PROPRIEDADES FÍSICAS E POZOLÂNICAS DAS ARGILAS DE IVINHEMA/MS. Km 12 Cx. P. 351; CEP Dourados MS;

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1 1 PROPRIEDDES FÍSICS E POZOLÂNICS DS RGILS DE IVINHEM/MS.. Zanfolim 1,.R. Salvetti 2,.L. lves 1,.. Ferreira 1, S.R.B. Bastos 2 1 Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul UEMS, Rodovia Dourados/Itahum Km 12 Cx. P. 351; CEP Dourados MS; zanfolim@bol.com.br 2 Universidade Federal de Mato Grosso do Sul UFMS, Dpto de Física CCET C P: 549; CEP: 797; Campo Grande MS; RESUMO Neste trabalho utilizou-se das propriedades físicas, químicas e pozolânicas dos corpos de prova prensados e queimados a diversas temperaturas, tais como: massa específica aparente, retração linear, perda de massa ao fogo, absorção de água, porosidade aparente, módulo de ruptura à flexão, análise química, difração de raios- X e resistência à compressão de uma amostra, que apresentava dificuldades na fabricação de tijolos, no município de Ivinhema/MS. Os resultados mostraram a presença de argilominerais do grupo da caulinita, matéria orgânica e quartzo, boa compactação, alta porosidade e baixíssimo módulo de ruptura à flexão, provavelmente, devido à presença da caulinita e do quartzo e altas propriedades pozolânicas. Devido à alta porosidade, a baixíssima resistência e as altas propriedades pozolânicas sugerimos que a amostra seja utilizada como material pozolânico, em grandes estruturas maciças de concretos, como barragens, instalações portuárias e etc. Palavras-chaves: argila, caracterização, propriedades físicas, propriedades pozolânicas. INTRODUÇÃO

2 2 região de Ivinhema situa-se no sudoeste de mato Grosso do Sul, uma das regiões mais populada do Estado, com uma grande pecuária e também um bom desenvolvimento agrícola, principalmente no plantio da mandioca e da soja. Esta região é cortada pelo Rio Ivinhema, com vários córregos afluentes, onde se encontram várias jazidas de argila de várzea (figura 1), que são exploradas por cerâmicas e olarias na fabricação de tijolos maciços e de oito furos, com um escasso processo de modernização, o que dificulta a introdução de produtos e processos produtivos competitivos, em termo de preço e qualidade. Este cenário é resultado, em parte, do desconhecimento, por parcela do setor produtivo, das características implícitas dos materiais cerâmicos, da evolução do setor e da ausência de investimento em tecnologia de processos. No âmbito do projeto Propriedades pozolânicas da argila de Ivinhema/MS têm-se como objetivo principal a realização do diagnóstico do material, verificando as propriedades, físicas, químicas e pozolânicas da amostra que vem apresentando dificuldades na fabricação de tijolos, telhas e pisos.. Ivinhema FIGUR 1 Mapa dos principais rios, estradas e cidades do Estado de Mato Grosso do Sul. Pozolana é um material sílico ou sílico-aluminoso que, por si só, não possui apreciável poder aglomerante hidráulico, mas que, em forma finamente dividida e na presença de umidade, reage quimicamente com hidróxido de cálcio, em temperaturas próximas à ambiente, para formar compostos que possuem poder

3 3 aglomerante. Pozolanas são materiais naturais ou artificiais que, sendo adicionado a argamassas ou concretos, produzem um produto de baixo custo com características tecnológicas superiores aos desses produtos, sem a adição. Seu uso é especialmente vantajoso em grandes estruturas maciças de concretos, tais como barragens e instalações portuárias, pois: a) reação álcali-agregado pode ser muito retardada ou inibida. b) resistência do concreto ao ataque por águas naturais, especialmente as ricas em sulfato, pode ser muito aumentada. c) produção de calor por estruturas maciças pode ser reduzida. d) qualidade e o custo do componente cimento podem se reduzidos. e) resistência à tração de concreto pode ser aumentada. f) permeabilidade do concreto pode ser reduzida. g) s propriedades da mistura de concreto antes da pega, tais como trabalhabilidade, tendência à segregação e exsudação de água podem ser melhoradas. lgumas desvantagens podem aparecer, tais como: a) umento da porcentagem de água, que pode bem ser minimizada com a mistura de ar ao concreto. b) Pequeno aumento na retração de secagem. c) resistência à compressão e ao congelamento pode ficar diminuída. d) velocidade de endurecimento e de desenvolvimento da resistência mecânica pode ser reduzida. Contudo, as vantagens de pozolanas são tão grandes que o uso de cimentos contendo pozolanas aumenta consideravelmente em todo o mundo. s pozolanas podem ser naturais e artificiais: as pozolanas naturais são materiais possuindo atividade pozolânica no estado natural ou que podem ser facilmente convertidos em pozolanas, como cinzas e tufos vulcânicos, argilas, folhelhos e diatomitos. lguns materiais naturais, como argilas, podem ser calcinados para obtenção do máximo da atividade pozolânica, aumentando assim, sua capacidade de reagir e combinar com hidróxido de cálcio, formando compostos estáveis de poder aglomerante. Esses materiais calcinados são, às vezes, chamados pozolanas artificiais; esse nome, contudo, deveria ser reservado para subprodutos industriais,

