MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO

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1 MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO de Oliveira, Arquiteta Urbanista

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3 Cerâmicas Tradicionais: Produtos das indústrias dos silicatos. - Porosas: produtos das argilas, cimento Portland; -Impermeáveis: vidros de silicatos, grès porcelânico. Cerâmicas avançadas, finas, novas: - Óxidos cerâmicos puros; - Cerâmicas magnéticas, condutoras, semi-condutoras, supra-condutoras, etc. - Refratários alto desempenho; - Carbetos; Boretos; - Vidros especiais; Peneiras moleculares; - Vidro-cerâmicas, sol-gel; - Cermet; Cermpolímero.

4 DEFINIÇÃO a) Pedras Artificiais: Materiais que substituem as pedras em suas aplicações ou têm aparência geral semelhante. - Materiais de cerâmicas; - Materiais de cimento. b) Cerâmicas: Pedra artificial obtida pela moldagem, secagem, e cozedura das argilas ou de mistura contendo argilas. Definição científica: Associação entre elementos metálicos e elementos não-metálicos geralmente por ligação iônica. Possui grande durabilidade (alta temperatura de fusão). São isolantes elétricos e térmicos. Duros, mas frágeis.

5 AS ARGILAS - DEFINIÇÃO Materiais terrosos que quando misturados com a água apresentam alta plasticidade. Constituídas de partículas cristalinas extremamente pequenas formadas por um número estrito de substâncias: os argilo-minerais (uma argila pode ser constituída por um ou mais argilo-minerais). "As argilas são compostas por partículas coloidais de φ < 0,005 mm, com alta plasticidade quando úmidas e que, quando secas, formam torrões dificilmente desagregáveis pela pressão dos dedos", segundo a ABNT.

6 AS ARGILAS - DEFINIÇÃO Argilo-minerais: Silicatos hidratados de alumínio, ferro e magnésio, mais elementos alcalinos e alcalinoterrosos e sílica, alumina, mica, óxido de ferro, magnésio, matéria orgânica, etc. Resultantes da degradação das rochas sob a ação da água e gás carbônico. Não existem duas jazidas de argila rigorosamente iguais.

7 AS ARGILAS TIPOS DE DEPÓSITOS DE ARGILA: Na superfície das rochas, como resultado da decomposição superficial das mesmas; Nos veios e trincas das rochas; Nas camadas sedimentares, onde foram depositadas por vento e chuvas; ARGILAS RESIDUAIS: Encontradas no local onde se originou. Caulins (primários) ricos em quartzo, mica e feldspato. CERÂMICA BRANCA ARGILAS SEDIMENTARES: Depósito fica longe da rocha de origem, foi transportada: Pela água: estratificada e pelo vento: não estratificada, mas porosa. Mais rica em argilominerais e menos rica em quartzo e restos da rocha de origem: caulins secundários CERÂMICA VERMELHA.

8 AS ARGILAS TIPOS DE ARGILA: Argilas de cor de cozimento branca: caulins e argilas plásticas; Argilas refratárias: caulins, argilas aglomerantes aluminosas; Argilas para a produção de grés; Argilas para materiais cerâmicos estruturais, amarelas ou vermelhas; Classificação conforme a maior ou menor quantidade de colóides*: - Argilas gordas: plásticas, se deformam muito no cozimento (argilo-minerais ricos em alumina); -Argilas magras: mais porosas e frágeis (argilo-minerais ricos em sílica). *são sistemas nos quais um ou mais componentes apresentam pelo menos uma de suas dimensões em det. medida (1nm a 1µm)

9 AS ARGILAS - COMPONENTES: Caulim: caulinita ( pó branco) misturada com outros elementos. - Argilo-mineral mais simples - Estrutura lamelar: camada mista de silicato e hidróxido de alumínio - Úmida muito plástica ; Secagem alta retração Óxido de ferro - Cor avermelhada; - Diminui a plasticidade e refratariedade.

