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UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA

FACULDADE DE TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTAL

GISELE VILELA ALMEIDA 14/0040773

RELATÓRIO DA PRÁTICA DE LABORATÓRIO 01

MATERIAIS CERÂMICOS

BRASÍLIA

MARÇO, 2014

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GISELE VILELA ALMEIDA 14/0040773

RELATÓRIO DA PRÁTICA DE LABORATÓRIO 01

MATERIAIS CERÂMICOS

Relatório técnico apresentado ao Curso de Engenharia Civil, Faculdade de Tecnologia, Universidade de Brasília, como critério de avaliação da disciplina de Materiais de Construção Civil Experimental.

Profª Drª Valdirene Maria Silva Capuzzo.

BRASÍLIA

MARÇO, 2014

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RESUMO

Neste trabalho são apresentados os resultados dos experimentos de ensaios das características visuais e geométricas, índices de absorção de água, absorção de água inicial e resistência à compressão de blocos cerâmicos vazados de vedação e ensaios de absorção de água e carga de ruptura e módulo de resistência à flexão de placas cerâmicas. Os ensaios físicos e mecânicos obedeceram às prescrições das normas NBR 15270-1/05 (Componentes cerâmicos - Parte 1: Blocos cerâmicos para alvenaria de vedação– Terminologia e requisitos), NBR 15270-2/05 (Componentes cerâmicos - Parte 2: Blocos cerâmicos para alvenaria estrutural– Terminologia e requisitos), NBR 15270-3/05 (Componentes cerâmicos - Parte 3 – Blocos cerâmicos para alvenaria estrutural e vedação – Métodos de ensaio), NBR 13817/97 (Placas cerâmicas para revestimento – Classificação) e NBR 13818/97 (Placas cerâmicas para revestimento – Especificação e métodos de ensaios.).

Palavras-chave: Bloco Cerâmico. Placas Cerâmicas. Absorção de água. Resistência à Compressão. Resistência à tração.

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Sumário1. Introdução...........................................................................................................................5

2. Desenvolvimento................................................................................................................6

2.1. Objetivo............................................................................................................................6

2.2. Aparelhagem e Instrumentação........................................................................................6

2.2.1. Inspeção Geral dos Blocos Cerâmicos......................................................................6

2.2.2. Inspeção por Ensaios dos Blocos Cerâmicos............................................................6

2.2.3. Absorção, Carga de Ruptura e Módulo de Flexão de Placas Cerâmicas..................7

2.3. Procedimentos Experimentais..........................................................................................7

2.3.1. Inspeção geral dos Blocos Cerâmicos.......................................................................7

2.3.2. Inspeção por Ensaios dos Blocos Cerâmicos............................................................7

2.2.3. Absorção, Carga de Ruptura e Módulo de Flexão de Placas Cerâmicas..................8

2.4. Resultados........................................................................................................................9

2.4.1. Inspeção Geral dos Blocos Cerâmicos......................................................................9

2.4.2. Inspeção por Ensaios dos Blocos Cerâmicos............................................................9

2.4.3. Absorção, Carga de Ruptura e Módulo de Flexão de Placas Cerâmicas..................9

3. Conclusões e Recomendações..........................................................................................10

4. Referências........................................................................................................................11

5. Apêndice A – Blocos Cerâmicos......................................................................................12

6. Apêndice B – Ensaios em Placas Cerâmicas....................................................................13

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1. Introdução

Os materiais cerâmicos são materiais inorgânicos, não metálicos, formados por ligações iônicas e/ou covalentes. Devido a sua microestrutura, apresentam as seguintes características: são duros e frágeis com pouca tenacidade e ductilidade. Na construção civil estes são utilizados em grande escala devido as suas propriedades mecânicas. Alguns exemplos desses materiais são: blocos cerâmicos estruturais e de vedação, pisos, telhas, tijolos, entre outros. A sua produção ocorrem através da modelagem, secagem, e cozedura das argilas ou suas misturas e geralmente são realizadas de formas artesanais e primitivas, não obedecendo às especificações exigidas pela normalização nacional. Como consequência, no mercado tem vários produtos não regulamentados comprometendo desde a estrutura ao revestimento da edificação.

Este relatório propõe-se a apresentar atividades experimentais desenvolvidas no laboratório de Materiais de Construção Civil da Universidade de Brasília, em que foram ensaiados Blocos Cerâmicos vazados para vedação e Placas Cerâmicas, e verificadas se ambos apresentam conformes segundo as NBR 15270-1/05 (Componentes cerâmicos - Parte 1: Blocos cerâmicos para alvenaria de vedação– Terminologia e requisitos), NBR 15270-2/05 (Componentes cerâmicos - Parte 2: Blocos cerâmicos para alvenaria estrutural– Terminologia e requisitos), NBR 15270-3/05 (Componentes cerâmicos - Parte 3 – Blocos cerâmicos para alvenaria estrutural e vedação – Métodos de ensaio), NBR 13817/97 (Placas cerâmicas para revestimento – Classificação) e NBR 13818/97 (Placas cerâmicas para revestimento – Especificação e métodos de ensaios.).

