Expanso por Umidade de Placas Cermicaspara Revestimento

Roberto Jos Falco Bauer e Fabiola Rago

L.A. FALCO BAUER - Rua Aquinos, 111 - 05036-070 gua Branca - SPe-mail: robertobauer@falcaobauer.com.br

Resumo: Para que o revestimento de pisos e paredes internos e externos com placascermicas apresente desempenho satisfatrio, necessrio um controle de qualidade desde oprojeto de execuo, incluindo a alvenaria, a base para o revestimento cermico, as argamassasempregadas no assentamento e na execuo das juntas, as placas cermicas, at a mo de obra.

As Normas existentes sobre azulejos e pisos foram recentemente modificadas, resultando emuma nica Norma que abrange todo o material cermico usado para revestimento. Entre os mtodosde ensaio propostos pela nova normalizao est o da determinao da expanso por umidade - EPU,no citado na antiga normalizao, mas de muita importncia em placas cermicas aplicadas emreas midas.

A determinao da expanso por umidade, de acordo com a NBR 13818, realizada pelo mtododa fervura, procurando-se estimar qual ao comportamento da placa cermica ao longo do tempo,aps assentada.

Alguns estudos de caso acompanhados pelos autores levam a crer que o mtodo da fervura noconsegue representar realmente a expanso ocorrida. Foi ento realizado um estudo com placascermicas usadas, ensaiadas pelo mtodo da autoclave, com variao da presso e da durao dotratamento em autoclave, em comparao ao mtodo da fervura, para se chegar mais prximo daexpanso por umidade real. Os resultados permitem sugerir uma reavaliao do mtodo de ensaionormalizado.

Palavras-chaves: expanso por umidade, placas cermicas, revestimentos cermicos

IntroduoO Centro Tecnolgico de Controle da Qualidade L.A.

Falco Bauer tem sido solicitado para diagnosticar asprovveis causas geradoras de descolamento de placascermicas para revestimento.

Existem inmeros fatores que contribuem para a ocor-rncia de tais anomalias, sendo que os principais so osrelacionados a seguir:

base - estrutura, alvenaria, argamassa de regulari-zao;

argamassa de assentamento das placas cermicas; placas cermicas; argamassa de rejuntamento.

Em todos os fatores citados podem ocorrer deficinciascom relao ao preparo, execuo, aplicao e qualidadedos materiais.

Neste trabalho o objetivo discutir a expanso porefeito de adsoro de umidade pelas placas cermicas e

como ele pode vir a contribuir para a ocorrncia de falhaspor descolamento de revestimentos cermicos, e qual ametodologia ideal para sua determinao.

Expanso por UmidadeOs minerais que entram na composio da matria-

prima das placas cermicas contm gua em suas molcu-las, porm no processo de queima no forno durante afabricao, essa gua volatizada.

Logo aps o processo de queima, e durante meses e anosaps a fabricao, ocorrer a rehidratao por adsoro degua em forma de vapor de umidade natural, e do meioambiente onde a placa cermica for assentada. A re-hidratao por adsoro de gua, provoca um aumento dasmolculas dos minerais, expandindo o corpo cermico.

A expanso por umidade (EPU), tambm chamada dedilatao higroscpica, portanto o aumento de tamanhoda placa cermica na presena de umidade.

A expanso por umidade tem incio assim que a peaentra em contato com o meio ambiente na sada do forno.

Cermica Industrial, 5 (3) Maio/Junho, 2000 41

Portanto, quando da aplicao do revestimento, umapequena parte da expanso j ocorreu, e o restante ocorrercom o revestimento j assentado. O tempo de estocagem daplaca cermica tambm pode influenciar, uma vez quegrande parte da expanso por umidade pode ter ocorrido noperodo de estocagem, resultando em pequena expansopor umidade a ocorrer aps o assentamento.

Para se obter placas cermicas com baixos valores deEPU so necessrios alguns cuidados no processo de fabri-cao, visando a formao de estruturas bem organizadas.

Para a avaliao da expanso por umidade ocorrida e aocorrer, so empregadas as seguintes definies:

expanso por umidade ocorrida - remoo da guaadsorvida (comprimento da pea no momento da de-terminao, em relao ao comprimento aps requei-ma em mufla);

expanso por umidade efetiva - processos que ace-leram a rehidratao total do produto cermico, queiria ocorrer durante anos (comprimento do corpo deprova aps o ensaio acelerado em relao ao compri-mento aps requeima em mufla).

A fim de procurar se evitar problemas de descolamentodas placas cermicas, o limite da expanso por umidadeefetiva, embora no esteja especificado na NBR 13818, recomendado como 0,6 mm/m ou 0,6%.

