrada
 feita de pasta de quartzo, feldspato, argila 
 e areia
 faiança
 muito mais refinada e frágil
 louça fina obtida de pasta porosa cozida a 
 altas temperaturas, enverzinada ou 
 esmaltada, posteriormente pintada com 
 motivos decorativos
 cozida a altas temperaturas
 aplicação
 Também podem ser divididos em...
 Avançados
 baseado no tipo de obra prima e sua 
 aplicação; alta pureza e processo de 
 produção muito específico; $$$
 ex.: capacitores, dispositivos eletrônicos, 
 porcelanas elétricas, cerâmicas para 
 engenharia, fibras
 Tradicionais materiais e aplicações tradicionais ex.: vidro, cerâmica branca, porcelanas, refratários, cerâmica vermelha
 Introdução
 a industria cerâmica é umas das mais 
 antigas do mundo
 nasce a aprtir do armazenamento de 
 alimento no período neolítico, feito com 
 barro seco
 cerâmica branca - decoração - sec XVIII
 desenvolvimento Técnológico: novos 
 processos e aplicações
 Cerâmica vermelha
 Tijolos/blocos
 Tipos de alvenaria
 vedação não admitida como participante da estrutura possui furos ou vazados prismáticos paralelos à base que os contém
 estrutural
 tijolos possuem furos ou vazados prismáticos 
 perpendiculares à base que os contém, 
 produzido para ser assentado com furos ou 
 vazados na vertical (alta resistência)
 racionalizada
 componente de alvenaria participante ou 
 não da estrutura que possui furos ou 
 vazados prismáticos perpendiculares às 
 faces que os contém
 produzido para ser assentado com furos ou 
 vazados na vertical
 alveloar
 componente de alvenaria cujos vazados 
 são distribuídos em toda a sua face de 
 assentamento
 de amarração
 bloco com características que permitem a 
 amarração das paredes entre si, respeitando 
 a modulação
 de paredes vazadas arquitetônico
 tijolos/blocos maciços
 canaletas J e U
 Existe uma relação inversamente 
 proporcional entre porosidade e resistência 
 mecãnica
 Produção de blocos conformado por extrusão
 NBR 15270-1 (2017)
 Métodos de ensaio
 anexo A: características geométricas
 medidas das faces
 espessuras das paredes
 desvio em relação ao esquedro
 área líquida
 área bruta
 Anexo B: características físicas
 massa úmida
 massa seca
 índice de absorção de água
 Anexo C: resistência à compressão
 Anexo D índice de absorção inicial
 anexo E determinação de eflorescências
 anexo F massa específica aparente
 Tubos e Tavelas
 tubos
 canalização de águas pluviais e esgoto
 controle de qualidade
 aspecto (não deve ter trincas e falhas)
 inspeção dimensional
 permeabilidade
 resistência a compressão diametral
 absorção de água deve ser menor ou igual a 10%
 resistência química
 encaixe ponta a ponta/ponta e bolsa
 fabricados por extrusão
 podem ser vidrados reistência química
 NBR 5645 (1990)
 termos
 bolso
 corpo
 ponta
 diâmetro nominal entre 7,5 e 60 cm
 diâmetrp interno
 diâmetro externo
 ovalação
 tavelas
 utilizados na produção de lajes pré 
 moldadas
 peças redutoras de peso reduz a demanda de concreto
 apoiam-se em pequenas vigoras de 
 concreto e servem de forma para a laje
 exigência de resistência a compressão 700 N
 elementos vazados
 decorativos
 não estruturais
 iluminação
 ventilação
 Cerâmica branca
 história
 nasceu como elemento decorativo civilizações muçulmanas, persas, egipicias e chineses
 muito usado em fachadas no passado
 nos anos 70, placas com cores, desenhos 
 florais e figuras abstratas
 produzidas exclusivamente pelo sistema 
 biqueima
 900-950°C
 Absorção ~15%
 20x20 cm
 anos 80, deselvolvimento processo 
 monoqueima bicoito e esmalte simultâneo
 1180° °C
 mais econômico
 absorção 3%
 aumenta a resistência a abrasão e ao 
 descolamento
 anos 90, porcelanato técnico material mais commpacto, homogêneo, denso e completamente vitrificado
 grandes peças 45x45 até 60x120cm
 imitação de texturas
 1400°C
 absorção =<0,1%
 vantagens
 melhores acabamentos
 texturas e imprimação de imagens 
 placas grandes 200x120cm
 cerâmicas autolimpantes e antibacterianas
 placas foto-térmicas