10 AS ARGILAS - COMPONENTES: Sílica livre (areia) - Reduz a plasticidade e retração; - Aumenta a brancura; -Diminui a resistência mecânica, mas melhora a sinterização. Alumina livre ( óxido de alumínio) - Aumenta a refratariedade; -Reduz a plasticidade e resistência mecânica. Feldspatos ( fundentes) - Diminuem a plasticidade e o ponto de fusão; - Aumentam a massa específica, resistência e impermeabilidade.

11 AS ARGILAS - COMPONENTES: Compostos cálcicos (sais) - Reduzem refratariedade e plasticidade; - Dão eflorescências. Matéria orgânica - Aumenta a plasticidade, porosidade e retração; - Dá a cor escura das argilas antes do cozimento. Água - Água de constituição: pertence à rede cristalina; - Água de plasticidade ou adsorvida: adere à superfície das partículas coloidais; - Água de capilaridade, livre ou de poros: preenche os poros e vazios.

12 AS ARGILAS - PROPRIEDADES: Plasticidade: Propriedade que um sistema possui de se deformar pela aplicação de uma força e de manter essa deformação quando a força é retirada. Resulta das forças de atração entre partículas de argilo-minerais e a ação lubrificante da água entre as partículas lamelares; forças de atração que podem ser anuladas se a película de água entre as lamelas é excessiva. Limite de Plasticidade (LP): Teor de água expresso em % de argila seca à 110 ºC de uma massa plástica de argila, acima da qual a massa pode ser enrolada em cilindros com 3 à 4 mm de diâmetro e 15 cm de comprimento. Argilas que não podem formar esse cilindro com nenhum teor de água são consideradas como não plásticas.

13 AS ARGILAS - PROPRIEDADES: Limite de liquidez ( LL): Teor de água expresso em % de argila seca a 110 ºC, acima do qual a massa flui como um líquido, quando agitada ligeiramente. Índice de Plasticidade: IP = LL LP Índice de Consistência: IC = LL - h LL - LP h = teor de umidade no estado em que a argila se encontra na natureza.

14 AS ARGILAS - PROPRIEDADES: Classificação da ABNT: Argila muito mole IC < 0 corre com facilidade entre os dedos; Argila mole 0 < IC < 0,5 facilmente moldada pelos dedos; Argila média 0,5 < IC < 0,75 requer esforço médio; Argila rija 0,75 < IC < 1 requer grande esforço; Argila dura IC > 1 não pode ser moldada pelos dedos. A Plasticidade depende do tipo e percentagem dos argilo-minerais, do tamanho e forma das partículas, da capacidade de troca de íons e da presença de outras substâncias.

15 AS ARGILAS - PROPRIEDADES: Retração: Secagem: Evaporação da água. A distância entre as partículas diminui, ocorre a retração. A retração é proporcional ao grau de umidade, composição da argila e ao tamanho das partículas. Retração não é uniforme bloco pode se deformar. Fatores que aumentam a plasticidade, também aumentam a retração.

16 AS ARGILAS - PROPRIEDADES: Secagem e sinterização: -Secagem: Evaporação da água retração. A secagem no interior da peça ocorre pela difusão da água até a superfície onde acontece a evaporação. Se a velocidade de evaporação é maior do que a velocidade de difusão da água do interior da peça até a superfície. A superfície seca antes do interior e se retrai. Ocorre tensão diferencial, ocasionando fissuras e deformação da peça. É necessário controlar a velocidade de evaporação a fim de que ela seja no mínimo da ordem de grandeza da velocidade de difusão da água. É feito o controle da temperatura, umidade e fluxo de ar. Observação: A espessura da peça tem influência na secagem.

17 AS ARGILAS - PROPRIEDADES: Secagem e sinterização: - Sinterização (queima): Até 110 ºC: Evaporação da água de capilaridade e amassamento. A partir de ºC: Perda da água adsorvida: A argila se enrijece. Entre 600 e 800 ºC: - Perda da água de constituição; - Combustão da matéria orgânica; - Decomposição da pirita FeS2 Fe2O3 (cor); - Decomposição dos hidróxidos; - Transformação alotrópica do quartzo α β (573 C).