4 4 como cinzas de fornos e caldeiras, cinza de folhelhos betuminosos, cinza volantes ou então a tijolos ou telhas moídos. MTERIIS E MÉTODOS Ensaios físicos de caracterização Para a realização dos ensaios físicos, a amostra foi destorrada, seca ao ar e moída até que tudo se tornassem passante em peneiras BNT n 4 (,42mm). Foram confeccionados 4 corpos, com umidades de 9,6%. Para os ensaios físicos foram utilizados 5 corpos de prova até 115 C e 2 corpos de 125 C até 14 C, sendo os ensaios: - Teor de umidade, determinado pela equação: h = [(m v m s ) m s ]. 1. m v é a massa verde; m s é a massa seca - Retração linear após secagem e após queima, determinadas pelas equações: RL S = (c v - c s ).1 c s ; RL q = (c s c q ).1 c s. c v é o comprimento do corpo de prova verde; c s é o comprimento do corpo seco em estufa e c q é o comprimento do corpo queimado. - Massa específica aparente a verde, após secagem e após queima, determinadas por: ME = m/v a. v a e o volume seco ou queimado. - bsorção de água, determinada pela equação: (%) = (m u m q ). 1 m q. m u é a massa do corpo de prova úmido e m q é a massa do corpo depois de queimada. - Perda de massa ao fogo, determinada pela equação: PF(%) = 1. (m s m q ) m s. - Porosidade aparente, determinada pela equação: P(%) = (m u m q ) (m u m i ).1. m i é a massa imersa. - Módulo de ruptura à flexão. - Testes de atividades pozolânicas, realizados seguindo as normas NBR 5734/1989, peneiras para ensaios com telas de tecido metálico; NBR 6474/1984, cimento portland e outros materiais em pó (determinação da massa específica); NBR

5 5 7214/1982, areia normal para o ensaio de cimento; NBR 7215/1992, cimento portland (determinação de resistência à compressão). Para a moldagem de três corpos-de-prova cilíndricos de 5mm de diâmetro por 1 mm de altura foram utilizadas as seguintes quantidades, em massa, do material: Hidróxido de cálcio 14g. reia normal, 234g de cada uma das quatro frações. Água, 258g. Material pozolânico, 247g. δpoz Material pozolânico 2x x14g δ cálcio Onde δpoz e δcal, respectivamente, os valores da massa específica do material pozolânico e do hidróxido de cálcio, determinados de acordo com a NBR Observação: foram moldados seis corpos de prova, com argila da amostra, calcinada a 8 C. nálise química e difração de raios-x difratometria de raios-x foi efetuada com o aparelho Siemens D5 pelo método do pó, a análise química foi realizada com o aparelho Philips modelo WDRX24 pelo método de espectrometria de fluorescência de raios-x. RESULTDOS E DISCUSSÕES Variação linear dimensional s retrações lineares ocorrem, devidas, à perda de matéria orgânica e sulfetos, perda de água de estrutura e processos de recristalizações. (2) través das figuras 2 e 3 vemos que as retrações lineares dos corpos de prova secos ao ar e secos em estufa, confeccionados com umidades entre os limites de plasticidade e liquidez foram muito expressivas, o que dificulta a fabricação de tijolos e telhas por extrusão, com o uso desta argila, pois grandes retrações causam deformações e trincas na secagem.

6 6 pós as queimas a amostra apresentou dilatação entre as temperaturas de 7 C e 8 C, retrações, com altas variações entre 9 C e 115 C e 13 C e 14 C e com poucas variações entre 115 C e 13 C. RETRÇÃO LINER % RL (ar) % RL (arl) % RL (S) % RL (SL) % ( V ) = verde ( ar) = sec o ao ar ( L ) = conf. entre LP e LI ( s) = sec o MOSTR FIGUR 2 Gráfico em colunas mostrando as retrações lineares dos corpos de prova antes das queimas. RETRÇÃO LINER % 1,5 1,5 -,5 MOSTRS FIGUR 3 Gráfico em colunas mostrando as retrações lineares dos corpos de prova após as queimas. Massa específica aparente (ME) Houve uma boa compactação antes e depois das queimas (figuras 4 e 5). ME(g/cm³) 2,5 2 1,5 1,5 ME(v) ME(ar) ME( ar) ME(S) ME( s) MOSTR FIGUR 4 Gráfico em colunas das massas específicas aparentes dos corpos de prova antes das queimas.

