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Materiais Pedras artificiais são materiais que substituem as pedras em suas aplicações ou têm aparência geral semelhante. Dividem- se em dois grandes grupos: materiais de cerâmica e materiais de cimento. Materiais Cerâmicos Materiais inorgânicos e não metálicos obtidos geralmente após tratamento térmico em temperaturas elevadas. São classificados em: Cerâmica vermelha: tijolos, blocos, telhas, elementos vazados, lajes, tubos cerâmicos e argilas expandidas. Placas cerâmicas: usadas na construção civil para revestimento de paredes, pisos, bancadas e piscinas de ambientes internos e externos. Cerâmica branca: recoberta por uma camada vítrea transparente e incolor (louça sanitária e de mesa, isoladores elétricos para alta e baixa tensão, cerâmica artística, decorativa e utilitária. Materiais refratários: inclui produtos, que suportam mais de 1500°C. Fritas: vidros moídos, fabricados por indústrias especializadas a partir da fusão da mistura de diferentes matérias-primas. É aplicado na superfície do corpo cerâmico que, após a queima, adquire aspecto vítreo. Corantes: constituem-se de óxidos puros ou pigmentos inorgânicos sintéticos. Abrasivos: são substâncias naturais ou sintéticas empregadas para desgastar, polir, ou limpar outros materiais. Exemplos: lixas, disco de esmeril, etc. Cerâmica de alta tecnologia: materiais desenvolvidos a partir de matérias- primas sintéticas de altíssima pureza e por meio de processos rigorosamente controlados. Exemplos: naves espaciais, materiais para implantes em seres humanos, sensores (umidade, gases e outros), ferramentas de corte, etc. Não refratários: compreendendo produtos como vermiculita expandida, lã de vidro e lã de rocha, produto até 1100°C. Fibras ou lãs cerâmicas: apresentam composições tais como sílica, sílica- alumina, alumina e zircônia, podem chegar a temperaturas de 2000°C. Propriedades Duros; Comportamento mecânico frágil; Baixa tenacidade e ductilidade; Baixa condutividade térmica e elétrica em razão da ausência de elétrons livres; Boa resistência à compressão, mas resistem pouco à tração; Absorção de água; Variação na densidade. Vidro, cimento e cal são três importantes segmentos cerâmicos e que, por suas particularidades, são muitas vezes considerados à parte da cerâmica. Argila Materiais terrosos naturais que, quando misturados com água, adquirem alta plasticidade. Quando secas, formam torrões dificilmente desagregáveis pela pressão dos dedos. Constituída essencialmente de partículas cristalinas extremamente pequenas, formadas por um número restrito de substâncias, chamadas de argilominerais. Argilominerais Silicatos hidratados de alumínio, ferro e magnésio, comumente com alguma porcentagem de álcalis e de alcalino- terrosos. Junto com esses elementos básicos vêm sílica, alumina, mica, ferro, cálcio, magnésio, matéria orgânica etc. Depósito de Argila O depósito natural de argila é chamado barreiro. Para sua exploração, é retirada inicialmente a camada superficial, que quase sempre apresenta grande porcentagem de matéria orgânica. Abaixo da camada superficial fica a argila mais pura, aproveitável, que é, então, empregada na indústria cerâmica. Classificação das Argilas De acordo com a quantidade de coloides: Gordas: são muito plásticas e, em razão da alumina, deformam-se muito mais no cozimento. Magras: devido ao tamanho dos grãos e excesso de sílica, são mais porosas e frágeis. Em função dos argilominerais predominantes: Cauliníticas: grupo de argilas puras. São chamadas de caulim, compostas basicamente de silicatos hidratados de alumínio (porcelanas, louças sanitárias, materiais refratários). Ilíticas: grupo de argilas mais generalizadas, formadas por um silicato de alumínio hidratado com elevado teor de óxido de potássio. São as argilas mais abundantes e de aplicação na fabricação de tijolos, telhas, manilhas, lajotas, etc. Montmoriloníticas: grupo de argilas expansivas originárias de cinzas