ESTUDO DE PROPRIEDADES FÍSICAS DE ARGILAS COLETADAS NA REGIÃO DE BATAYPORÃ/MS

Transcrição

1 28 de junho a 1º de julho de 2004 Curitiba-PR 1 ESTUDO DE PROPRIEDADES FÍSICAS DE ARGILAS COLETADAS NA REGIÃO DE BATAYPORÃ/MS R. Domingos e A.R. Salvetti Universidade Federal de Mato Grosso do Sul -UFMS, Depto de Física - CCET C P: 549; CEP: ; Campo Grande MS; rogedom@bol.com.br salvetti@nin.ufms.br RESUMO Este trabalho tem por objetivo caracterizar argilas do município de Batayporã/MS através de ensaios físicos realizados em corpos de prova cerâmicos e assim avaliar as potencialidades das mesmas para fabricação de materiais de construção civil. Para tanto foram utilizadas as análises das curvas de gresificação e a comparação das cores e dos valores numéricos obtidos nos ensaios, com as cores e propriedades físicas de argilas padrão-brasileiras. Os corpos de prova foram conformados por prensagem (26MPa), após moagem a seco e umidificação. Foram determinadas: a) massa específica aparente, retração linear de secagem e módulo de ruptura à flexão para os corpos de prova secos em estufa (110 C); b) massa específica aparente, perda ao fogo, retração linear de queima, módulo de ruptura à flexão, porosidade aparente e absorção de água, para corpos queimados a: 800 C, 900 C, 1000 C, 1100 C, 1150 C e 1250 C. Palavras-chaves: argila, propriedades físicas, curvas de gresificação. INTRODUÇÃO Neste trabalho realizou-se um estudo sobre as argilas encontradas no município de Batayporã/MS, localizado na região da várzea do Rio Paraná através de

2 28 de junho a 1º de julho de 2004 Curitiba-PR 2 caracterização física, com o intuito de avaliar o uso provável das mesmas para utilização na indústria cerâmica para fabricação de materiais de construção civil, pois apesar do uso crescente das argilas na indústria de cerâmica vermelha ou estrutural no Mato Grosso do Sul, poucas são as informações na literatura sobre essas argilas (1). Desta forma procuramos neste trabalho: a) enquadrar as argilas em um ou mais dos três grupos cerâmicos que seguem: a-1) argilas para cerâmica vermelha ou estrutural (tijolos, telhas, ladrilhos de piso e manilha); a-2) argilas para cerâmica branca (louça sanitária e doméstica, porcelana doméstica e técnica, azulejos e pastilhas); a-3) argilas para fabricação de materiais refratários (sílico-aluminosos e aluminosos). As classificações foram feitas comparando-se as cores e outras propriedades físicas dos corpos de prova (módulo de ruptura à flexão, absorção de água, porosidade aparente e massa específica aparente, em diversas temperaturas) com valores obtidos para argilas-padrões brasileiras (2) ; b) analisar o potencial das argilas no que se refere à fabricação de placas cerâmicas para revestimentos (pisos e azulejos). Para tanto comparou os parâmetros absorção de água e retração linear (com auxílio da curva de gresificação), bem como módulo de ruptura à flexão, com valores especificados na NBR 13818, Norma Brasileira Registrada que versa sobre placas cerâmicas para revestimento - especificação e métodos de ensaios (3,4,5, 6,7,8,9).

3 28 de junho a 1º de julho de 2004 Curitiba-PR 3 Figura 1: Localização do município de Batayporã/MS. MATERIAIS E MÉTODOS O pó umidificado e granulado utilizado para confecção dos corpos de prova foi obtido através de secagem, moagem, peneiramento, umidificação com granulação e homogeneização das amostras de argilas coletadas na cidade de Batayporã/MS, conforme utilizada na cerâmica, sem a separação das partes com diferentes alterações por intemperismo. As amostras foram moídas a úmido em moinho giratório por 24 horas sem resíduo na peneira de abertura 0,177 mm (USS 80). Após a moagem, secagem e desagregação, as mesmas foram umidificadas até atingirem 8,5% de umidade, sendo então postas a repousar em recipientes hermeticamente fechados para não perderem umidade, no mínimo por 48 horas, após o que foram conformados corpos de prova, com cerca de 50g de massa e dimensões de aproximadamente 10,6cmx5,3cmx0,5cm. As prensagens foram efetuadas numa prensa semi-automática, da marca Gabbrielli, tendo sido adotado um ciclo de prensagem composto de dois estágios, sendo num