7 7 ME (g/cm³) 1,9 1,85 1,8 1,75 1,7 1,65 MOSTRS 11 C 7 C 8 C 9 C 1 C 11 C 115 C 125 C 13 C 135 C 14 C FIGUR 5 Gráfico em colunas mostrando as massas específicas aparentes dos corpos de prova secos (11 C) e queimados. Perda de massa ao fogo (PF%) perda de massa ao fogo deve-se, principalmente, à eliminação de matéria orgânica em torno de 34 C e sulfetos em torno de 38 C, perda de água de estrutura em torno de 49 C e descarbonatação entre 6 C e 9 C. Os corpos de prova da amostra não apresentaram grande perda de massa ao fogo, divido, provavelmente a quantidade de quartzo e a pequena quantidade de matéria orgânica. (figura 6). PF% 8 7,5 7 6,5 6 5,5 MOSTRS FIGUR 6 Gráfico em colunas mostrando as perdas de massa ao fogo dos corpos de prova após as queimas. bsorção de água (%) e porosidade aparente (P%).

8 8 Os corpos de prova da amostra apresentaram altas e PF em todas as temperaturas, provavelmente, devido à percentagem caulinita/quartzo e a presença de poucos agentes fundentes (figuras 7 e 8). % MOSTRS FIGUR 7 Gráfico em colunas das absorções de água dos corpos de prova após as queimas. P % MOSTRS FIGUR 8 Gráfico em colunas das porosidades aparentes dos corpos de prova após as queimas. Módulo de ruptura à flexão (MRF) Os corpos de prova da amostra apresentaram baixíssima MRF, devido à grande quantidade de quartzo livre e caulinita, comprometendo o uso desta argila (figura 9).

9 9 MRF (MPa) 4, 3,5 3, 2,5 2, 1,5 1,,5, MOSTRS 11 C 7 C 8 C 9 C 1 C 11 C 115 C 125 C 13 C 135 C 14 C FIGUR 9 Gráfico em colunas dos módulos de ruptura à flexão dos corpos de prova secos em estufa e após as queimas. TBEL 1 - nálise química das argilas de Ivinhema/MS, amostras, %. mostra PF SiO 2 l 2 O 3 Fe 2 O 3 Na 2 O CaO K 2 O MgO MnO 2 P 2 O 5 TiO 2 SiO 2 /l 2 O 3 7,61 65,75 14,49 8,93,3,16,7 <,2,4,22 1,7 4,53 Pela difração de raios-x ficou constatado que a argila da amostra é constituída, principalmente, por quartzo e caulinita. Também foi encontrado feldspato (figura 1). intensidade K K Q KQ F K Caulinita Q Quartzo F Feldspato 2 THET FIGUR 1 Difratograma da amostra. Os testes pozolânicos mostraram que a argila da amostra é altamente pozolânica, pois apresentou em média 7,9 MPa de resistência a compressão e dados bibliográficos indicam atividades pozolânicas a partir de resistência a compressão de 3, MPa, com os mesmos testes (figura 11)

10 1 RESISTÊNCI COMPRESSÃO (MPa) 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1,, B C D E F CORPOS DE PROV FIGUR 11 Gráfico em colunas da resistência a compressão dos corpos de prova da amostra. CONCLUSÕES Os resultados mostraram a presença de argilominerais do grupo da caulinita, matéria orgânica e quartzo, boa compactação, alta porosidade e baixíssimo módulo de ruptura à flexão, provavelmente, devido à presença da caulinita e do quartzo e altas propriedades pozolânicas. Devido à alta porosidade, a baixíssima resistência e as altas propriedades pozolânicas sugerimos que a amostras seja utilizada como material pozolânico, em grandes estruturas maciças de concretos, tais como barragens, instalações portuárias e etc. REFERÊNCIS BIBLIOGRÁFICS 1. P. S. Santos. Tecnologia de argilas. Vol.1.2ª. Edição. Editora Edgar Blücher, L. H. Van Vlack. Propriedades dos materiais Cerâmicos [Physical Ceramics for Engineers]; tradução, Cid Silveira e Shiroyuki Oniki. São Paulo, Edgar Blücher, Ed da Universidade de São Paulo, Baniels, T. Thermal nalysis. London, Kogan Page, 354 p Barba. Et all. Matérias primas para fabricacion de Soportes de baldosas Cerâmicas. Catellón, gráfica castañ. Espanha, Souza Santos, P. Ciência e Tecnologia de argilas. São Paulo, Ed. Edgard Blücher - EDUSP, 3 V vol 2 e

11 11 PHYSICL PROPERTIES ND POZZOLNIC OF THE CLYS OF IVINHEM/MS This work used the physical properties, chemistries and pozzolanic of the proof bodies pressed and burned to several temperatures, such as: apparent specific mass, lineal shrinkage, mass loss to the fire, water absorption, apparent porosity, rupture module to flexion, chemical analysis, ray-x diffraction and resistance to the compression of sample, which presented difficulties in the brick production, in the municipal district of Ivinhema/MS. The results showed the presence of clay minerals of the group of kaolinite, organic matter and quartz, good compaction, high porosity and low rupture module to the flexion, probably, due to the presence of kaolinite, quartz and high pozzolanic properties. Due to the high porosity, very low resistance and high pozzolanic properties, we suggest sample be used as pozzolans material, in great solid structures of concretes, such as barrages, port facilities and etc. Key-words: clay, characterization, physical properties, pozzolanic properties.