18 AS ARGILAS - PROPRIEDADES: Secagem e sinterização: - Sinterização (queima): Entre 800 e 950 ºC: - Calcinação dos carbonetos óxidos; - Decomposição dos sulfetos; A partir de 950 ºC: Início da vitrificação ( sinterização). A sílica de constituição e a das areias, assim como os feldspatos, formam uma pequena quantidade de vidro que aglutina os demais elementos dando após o resfriamento dureza, resistência e compactação ao conjunto. A qualidade de um artigo cerâmico depende da quantidade de vidro formado: é ínfima nos tijolos comuns e, grande nas porcelanas.

19 AS ARGILAS - PROPRIEDADES: PROPRIEDADES DAS CERÂMICAS: Dependem da constituição, cozimento, processo da moldagem, etc. Propriedades Mecânicas: Alta resistência à compressão: - Relacionada com as forças interatômicas; - Aumenta com granulometria mais homogênea e fina; -Diminui com o aumento da porosidade. Ex: 10% de porosidade pode diminuir em 50% o módulo de ruptura do mesmo material sem poros. σmr = σo exp (-np)

20 AS ARGILAS - PROPRIEDADES: Propriedades Mecânicas: Baixa resistência à tração: Fratura frágil. Formação e propagação das fissuras através da seção transversal do material numa direção perpendicular à carga aplicada. Microfissuras na superfície e na massa, poros internos, contornos de grãos amplificam a intensidade das cargas aplicadas e facilitam a propagação das tensões. Dureza, resistência ao desgaste: depende da quantidade de vidro formado. - Absorção ou porosidade aparente: Percentagem de aumento de peso que a peça apresenta após 24 horas de imersão de água. Absorção de água depende da compactação, dos constituintes, a queima, etc.

21 AS ARGILAS - PROPRIEDADES: - Sucção:. Cerâmicas com alta sucção argamassa plástica com alto teor água/cimento;.cerâmicas com baixa sucção argamassa firme. - Outras propriedades:. Mau condutor elétrico e térmico;. Bom isolante acústico, mas péssimo absorvente acústico.

22 AS ARGILAS - PROPRIEDADES: - Desagregação das cerâmicas: Agentes físicos: - Umidade e vegetação: Depende da porosidade; - Fogo: Resistência à compressão diminui quando a temperatura aumenta por causa das tensões diferenciais criadas pela dilatação desuniforme dos componentes. Agentes químicos: Sais internos são dissolvidos pela umidade e podem recristalizar na superfície: eflorescência. Má aparência. Deslocamento e queda de revestimento. Agentes mecânicos: - Baixa resistência á flexão uso em compressão ; - Devem ser resistentes aos choques (transporte).

23 AS ARGILAS CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS CERÂMICOS USADOS NA CONSTRUÇÃO: a) Materiais cerâmicos secos ao ar; b) Materiais cerâmicos de baixa vitrificação; c) Materiais cerâmicos de alta vitrificação: - Materiais de louça; -Materiais de grès cerâmico. d) Refratários.

24 AS ARGILAS FABRICAÇÃO DA CERÂMICA: Segue os seguintes passos: - Exploração da jazida ( extração do barro); - Preparação da matéria-prima; - Moldagem; - Cozimento; - Vitrificação especial (às vezes).

25 AS ARGILAS - FABRICAÇÃO Exploração da jazida: Localização (em relação à indústria e centro consumidor); Remoção da camada superficial (grande porcentagem de matéria orgânica); Características geológicas (equipamentos adequados); Topografia do local (facilidade de acesso); Profundidade máxima; Características do barro relacionadas com a aplicação: Teor de argila, Profundidade, Granulometria, Umidade, etc. Exemplo: Matéria orgânica porosidade Carbonato de Cálcio e compostos sulfurosos fendas

26 AS ARGILAS - FABRICAÇÃO Preparação da matéria-prima: Sazonamento (ou apodrecimento da argila: exposição às intempéries): - Fermentação da matéria-orgânica; - Lavagem de sais solúveis; - Desagregação dos torrões; -Oxidação de piritas (sulfeto de ferro). Eliminação das impurezas grosseiras (sedimentação, centrifugação, etc.). Maceração: Desintegração, trituração, peneiramento: para a obtenção de partículas menores.

