Trabalho de Construção Civil - CERÂMICA, Trabalhos de Cultura
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO ACRE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS - CCET

CURSO DE BACHARELADO EM ENGENHARIA CIVIL

MATERIAIS CERÂMICOS

RIO BRANCO 2011

EMERSON LIMA CERRA ORLAN OMAR AGUILAR IRURETA

PAULO ROBERTO NASCIMENTO DE GÓES

MATERIAIS CERÂMICOS

Trabalho que compõem a nota parcial da N2 apresentado à disciplina de Materiais de Construção Civil I do Curso de Engenharia Civil do Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas da Universidade Federal do Acre.

Prof.: Antônio Furtado, MSc

RIO BRANCO 2011

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO

1.1. OBJETIVOS DA PESQUISA

Os materiais cerâmicos são produtos que podemos confiar no emprego da

construção civil? Os objetivos serão classificados em objetivo geral e específicos

como mostrado a seguir.

1.1.1 OBJETIVO GERAL

Fazer uma pesquisa bibliográfica referente aos materiais cerâmicos.

1.1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

• Definir e Classificar os tipos de argilas usados na fabricação dos materiais cerâmicos;

• Estudar os processos dos materiais cerâmicos; • Descrever os materiais cerâmicos com maior incidência na construção

civil.

1.2 JUSTIFICATIVA

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Os materiais cerâmicos tem sido muito empregado na construção civil, pois

aproveita o solo como matéria prima, o que deixa a obra mais barata, pois essa

matéria prima é encontrada em abundancia no meio ambiente.

Além disso, os materiais cerâmicos vedam com eficiência os

compartimentos, diminuindo a sensação térmica, proporcionando um conforto para

o usuário.

2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

2.1 definição E HISTÓRIA

Cerâmica compreende todos os materiais inorgânicos, não metálicos,

obtidos geralmente após tratamento térmico em temperaturas elevadas.

Há séculos se manipula o barro, transformando-o em utensílios domésticos,

objetos de culto, ornamentos, cosméticos, base para tratamentos terapêuticos, arte

e mais recentemente está sendo empregando na indústria da tecnologia, tornando

possível a fabricação de supercomputadores, supercondutores, próteses dentárias,

medicamentos, semicondutores, revestimentos de naves espaciais, revestimentos de

alto-fornos, na construção, com diversas aplicações nas alvenarias, revestimentos,

louças, telhados, pintura...

Não há uma idade da cerâmica como acontece com os metais, como o ouro,

o cobre e o bronze que marcaram períodos distintos da evolução do homem. Isso

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ocorre devido ao fato dos cerâmicos serem um dos primeiros materiais utilizados

pelo homem.

A história dos cerâmicos se funde com a história do homem e se torna objeto

de documentação e identificação das sociedades antigas revelando a sua evolução,

cultura, crenças e comportamentos.

De acordo com a palavra grega “keramos”, cerâmica quer dizer coisa

queimada, termo que no dia a dia é usualmente aplicado para designar

revestimentos em forma de placas ou pastilhas aplicados nas fachadas e pisos de

nossas casas ou ao bonito vaso de flores que enfeita a mesa de jantar.

As explicações bíblicas para a criação do homem e de como as civilizações

antigas armazenavam o vinho e construíram a torre de Babel, o fato de muitos já

terem visto ou ouvido falar sobre o barro usado em olarias na fabricação dos blocos

furados ou maciços utilizados nas paredes de alvenaria. Senão, por vezes, as cores

desse material que variam entre amarelo, vermelho, creme, preto com texturas

terrosas fazem com que ele seja identificado com facilidade como sendo um material

cerâmico.

Mas nem todos os materiais cerâmicos são tão simples de serem

identificados como o tijolo, a telha e os bonitos vasos de cerâmica marajoara. Existe

uma infinidade materiais cerâmicos, com características muito diferentes daqueles

que são o resultado da queima da cerâmica vermelha. É o caso, por exemplo, da

porcelana odontológica e da porcelana elétrica.

O objetivo do nosso trabalho é discursar sobre esses materiais, suas

matérias primas, alguns métodos de conformação, decoração e um pouco das suas

infinitas aplicações na indústria da construção civil e correlacionadas.

