ceramica revisada ss24jun06

PCC USP 4/6/2007

PCC 339. Direitos reservados 1

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Materiais cerâmicos

Responsáveis:

Silvia Selmo

Antonio Figueiredo

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Definição de materiais cerâmicos

Grego: “KERAMOS” - COISA QUEIMADA

Materiais constituídos de produtos químicos inorgânicos, excluindo os metais, utilizáveis após tratamento em altas temperaturas.

(American Ceramic Society)

Componentes de construção obtidos por moldagem, secagem e cozimento de misturas à base de argilas.

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Histórico dos materiais cerâmicos

� Surgem como materiais alternativos à pedra;

� Assírios - 4000 a. C., registros de cerâmica vidrada

� Egípcios - utilização na construção

� Gregos - pouco uso

� Romanos - Alvenarias cúpulas

� Século VII - Porcelana chinesa

� Árabes - Valorizam na Espanha

� Londres - Incêndio de 1666 (substituição das edificações em madeira por alvenarias de tijolos)

� Brasil - introduzidos pelos portugueses durante o Império

� Com o aparecimento de estruturas de aço / concreto -função de vedação;

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ARGILAS

NBR6502 - Rochas e Solos

Solo com características de plasticidade com água,

moldagem fácil de formas, coeso quando seco,

difícil desagregação por pressão dos dedos,

partículas menores que 5 µm argilominerais

SOUZA SANTOS (1975) - rochas constituídas essencialmente por argilominerais ( < 2 µm),

podendo conter outros minerais, matéria orgânica e outras impurezas.

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Estrutura atômica dos argilominerais

(1)

(2)

(1) Estrutura atômica da maioria dos

argilominerais, tetraedros de

sílica e octaedros de alumina.

(2) Estrutura da caulinita

(a)

(b)

(c)

(d)

Fonte: Investigacion y Ciencia, 1979

Argilominerais - silicatos hidratados de alumínio, ferro e magnésio, com pequeno

teor de alcalino-terrosos

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Constituintes das argilas

� Sílica - SiO2 (40 - 80%) ↓ plasticidade,

↓ retração por secagem (argilas)

Nos produtos calcinados:

↓ resistência à tração, resistência ao choque térmicorefratariedade α,α,α,α,

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� Óxido de alumínio -Al2O3 (10 - 40%)

↑ refratariedade < 70% ou > 80% (cai neste intervalo)

� Óxido de ferro -Fe2O3 (< 8%)

Confere cor avermelhada

↓ plasticidade

↓ refratariedade

� Feldspatos sódicos, potássicos ou cálcicos

↓ refratariedade,ponto de fusão plasticidade

↑ densidade de massa,resistênciaestanqueidade produtos

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� Sais solúveis (K2SO4, Na2SO4, NaCl, Na2CO3)

↓ plasticidade e refratariedade

causam eflorescências

� Carbonatos ou sulfatos de cálcio

� Silicatos e fosfatos de cálcioFundentes

� Matéria orgânica↑ plasticidade, retração e porosidade


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Principais propriedades das argilas

� Quanto à retração por secagem• redução de volume

• inicia na superfície

• Difusão de água

• tensões por retração diferencial

• depende

• teor de umidade,

• finura da argila

• comp. Mineralógica

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�Granulometriaporosidade

capacidade de empacotamento natural da argila

� tratamento das argilas:

controle da porosidade da cerâmica

Principais propriedades das argilas

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Produção de Componentes Cerâmicos - Queima

Fonte: IOSHIMOTO & THOMAZ

retração

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Componentes Cerâmicos

Cerâmica brancaCerâmica brancaCerâmica brancaCerâmica brancaPó de pedra (absorção de água 10-20%)

placas de revest. (azulejo), peças sanitárias

Grês cerâmico (aa 0,5-2%)

pastilhas, ladrilhos*, anti-ácidos, peças sanitárias

Porcelana (aa “nula”)

pastilhas, porcelana “elétrica”

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Porosos

tijolos maciços comuns

tijolos maciços prensados

tijolos laminados

blocos vazados

painéis pré-fabricados

telhas, comp. para lajes

ladrilhos*, lajotas e outros.

