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CARACTERIZAÇÃO DE MATERIAL CERÂMICO DE VISCONDE DO RIO
BRANCO-MG FERNANDES, W.E.H.1; PEDROTI, L.G.1; LIMA, G.E.S.1; SOUZA, R. C.2: ALEXANDRE, J.2;
MENDES, B.C.1
1UFV – Universidade Federal de Viçosa, DEC – Departamento de Engenharia Civil, Av. PH Rolfs, Viçosa, Minas Gerais, 36570-000, Brasil. [email protected]
2UENF – Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro, Centro de Ciência e Tecnologia, Laboratório de Engenharia Civil, Av. Alberto Lamego, 2000 - Parque Califórnia, Campos
dos Goitacazes – RJ 28035-200.
RESUMO
A indústria cerâmica de Visconde do Rio Branco-MG fortalece um polo
extrativista importante para a região mineira, fomentando o mercado regional. Com o
aumento da exigência tecnológica do mercado, torna-se imprescindível realizar
estudos com a matéria-prima e os produtos confeccionados na região, a fim de
adequar as indústrias regionais a realidade do setor. Este trabalho teve o objetivo de
caracterizar fisicamente os materiais da região, desenvolvendo ensaios em dois
tipos de argilas utilizadas na produção de peças cerâmicas e avaliação do modo de
utilização mais indicado, conforme sua granulometria. Os resultados apresentados a
partir do diagrama de Winkler demostram as potencialidades das argilas, com
propriedades cauliníticas, com melhores condições de atender as características
mínima prevista na NBR 15270.
PALAVRAS CHAVES
Caracterização, misturas, propriedades físicas e mecânicas.
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INTRODUÇÃO
Visconde do Rio Branco, município da Zona da Mata Mineira (Figura 1), se
destaca na região devido a sua atividade de fabricação de produtos cerâmicos,
principalmente na produção de blocos cerâmicos para a indústria da construção civil.
A região de relevo ondulado apresenta solo com alto teor de argila, matéria prima
utilizada pelas indústrias da região, principal fonte de fomento da economia local.
Figura 1 - Localização do Município de Visconde do Rio Branco-MG. Fonte: Adaptado de Wikipédia.
A necessidade em atender as exigências da construção civil e a organismo de
normatização de forma satisfatória, motivou as indústrias a buscarem melhorias do
processo produtivo que resultassem em produtos de melhor qualidade. Houve
assim, uma reformulação nos processos de produção resultando e produtos
padronizados e uma maior produtividade. Alinhado a essa modernização surgiu a
necessidade de se estudar a matéria prima da região com o objetivo de lhe dar o
melhor emprego de acordo com as suas características.
A qualidade de produtos cerâmicos está diretamente relacionada com as
características da matéria prima utiliza em sua fabricação. A matéria prima da
cerâmica é formada basicamente por argila (materiais plásticos) e por areia
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(materiais não plásticos). Entra também nessa composição o silte, um material que
apresenta média plasticidade e tem distribuição granulométrica entre a argila e a
areia.
Alexandre (1) atenta para o fato de o material argiloso ser sempre diferente um
do outro, o que gera a necessidade de se fazer um trabalho de estudo para cada
material, visando obter uma melhor orientação de onde e como usar a matéria
prima.
Este trabalho teve por objetivo estudar as características físicas e
microscópicas de argilas originária do município do município de Visconde do Rio
Branco, Minas Gerais, e apresentar uma possível indicação para a aplicação do
material de acordo com bibliografia consultada.
MATERIAIS E MÉTODOS
A coleta das amostras se deu na cidade de Visconde do Rio Branco-MG, em
jazidas existentes no munícipio e fomentam as indústrias de cerâmica existentes na
cidade. Para a realização desse estudo foram coletados dois tipos de argilas
diferidas entre si, denominadas por argila forte e argila fraca.
Os ensaios de caracterização das argilas utilizadas neste trabalho foram
realizados nos laboratórios de Materiais de Constrição Civil e de Geotecnia, do
Departamento de Engenharia Civil da Universidade Federal de Viçosa.
O material recolhido foi levado para o laboratório onde foi preparado conforma
a NBR 6457/1986(2) para realização dos ensaios necessários a caracterização. As
amostras foram secas ao ar e posteriormente destorroadas em um almofariz com
mão de grau recoberta por uma borracha, afim de não quebrar partículas minerais
das argilas. Em seguida foram homogeneizados e para realização dos ensaios de
caracterização.