27 AS ARGILAS - FABRICAÇÃO Preparação da matéria-prima: Loteamento do barro: Correção para dar à mistura a constituição desejada relacionada à aplicação. - Cerâmica fina: eliminação dos grãos graúdos por lavagem sedimentação e filtração; - Adição de areia fina ou argila já cozida e depois moída: diminuir a retração. Observação: uma argila muito magra ( com poucos colóides) se tornará muito porosa, quebradiça e absorvendo muita umidade. Necessidade de corrigir o teor de argila. Amassamento e mistura: Adição da água ou não. - Proporciona a homogeneidade; - Prepara a pasta para a moldagem.

28 AS ARGILAS - FABRICAÇÃO Moldagem: Operação que vai dar a forma desejada à pasta cerâmica; Acrescentando-se mais água: facilidade de moldagem consumo de energia; contração na secagem e deformação tempo de secagem; * Moldagem com pasta fluída: 30 à 50 % de água; Processo de barbotina: - a solução é colocada em moldes porosos de gesso - a água é absorvida e a argila adere às paredes - quando seca, a peça se retrai e se descola

29 AS ARGILAS - FABRICAÇÃO Porcelanas, louças sanitárias, peças para instalação elétrica e de formato complexo. * Moldagem com pasta plástica mole ( branda): 25 à 40 % de água ; Moldes de madeira ou torno de oleiro ( manual ou automático); Vasos, pratos, xícaras, tijolos brutos. * Moldagem com pasta plástica consistente (dura): 15 à 25 % de água; Processo de extrusão: forçar a massa a passar sob pressão, através de um bocal apropriado, formando uma fita uniforme e contínua; depois a coluna é cortada no comprimento desejado;

30 AS ARGILAS - FABRICAÇÃO Moldagem com pasta plástica consistente (dura): Processo pode ser acoplado com uma câmara de vácuo: porosidade; Tijolos, tijoletas, tubos cerâmicos, telhas, refratários; Telhas: extrusão e depois moldagem em prensas. * Moldagem a seco ou semi-seco: 5 à 10 % de água; Compactação com prensas: 5 até 700 Mpa; Vantagens: - Simplicidade das operações e produção em massa; - Tempo de secagem reduzido; - Peças de muito boa qualidade (não tem bolhas).

31 AS ARGILAS - FABRICAÇÃO Moldagem a seco ou semi-seco: Desvantagens: - Investimento elevado; -Limitação dos formatos. Ladrilhos, azulejos, pisos, refratários, isoladores elétricos, tijolos e telhas de qualidade superior.

32 AS ARGILAS - FABRICAÇÃO Secagem: Objetivo: Evaporar a maior quantidade possível de água antes da queima. - Evaporação da água dos poros ( sem retração) seguida por - Evaporação da água adsorvida retração Necessidade de controlar a secagem: Se a velocidade de evaporação da água é superior à velocidade de difusão da mesma do centro para a superfície da peça. Geração de tensões internas diferenciais. Deformação da peça e fissuras. Velocidade de evaporação = velocidade de difusão.

33 AS ARGILAS - FABRICAÇÃO Secagem Processos: a) Secagem natural - Processo comum nas olarias, mas é demorado (3 a 6 semanas p/ argilas moles, 1 semana p/ argilas rijas) e exige grandes superfícies; - Em telheiros extensos ao abrigo do sol e com ventilação controlada; -Em depósitos colocados em torno e acima do forno. b) Secagem por ar quente-úmido - Material é posto nos secadores onde recebe ar quente com alto teor de umidade: evaporação da água livre ( poros); - Depois recebe só ar quente: perda da água adsorvida ou da plasticidade.

34 AS ARGILAS - FABRICAÇÃO Secagem Processos: c) Secadores de túnel: Peças são colocadas em vagonetes que percorrem lentamente um túnel no sentido da menor para a maior temperatura ( aproveitamento do calor residual dos fornos C). d) Secagem por radiações infra-vermelhas: - Pouco usado custo, peças delgadas; - Alto rendimento e pouca deformação; - Peças de precisão.