Cerâmica vermelha Cerâmica vermelha Cerâmica vermelha Cerâmica vermelha

Vidrados

ladrilhos* (vidrados/esmaltados)

tijolos laminados

tubos

(vidrados internamente/ vidrado

interna e externamente e não

vidrados)

Argila expandida


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RefratáriosRefratáriosRefratáriosRefratários

silicosos

sílico-aluminoso

aluminosos

de magnesita

de cromita

placas planas

blocos e telhas

fibras de vidro

domus

lâmpadas, luminárias

VidrosVidrosVidrosVidros


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� Quanto à umidade de moldagem:Seco ou semi-seco .................... 4 - 10% (prensagem)

Pasta plástica

consistente ................. 20 - 35% (extrusão)

mole ........................... 25 - 40% (moldes/torno)

Pasta fluida .............................. 30 - 50% (moldes de gesso)

Seco Consistente Mole FluidaPlacas de pisos

e de

revestimentos,

pastilhas,

refratários,

isoladores

elétricos,

tijolos, telhas

Tijolos, tubos,

blocos vazados,

telhas, refratários,

tijolos para lajes

mistas

Tijolos maciços Louças sanitárias

Fabricação dos Materiais Cerâmicos

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� Quanto à queima:Baixa vitrificação 900 - 1100 oC

Alta vitrificação 1250 oC

Refratários 2500 oC

Fabricação dos Materiais Cerâmicos

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Propriedades dos Materiais Cerâmicos

� Propriedades físicas• Densidade de massa aparente (g ) - 1900 a 2100

kg/m3

• Umidade higroscópica de equilíbrio - 0,5 - 1,0 % (expansão)

• Absorção de água: 0 (porcelanas)• 20 - 25% (cerâmica vermelha)

• Resistência a agentes químicos: variável c/ porosidade e absorção

• Movimentações higroscópicas reversíveis: 0 - 0,02%

• Coeficiente de dilatação térmica linear: 10-5 mm/mm.oC

• Calor específico (c): 0,21 cal/g.oC

• Coef. de condutividade térmica ( l ): 0,002 cal.cm/oC.cm2.s

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Propriedades dos materiais cerâmicos

(cont.)

� Propriedades mecânicas

• Resistência à compressão ( fc ):

Tijolos e blocos vedação - > 1,5 MPa (mín. exigido)

Cerâmica vermelha estrutural -

Blocos estruturais 20 - 80 MPa

Placas de pisos até 150 MPa

Porcelanas - até 200 MPa

• Resistência à tração ( ft ): 15 a 20 % fc

• Módulo de elasticidade: 6 GPa até 100 GPa ou mais

• Coeficiente de Poisson ( υ ): 0,20 a 0,30

• Ruptura frágil Fonte: IOSHIMOTO & THOMAZ

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Componentes

Cerâmicos

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Placas cerâmicas NBR 13816/97:

� Revestimento Revestimento Revestimento Revestimento cerâmicocerâmicocerâmicocerâmico• Conjunto formado

por

• placas cerâmicas;

• argamassa de assentamento, e

• rejunte.

� Placa cerâmica Placa cerâmica Placa cerâmica Placa cerâmica para para para para revestimentorevestimentorevestimentorevestimento• Componente ou

material para revestir

• pisos e

• paredes.

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Revestimentos cerâmicos Revestimentos cerâmicos Revestimentos cerâmicos Revestimentos cerâmicos ---- Breve histórico Breve histórico Breve histórico Breve histórico ----

� Uso decorativo na Babilônia, VI a.c.Uso decorativo na Babilônia, VI a.c.Uso decorativo na Babilônia, VI a.c.Uso decorativo na Babilônia, VI a.c.

