60º Congresso Brasileiro de Cerâmica 15 a 18 de maio de 2016, Águas de Lindóia, SP

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1 CARACTERIZAÇÃO DE MATERIAL CERÂMICO DE VISCONDE DO RIO BRANCO-MG FERNANDES, W.E.H. 1 ; PEDROTI, L.G. 1 ; LIMA, G.E.S. 1 ; SOUZA, R. C. 2 : ALEXANDRE, J. 2 ; MENDES, B.C. 1 1 UFV Universidade Federal de Viçosa, DEC Departamento de Engenharia Civil, Av. PH Rolfs, Viçosa, Minas Gerais, , Brasil. lpedroti@ufv.br 2 UENF Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro, Centro de Ciência e Tecnologia, Laboratório de Engenharia Civil, Av. Alberto Lamego, Parque Califórnia, Campos dos Goitacazes RJ RESUMO A indústria cerâmica de Visconde do Rio Branco-MG fortalece um polo extrativista importante para a região mineira, fomentando o mercado regional. Com o aumento da exigência tecnológica do mercado, torna-se imprescindível realizar estudos com a matéria-prima e os produtos confeccionados na região, a fim de adequar as indústrias regionais a realidade do setor. Este trabalho teve o objetivo de caracterizar fisicamente os materiais da região, desenvolvendo ensaios em dois tipos de argilas utilizadas na produção de peças cerâmicas e avaliação do modo de utilização mais indicado, conforme sua granulometria. Os resultados apresentados a partir do diagrama de Winkler demostram as potencialidades das argilas, com propriedades cauliníticas, com melhores condições de atender as características mínima prevista na NBR PALAVRAS CHAVES Caracterização, misturas, propriedades físicas e mecânicas. 557

2 INTRODUÇÃO Visconde do Rio Branco, município da Zona da Mata Mineira (Figura 1), se destaca na região devido a sua atividade de fabricação de produtos cerâmicos, principalmente na produção de blocos cerâmicos para a indústria da construção civil. A região de relevo ondulado apresenta solo com alto teor de argila, matéria prima utilizada pelas indústrias da região, principal fonte de fomento da economia local. Figura 1 - Localização do Município de Visconde do Rio Branco-MG. Fonte: Adaptado de Wikipédia. A necessidade em atender as exigências da construção civil e a organismo de normatização de forma satisfatória, motivou as indústrias a buscarem melhorias do processo produtivo que resultassem em produtos de melhor qualidade. Houve assim, uma reformulação nos processos de produção resultando e produtos padronizados e uma maior produtividade. Alinhado a essa modernização surgiu a necessidade de se estudar a matéria prima da região com o objetivo de lhe dar o melhor emprego de acordo com as suas características. A qualidade de produtos cerâmicos está diretamente relacionada com as características da matéria prima utiliza em sua fabricação. A matéria prima da cerâmica é formada basicamente por argila (materiais plásticos) e por areia 558

3 (materiais não plásticos). Entra também nessa composição o silte, um material que apresenta média plasticidade e tem distribuição granulométrica entre a argila e a areia. Alexandre (1) atenta para o fato de o material argiloso ser sempre diferente um do outro, o que gera a necessidade de se fazer um trabalho de estudo para cada material, visando obter uma melhor orientação de onde e como usar a matéria prima. Este trabalho teve por objetivo estudar as características físicas e microscópicas de argilas originária do município do município de Visconde do Rio Branco, Minas Gerais, e apresentar uma possível indicação para a aplicação do material de acordo com bibliografia consultada. MATERIAIS E MÉTODOS A coleta das amostras se deu na cidade de Visconde do Rio Branco-MG, em jazidas existentes no munícipio e fomentam as indústrias de cerâmica existentes na cidade. Para a realização desse estudo foram coletados dois tipos de argilas diferidas entre si, denominadas por argila forte e argila fraca. Os ensaios de caracterização das argilas utilizadas neste trabalho foram realizados nos laboratórios de Materiais de Constrição Civil e de Geotecnia, do Departamento de Engenharia Civil da Universidade Federal de Viçosa. O material recolhido foi levado para o laboratório onde foi preparado conforma a NBR 6457/1986 (2) para realização dos ensaios necessários a caracterização. As amostras foram secas ao ar e posteriormente destorroadas em um almofariz com mão de grau recoberta por uma borracha, afim de não quebrar partículas minerais das argilas. Em seguida foram homogeneizados e para realização dos ensaios de caracterização. Foram realizados os ensaios de granulometria por peneiramento e sedimentação, conforme NBR 7181/1984 (3), densidade real utilizando o método do picnômetro, de acordo a NBR 6508/1984 (4), ensaios de determinação dos limites de 559