 produção geralmente por pressão
 peças pequenas
 2,5cm
 instaladas com um tecido ou papel base, 
 formando conjuntos de aprox. 30 cm
 fins decorativos
 custo mais elevado que cerâmicas comuns
 pastilhas de vidro muito usadas em piscinas
 processos de fabricação
 preparação
 massa plástica
 extrusão código A
 conformação 
 extrusão A
 prensagem Subtopic 1
 Secagem, esmaltação e queima
 monoqueima ou biqueima
 terceira queima: acrescentar relevo com 
 metais e/ou pigmentos
 tipos
 azulejos peças porosas, destinadas a revestimentos de paredes e vidradas em uma fase
 pisos mais compactados que a cerâmica vermelha e mais escuros que a louça
 porcelanatos
 pastilhas
 peças de pequena dimensão em folha de 
 papel ou unidas em resina para facilitar o 
 assentamento
 peças decorativas especiais
 porcelanato x cerâmica
 porcelanato
 pode ter acabamento brilhoso ou fosco se deve ao polimento
 mais caro matérias primas mais puras e temperaturas mais altas; tendências
 menor absorção de água
 rectificação nas bordas
 mais durável
 mais resistente mecanicamente
 resistente quimicamente cozinhas e banheiros
 precisam de argamassa para revestimento 
 especial
 aditivo tipo latex
 tanto no substrato quanto na placa 
 cerâmica
 demanda maior controle de qualidade das 
 matérias primas
 dimensões que podem chegar até 1x1,2 m
 cerâmica
 dilatação mais alta
 massa é de cor vermelha
 menor resistência mecânica que o 
 porcelanato
 sistemas de revestimento
 camadas de regularização
 camada de fixação
 materiais utilizados
 juntas
 NBR 13816/97
 Terminologia
 Acabamento
 esmaltadas GL superfície brilhosa, lisa
 não esmaltadas UGL
 Métodos de fabricação
 extrudadas A
 placas prensadas B
 outros processos C
 Grupos de absorção de água
 resistência ao manchamento ou classes de 
 limpabilidade
 Classe 5 máxima facilidade
 Classe 1 impossibilidade de remoção da mancha
 resistência a abrasão PEI
 0 não para pisos
 altíssima e sem encardido ambientes comerciais, públicos, industriais com alto tráfego
 resistência ao ataque químico
 NBR 13818/97
 descreve procedimento de amostragem e 
 critérios de aceitação e como determinar
 características físicas
 características químicas
 resistência ao manchamento e ataque 
 químico
 menor conteúdo possível de chumbo e 
 cadmio
 características visuais estético
 características mecânicas
 resistencia a flexão
 ao impacto
 dureza mohr
 características geométricas
 dimensionais lado e espessura
 forma
 ortogonalidade
 retitude lateral
 empenho
 curvatura lateral ou central
 planaridade
 características exigidas segundo aplicação
 especificação e métodos de ensaio
 classificação quanto a quanlidade
 Classe A melhor qualidade
 Classe B
 Classe C
 classificação quanto a absorção de água
 B1a porcelanato
 B3 porosa
 NBR 1463/13 define aspectos importantes do porcelanato
 placa cerâmicaa com baixa porosidade e 
 elevado desempenho técnico. Pode ser 
 esmaltada ou não, polida ou natural,entisicada ou não retificada
 recomendações
 escolha do revestimento
 fator estético
 econômico
 desempenho técnico
 importante considerar
 materiais e métodos de instalação: 
 argamassa e rejunte
 preparo da superfície
 procedimento de instalação
 aquisição
 revestimentos cerâmicos são adquiridos por 
 m2
 pças de guarnição se compra por metro 
 linear
 comprar 10% a mais da medida original do 
 local
 argamassa colante depende do tipo e 
 tamanho
 rejunte: dimensões de placa e largura das 
 juntas g/m2
 principais patologias
 descolamento
 eflorescências
 defeitos precoces em placas de parede
 manchamentos
 trincas, gretamentos, fissuras
 dilatação e retração do componente 
 cerâmico
 deformação estrutral excessiva
 ausência de detalhes construtivos
 retração da argamassa convencional
 Cerâmica sanitária
 fabricadas a partir de argilas brancas
 utiliza processo de pasta fluida (barbotina)
 peças impermeáveis na superfície (vidrado) 
 e porosas no interior vitrificação calcinação
 NBR 15097-1/17