� No Brasil, introduzidos pelos portuguesesNo Brasil, introduzidos pelos portuguesesNo Brasil, introduzidos pelos portuguesesNo Brasil, introduzidos pelos portugueses

� No século XX: aplicação c/ fins higiênicos em No século XX: aplicação c/ fins higiênicos em No século XX: aplicação c/ fins higiênicos em No século XX: aplicação c/ fins higiênicos em banheiros e cozinhasbanheiros e cozinhasbanheiros e cozinhasbanheiros e cozinhas

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� Incombustíveis;Incombustíveis;Incombustíveis;Incombustíveis;

� Antialérgicos;Antialérgicos;Antialérgicos;Antialérgicos;

� Absorção de água;Absorção de água;Absorção de água;Absorção de água;

� Facilidade de limpeza;Facilidade de limpeza;Facilidade de limpeza;Facilidade de limpeza;

� Higiene;Higiene;Higiene;Higiene;

� Efeito decorativo;Efeito decorativo;Efeito decorativo;Efeito decorativo;

� Resistência à abrasão;Resistência à abrasão;Resistência à abrasão;Resistência à abrasão;

� Resistência ao impacto;Resistência ao impacto;Resistência ao impacto;Resistência ao impacto;

� DurabilidadeDurabilidadeDurabilidadeDurabilidade

Revestimentos cerâmicos -Propriedades genéricasPropriedades genéricasPropriedades genéricasPropriedades genéricas

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Placas cerâmicas -Classificação

� Quanto à conformação - NBR 13817/97

� PrensadasPrensadasPrensadasPrensadas• tipo BBBB

� ExtrudadasExtrudadasExtrudadasExtrudadas• tipo AAAA

� Outros processosOutros processosOutros processosOutros processos• tipo CCCC

Quanto ao tratamento térmico

� BiqueimaBiqueimaBiqueimaBiqueima

� MonoqueimaMonoqueimaMonoqueimaMonoqueima

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Placas cerâmicas -Classificação - Acabamento

superficial-NBR 13817/97:� EsmaltadasEsmaltadasEsmaltadasEsmaltadas

• GL ou G GL ou G GL ou G GL ou G (glazed)

� Não esmaltadasNão esmaltadasNão esmaltadasNão esmaltadas• UGL ou UUGL ou UUGL ou UUGL ou U (unglazed)

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Placas cerâmicas -Classificação - Absorção de

água - NBR 13817/97� tipo Itipo Itipo Itipo I (0 a 3%)

• a a a a : 0 a 0,5%;

• b b b b : 0,5 a 3%;

� tipo IItipo IItipo IItipo II (3 a 10%)

• a a a a : 3% a 6%;

• b b b b : 6% a 10%;

� tipo IIItipo IIItipo IIItipo III (> 10%)

� Massa seca 110 + 5 oC• Mse

� Massa saturada p/ fervura durante 2 h • Msat

� Absorção• Msat - Mse /Mse, %

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Placas cerâmicas -Classificação - Quanto à

absorção de água - ANFACER

� PorcelanatoPorcelanatoPorcelanatoPorcelanato < 0,5 %;

� GrêsGrêsGrêsGrês 0,5 % a 3 %;

� SemiSemiSemiSemi----grêsgrêsgrêsgrês 3 % a 6 %;

� SemiSemiSemiSemi----porosasporosasporosasporosas 6 % a 10%;

� PorosasPorosasPorosasPorosas 10 % a 20 %.

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Placas cerâmicas Placas cerâmicas Placas cerâmicas Placas cerâmicas ----propriedades sempre exigidas,propriedades sempre exigidas,propriedades sempre exigidas,propriedades sempre exigidas,

Área >57 cm2

� Tolerâncias dimensionais:• lados

• espessura

• ortogonalidade

• curvaturas

• empeno

� aspecto superficial

� tonalidade

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Placas cerâmicas -propriedades sempre exigidas

� Absorção de água de 0 a 3%• açougues, saunas, laticínios,

matadouros, câmaras frigoríficas

� Absorção de água 0 a 6%• Piscinas, pisos em postos de

gasolina, pisos industriais, garagens, pisos públicos alto tráfego, fachadas e terraços, escadas e rampas