2.2 argilas

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2.2.1 CONSTITUINTES

A argila é a matéria-prima básica da cerâmica, sendo portanto, importante

conhecer sua natureza. A argila é composta por grande quantidade de material

amorfo, predominando o material cristalizado.

Os principais constituintes das argilas são;

• Os silicatos - são os principais constituintes das argilas. Sua unidade

fundamental é o tetraedro silício oxigênio.

• Minerais do grupo caulinita – A caulinita faz parte da maioria das argilas. Tem

forma de placas hexagonais irregulares. A composição química da caulinita é:

Al2Si2O3(OH)4 ou Al2O3.2SiO2 .2H2O.

• Minerais do grupo Montmorilonita ou esmecita – Este mineral é geralmente

encontrado nas bentonitas que são rochas derivadas de cinzas vulcânicas. A

água penetra facilmente na montmorilonita provocando o seu inchamento.

• Minerais micáceos – As micas são encontradas em muitas argilas, argilitos e

xistos.

• Minerais de alumínio hidratados. - Gibsita, constituinte dos solos lateríticos, é

o principal mineral de alumínio. A bauxita é um minério comum do alumínio,

sendo uma mistura de bauxita, caulinita, limonita e outros minerais.

2.2.2 CLASSIFICAÇÃO DAS ARGILAS

Podemos classificar as argilas segundo vários critérios. De acordo com a

geologia, as argilas classificam-se em:

Argilas residuais -- São assim denominadas porque são formadas no mesmo local da rocha que lhe deu origem. O principal agente formador destas

argilas é a água subterrânea que percola a rocha, provocando reações químicas que

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vão desgastando a rocha. A pureza da argila residual depende da natureza da rocha

que lhe deu origem, da quantidade de impurezas removidas, etc.

Argilas sedimentares -- Estas argilas são provenientes de materiais transportados por ações naturais:

Ventos, chuvas, ações glaciais, etc.

Ex: Folhelho argiloso e silicoso, Silte argiloso, Caulim sedimentar, Argila

glacial, limo argilo-arenoso etc.

Tipos de Argilas:

De maneira geral podem ser:

• Argilas de cor de cozimento branca : caulins e argilas plásticas (pisos e

azulejos);

• Argilas refratárias: caulins, argilas refratárias e argilas altamente aluminosas

(tijolos refratários);

• Argilas para materiais cerâmicos estruturais, amarelas ou vermelhas

(manilhas, blocos e telhas).

As argilas podem ser classificadas conforme a maior ou menor quantidade

de colóides:

Gordas – Muito plásticas, devido a alumina deformam-se muito no processo

de cozimento;

Magras – Devido ao excesso de sílica são mais porosas e frágeis.

2.3 PROPRIENDADES DAS ARGILAS

As propriedades mais importantes nas argilas são:

1. Plasticidade;

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2. Retração

3. Efeito do calor.

2.3.1 PLASTICIDADE

Um corpo plástico é definido como o que pode ser continuamente

deformado, sem que sobrevenha a ruptura. Juntando-se água lentamente a uma

argila notam-se duas fases: inicialmente ela se desagrega facilmente e no fim fica

mole demais. Quando a argila não mais se desagrega mas ainda não é pegajosa é

chamado maior ponto de plasticidade. Este ponto varia com o tipo de argila. Assim a

quantidade de água necessária para o ponto de plasticidade da argila pode ser de

10% para as argilas mais gordas até 50% para as mais magras.

• Argilas mais magras requerem mais água do que as mais gordas para

chegarem ao ponto de plasticidade;

• A plasticidade depende também da forma e tamanho dos grãos de argila e da

presença de outros materiais além dos argilo-minerais;

• A plasticidade está relacionada com a trabalhabilidade da argila.

2.3.2 RETRAÇÃO

Todas as argilas possuem elevada retração. Um efeito negativo da retração

é que como ela não é absolutamente uniforme, a peça pode vir a se deformar. Todos

os fatores que aumentam a plasticidade também aumentam a retração.