Foram realizados os ensaios de granulometria por peneiramento e
sedimentação, conforme NBR 7181/1984(3), densidade real utilizando o método do
picnômetro, de acordo a NBR 6508/1984(4), ensaios de determinação dos limites de
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Atterberg, segundo a NBR 6459/1984(5), análise da composição mineralógica por
meio de difração de raio X (DRX), análise química (EDX) e análise térmica
(ATD/TG).
RESULTADOS E DISCUSSÕES
A Figura 2 demonstra os resultados dos ensaios de granulometria. Nota-se que
a argila forte apresenta maior percentual de material fino (argila propriamente dita)
sendo seguido pela argila fraca. Santos (6) destaca que para produtos cerâmicos é
ideal que se tenha de 30% a 45% de material argiloso e de 15% a 30% de areia.
Figura 2 - Composição granulométrica das amostras. Fonte: Elaborado pelos autores.
A figura 03 representa a aptidão das amostras em estudo conforme
recomendação pelo diagrama de Winkler (7). Winkler (7) montou e dividiu o diagrama
em quatro áreas de utilização. A área “A” é ideal pra peças cerâmicas de qualidade,
porém com um pouco de dificuldade de produção. A área “B” é ideal para fabricação
de telhas e capas cerâmicas. Na área “C” é recomendável a utilização para tijolos
furados e na área “D” para tijolos maciços.
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Das amostras analisadas a argila fraca se enquadra, conforme diagrama de
Winkler, na área “B”, indicando ser um ótimo material para produção de telhas e
capas.
Figura 3 - Aptidão das amostras segundo composição granulométrica conforme Diagrama de Winkler.
Os limites de Atterberg, apresentados na Erro! Fonte de referência não
encontrada., demonstram que as duas amostras se enquadram dentro da
classificação USCS como CH (alta plasticidade, limite de liquidez acima de 50%)
que facilita o trabalho de moldagem das cerâmicas. Ainda na Erro! Fonte de
referência não encontrada. se encontra a massa específica real das amostras, a
diferença entre a densidade se dá principalmente pela constituição mineralógica de
cada amostra.
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Tabela 1 - Limites de Atterberg e densidade real. Fonte: Elaborado pelos autores.
A Figura 4 e a Figura 5 apresentam os resultados do difratograma de Raio-X
(DRX) onde se observa o predomino de caulinita (C) e presença de quartzo (Q) em
ambas amostras. Observa-se ainda a presença de gibsita (Gi) na amostra de argila
fraca. Ressalta-se aqui que, de acordo com Vieira (8) a caulinita confere plasticidade
às argilas enquanto o quartzo se apresenta como material inerte na queima, sendo,
portanto, uma impureza. A gibsita confere propriedades de refratariedade.
Limites de Atterberg e Massa Específica
Amostra Limite de
Liquidez (%) Limite de
Plasticidade (%) Índice de
Plasticidade (%) Densidade
(g/cm³)
Argila Forte 63 33 30 2,46
Argila Fraca 90 52 38 2,64
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Figura 4 - Difratograma de Raio-X da Argila fraca. Fonte: Elaborado pelos autores.
Figura 5 - Difratograma de Raio-X da Argila forte. Fonte: Elaborado pelos autores.
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A Tabela 2 mostra a composição química das argilas. A elevada presença de
SiO2 confere resistência mecânica a cerâmica, redução da plasticidade da argila e
controle de retração durante a queima. Santos (9) afirma que o óxido de alumínio
Al2O3 está relacionado a quantidade de argilominerais presente no material. O alto
teor desses dois compostos combinados (superior a 85%) está relacionado ao
caráter refratário que o material apresenta. Além disso, a percentagem de Fe2O3 é
responsável por dar o tom avermelhado a cerâmica após a queima e por ajudar a
diminuir a retração no processo de secagem.
Tabela 2 - Análise Química das amostras. Fonte: Elaborado pelos autores.