vulcânicas que, devido ao seu grande poder de inchamento, são pouco utilizadas isoladamente, mas que se aplicam misturadas às anteriores a fim de lhes corrigir a plasticidade. Em função da temperatura de transformação: Fusíveis: se deformam e se vitrificam em temperaturas abaixo de 1200°C. Infusíveis: vitrificam-se entre 1200°C e 1500°C. Refratárias: argilas puras que só se transformam estruturalmente em temperaturas acima de 1500°C. Composição das Argilas Caulim: argila com amplo predomínio da caulinita, pó branco que constitui a matéria-prima da porcelana. Impurezas: Influenciam nas propriedades das argilas e dos respectivos produtos finais, alterando a plasticidade da massa crua, a refratariedade ou a resistência mecânica. As principais impurezas são: óxido de ferro, sílica livre, alumina livre, álcalis, cálcio, sais solúveis e matéria orgânica. Água: podendo ser água de constituição, água de plasticidade e água de capilaridade. Propriedades das Argilas Agentes físicos externos: umidade, vegetação, fogo, efeito da gelividade. Agentes químicos internos: sais solúveis. Agentes mecânicos: resistência ao choque. Plasticidade: capacidade que as argilas possuem de ser deformadas sem que haja ruptura. A plasticidade depende do tamanho, do formato e do comportamento dos grãos e presença de outras substâncias, além dos argilominerais. Retração: esta propriedade manifesta- se por uma redução de volume por efeito de secagem e da cozedura e é proporcional ao grau de umidade e à tensão de capilaridade existente no interior da argila. Efeitos do calor: 20 °C a 600°C ocorre somente alteração física. A partir de 600 °C, começam as reações químicas, em três estágios: desidratação química, oxidação e, por volta dos 950 °C, a vitrificação. A qualidade de um produto cerâmico depende da quantidade de vidro formada. Fatores de Degradação das Cerâmicas Processo de Fabricação Exploração da jazida; Extração do barro; Preparo da matéria prima; Moldagem; Secagem; Cozimento; Esfriamento; Acabamento; Em muitos casos há também a vitrificação especial (esmaltação). Classificação dos Materiais de Cerâmica Materiais de argila secos ao sol; Cerâmica vermelha ou estrutural; Materiais cerâmicos de revestimento; Materiais de grês cerâmico e de louça; Materiais de acabamento; Refratários; Abrasivos. Tijolo de Adobe É feito de argila simplesmente seco ao ar ou ao sol, sem cozimento, e usados em construção rusticas, na forma de tijolo ou blocos. São produzidos em fôrmas preenchidas manualmente, com argila arenosa, com ou sem adição de cal, ou palha. Podem atingir tensões de compressão de 0,5 MPa a 4 MPa. Vantagens: bom comportamento térmico e acústico; material incombustível; não necessita de reboco, dependendo do clima; não tóxico; reciclável e reutilizável. Desvantagens: necessita de uma grande área de secagem, tempo de secagem longo e totalmente dependente do clima, limitações técnicas como resistência mecânica e baixa absorção de água. Produtos Cerâmicos Para Construção Civil Componentes para alvenaria: alvenaria de vedação e estrutural; Componentes para cobertura: telhas e componentes; Componentes para canalizações: tubos cerâmicos ou manilhas; Produtos para revestimento: de parede interna e externa e de piso, placas cerâmicas; Produtos de acabamento e utilitários: cerâmica branca ou de louça,cantoneiras, louças sanitárias e acessórios; Produtos especiais: cerâmicas refratárias e produtos especiais para a indústrias. Tijolo É conhecido como tijolo maciço de barro cozido, possui todas as faces plenas preenchidas e tem baixas resistências 0,5 MPa e altas resistências 12 Mpa. Possui alta porosidade e, quando exposto, sua durabilidade é menor comparado aos materiais de alta prensagem. Fabricação do Tijolo Triagem para verificação da qualidade; Correção; Moldagem; Secagem; Cozimento. Preparação: desagregadores, homogeneizadores e laminadores; Moldagem: por extrusão; Secagem; Queima. Fabricação do Bloco Requisitos Gerais de