35 AS ARGILAS - FABRICAÇÃO Secagem Processos: e) Cozimento: Vitrificação coesão; Uniformidade das temperaturas no interior do forno; Rendimento máximo, diminuindo as perdas por irradiação. e.1) Fornos intermitentes: Cozimento de um lote de cada vez. Elevado consumo de combustível e de mão-de-obra; Desgaste da estrutura ( ciclos de queima-resfriamento); Custo de instalação pequeno Facilidade de execução.

36 AS ARGILAS - FABRICAÇÃO Secagem Processos: e.1) Fornos intermitentes: 1) Forno de meda 2) Forno intermitente comum 3) Forno intermitente de chama invertida 4) Forno de mufla 5) Forno combinado e.2) Fornos semi-contínuos e.3) Fornos contínuos 1) Forno de Hoffmann 2) Forno de Túnel

37 AS ARGILAS - MATERIAIS MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO DE CERÂMICA: 1. Adobe: Argila seca ao ar sem cozimento: construções rústicas; Compressão: até 7 MPa; Problema com a umidade: se torna novamente plástica; Argila pode ser usada com argamassa de assentamento.

38 AS ARGILAS - MATERIAIS MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO DE CERÂMICA: 2. Tijolos comuns: Tijolos (cerâmicas) comuns: porosidade alta, superfícies ásperas e que foram fabricados com pequena prensagem;

39 AS ARGILAS - MATERIAIS MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO DE CERÂMICA: 3. Telhas comuns: Processo de fabricação quase idêntico à fabricação dos tijolos comuns, mas o barro deve ser mais fino e homogêneo. A moldagem é feita por prensagem. A secagem deve ser mais lenta que para os tijolos, para diminuir a deformação. A queima é feita nos mesmos tipos de forno.

40 AS ARGILAS - MATERIAIS MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO DE CERÂMICA: 4. Tijoleiras e ladrilhos: São tijolos de pequena espessura, usados em pavimentação e revestimentos.

41 AS ARGILAS - MATERIAIS MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO DE CERÂMICA: Comuns (porosos): tijoleiras - Vários tamanhos: mais usuais são quadrados ou retangular; - Existe peças especiais para arremates; -Espessura ± 2 cm. Prensados: ladrilhos - Alto grau de vitrificação: compacto e impermeável; - Face inferior: rugorosidade e saliências ( a fixação); - Alta resistência ao desgaste (pisos); - Espessura 5-7 mm; - Podem ser coloridos (pigmentos).

42 AS ARGILAS - MATERIAIS MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO DE CERÂMICA: Materiais cerâmicos de alta vitrificação: Classificados segundo a qualidade na textura interna: -Materiais de grès cerâmico tem textura quase compacta - Materiais de louça (faiança): impermeáveis na superfície e mais porosos no interior azulejos e louça sanitária

43 AS ARGILAS - MATERIAIS Materiais de grès cerâmico: a) Manilhas Tubos cerâmicos p/ condução de esgotos sanitários, remoção de despejos industriais e canalização de águas pluviais. Podem ser vidrados internamente e externamente ou só na parte em contato com os líquidos.

44 AS ARGILAS - MATERIAIS Materiais de grès cerâmico: b) Ladrilhos de grés (lito-cerâmica) Massa quase vitrificada, mais compacta que a cerâmica vermelha e menos branca que a faiança; Material de qualidade superior; geralmente é feita uma esmaltação na face aparente; Formas.

45 AS ARGILAS - MATERIAIS Materiais de louça branca: Argilas quase isentas de óxido de ferro, contendo quartzo e feldspato finamente moídos. a) Louça: Pó de louça : argilas brancas (caulins quase puro). Produtos duros, de granulometria fina e uniforme com superfície vidrada. - Louça calcária ( louça de mesa); - Louça feldspática ( azulejos, cerâmica sanitária); - Louça mista. Vidrado : aplicado após uma primeira cozedura, seguindo-se então, o recozimento, quando se transforma em vidro.