2.3.3 EFEITOS DE CALOR

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a) Temperaturas entre 20 e 150 graus - apenas perda de água de capilaridade e

amassamento;

b) Temperaturas de 150 a 600 graus – perda de água adsorvida e a argila vai se

enrijecendo, até aqui só houve alterações físicas;

c) Temperaturas a partir de 600 graus - iniciam-se as alterações químicas em

três estágios:

1. Desidratação química onde a água de constituição também é expulsa

resultando no endurecimento;

2. Oxidação: Os carbonetos são calcinados e se transformam em óxidos;

3. Vitrificação: tem início a partir dos 950 graus onde a sílica de constituição

e das areias formam uma pequena quantidade de vidro que aglutina os

demais elementos dando dureza, resistência e compactação ao conjunto,

ou seja: aparece a cerâmica propriamente dita.

2.4 FABRICAÇÃO

De maneira geral a preparação dos materiais cerâmicos seguem as

seguintes fases:

extração do barro, preparo da matéria prima, moldagem, secagem,

cozimento, esfriamento.

2.4.1 EXTRAÇÃO DO BARRO

Cada tipo de cerâmica requer um tipo próprio de barro. Os fatores que

influem no tipo de “barro” são:

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1. Teor de argila;

2. Composição granulométrica;

3. Profundidade da barreira (tipo de formação);

4. Umidade.

Exemplos:

A analise do tipo de barro deve ser feita para se saber por exemplo se ele

não possui uma alta quantidade de carbonato de cálcio ou compostos sulfurosos que

originam cerâmica muito fendilhada. Se a argila for muito suja, com presença de

materiais orgânicos (folhas e raízes) origina cerâmica muito porosa.

2.4.2 PREPARAÇÃO DA MATÉRIA PRIMA

Após extraída a argila deve ser preparada para a industrialização. Já na

jazida os lotes são selecionados de acordo com a qualidade do material

(composição, plasticidade). Após a seleção do material, segue-se o processo de

Apodrecimento da argila.

Apodrecimento da argila: a argila é levada para depósitos ao ar livre onde é

revolvida sumariamente e passa por um período de descanso. As finalidades:

• fermentação das partículas orgânicas (aumenta a plasticidade da argila);

• corrigir o efeito das pressões sobre as argilas.

Neste processo forma-se a pasta de argila através das etapas:

a) Maceração: serve para se obter mais finos e assim aumentar a plasticidade.

São usados moinhos e britadores.

b) Correção: A correção é feita para dar a argila a constituição que se deseja.

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Ex: em alguns casos é adicionada areia fina para se diminuir a retração e

aumentar o rendimento, obtendo-se produtos mais grosseiros e em outros casos

para se obter uma cerâmica mais fina deve-se lavar, deixar sedimentar e depois

filtrar eliminando-se os grãos graúdos.

c) Amassamento: Serve para preparar a argila para a moldagem. Conforme o

tipo de barro e o tipo de molgadem é usada a água ou não. O amassamento

é feito por meios mecânicos ou manuais.

Nas indústrias são utilizados os equipamentos:

• Desagregadores – Servem para quebrar os torrões duros;

• Cilindros – Para quebrar pedras;

• Moinhos – Para moer;

• Marombas – Cilindros horizontais ou verticais no interior dos quais existem

pás ou hélices que homogeneízam a mistura e levam para a moldagem.

2.4.3 MOLDAGEM

È a operação de dar a forma desejada à pasta cerâmica. Há processos

básicos de moldagem:

• Moldagem a seco ou semi-seco (com 4 a 10% de água – processo usado

para ladrilhos, azulejos);

• Moldagem com pasta plástica consistente (com 20 a 35% de água – processo

usado para tijolos, tubos cerâmicos, telhas e refratários);

• Moldagem com pasta plástica (com 25 a 40% de água – processo usado para

vasos, tijolos brutos, etc.– fica com uma camada superficial áspera);

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• Moldagem com pasta fluida (com 30 a 50% de água - processo usado para

porcelanas e louças sanitárias).

O uso de um ou outro processo depende do tipo e características da matéria

prima, do formato e constituição do produto acabado e do tipo de forno a ser

empregado.

2.4.4 SECAGEM

A secagem é tão importante quanto o cozimento. Se a argila for levada ainda

úmida para o forno a umidade interior ficara retida pela crosta externa, aparecendo

tensões internas e o conseqüente fendilhamento. Se a secagem não for uniforme

aparecerão distorções nas peças. Pode levar de 3 a 6 semanas para argilas mais

moles a 1 semana para argilas mais rijas, quando feita ao ar por secagem natural.