4 28 de junho a 1º de julho de 2004 Curitiba-PR 4 primeiro momento aplicado à amostra uma pressão de aproximadamente 9MPa e logo em seguida, de forma automática, uma pressão de aproximadamente 26MPa. Os corpos de prova recém-prensados foram pesados e medidos, postos a secar, primeiramente ao ar e posteriormente em estufa a 110 C, após o que eram novamente pesados e medidos de modo a determinarmos a umidade imediatamente após a prensagem (hc%), massa específica aparente após secagem em estufa (MEA (seca)), retração linear após secagem em estufa RL (seca) e módulo de ruptura à flexão após secagem em estufa (MRF (seca)). Após secagem os corpos foram queimados nas temperaturas de 800 C, 900 C, 1000 C, 1100 C e 1150 C em forno de laboratório tipo câmara com aquecimento elétrico, da marca Brasimet, acima de 1150 o C na temperatura de 1250 C foi utilizado o forno da marca Thermolyne, tipo mufla, este forno permitia programação do ciclo de queima. Todos os corpos foram submetidos a uma taxa de aquecimento de aproximadamente 8,3 C/min até a temperatura de 500 C, tendo permanecido nesta temperatura por meia hora e posteriormente tendo sido aquecidos a uma taxa de variação de cerca de 6 C/min até atingirem a temperatura desejada, permanecendo neste patamar por duas horas. Após as queimas foram determinadas propriedades físicas como: retração linear de queima RL (queima)%, perda ao fogo (PF%), cor após queima, absorção de água (AA%), porosidade aparente (PA%), massa específica aparente de queima (MEA (queima)) e módulo de ruptura à flexão após queima (MRF (queima)). Para determinação do módulo de ruptura à flexão foi utilizado um flexômetro da marca Gabbrielli, modelo CRAB-424, com determinação de força de ruptura da ordem de ± 0,1N. Foram rompidos dois corpos de prova da amostra, antes da queima, após secagem em estufa e três corpos após a queima, para cada uma das temperaturas. RESULTADOS E DISCUSSÃO Os resultados que se encontram compilados nas Tabelas I e II, que seguem, foram comparados com valores numéricos de propriedades físicas e cores de argilaspadrão brasileiras, já utilizadas na indústria cerâmica (2). Tabela I: Características dos corpos de prova antes das queimas (8).

5 28 de junho a 1º de julho de 2004 Curitiba-PR 5 Umidade do pó a ser prensado (hp%) 9,2% Umidade do corpo após prensagem 9,1% (hc%) Retração linear de secagem (RL (seca)) 0,35% Módulo de ruptura à flexão (MRF (seca)) 2,4 MPa Massa específica aparente (MEA (seca)) 1,61g/cm 3 Cor após secagem em estufa bege Tabela II: Características físico-cerâmicas dos corpos após as queimas (8,10). TEMP. PF C (%) MRF (queima) RL (queima) AA PA MEA (queima) (MPa) (%) (%) (%) (g/cm 3 ) 800 9,61 4,0 0,6 28,2 44,2 1, ,98 5,7 1,3 27,5 44,0 1, ,52 11,1 3,2 24,5 41,4 1, ,55 29,5 10,4 11,0 23,8 2, ,74 33,0 11,7 8,0 18,0 2, ,73 50,6 14,8 0,6 1,5 2,56 Os corpos de prova a 800 C apresentaram coloração alaranjada após as queimas; os corpos queimados a 900 C e 1000 C apresentaram coloração alaranjadaclara, os corpos de prova queimados a 1100 C apresentaram coloração alaranjadoescuro; a 1150 C apresentaram coloração alaranjado-amarronzado; os corpos queimados a 1250 C apresentaram coloração marrom-cinzento, nesta temperatura ocorreu empenamento longitudinal e superqueima (Figura 2).