� Absorção de água de 0 a 20%• Banheiros residenciais,

churrasqueiras, lareiras, paredes em geral

Tolerância até 10% em relação aos limites tipo Ia e Ib

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Placas cerâmicas Placas cerâmicas Placas cerâmicas Placas cerâmicas ----propriedades sempre propriedades sempre propriedades sempre propriedades sempre

exigidasexigidasexigidasexigidas� Resistência ao

gretamento

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Placas cerâmicas Placas cerâmicas Placas cerâmicas Placas cerâmicas ----propriedades sempre exigidaspropriedades sempre exigidaspropriedades sempre exigidaspropriedades sempre exigidas

Placas tipo A (absorção, %)Conformação

< 3 3 - 6 6 - 10 >10

Méd. 23 20 17,5 8MRF,

>

(MPa)Indiv. 18 18 15 7

e >7,5mm

1100 950 900 600CR,>

(N)e <7,5mm

600 600 900 600

PRENSADAS

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Placas cerâmicas Placas cerâmicas Placas cerâmicas Placas cerâmicas ----propriedades sempre exigidaspropriedades sempre exigidaspropriedades sempre exigidaspropriedades sempre exigidas

Placas tipo B (absorção, %)Conformação

<0,5 0,5 - 3 3 - 6 6 -10 >10%

Méd. 35 30 22 18 15MRF,

>

(MPa) Indiv. 32 27 20 16 12

e >7,5mm

1300 1100 1000 800 600CR,>

(N)e <7,5mm

700 700 600 500 200

EXTRUDADAS

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Placas cerâmicas Placas cerâmicas Placas cerâmicas Placas cerâmicas ----propriedades para pisospropriedades para pisospropriedades para pisospropriedades para pisos

� PEI 5• Pisos públicos de alto

tráfego: shoppings, aeroportos, fast-foods

• Pisos industriais

• Postos de gasolina

• Garagens

• Laticínios

• Açougues

• Matadouros

� PEI 4• Câmaras frigoríficas

• Estabelecimentos comerciais

• Entradas de hotéis

• Showroons, salões de venda

• Escadas e rampas

33

Placas cerâmicas Placas cerâmicas Placas cerâmicas Placas cerâmicas ----propriedades para pisospropriedades para pisospropriedades para pisospropriedades para pisos

� PEI

• 3• residências:

cozinhas, corredores, hall de entrada e quintais

• 2• quartos sem

portas externas

� PEI

� 1• Banheiros e

quartos

� 0• Desaconselhável

para pisos

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Revestimentos Revestimentos Revestimentos Revestimentos cerâmicos cerâmicos cerâmicos cerâmicos ----

principais patologiasprincipais patologiasprincipais patologiasprincipais patologias

� Defeitos precoces no Defeitos precoces no Defeitos precoces no Defeitos precoces no piso, por deficiência piso, por deficiência piso, por deficiência piso, por deficiência impermeabilização impermeabilização impermeabilização impermeabilização base:base:base:base:• EflorescênciasEflorescênciasEflorescênciasEflorescências

• LascamentoLascamentoLascamentoLascamento do do do do esmalteesmalteesmalteesmalte

� DescolamentosDescolamentosDescolamentosDescolamentos

� EflorescênciasEflorescênciasEflorescênciasEflorescências

� Defeitos precoces Defeitos precoces Defeitos precoces Defeitos precoces em placas de em placas de em placas de em placas de piso/paredepiso/paredepiso/paredepiso/parede• GretamentoGretamentoGretamentoGretamento

• RiscamentosRiscamentosRiscamentosRiscamentos

• LascamentosLascamentosLascamentosLascamentos (baixa (baixa (baixa (baixa resistência a resistência a resistência a resistência a impactoimpactoimpactoimpacto))))

• ManchamentosManchamentosManchamentosManchamentos

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