Há quatro processos básicos de secagem:

1. Secagem natural: processo comum em olarias, porém demorado e exige

grandes superfícies (telheiros extensos ao abrigo do sol e com ventilação

controlada).

2. Secagem por ar quente-úmido: o material é colocado em secadores onde

recebe ar quente com alto teor de umidade até que a água absorvida

desaparece. Então recebe só ar quente, para perder água por capilaridade e

com isso as deformações são mínimas.

3. Secadores de túnel: são túneis extensos pelos quais se faz passar o calor

residual dos fornos (40 a 150 graus). As peças são colocadas em vagonetas

que percorrem entamente o túnel indo da menor para a maior temperatura.

4. Secagem por radiação infra-vermelha: é pouco usada em razão do custo e

por servis apenas para peças delgadas. No entanto tem alto rendimento e

pouca deformação. É utilizada para peças de precisão.

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2.4.3 COZIMENTO

Durante o cozimento ocorrem as reações químicas. O principal cuidado no

cozimento é manter a uniformidade do calor do forno, obtendo-se temperaturas

ideais exatas. Para cerâmicas de melhor qualidade o usual é que o material vá duas

vezes ao forno: aquecimento e reaquecimento. No primeiro aquecimento resulta o

que se chama biscoito. O reaquecimento fixa o vidrado (nas peças esmaltadas).

Há diversos tipos de fornos:

• fornos de Meda;

• fornos intermitentes comuns;

• fornos intermitentes de chama invertida;

• forno semicontínuo;

• forno de mufla;

• fornos combinados;

• fornos de cuba, etc.

2.5. PRODUTOS CERÂMICOS PARA A CONSTRUÇÃO CIVIL

Os produtos cerâmicos podem ser classificados da seguinte forma:

• Porosos: Tijolos, telhas, ladrilhos, azulejos, pastilhas, manilhas, etc.

• Louça: Calcária, feldspática e sanitária.

• Refratários: Silicosos, silício-aluminosos, aluminosos, magnesita,

cromomagnesita e cromita.

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2.5.1 POROSOS

Tijolos - Os tijolos são materiais de largo uso na construção de edifícios. São produzidos em todas as regiões do país, por processos que vão do mais rude

empirismo aos mais evoluídos mecanicamente. Por este processo, a pasta de barro,

depois de convenientemente amassada, é moldada por extrusão, cuja fieira contínua

é cortada no comprimento desejado. Os tijolos são secos á sombra ou

artificialmente, antes do cozimento que é feito em fornos intermitentes e contínuos.

Deste modo desenvolveram-se formas mais aperfeiçoadas para o produto e

melhoraram sua qualidade. Os tijolos devem ser leves, resistentes e de fácil manejo.

São aplicados nos edifícios para a construção das alvenarias das paredes divisórias

e de fachadas, representando cerca de 15% do valor total da construção. Nas

pequenas construções, os tijolos funcionam como elemento de sustentação do teto

e cobertura. A NBR-7170 especifica a resistência à compressão para cada tipo de

tijolos em duas categorias, estabelecendo o valor mínimo individual e o valor médio.

Telhas - As telhas são materiais de cobertura com formas que se classificam em: planas ou francesas, com seção transversal curva (coloniais, portuguesas e

árabes) e planas tipo escama. As telhas devem atender aos seguintes requisitos.

• Apresentar estrutura homogênea, granulação fina e não conter na sua massa

grãos de pirita e de cal;

• Não apresentar manchas ou eflorescências;

• Ter cantos vivos;

• Ter um som claro;

• Não ter irregularidades de forma;

• Ter baixa permeabilidade;

• Ser resistente à flexão;

A NBR-7172 da ABNT especifica a telha plana francesa nos seguintes

requisitos:

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• Massa – A massa seca máxima deve ser 3,3Kg;

• Absorção d’água – a absorção máxima deve ser de 20%;

• Dimensões nominais – NBR-8038 com tolerância de 2% nas dimensões

nominais;

• Quantidade de telhas por m².