6 28 de junho a 1º de julho de 2004 Curitiba-PR C 800 C 900 C 1000 C 1100 C 1150 C 1250 C Figura 2: Foto dos corpos de prova (frente e verso) após secagem e queima. Compararam-se os valores obtidos com as amostras estudadas com os valores padrões, obtendo-se assim um uso provável para as amostras em estudo, verificandose o enquadramento das mesmas em um ou mais dos três grupos cerâmicos a saber: cerâmica vermelha ou estrutural, cerâmica branca e cerâmica refratária (2). Os corpos quando da análise da cor, enquadrou-se no grupo cerâmica vermelha (8). Além da análise acima descrita, com o objetivo de ser verificada a potencialidade das amostras em estudo, com relação a possíveis aplicações das mesmas para confecção de placas cerâmicas para revestimentos (pisos e azulejos), foram analisadas as curvas de gresificação que seguem (Figura: 3), juntamente com valores numéricos dos módulos de ruptura à flexão constante da Tabela: II e comparou-se com as especificações da NBR que trata deste tema. As análises foram baseadas apenas nos parâmetros (AA%), (RL (queima)) e (MRF (queima)), fornecendo um indicativo de

7 28 de junho a 1º de julho de 2004 Curitiba-PR 7 utilização para as amostras, havendo outros parâmetros a serem analisados. A NBR classifica os produtos em vários grupos de absorção, por exemplo, para que uma amostra se enquadre no grupo de absorção BIIb, dentre outras características o produto acabado deverá apresentar absorção de água (AA%) maior que 6% e menor ou igual a 10%, uma variação dimensional inferior a ± 0,6% em relação à dimensão de fabricação, ou seja uma variação máxima da retração linear (RL%) de 1,2% e módulo de resistência à flexão médio maior ou igual a 18MPa. 15,0 12,0 Batayporã 30,0 25,0 RL (%) 9,0 6,0 20,0 15,0 10,0 AA (%) 3,0 5,0 0,0 0, Temperatura ( C) RL AA Figura 3: Curva de gresificação da amostra coletada no município de Batayporã/MS (8). A análise da curva de gresificação acima consistiu em pesquisarem-se os trechos para os quais os parâmetros AA(%) e RL(%) atendiam concomitantemente às especificações normatizadas, bem como o módulo de ruptura à flexão, na faixa de queima em que os parâmetros acima fossem satisfeitos, também se enquadrassem dentro das especificações da NBR em pauta. Para tanto foram utilizadas e observações visuais da curva de gresificação e cálculos complementares para determinação de temperaturas (faixas de queima). A seguir serão apresentados alguns valores, calculados para a curva de gresificação da amostra (Figura: 3), que utilizaremos para interpretação das amostras quanto ao critério de classificação no grupo BIIb: a) temperatura correspondente a 8% de absorção de água (AA) = 1150 C; b) variação de temperatura ( T) correspondente a 4% de variação de absorção de água ( AA) = 58 C;