Mtodos de Ensaio para aDeterminao da Expansopor Umidade

Para a determinao da expanso por umidade efetivaexistem basicamente dois mtodos: autoclave e fervura.

Em cada uma das Normas consultadas empregadauma temperatura de requeima e tempo de permannciana mufla, para determinao da expanso por umidadeocorrida, bem como, uma presso na autoclave e umperodo de permnencia na mesma ou permancia nafervura, para determinao da expanso por umidadefutura provvel.

A seguir esto relacionadas algumas normas e seusrespectivos mtodos de ensaio.

Norma ISO 10545As amostras devem ser requeimadas em mufla a

uma temperatura de 550 C durante 02 horas e apsresfriamento medidas (L0). Aps, as amostras devemser colocadas em gua fervente, e mantidas por 24horas consecutivas, sendo em seguida resfriadas attemperatura ambiente e novamente medidas (L1).

Norma BS 6431 Part 21 (BS, 1984)As amostras devem ser requeimadas em mufla a

uma temperatura de 600 C durante 04 horas e apsresfriamento medidas (L0). Aps, as amostras devemser colocadas em gua fervente, e mantidas por 24

horas consecutivas, sendo em seguida resfriadas attemperatura ambiente e novamente medidas (L1).

Norma ASTM C 370 (ASTM, 1970)As amostras devem ser medidas (L0) e submetidas

a uma presso de 10 atm (150 psi) durante 05 horas.Aps, devem ser secas em estufa a 110 C at atingirmassa constante, e em seguida novamente medidas(L1).

Norma NBR 13818, anexo J (ABNT,1997)As amostras devem ser requeimadas em mufla a

uma temperatura de 550 C durante 02 horas e apsresfriamento medidas (L0). Aps, as amostras devemser colocadas em gua fervente, e mantidas por 24horas consecutivas, sendo em seguida resfriadas attemperatura ambiente e novamente medidas (L1).

A equao para determinao da expanso porumidade efetiva em todas as Normas citadas a apre-sentada a seguir:

Expanso por umidade (%) L0 L1L0 x 100 (Eq. 1)

Alm das normas citadas, foram levados em consi-derao alguns trabalhos sobre o assunto, que empregaramos mtodos apresentados na Tabela 1.

Mtodo de ensaio propostoNeste trabalho placas cermicas com aproximadamente

10 anos de idade, que h cerca de 08 anos apresentaramproblema de descolamento da argamassa de assentamento,foram requeimadas e ensaiadas pelos mtodos de fervura ede autoclave para se observar qual metodologia de deter-minao da expanso por umidade seria mais eficiente.

Todas as placas cermicas foram requeimadas na muflaa uma temperatura de 550 C, durante 04 horas, paradeterminao da expanso por umidade ocorrida.

Aps, as peas cermicas foram divididas em trs gru-pos sendo que cada um passou por um tratamento aceleradodiferente, descritos a seguir:

1 grupo imerso em gua fervente por 24, 48 e 72horas;

2 grupo autoclave 500 kPa, durante 02 horas; 3 grupo autoclave 700 kPa, durante 05 horas.

Aps os tratamentos, as placas foram submetidas a umanova requeima em mufla, a uma temperatura de 550 C,durante 04 horas, para confirmao da expanso por umi-dade ocorrida, podendo-se confirmar que os corpos deprova que apresentam EPU ocorrida, determinada antes dotratamento acelerado, semelhante EPU ocorrida determi-nada aps o tratamento acelerado, no sofreram empeno ououtro problema durante o perodo de ensaio.

Como os corpos de prova empregados para o ensaioeram nicos (as amostram eram poucas, pois eram deorigem de um descolamento de 08 anos atrs), os mesmos

42 Cermica Industrial, 5 (3) Maio/Junho, 2000

corpos de prova foram submetidos aos trs grupos detratamentos acelerados e sempre requeimados a 550 C,durante 04 horas, aps o ensaio em cada grupo.

Anlise dos Resultados ObtidosSo apresentados na Tabela 2 e nas Figuras 1 e 2, os

resultados dos ensaios, para comparao entre os mtodos

de determinao da expanso por umidade efetiva e ocor-rida.

As placas cermicas ensaiadas eram de duas cores:vermelhas e azuis. Os corpos de prova foram separadossequencialmente conforme o seu resultado de EPU ocor-rida. Com fragmentos dos corpos de prova ensaiados foirealizado o ensaio de determinao da absoro de gua das

Cermica Industrial, 5 (3) Maio/Junho, 2000 43

Tabela 2. Resultados dos ensaios realizados.