Pastilhas cerâmicas - As pastilhas cerâmicas são materiais de louça, empregados para revestimentos de paredes e nos pisos. As pastilhas são fornecidas

coladas em folhas de papelão. A dimensão de cada pastilha é de 15x15 mm ou de

20x20 mm e 5 mm de espessura. O assentamento das pastilhas é feito com

argamassa de cimento e areia com traço 1:3 em volume, pulverizando-se com

cimento branco para evitar o aparecimento de argamassa nas juntas. Após a

secagem, retira-se a folha de papelão e faz o polimento superficial, as pastilhas são

classificadas em vitrificadas e foscas.

Azulejos - Os azulejos também são peças de louça, empregados para revestimento de paredes, principalmente nos banheiros, cozinha e em ambientes

que se exigem muita higiene. As dimensões mais usuais dos azulejos são: 15x15 cm

e às vezes 10x10 cm, ou em formato retangular.

O assentamento dos azulejos pode ser em argamassa de cimento e areia,

traço 1:6 em volume, ou aplicado diretamente sobre o emboço com pasta de cimento

ou cola epóxica. Antes da aplicação, o azulejo deve estar chapiscado com

argamassa de cimento e areia, traço 1:3 em volume e depois mergulhado na água

durante 24 horas para saturação.

Manilhas - As manilhas cerâmicas são utilizadas nos esgotos sanitários, industriais e pluviais. As manilhas podem ser de barro ordinário ou de grês cerâmico.

As de barro ordinário não servem para efluentes ácidos, somente águas pluviais. As

manilhas de grês cerâmico são resistentes aos ácidos porque alem de melhor

qualidade de matéria-prima, tem acabamento superficial que lhe dá maior resistência

química ao desgaste superficial.

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Ladrilhos - Os ladrilhos cerâmicos, comumente chamados de cerâmica, são peças de pequena espessura e formato variado. Os ladrilhos são empregados para

revestimento de fachadas de edifícios, são duráveis e possuem alta resistência a

abrasão.

Quanto ao acabamento, os ladrilhos são classificados em:

• Comuns (cerâmica vermelha);

• Coloridos;

• Vitrificados.

A argamassa de assentamento para ladrilhos deve ser de cimento e areia.

2.5.2 LOUÇAS

A louça é um produto cerâmico para a fabricação de utensílios, aparelhos

sanitários, pias, etc. Os materiais de louça são revestidos por um vidrado cuja

finalidade é torna-los impermeáveis e resistentes aos ácidos. As locas classificam-se

em:

• Louça ordinária

• Louça de má qualidade

• Louça superior

A louça ordinária é empregada para fabricar utensílios domésticos,

possuindo um acabamento superficial, transparente, feito com sais de chumbo. A

louça de má qualidade é obtida do material da anterior, tendo um recobrimento

opaco. É a louça dos aparelhos sanitários. A louça classificada como superior é feita

com pasta de boa qualidade, tendo o acabamento feito com sais de bório. Esta louça

tem aplicação no fabrico de jarros, utensílios finos, peças decorativas, etc.

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2.5.3 REFRATÁRIOS

Os refratários são matérias resistentes a altas temperaturas sem sofrer

variações de volume significativas, sem amolecer e resisti a ação dos gases

quentes. Alem destas condições, os refratários devem atender os seguintes

requisitos:

• Boa resistência à compressão em altas temperaturas;

• Apresentar uniformidade ao aquecimento e resfriamento;

• Ser resistentes aos vapores, aos ácidos e às escórias em temperaturas

elevadas;

• Ser resistentes à oxidação e a redução.

Uma característica muito importante dos refratários é a resistência

piroscópica que é obtida num ensaio de refratariedade. Este ensaio é feito por

comparação entre o comportamento de pirâmides – padrão do material em estudo,

verificando seu comportamento com o padrão sujeito às mesmas condições de

elevação de temperatura.

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3. CONSIDERAÇÕES FINAIS

Por tanto, após a pesquisa bibliográfica, podemos afirmar com propriedade

que os materiais cerâmicos são uma excelente escolha para a obra, pois aprimora e

embeleza ainda mais.

Além de ter propriedades físico-mecânicas, que garantem a utilização dos

materiais cerâmicos que garantem a utilização dos materiais cerâmicos, o que é

proporcionado através de sua produção devido ao seu processo de fabricação.

referências

Jr., William D. Callister – Ciências e Engenharia de Materias: Uma Introdução

– 5ªed. LTC editora

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