4 Atterberg, segundo a NBR 6459/1984 (5), análise da composição mineralógica por meio de difração de raio X (DRX), análise química (EDX) e análise térmica (ATD/TG). RESULTADOS E DISCUSSÕES A Figura 2 demonstra os resultados dos ensaios de granulometria. Nota-se que a argila forte apresenta maior percentual de material fino (argila propriamente dita) sendo seguido pela argila fraca. Santos (6) destaca que para produtos cerâmicos é ideal que se tenha de 30% a 45% de material argiloso e de 15% a 30% de areia. Figura 2 - Composição granulométrica das amostras. Fonte: Elaborado pelos autores. A figura 03 representa a aptidão das amostras em estudo conforme recomendação pelo diagrama de Winkler (7). Winkler (7) montou e dividiu o diagrama em quatro áreas de utilização. A área A é ideal pra peças cerâmicas de qualidade, porém com um pouco de dificuldade de produção. A área B é ideal para fabricação de telhas e capas cerâmicas. Na área C é recomendável a utilização para tijolos furados e na área D para tijolos maciços. 560

5 Das amostras analisadas a argila fraca se enquadra, conforme diagrama de Winkler, na área B, indicando ser um ótimo material para produção de telhas e capas. Figura 3 - Aptidão das amostras segundo composição granulométrica conforme Diagrama de Winkler. Os limites de Atterberg, apresentados na Erro! Fonte de referência não encontrada., demonstram que as duas amostras se enquadram dentro da classificação USCS como CH (alta plasticidade, limite de liquidez acima de 50%) que facilita o trabalho de moldagem das cerâmicas. Ainda na Erro! Fonte de referência não encontrada. se encontra a massa específica real das amostras, a diferença entre a densidade se dá principalmente pela constituição mineralógica de cada amostra. 561

6 Tabela 1 - Limites de Atterberg e densidade real. Fonte: Elaborado pelos autores. Limites de Atterberg e Massa Específica Amostra Limite de Liquidez (%) Limite de Plasticidade (%) Índice de Plasticidade (%) Densidade (g/cm³) Argila Forte ,46 Argila Fraca ,64 A Figura 4 e a Figura 5 apresentam os resultados do difratograma de Raio-X (DRX) onde se observa o predomino de caulinita (C) e presença de quartzo (Q) em ambas amostras. Observa-se ainda a presença de gibsita (Gi) na amostra de argila fraca. Ressalta-se aqui que, de acordo com Vieira (8) a caulinita confere plasticidade às argilas enquanto o quartzo se apresenta como material inerte na queima, sendo, portanto, uma impureza. A gibsita confere propriedades de refratariedade. 562

7 Figura 4 - Difratograma de Raio-X da Argila fraca. Fonte: Elaborado pelos autores. Figura 5 - Difratograma de Raio-X da Argila forte. Fonte: Elaborado pelos autores. 563

8 A Tabela 2 mostra a composição química das argilas. A elevada presença de SiO2 confere resistência mecânica a cerâmica, redução da plasticidade da argila e controle de retração durante a queima. Santos (9) afirma que o óxido de alumínio Al2O3 está relacionado a quantidade de argilominerais presente no material. O alto teor desses dois compostos combinados (superior a 85%) está relacionado ao caráter refratário que o material apresenta. Além disso, a percentagem de Fe2O3 é responsável por dar o tom avermelhado a cerâmica após a queima e por ajudar a diminuir a retração no processo de secagem. Tabela 2 - Análise Química das amostras. Fonte: Elaborado pelos autores. Composição Química (%) Amostra SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 SO 3 TiO 2 K 2 O CaO Argila forte 50,71 34,36 9,56 1,75 1,74 0,99 0,69 Argila Fraca 52,64 37,69 5,20 1,86 1,48 0,47 0,56 Na análise térmica a argila fraca apresentou uma perda em massa de 1,53% ao início da análise térmica devido a perca de água de umidade, logo após demonstrou um pico endotérmico a 270,95ºC com perda de 2,58% por eliminação de água de constituição da gibsita. Apresentou outro pico endotérmico a 578,60ºC devido a reação de desidroxilação da caulinita. Por fim teve um pico exotérmico a 957,60ºC se perda de massa, totalizando uma perda total de 15,78%. O ensaio está representado graficamente na Figura