Tijolos e Blocos Fabricação: o bloco cerâmico de vedação deve ser fabricado por conformação plástica de matéria- prima argilosa, contendo ou não aditivos, e queimado a elevadas temperaturas. Identificação: Devem trazer gravadas em uma de suas faces externas, a identificação do fabricante, as dimensões nominais (L x H x C), lote ou data da fabricação e telefone ou dados para atendimento ao cliente. Para blocos estruturais devem constar as letras EST. Características Visuais: não devem apresentar defeitos sistemáticos, tais como quebras, superfícies irregulares ou deformações que impeçam seu emprego na função especificada. Telha São materiais cerâmicos utilizados na composição dos telhados de edificações e estão enquadradas no grupo da cerâmica vermelha. São fabricadas com argila conformada, por prensagem ou extrusão e queimadas. Produto final deve atender aos requisitos da norma ABNT NBR 15310:2009 – Componentes cerâmicos – Telhas – Terminologia, requisitos e métodos de ensaio. Requisitos Gerais de Telhas Identificação: A telha deve trazer gravado a identificação do fabricante, do município e do estado de federação; modelo da telha; rendimento médio (T/m²); dimensões: largura de fabricação (L), comprimento de fabricação (C) e posição do pino ou furo de amarração (Lp); galga mínima (Gmín) em cm; gravação de “capa” ou “canal” para as telhas de sobreposição. Comercialização: para fins de comercialização a unidade é o metro quadrado de telhado. Características Visuais: a telha pode apresentar ocorrências como esfoliações, quebras, lascados e rebarbas que não prejudiquem o seu desempenho; Sonoridade: a telha deve apresentar som semelhante ao metálico, quando suspensa por uma extremidade e percutida. Características Geométricas: do ponto de vista geométrico e da sua fixação podendo ser: telhas planas de encaixe (telha francesa); telhas compostas de encaixe (telha romana); telhas simples de sobreposição (colonial, paulista, Piauí); telhas planas de sobreposição (germânica). Características Dimensionais: as características dimensionais básicas das telhas cerâmicas são as seguintes: Largura de fabricação (L); comprimento de fabricação (C); posição do pino ou furo de amarração (Lp); altura do pino (Hp); rendimento médio (Rm); galga média (Gm). Retilineidade: flecha máxima medida em um ponto determinado das bordas, ou no eixo central, no sentido longitudinal ou no transversal. Planaridade: flecha máxima medida em um dos vértices de uma telha, estando os outros três apoiados em um mesmo plano horizontal. Requisitos Específicos das Telhas Impermeabilidade; Absorção de água; Carga de ruptura à flexão; Outros Produtos Cerâmicos Tijolos de pequena espessura, usados em pavimentações e revestimentos. Sendo tijoleiras feitas de cerâmica comum e Ladrilhos feitos de cerâmica prensada. Ladrilhos e Tijoleiras Tubos Cerâmicos São conhecidos como manilhas e usados para a canalização de águas pluviais e de esgoto. Peças Redutoras de Peso Elementos retangulares utilizados na confecção de lajes pré-moldadas. Apoiam- se em pequenas vigotas de concreto armado e servem de fôrma para a laje. Elementos Vazados Elementos não estruturais para ventilação e iluminação, conhecidos também como cobogó. Produto fabricado industrialmente, composto de argila e outras matérias- primas inorgânicas, moldadas, secadas e queimadas, geralmente utilizada para revestir pisos e paredes. A fabricação pode ser por monoqueima, suporte cerâmico já com o esmalte e a decoração aplicados, passa por uma única queima, ou biqueima, onde primeiramente queima-se o suporte cerâmico e posteriormente, a peça já esmaltada e decorada. Também pode ser fabricada com aplicação de polimento, sem camada de esmalte. Placas Cerâmicas Porcelanato Tipo de placa cerâmica fabricada com matérias-primas nobres, com processo de fabricação de alta tecnologia, que permite obter placas com baixíssima absorção de água alta densificação e baixa porosidade, Queima em temperaturas mais