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2. Desenvolvimento

Os blocos cerâmicos de vedação são destinados à execução de paredes que suportarão o próprio peso e pequenas cargas de ocupação. Possui furos cilíndricos ou prismáticos perpendiculares às faces que os contém. São fabricados por extrusão e depois secados em fornos de altas temperaturas. Algumas vantagens da utilização dos blocos cerâmicos para vedação são: leveza, isolamento térmico e acústico, propicia construção racionalizada, simplifica o detalhamento de projetos, diminui o desperdício de materiais, decréscimo na espessura de revestimento, facilita prumada das paredes, entre outros.

As placas cerâmicas são compostas de uma mistura de argilas que passa pelos processos de prensagem ou de extrusão e é queimada a até 1150°C. Depois da prensa, as placas são secas e podem receber esmalte (decoração). Se elas forem extrudadas a vácuo, retira-se o excesso de umidade da massa, facilitando a criação de formas diferenciadas. Alguns exemplos de placas cerâmicas são: pastilhas cerâmicas, azulejos, pisos, porcelanatos, entre outros.

Na atividade experimental foram utilizados blocos cerâmicos de vedação para os procedimentos de Inspeção Geral (identificação e caracterização visual), e Inspeções por ensaio (características geométricas, físicas e mecânicas). E placas cerâmicas para os procedimentos de absorção de água e carga de ruptura e módulo de resistência à flexão.

2.1. Objetivo

Este relatório tem como objetivo determinar a resistência à compressão, absorção de água, identificação de blocos cerâmicos vazados para vedação e determinar a absorção de água, carga de ruptura e módulo de flexão em placas cerâmicas conforme as normas nacionais vigentes.

2.2. Aparelhagem e Instrumentação

2.2.1. Inspeção Geral dos Blocos Cerâmicos

Lote de blocos cerâmicos de vedação de 8 furos com 13 corpos de prova (dimensões 90x190x190 mm).

2.2.2. Inspeção por Ensaios dos Blocos Cerâmicos

Balança, marca: MARTE 10 kg, precisão = 0,1 g; Lote de blocos cerâmicos de vedação de 8 furos com 13 corpos de prova (dimensões

90x190x190 mm); Paquímetro eletrônico, precisão = 0,01mm; Prensa de compressão hidráulica, precisão = 0,1 KN; Régua 30 cm, erro = 0,05 cm.

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2.2.3. Absorção, Carga de Ruptura e Módulo de Flexão de Placas Cerâmicas

Balança digital, marca: METTLER 3,6 kg, precisão = 0,01 g; Lote de placas cerâmicas com 10 unidades (dimensões 154,3 x 154,3 x 3,7 mm); Prensa manual.

2.3. Procedimentos Experimentais

Nos dias 12, 19 e 16 de março de 2015 foram realizados no laboratório de materiais de construção civil da Faculdade de Tecnologia da Universidade de Brasília, os seguintes experimentos referentes aos materiais cerâmicos selecionados: Inspeção geral dos Blocos Cerâmicos, Inspeção por Ensaios dos Blocos Cerâmicos e Absorção, Carga de Ruptura e Módulo de Flexão de Placas Cerâmicas.

2.3.1. Inspeção geral dos Blocos Cerâmicos

Inicialmente fora executada por cada um dos alunos a identificação de uma amostragem simples. Este procedimento consistia em verificar se em cada um dos blocos, estavam presentes as dimensões do bloco e o nome da empresa fabricante “escritos” em baixo relevo. Para essa etapa foram escolhidos 13 blocos vazados de vedação que representavam um lote de 1000 a 100.00 unidades.

Posteriormente, as características visuais dos blocos para o mesmo lote foram determinadas. Observou-se cada uma das unidades minuciosamente procurando quebras, superfícies irregulares e trincas taxando-as em conforme (caso não apresenta-se nenhuma dessas características) ou não conforme (caso apresenta-se pelo menos uma ou mais característica). Analisando o resultado, determinou-se que não havia necessidade de uma amostragem dupla, pois com a amostragem simples já era possível determinar o resultado do lote.

2.3.2. Inspeção por Ensaios dos Blocos Cerâmicos

As características geométricas dos blocos foram feitas por amostragem simples do lote anterior. Nesta etapa, foram determinadas as dimensões (largura, altura, profundidade, espessuras de septos e da parede exterior) reais do bloco através do uso de régua e/ou paquímetro. Em sequência, foi medido o desvio do esquadro e sua flecha em cada unidade do bloco.