8 28 de junho a 1º de julho de 2004 Curitiba-PR 8 c) variação de temperatura ( T) correspondente a 1,2% de variação de retração linear ( RL) = 46 C; d) amplitude de queima (menor variação de temperatura) = 46 C; e) temperatura mínima de queima = 1127 C; f) temperatura máxima de queima = 1173 C; g) módulo de resistência à flexão para a temperatura mínima de queima = 31,4MPa; h) módulo de resistência à flexão para a temperatura máxima de queima = 37,0MPa. A amostra enquadrou-se, pelos critérios analisados, no grupo de absorção BIIb, sendo que a mesma apresentou uma faixa de queima ( T) de 46 C. Cabe ressaltar que a amostra atingiu grande resistência mecânica na faixa de queima analisada para enquadramento no grupo de absorção BIIb (1127 C até 1173 C) provavelmente possuindo potencial para ser utilizada como matéria-prima de uma massa cerâmica. CONCLUSÃO A amostra, de acordo com o método utilizado, enquadrou-se no grupo cerâmica vermelha quando da análise da cor, enquadrou-se também no referido grupo quando da análise das propriedades físicas. Cabendo lembrar que a cor no grupo cerâmica vermelha é mais uma questão de aceitação do produto no mercado do que de qualidade tecnológica do mesmo. Quando da análise da curva de gresificação e dos valores dos módulos de ruptura a flexão foi verificado que a amostra alterada enquadrou-se, dentro dos parâmetros analisados, no grupo de absorção BIIb da NBR Referida amostra, devido ao fato de possuir elevada resistência mecânica para a faixa de queima correspondente ao grupo BIIb, provavelmente possui potencial para ser utilizada como uma das matérias-primas de uma massa cerâmica para fabricação de tijolos maciços e telhas. Cabe salientar que os estudos foram efetuados com a utilização de argilas específicas e não de uma massa cerâmica (misturas estratégicas de algumas matérias - primas) e que o método fornece apenas o uso provável para uma argila, ficando o uso definitivo condicionado a ensaios mais completos e específicos.

9 28 de junho a 1º de julho de 2004 Curitiba-PR 9 AGRADECIMENTOS Os autores agradecem a CAPES e ao CPq/PROPP-UFMS pelo apoio financeiro. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. Domingos, R. ; Estudo de Propriedades Físicas de Argilas do Estado de Mato Grosso do Sul. Campo Grande, Dissertação de mestrado - Universidade Federal de Mato Grosso do Sul - Depto de Física, Souza Santos, P.; Ciência e Tecnologia de Argilas. 2. ed. São Paulo, Edgard Blücher, V.1, Melchiades, F.G.; Quinteiro, F.; Boschi, A.O.; Cerâmica Industrial, 1(04/05), 30-31, Melchiades, F.G.; Quinteiro, F.; Boschi, A.O.; Cerâmica Industrial, 2(01/02), 23-26, Associação Brasileira de Normas Técnicas. Placas Cerâmicas Para Revestimentos - Especificação e Métodos de Ensaios - NBR Rio de Janeiro, s. ed., Rodrigues, H. M.; Salvetti, A.R.; Estudo de Argilas de MS Região Norte e Leste Anais do 43 Congresso Brasileiro de Cerâmica, Salvetti, A.R.; Rodrigues, H.M.; Anais do 42 Congresso Brasileiro de Cerâmica,V.1, , Martins, T. A.; Estudo de Propriedades Físicas de Argilas do Estado de Mato Grosso do Sul. Campo Grande, Dissertação de mestrado - Universidade Federal de Mato Grosso do Sul - Depto de Física, Martins, T.A., Maia, L.J.Q., Gesicki, A.L.D., Salvetti, A.R., Caracterizações Química e Física de Argilas da Cidade de Coxim no Estado de Mato Grosso do Sul, Anais do 44 Congresso Brasileiro de Cerâmica, 92(1, 12) Singer, F. y Singer, S. - Cerâmica Industrial; Urmo, S.A., Spain, PHYSICAL PROPERTIES OF TEST SPECIMENS MADE FROM BATAYPORÃ CLAY MATERIAL

10 28 de junho a 1º de julho de 2004 Curitiba-PR 10 ABSTRACT We determined physical properties, as porosity, water absortion, flexion rupture modulus, linear shrinkage, etc. using test specimens conformed by pression (268Kgf/cm 2 ), with clay material from Batayporã state of Mato Grosso do Sul, Brazil and evaluated the clay s potentiality to be used in building. The test specimens were fired at: 800 C, 900 C, 1000 C, 1100 C, 1150 C and 1250 C. Key words: clay, physical properties, water absortion and linear shrinkage.