elevadas, alta resistência mecânica, alta resistência ao desgaste superficial, baixíssima expansão por umidade, e peças de grandes dimensões. Em função do seu acabamento superficial podem ser classificados: esmaltado, técnico, técnico natural, técnico acetinado, técnico polido e glossy ou superlglossy. Em função de seu acabamento lateral podem ser classificados: retificado e não retificado. Partes constituintes da cerâmica: Camada de esmalte: obtida através do vidrado após a queima, define a estética e tem como função impermeabilizar, facilitar a limpeza, e resistir às ações mecânicas, térmicas e químicas; Engobe de cobertura: camada intermediária entre o suporte e o esmalte, com função de ocultar a cor do suporte, eliminar defeito superficiais, diminuir o aparecimento de manchas de água e impedir reações entre o suporte e o esmalte; Suporte: base ou corpo da placa, apresenta espessura maior que as outras camadas e é parte responsável pela resistência mecânica; Tardoz: verso da camada de suporte, a face placa cerâmica que vai ficar em contato com a argamassa colante (de assentamento), tem a função de facilitar a aderência da placa à argamassa de assentamento. Classificação das Placas Cerâmicas Absorção de água; Carga de ruptura; Módulo de resistência; Resistência à abrasão superficial; Resistência ao gretamento; Resistência ao manchamento; Resistência ao ataque de agentes químicos; Coeficiente de dilatação térmica; Condutividade térmica; Resistência ao choque térmico; Resistência ao congelamento; Coeficiente de atrito; Resistência ao impacto; Diferença de tonalidade; Dimensões, retitude, ortogonalidade, curvatura e empeno; Dureza; Resistência ao fogo; Condutividade elétrica; Higiene. Louça Sanitária Aparelhos sanitários, também chamados de louças sanitárias, são constituídos de: Lavatórios, bacias sanitárias e mictórios. Classificação das louças Sanitárias Aparelhos de pó de pedra: também chamados de faiança, podem ter corpo branco ou colorido artificialmente. O material é vitrificado, com textura fina e porosa, podendo a absorção chegar entre 15 e 20%. Aparelhos de grés branco: também chamados de porcelana sanitária ou grés cerâmico, podem ter corpo branco ou colorido artificialmente. O material possui vitrificação mais avançada que o anterior, resultando num produto com textura fina e não porosa, cuja absorção varia entre 1 e 2%. Fabricação Formação da massa cerâmica: a barbotina, massa cerâmica que será moldada e transformada nas louças, é composta por caulim, argila, feldspato e quartzo. Argila e o caulim são dispersos em água e peneirados. Adicionam-se o feldspato e o quartzo,que passaram por um processo de moagem a seco. Moldagem: são dois os tipos de molde: gesso e resina acrílica. No gesso, a água da massa é puxada por capilaridade. Com molde de resina, a massa é aplicada com bastante pressão (até 7 kgf/cm²), o que força a passagem da água. As peças ficam na área de produção por dois dias, em média, até seguirem para os secadores. Secagem: a peça ainda contém cerca de 12% de umidade e vai para uma estufa que a seca totalmente. Elas ficam por oito horas nesse tipo de secador, à temperatura de 100°C. Esmaltação: a aplicação do esmalte cerâmico é feita manualmente ou por máquinas. O esmalte é à base de água, com calcário, quartzo, feldspato, caulim, opacificante e corante na cor das peças. A esmaltação é feita individualmente em quase todos os produtos. Só a esmaltação das caixas acopladas de bacias sanitárias é feita de duas em duas peças. Forno: o forno, de 100 m de comprimento, é contínuo, ou seja, as peças passam por ele sem parar, no tempo total de 15 horas. No início e no final do forno a temperatura é ambiente, e, no meio, chega a 1.220 °C. Inspeção: todas as bacias fazem teste de sifonagem: as esferas de plástico simulam resíduos e devem ser eliminadas. Também é feita inspeção visual. Se aprovadas, as peças vão para a expedição.
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