Essa etapa consistiu em determinar o Índice de absorção de água e a resistência à compressão dos blocos cerâmicos. Para a determinação do índice de absorção de água foram utilizados 6 blocos. Cada uma das superfícies destas unidades foram limpas e submetidas à secagem em estufa a (105 ± 5)ºC, anotando a cada hora as massas individuais até que duas pesagens consecutivas difiram em no máximo 0,25%. Alcançando esta diferença máxima, deve-se retirar imediatamente os corpos de prova da estufa, e medir a massa de cada obtendo assim a massa-seca (ms) das unidades, expressando-as na unidade do SI (gramas).

Após a determinação da massa seca, os corpos de prova foram mergulhados em água por mais 24h, para que o máximo de poros seja preenchido (esse procedimento também pode ser substituído por imersão dos blocos em água fervente por 2h). Passadas às 24h (ou 2h) as unidades foram pesadas e determinadas assim à massa úmida do material. Obtidos esses dados torna-se possível o cálculo do índice de absorção de água nos blocos

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O ensaio de resistência à compressão utilizou 13 unidades de blocos cerâmicos para representação do lote. Inicialmente fora realizado o capeamento de cada bloco, deixando a superfície uniformizada através de uma pasta de cimento com a finalidade de que as cargas aplicadas pela prensa fossem distribuídas uniformemente sobre a superfície dos mesmos. O bloco foi colocado na prensa com os furos na horizontal, aplicando a carga diretamente sob a superfície capeada. Obtidas as cargas de ruptura de cada corpo de prova, foram determinadas as áreas (vide etapa: 2.3.2. Inspeção por Ensaios dos Blocos Cerâmicos) e assim, de acordo com a definição de tensão máxima, a tensão de cada um dos blocos foram determinadas e comparadas com os valores aceitáveis pela norma verificando assim se estes são conformes ou não.

2.2.3. Absorção, Carga de Ruptura e Módulo de Flexão de Placas Cerâmicas.

Neste procedimento os materiais cerâmicos utilizados foram placas cerâmicas. Iniciamos as atividades experimentais com a identificação da embalagem, verificando se todos os dados do produto estavam sendo fornecidos pelo fabricante e se estavam localizadas de maneira correta na embalagem. Posteriormente, fora determinado o índice de absorção de água das placas cerâmicas.

Selecionamos 10 corpos de prova, cada placa inteira constitui de um corpo de prova (porém vale ressaltar que esse valor pode variar, pois se a área da superfície de cada placa individual for maior que 0,04 m², somente cinco placas inteiras devem ser usadas no ensaio). Determinado o corpo de prova, deve-se secar o corpo de prova em estufa à temperatura de (110 +/-5)ºC até obter a constância de massa. Atingida a constância de massa os corpos devem atingir a temperatura ambiente dentro de um dessecador com sílica gel. Agora se deve pesar a massas das unidades obtendo assim a massa seca individual.

Obtida a massa seca, seguimos com o procedimento até encontrar os valores da massa úmida. Para isso imergia-se as placas verticalmente em um recipiente separando cada corpo de prova e com nível d’agua de 5 cm acima de cada peça. Nesse procedimento a água deve ser fervida por 2 horas e posteriormente deve-se resfriar a água que contém as placas com adição de água a temperatura ambiente até as placas atingirem a temperatura ambiente. Enxuga-se e a superfície das placas e em seguida determina o peso de cada unidade, obtendo assim a massa úmida. Com os valores da massa seca e úmida, obtém-se a absorção d’agua.

Finalizando as atividades experimentais foi realizado o ensaio de resistência à flexão das placas cerâmicas. Inicialmente preparamos o corpo de prova, por ser grande a placa cerâmica, esta foi dividida ao meio (de acordo com o especificado na norma). Foram utilizadas 10 placas. Obtidas as amostras estas foram secadas em estufa até a constância de massa e posteriormente resfriadas em um dessecador. As placas foram ensaiadas antes das 26h corridas após o resfriamento.

Posicionam-se as placas para um comprimento de corpo de prova equivalente à 96.84 mm segundo a norma. Posteriormente foi aplicada uma carga à razão de (1+/-0.2) Mpa através de uma prensa manual crescendo até a ruptura das placas. Obtidas as forças máximas calcula-se a Carga de Ruptura e o módulo de Resistência à Flexão.

