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  • INSTITUTO DE MATERIAIS CERMICOS R. Irmo Moretto n 75 Bom Princpio RS Brasil CEP 95765-000

    (+55)54-36341100 www.ucs.br/site/imc Pgina 1 de 15

    GOVERNODOESTADODORIOGRANDEDOSUL

    SECRETARIADODESENVOLVIMENTOECONMICO,CINCIAETECNOLOGIA

    PROGRAMADEAPOIOAOSPOLOSTECNOLGICOS

    POLODEINOVAOTECNOLGICADOVALEDOCA

    BoletimTcnico

    ExpansoporUmidade(EPU)

    emBlocosCermicosConvnio:22/2013

    Processo:172-25.00/12-0

    Equipeexecutora:

    RobinsonC.D.Cruz(Coordenador)CludioA.PerottoniJaneteE.ZorziKtiadeOliveira MairaFinkler

    SrgioG.Echeverrigaray

  • INSTITUTO DE MATERIAIS CERMICOS R. Irmo Moretto n 75 Bom Princpio RS Brasil CEP 95765-000

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    Introduo

    Expanso por umidade (EPU) um termo utilizado para designar o aumento das

    dimenses dos materiais cermicos ocasionado pela adsoro de gua em sua

    microestrutura.AEPUumefeitoindesejvelnaconstruocivilpoisaguaadsorvidaao

    longo do tempo de vida til desses materiais causa danos irreversveis a estrutura das

    edificaesemalvenaria.

    Osmecanismosdeexpansoquesedesenvolvememblocoscermicosdevidoao

    daumidadeeaolongodotemposocruciaisedeterminamociclodevidatildoproduto

    acabado.Apesardaexistnciadepesquisassobreofenmenoemnvelnacionalemundial,

    nenhumainformaoacercadasmateriaisprimaseprodutosproduzidosnoValedoCa,e

    porextensoemtodooestadodoRioGrandedoSul,podeserencontradanaliteratura.

    Neste trabalho foi realizada a caracterizao de matrias-primas argilosas e

    rochosas da regio do Vale do Rio Ca usadas na produo de componentes cermicos

    utilizadosnaconstruocivildoRS.

    EsteboletimtcnicodescreveosprincipaisresultadosobtidosnoprojetoExpanso

    porUmidade(EPU)emBlocoscermicos,sendoumdocumentodeorientaoparaseleo

    de matrias primas, sugestes de formulaes e condies de processamento que

    minimizem o efeito gerado pela EPU e tambm apresenta a metodologia experimental

    desenvolvidaparaaquantificaoemlaboratriodaEPUemamostrascermicasporosas.

    1.CiclodeProcessamento

    As metodologias e parmetros de processamento utilizadas nas etapas de

    conformao, secagem e queima dos corpos de prova, bem como ametodologia para os

    ensaios de EPU podem ser utilizadas como referncia para trabalhos futuros. Todos os

    corpos de prova tanto das matrias-primas quanto das formulaes foram obtidos nas

    mesmascondies,sendoociclodeprocessamentoeosensaiosdeEPUvalidadosatravs

    dos resultados obtidos para a composio 15-07-014 ((argila 0043-14 (90%) + rocha

    0038-13(10%)).

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    1.1Formulaeselaboradas

    Paraaexecuodoprojetoforamavaliadas3matrias-primasargilosasdaregiodo

    Vale do Ca, codificadas como 15-03-001, 0042-14 e 0043-14, almda elaborao de 12

    composiescomasargilase2rochas,estasltimascodificadascomo0029-13e0038-13.

    AsformulaeselaboradasecodificadasestolistadasnaTabela1.

    Tabela1Formulaesargila+rocha.Formulao Argila Rocha

    15-07-002 90%15-03-001 10%0029-13

    15-07-003 80%15-03-001 20%0029-13

    15-07-004 90%15-03-001 10%0038-13

    15-07-005 80%15-03-001 20%0038-13

    15-07-007 90%0042-14 10%0029-13

    15-07-008 80%0042-14 20%0029-13

    15-07-009 90%0042-14 10%0038-13

    15-07-010 80%0042-14 20%0038-13

    15-07-012 90%0043-14 10%0029-13

    15-07-013 80%0043-14 20%0029-13

    15-07-014 90%0043-14 10%0038-13

    15-07-015 80%0043-14 20%0038-13

    As argilas utilizadas so naturalmente classificadas como plsticas e possuem na sua

    composiomineralgica como fases cristalinas principais o Quartzo (SiO2), Plagioclsio

    (Na,Ca)(Si,Al)4O8,Feldspatoalcalino(KAlSi3O8)eCaulinita(Al2Si2O5(OH)4).Porsuavezas

    rochas fazempartemdo grupodosBasaltos da Formao SerraGeral e possuemna sua

    composio mineralgica como fases cristalinas principais o Quartzo, Plagioclsio,

    PiroxnioeFeldspatoalcalino.

    Com os resultados obtidos no projeto verificou-se que a formulao 15-07-014 (90%m

    argilae10%mderocha)apresentouosmelhoresresultadosdeEPU(Figura9,item3)sem

    comprometer o desempenho tcnico global do material desenvolvido, como pode-se

    verificarnosresultadosobtidoscomacaracterizaotecnolgica(Figuras10e11,item3).

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    Portanto, a mistura desenvolvida com adio de rocha na proporo dessa formulao

    serve como indicativode formulao a serutilizada, j que amesmaatendeu a todosos

    requisitosdedesempenhoprevistonasnormasvigentesparadesempenhodeblocospara

    alvenaria.