Composição Química (%)
Amostra SiO2 Al2O3 Fe2O3 SO3 TiO2 K2O CaO Argila forte 50,71 34,36 9,56 1,75 1,74 0,99 0,69 Argila Fraca 52,64 37,69 5,20 1,86 1,48 0,47 0,56
Na análise térmica a argila fraca apresentou uma perda em massa de 1,53%
ao início da análise térmica devido a perca de água de umidade, logo após
demonstrou um pico endotérmico a 270,95ºC com perda de 2,58% por eliminação de
água de constituição da gibsita. Apresentou outro pico endotérmico a 578,60ºC
devido a reação de desidroxilação da caulinita. Por fim teve um pico exotérmico a
957,60ºC se perda de massa, totalizando uma perda total de 15,78%. O ensaio está
representado graficamente na Figura 6.
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Figura 6 - Análise Térmica (perda ao fogo) da argila fraca. Fonte: Elaborado pelos autores.
A Figura 7 mostra a perda ao fogo da argila forte. Assim como na amostra
anterior houve uma perda de massa no início do aquecimento por eliminação de
umidade de 2,6%. Houve um pico endotérmico com 578,6ºC com perca de OH da
caulinita de 12,2%. Após houve um pico exotérmico a 934,8ºC com a decomposição
da metacaulinita, sem acarretar em perca de massa. Assim houve uma perda total
de 14,8% de massa da amostra.
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Figura 7 - Análise Térmica (perda ao fogo) da argila forte. Fonte: Elaborado pelos autores.
CONCLUSÃO
Ambas argilas estudas apresentam características que favorecem a fabricação
de produtos cerâmicos, entretanto apenas a argila fraca apresentou potencial para a
fabricação de telhas e capas, segundo os critérios de Winkler. Um estudo entres
misturas das duas amostras podem indicar potencialidades para utilização das
argilas para outros produtos, além dos já utilizados.
Na análise das difratografias, foi observado o predomínio de caulinita e quartzo
nas amostras. A presença de gibsita na argila fraca, indica que esta possui
propriedades refratárias superiores à da argila forte.
A análise térmica evidencia os resultados obtidos pela difração de raio-X que
indicou picos de caulinita das amostras. Essa evidenciação se dá principalmente
pela perda de massa que as amostras apresentaram devido a desidroxilação que a
caulinita sofreu submetidas a temperaturas entre 540ºC e 580ºC.
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
(1) ALEXANDRE, J. Análise de matéria-prima e composição de massa
utilizada em cerâmicas vermelhas. Tese (Doutorado) – Campos dos
Goytacazes, Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro –
UENF,2000.
(2) ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS - ABNT. Amostras de
solo – Preparação para Ensaios de compactação e ensaios de caracterização,
NBR 6457:1986, Rio de Janeiro, 1986.
(3) ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS – ABNT. Solo –
Análise granulométrica, NBR 7181:1984, Rio de Janeiro, 1984.
(4) ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS – ABNT. Grãos de
solos que passa na peneira 4,8 mm – Determinação da massa específica,
NBR 6508:1984, Rio de Janeiro, 1984;
(5) ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS – ABNT. Solo –
Determinação do Limite de Liquidez, NBR 6459:1984, Rio de Janeiro, 1984.
(6) SANTOS, P. S. Ciência e Tecnologia de Argilas; Volume 1, 2ªedição; Editora
Edgard Blücher LTDA. 1989.
(7) WINKLER, H. G. F. Bedeutung der Korngrössenverteilung und des Mineral-
bestandes von Tonen für die Herstellung grobkerarnischer Erzeugnisse. Ber.
DKG, 31, Alemanha, 1954.
(8) VIEIRA, C. M. F., PINHEIRO, R. M. Avaliação de argilas cauliníticas de
Campos dos Goytacazes utilizadas para fabricação de cerâmica
vermelha. Revista Cerâmica 57. Pág 319-323.
(9) SANTOS, P. S. Tecnologia de argilas; Volume 1 – Fundamentos; Editora
Edgard Blücher LTDA. 1975.
ABSTRACT
The ceramic industry of Visconde do Rio Brando-MG strengthens an extractive
hub for the region, promoting regional market. With increasing technological
requirements of the market, it is essential to conduct studies in the raw material and
the products made in the region in order to fit the regional industries the reality of the
sector. This work aimed to physically characterize the materials of the region,
developing testing two types of clays used in the production of ceramics and
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evaluation of the most appropriate method of use as its particle size. The results
presented from the Winkler diagram demonstrate the potential of clays with kaolinite
properties with better able to meet the minimum characteristics laid down in NBR
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KEYWORDS
Characterization, mixtures, physical and mechanical properties.
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