9 Figura 6 - Análise Térmica (perda ao fogo) da argila fraca. Fonte: Elaborado pelos autores. A Figura 7 mostra a perda ao fogo da argila forte. Assim como na amostra anterior houve uma perda de massa no início do aquecimento por eliminação de umidade de 2,6%. Houve um pico endotérmico com 578,6ºC com perca de OH da caulinita de 12,2%. Após houve um pico exotérmico a 934,8ºC com a decomposição da metacaulinita, sem acarretar em perca de massa. Assim houve uma perda total de 14,8% de massa da amostra. 565

10 Figura 7 - Análise Térmica (perda ao fogo) da argila forte. Fonte: Elaborado pelos autores. CONCLUSÃO Ambas argilas estudas apresentam características que favorecem a fabricação de produtos cerâmicos, entretanto apenas a argila fraca apresentou potencial para a fabricação de telhas e capas, segundo os critérios de Winkler. Um estudo entres misturas das duas amostras podem indicar potencialidades para utilização das argilas para outros produtos, além dos já utilizados. Na análise das difratografias, foi observado o predomínio de caulinita e quartzo nas amostras. A presença de gibsita na argila fraca, indica que esta possui propriedades refratárias superiores à da argila forte. A análise térmica evidencia os resultados obtidos pela difração de raio-x que indicou picos de caulinita das amostras. Essa evidenciação se dá principalmente pela perda de massa que as amostras apresentaram devido a desidroxilação que a caulinita sofreu submetidas a temperaturas entre 540ºC e 580ºC. 566

11 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS (1) ALEXANDRE, J. Análise de matéria-prima e composição de massa utilizada em cerâmicas vermelhas. Tese (Doutorado) Campos dos Goytacazes, Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro UENF,2000. (2) ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS - ABNT. Amostras de solo Preparação para Ensaios de compactação e ensaios de caracterização, NBR 6457:1986, Rio de Janeiro, (3) ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS ABNT. Solo Análise granulométrica, NBR 7181:1984, Rio de Janeiro, (4) ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS ABNT. Grãos de solos que passa na peneira 4,8 mm Determinação da massa específica, NBR 6508:1984, Rio de Janeiro, 1984; (5) ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS ABNT. Solo Determinação do Limite de Liquidez, NBR 6459:1984, Rio de Janeiro, (6) SANTOS, P. S. Ciência e Tecnologia de Argilas; Volume 1, 2ªedição; Editora Edgard Blücher LTDA (7) WINKLER, H. G. F. Bedeutung der Korngrössenverteilung und des Mineralbestandes von Tonen für die Herstellung grobkerarnischer Erzeugnisse. Ber. DKG, 31, Alemanha, (8) VIEIRA, C. M. F., PINHEIRO, R. M. Avaliação de argilas cauliníticas de Campos dos Goytacazes utilizadas para fabricação de cerâmica vermelha. Revista Cerâmica 57. Pág (9) SANTOS, P. S. Tecnologia de argilas; Volume 1 Fundamentos; Editora Edgard Blücher LTDA ABSTRACT The ceramic industry of Visconde do Rio Brando-MG strengthens an extractive hub for the region, promoting regional market. With increasing technological requirements of the market, it is essential to conduct studies in the raw material and the products made in the region in order to fit the regional industries the reality of the sector. This work aimed to physically characterize the materials of the region, developing testing two types of clays used in the production of ceramics and 567

12 evaluation of the most appropriate method of use as its particle size. The results presented from the Winkler diagram demonstrate the potential of clays with kaolinite properties with better able to meet the minimum characteristics laid down in NBR KEYWORDS Characterization, mixtures, physical and mechanical properties. 568