    1.2Conformaodoscorposdeprova

    Para a obteno damassa a ser extrudada foi utilizado o processamento via seca

    como rotadepreparao.Antesde serdesaglomerada, amatria-primaargilosa foi seca

    em estufa por nomnimo 24 horas a 110C. Amesma foi utilizada com distribuio de

    tamanho de partculas controlada por peneiramento,material passante em peneira com

    abertura de 0,3 mm, aps a moagem em laboratrio. A matria-prima rochosa foi

    adicionadaaargilaemformadepnostamanhosdepartculaspassanteempeneiracom

    aberturade0,5mm,sendopreparados15kgdecadacomposio.

    Aargilaearochaforampesadasemisturadasmanualmentecomaadiodegua

    suficiente para atingir a plasticidade necessria para o processo de extruso,

    aproximadamente20%deguapararotadepreparaoviaseca.Apsmisturamanuala

    composiofoihomogeneizadanomisturadordemarcaEibel(Figura1)earmazenadaem

    recipiente fechado durante 24 horas antes da homogeneizao e do processamento na

    extrusora.

    Antes de ser extrudada na extrusora de marca Handle (Figura 2), a massa foi

    homogeneizada atravs dapassagemdamesmapela extrusora, nosmesmosparmetros

    utilizados no processo de extruso, porm sem a utilizao de vcuo. Para a etapa de

    extruso da composio foi estabelecida em 6 min-1 a velocidade de rotao na pr-

    extruso (velocidade do parafuso de alimentao) e em 12min-1 no parafuso principal.

    Utilizou-sepressodevcuode1Bar.EstesvaloresestoapresentadosnaTabela1.

    Figura1MisturadordemarcaEibelutilizadonahomogeneizaodasformulaes.

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    Figura2ExtrusorademarcaHandleutilizadanoprocessamentodasformulaes.

    Tabela1Configuraopadroparaoperaodaextrusora.Velocidadedaprextruso(RPM)

    Velocidadedoparafusodaextruso(RPM)

    Pressodevcuo(Bar)

    6 12 1

    Paracadacomposioforammoldadasporextruso130corposdeprovade20x15

    x100mm(largura,espessuraecomprimento)paraensaiosdecaracterizaotecnolgicae

    40corposdeprovade20x15x140mm(largura,espessuraecomprimento)paraensaios

    deEPU.

    1.3Secagemdoscorposdeprova

    Foi estabelecidoumciclode secagemparaa remoodagua combaixo riscode

    quebradoscorposdeprova.Inicialmenteoscorposdeprovaforamacondicionadosa25C

    por 24 h para a relaxao das tenses resultantes da moldagem. Posteriormente foi

    conduzida a secagem conforme Tabela 2, onde os corpos de prova foram lentamente

    aquecidosat40Cparasecagemprvia, seguidadoaumentoda temperaturae secagem

    intensapararemoocompletadaumidadedeextrusocomumtotaldociclodesecagem

    de22horas.

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    Tabela2-Ciclodesecagemdoscorposdeprova.TemperaturaInicial(C) TemperaturaFinal(C) Tempo(h)

    35 40 0,5

    40 40 4,5

    40 60 1

    60 60 6

    60 110 2

    110 110 8

    Tempototal: 22horas

    1.4Queimadoscorposdeprova

    O ciclo de queima foi determinado como objetivo de produzir as transformaes

    fsico-qumicasinerentesaqueimademateriaiscermicos,deformahomogneaemtodoo

    corpo conformado. Para a caracterizao tecnolgica e determinao da EPU da

    composioforamestabelecidosciclosparacincotemperaturasfinaisdequeima,asaber:

    750,800,850,900e950C.Foramvalidadososcicloscomtemperaturasfinaisdequeima

    entre 800 e 950C, faixa de temperatura onde o ciclo de processamento minimizou os

    efeitosdaEPUconformeosresultadosmostradosnaFigura9doitem3desterelatrio.

    OscorposdeprovaforamqueimadosnofornodemarcaTermolab(Figura3)sendo

    estabelecidos ciclos de queima, conforme a Tabela 3, onde esto detalhadas as

    temperaturas iniciais e finaisdequeima, tempoparaatingir (rampadeaquecimento)ou

    permanecer em cada ciclo de temperatura (isoterma). Foi realizado o aquecimento da

    temperatura ambiente at 350 C a uma taxa de 10 C/min, para a remoo da gua

    adsorvidanaamostra.Aquecimentocomtaxareduzida(5C/min)entre350e450Cparaa

    remoo da gua ligada quimicamente das partculas de argilominerais e remoo da

    matriaorgnica.Nopassoseguinte,ataxadeaquecimentofoimantidaem10C/minata

    temperatura final de queima onde foi estabelecida uma isoterma de 60 minutos para

    garantir a homogeneidade de temperatura em toda a cmara do forno, seguida do

    resfriamentoestticonacmaraeatmosferadoforno.

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    Figura3FornodemarcaTermolabutilizadonaqueima

    Tabela3-Ciclosdequeimaestabelecidosparaoscorposdeprova.

    Ciclo

    1Aquecimento 1Isoterma 2Aquecimento 2Isoterma 3Aquecimento 3Isoterma

    T(C) T.A.

    (C/min)T(C)

    Tempo

    (min)

    T(C) T.A.

    (C/min)T(C)