CPn

o

Cor da placacermica

EPU Ocorridainicial (mm/m)

EPU efetiva fervura 24h

(mm/m)

EPU efetiva fervura 48 h

(mm/m)

EPU efetiva fervura 72 h

(mm/m)

EPU efetiva autoclave 500 kPa

(mm/m)

EPU efetiva autoclave 700 kPa

(mm/m)01 Vermelha -0,594 0,779 1,055 0,953 1,208 1,67002 Azul -1,297 0,696 0,849 0,736 1,52403 Azul -1,361 0,854 0,885 0,905 1,56604 Azul -1,366 1,031 1,163 1,337 0,816 1,53105 Vermelha -1,393 0,862 0,985 1,087 1,73306 Azul -1,442 1,075 1,300 1,362 1,157 1,52607 Azul -1,474 0,875 1,058 1,150 1,364 1,83208 Vermelha -1,508 0,939 1,143 1,234 1,735 1,58109 Azul -1,546 0,662 0,825 0,866 1,284 1,31410 Vermelha -1,549 1,664 1,695 1,695 1,266 1,44911 Azul -1,579 1,123 1,357 1,664 1,592 1,41812 Azul -1,706 1,124 1,257 1,944 2,11813 Vermelha -1,721 1,572 1,653 1,246 1,81514 Azul -2,017 0,786 0,959 1,021 1,858 1,73515 Vermelha -2,267 0,781 0,884 1,254 2,69416 Vermelha -2,506 1,965 2,086 2,573 1,457 1,60917 Vermelha -2,573 0,919 1,061 1,232 2,610 1,54618 Vermelha -2,811 0,714 1,153 1,265 2,962 1,622

Tabela 1. Resumo dos mtodos para determinao da expanso por umidade empregados por alguns pesquisadores e suas consideraes.

Autor Base do estudo Requeima Ensaio acelerado Consideraes

Bowman, R.& Westgate P.(1992)

ISO500 C (02 h)550 C (04 h)900 C (01 h)

fervura (24 h)A temperatura de requeima que melhor representou a EPU ocorridafoi a de 550 C, sendo que a EPU a 500 C foi subestimada e a 900C foi superestimada. A fervura dos cps por 24 h, pode no indicar aEPU potencial das placas.

Bowman, R.& Westgate P.(1992)

Norma europia ISOe outros

500 C (02 h)550 C (04 h)600 C (04 h)800 C (04 h)900 C (08 h)

vapor pressoatmosfrica (04 h),

fervura (24 h)

Foram observadas contraes nas medidas similares nas requeimasentre 550 C e 800 C, 900 C indicando altas contraes nasmedidas, devido a outras causas que no sejam a EPU. A requeima550 C fornece dados relativamente estveis quanto readsoro degua. A fervura por 24 h apresenta valores de EPU maiores do que aovapor por 04 h.

Inzigneri M.& Fusarini E.(1960)

Estudos para a escolhade um aditivo paraminimizar a EPU

autoclave 2 atm(02 e 06h),

fervura (02 e 04dias)

Valores obtidos em autoclave a 2 atm durante 02 horas semelhantesaos obtidos em fervura e vapor de gua por 02 dias. Valores obtidosem autoclave a 2 atm durante 06 horas semelhantes aos obtidos emfervura e vapor de gua por 04 dias.

Bowman R.(1996) Temp. de requeima

Variaes de500 a 900 C

Temperaturas menores do que 550 C a EPU ocorrida no alcanada. Na temperatura de 550 C por 02 horas consegue-sevalores de EPU maiores do que na temperatura de 870 C por 01 hora.

Bernett F.E.(1976)

Estudos baseados naASTM 870 C (03 h)

autoclave 10,5 a14 atm (01 ou 05 h)

Valores de autoclave 14 atm (01 h) equivalem 03 anos de EPUocorrida. A EPU obtida em 05 h de autoclave duas vezes maior doque a obtida em 01 h.

placas cermicas, conforme anexo B da NBR 13818, attulo de caracterizao. Os resultados mdios so apresen-tados a seguir:

placas cermicas vermelhas: 15,2%; placas cermicas azuis: 12,7%.

Da Figura 1 observa-se a comparao entre os resul-tados dos diferentes tratamentos aplicados s placascermicas em relao ao limite recomendado na NBR13818 de 0,6mm/m.

A eficincia do mtodo pode ser observada na relaoentre EPU efetiva e EPU ocorrida, isto , caso esta relaoseja maior ou igual a 1,0, significa que o resultado domtodo acelerado alcanou ou ultrapassou o resultado daexpanso j ocorrida. Do contrrio o mtodo no demonstra

eficincia, uma vez que, os resultados de um ensaio depreviso no conseguem atingir a expanso j ocorrida narealidade.