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2.4. Resultados

2.4.1. Inspeção Geral dos Blocos Cerâmicos

- Identificação dos blocos: Nesta etapa, pode se observar que dos 13 blocos avaliados, 3 não estavam conformes, ou seja, não possuíam indicação do fabricante, suas dimensões e/ou estavam com informações ilegíveis. De acordo com as normas técnicas vigentes, por ser um procedimento de amostragem simples este lote estaria automaticamente rejeitado sem a necessidade de uma segunda amostragem. Todos os resultados podem ser conferidos na tabela 1.1 do Apêndice A.

- Inspeção das características visuais: Na observação de quebras, superfícies irregulares e/ou trincas, cinco unidades dos trezes observadas não estavam conformes. Este lote foi automaticamente rejeitado por ter 5 não conformidades, não necessitando de uma amostragem dupla. Todos os resultados podem ser visualizados na tabela 1.2 do Apêndice A.

2.4.2. Inspeção por Ensaios dos Blocos Cerâmicos.

- No ensaio de características visuais: Os blocos apresentaram conformidades quanto às dimensões efetivas (largura, altura e comprimento) e quanto à espessura dos septos. Conforme pode ser visto na tabela 2.1 do Apêndice A. Porém quanto à espessura da parede exterior, o desvio de esquadro e à flecha, os blocos seriam rejeitados. Sem necessidade de uma segunda amostragem, pois obtivemos 6 não conformidades em relação à espessura da parede externa,9 não conformidades em relação ao desvio do esquadro e 4 não conformidades em relação à flecha.

- Índice de absorção de água: Todos os blocos foram aprovados, no qual os valores ficaram entre 8% a 22%, conforme pode ser observado na tabela 2.2 do Apêndice A.

- Resistência à compressão: O lote apresentou seis blocos não conformes, com tensão de ruptura menor que 1,5 Mpa, fazendo assim com que o lote seja rejeitado. Os resultados encontram-se na tabela 2.3 do Apêndice A.

2.4.3. Absorção, Carga de Ruptura e Módulo de Flexão de Placas Cerâmicas.

- Identificação da embalagem: apresentava quase todas as informações, faltando somente o responsável profissional pelo lote. Como pode ser observado na tabela 1 do Apêndice B.

- Absorção de água: esse lote foi aprovado, pois todos os corpos de prova tinham absorção maior que o mínimo de 10% para o grupo 3 (Grupo que o material foi classificado). Dados presentes na tabela 2 do Apêndice B.

- Carga de ruptura e módulo de Resistência à flexão: Todos foram aprovados, pois tanto a Carga de ruptura quanto o módulo de resistência à flexão estavam acima do valor mínimo para um e < 7.5 mm.

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3. Conclusões e Recomendações

Os resultados das análises referentes aos experimentos desenvolvidos apresentam pontos positivos e negativos. Os blocos cerâmicos avaliados foram aprovados quanto às dimensões efetivas (largura, altura e comprimento), espessuras dos septos e absorção de água. O fato de este material ser aprovado em relação à absorção de água é de extrema importância, pois devido as característica da sua matéria prima, a argila, a alta absorção de água influência na resistência a compressão e integridade do material.

Porém, o fato destes blocos serem reprovados quanto á identificação do material, desvio de esquadro, flecha e principalmente resistência a compressão é preocupante pois, apesar do bloco ser apenas de vedação ele precisa suportar uma quantidade mínima de carga (o seu peso próprio e algumas cargas acidentais que estarão atuando sobre ele). As variações da flecha e desvio de esquadro acabam acarretando no aumento do custo de acabamento da obra devido às superfícies irregulares necessitar serem prumadas o que se torna mais caro pelo desnivelamento da parede.

As placas cerâmicas foram identificadas como placas de revestimentos segundo o fabricante. Porém quando retirada as medidas das espessuras das placas estas não estavam conforme segundo a NBR. A outra falha deste material foi quanto a identificação, no qual faltou a identificação do técnico responsável pelo lote. Já a absorção de água, o revestimento foi conforme o especificado, caracterizando essa placa como grupo 3. E esta também foi conforme em relação ao módulo de resistência a tração.

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4. Referências

NBR 15270-1/05 – Componentes cerâmicos - Parte 1: Blocos cerâmicos para alvenaria de vedação – Terminologia e requisitos.

NBR 15270-2/05 - Componentes cerâmicos - Parte 2 – Blocos cerâmicos para alvenaria estrutural – Terminologia e requisitos.

NBR 15270-3 - Componentes cerâmicos - Parte 3 – Blocos cerâmicos para alvenaria estrutural e vedação – Métodos de ensaio.

NBR 13817/97 - Placas cerâmicas para revestimento – Classificação.

NBR 13818/97 - Placas cerâmicas para revestimento – Especificação e métodos de ensaios.

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5. Apêndice A – Blocos Cerâmicos

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6. Apêndice B – Ensaios em Placas Cerâmicas