Da Figura 2 observamos que apenas os tratamentos com72 h no 1 grupo e do 2 e 3 grupos, apresentam valoresde EPU efetiva/EPU ocorrida acima de 1,0.

Na poca de seu descolamento (08 anos atrs), algumasplacas cermicas de mesma origem foram ensaiadas quanto expanso por umidade apresentado os resultados mdiosconforme exposto na Tabela 3.

Consideraes FinaisDos resultados dos ensaios realizados neste estudo,

observou-se claramente que entre os mtodos para deter-

44 Cermica Industrial, 5 (3) Maio/Junho, 2000

Figura 2. Dados da EPU ocorrida/EPU efetiva.

Figura 1. Resultados dos ensaios de EPU realizados neste estudo.

minao da EPU, o tratamento por autoclave resulta emvalores de EPU efetiva maiores do que o tratamento porimerso em gua fervente. Dentre os mtodos detratamento em autoclave, quanto maior a presso de ensaioe o tempo de permanncia no equipamento, maiores so osvalores de EPU efetiva observados e tambm mais prxi-mos dos resultados de EPU ocorrida.

As referncias bibliogrficas consultadas tambm apre-sentaram resultados coerentes com o descrito acima. E ohistrico do descolamento destas placas cermicas da alve-naria em anlise conjunta com os resultados de expansopor umidade ocorrida nos mostra a EPU potencial destasplacas cermicas que geralmente s so alcanados com otratamento em autoclave a 700 kPa devendo ser melhorestimada com 1000 kPa.

Embora nos ltimos anos a preocupao com a expan-so por umidade por parte dos fabricantes tenha se conso-lidado e grande parte das placas cermicas estejamatendendo este parmetro, o mtodo especificado na NBR13818, atualmente em vigor no Brasil, no representa real-mente a EPU potencial da placa cermica. Portanto, pode-mos com isto estar aprovando lotes de placas cermicasque, no tratamento de fervura apresentam valores abaixode 0,6 mm/m, e que ao longo dos anos podero apresentarvalores de EPU ocorrida maiores, podendo vir a com-prometer o desempenho do revestimento cermico.

Entendemos com isto, que este tema seja amplamentediscutido entre os tcnicos que atuam nesta rea, a fim dese propor uma metodologia nacional mais adequada realidade do pas.

AgradecimentosOs autores agradecem equipe tcnica do laboratrio

L.A. Falco Bauer, pela realizao dos ensaios e interpre-tao dos resultados, principalmente na pessoa do tcnicoAdilson Mendes de Oliveira.

Referncias Bibliogrficas1. American Society for Testing Materials. Moisture

expansion of fired whiteware products. ASTM C370,1970.

2. Associao Brasileira de Norma Tcnicas. Placascermicas para revestimento especificao e mto-dos de ensaio - NBR 13818. Rio de Janeiro, ABNT,1997.

3. Bernett, F.E. Effects of moisture expansion of in-stalled quarry tile. Ceramic Bulletin. Vol. 55, no 12,1976.

4. Bowman, R. Melhorando a preciso das determi-naes da expanso por umidade. Industrial Ceram-ics, Vol. 16, no 2, 1996.

5. Bowman, R.; Westgate, P. Natural moisture behav-iour of typical australian ceramic tiles. Ceramic, Add-ing the Value: AUSTCERAM 92, ed. M. J. Bannister,CSIRO Publications, 1992.

6. Bowman, R.; Westgate, P. A preliminary study ofparameters influencing estimates of past naturalmoisture expansion. Ceramic, Adding the Value:Austceram 92, ed. M. J. Bannister, CSIRO Publica-tions, 1992.

7. British Standard Method for determination of mois-ture expansion using boiling water. Unglazed tiles BS 6431: Part 21, 1984.

8. Internacionational Standard ISO 10545.9. Inzigneri, M.; Fusarini, E. Alcune esperienze di invec-

chiamento artificiale su paste de terraglia forte.Riduzione degli effetti nocivi mediante laggiunta dicorrettivi. VII Congresso Internacional de Cermica,Londres, 1960.

Cermica Industrial, 5 (3) Maio/Junho, 2000 45

Tabela 3. Resultados mdios de ensaios realizados no mesmo lote depeas, 08 anos atrs.

Amostran

o

EPU ocorrida(mm/m) mufla

700 C 04 horas

EPU efetiva(mm/m) autoclave10 atm (1000kPa)

05 horas

EPU efetiva /EPU ocorrida

01 1,32 1,89 1,4302 2,12 2,45 1,1603 1,88 3,02 1,61