46 AS ARGILAS - MATERIAIS Materiais de louça branca: a) Louça: Problemas com o vidrado: - Homogeneidade (espessura, cor) ao longo da peça ondulações na superfície. - Diferença de coeficiente de dilatação térmica com o corpo cerâmico tensões diferenciais trincas no vidrado.

47 AS ARGILAS - MATERIAIS Materiais de louça branca: b) Azulejos São placas de louça: - de pouca espessura - vidrados numa face (externa) impermeabilidade e durabilidade - não vidrados na face posterior e nas arestas e até possuem saliências e reentrâncias para melhorar e aderência com argamassa de assentamento e de rejuntamento. Função: Revestir outros materiais proteção e bom acabamento. Processo de fabricação: - Biscoito : moldagem a seco com prensagem e queima a ± 1200 C. - Vidrado : misturas de óxidos de grande fusibilidade com corantes adequados; - Recozimento (biqueima) ou monoqueima.

48 AS ARGILAS - MATERIAIS Materiais de louça branca: b) Azulejos O vidrado deve apresentar alta resistência às variações de temperatura e umidade, sem gretar. Dimensões comuns : 15 x 15 e 10 x 10 cm Superficie : lisa ou chamalotada; Arestas : de quinas retas, biseladas ou boleadas.

49 AS ARGILAS - MATERIAIS Materiais de louça branca: c) Louça sanitária Normalização ampla e pouco obedecida. Pedido: Especificação deve ser bem detalhada. Ex.: - Bacia sanitária com ou sem sifão; - Lavatórios comuns ou com pedestal, com ou sem saboneteira (uma ou duas), apontados para uma ou duas torneiras; - Mictório de parede, de bacia ou de pedestal.

50 AS ARGILAS - MATERIAIS Materiais de louça branca: g) Cerâmicas refratárias: Refratária: que não se deformam abaixo de 1520 C; Altamente refratária: que não se deformam abaixo de 1785 C; Devem apresentar estabilidade de volume, resistência mecânica e resistência química; Argilas refratária (pobre em cal e óxido de ferro) sílico-aluminosas, aluminosas, silicosas, magnesita, cromita, etc. Processo: prensagem e queima até 2500 C; Forma: tijolos maciços ou tijolos especiais para chaminés e abóbadas; Assentamento: argamassa refratária obtida com a mesma argila do tijolo sem cimento ou com cimento aluminoso.

51 REVESTIMENTOS CERÂMICOS

54 TERMOS

55 TERMOS

56 TERMOS

57 TERMOS

58 NORMATIZAÇÃO

59 REVESTIMENTOS CERÂMICOS - Função principal revestir outros materiais para dar proteção e bom acabamento. - Principais Normas para Revestimentos Cerâmicos: Normas internacionais ISO-DIS e ISO-DIS adotada pela ABNT. - Qualidade Superficial: É determinada pela presença de determinados defeitos de fabricação: trincas, gretas, falta de esmalte, ondulações, depressões, furos, pontos, manchas, defeitos de decoração, cantos e arestas quebrados, diferenças de tamanho e de tonalidade..classe A: se verificar nenhum defeito a uma distância de 1 metro.classe B: se verificar algum defeito a uma distância de 1 metro.classe D: se verificar algum defeito a uma distância de 3 metros

61 REVESTIMENTOS CERÂMICOS Resistência às manchas: É a facilidade e eficiência com que podem ser removidas sujeiras, manchas e outros materiais entrando em contato com a superfície; é importante no caso de aplicação em hospitais, restaurantes, laboratórios, indústrias alimentícias, etc.:

62 REVESTIMENTOS CERÂMICOS Resistência química: É a capacidade do revestimento de não alterar sua aparência quando em contato com produtos químicos:

63 REVESTIMENTOS CERÂMICOS Resistência mecânica:

64 REVESTIMENTOS CERÂMICOS - Resistência mecânica: Resistência a abrasão: É o desgaste superficial causado pelo movimento de pessoas e objetos provocando perda de brilho, variações de tonalidade, etc. Para os revestimentos esmaltados, a avaliação é visual do desgaste provocado por um equipamento padronizado, medindo-se o PEI:

65 REVESTIMENTOS CERÂMICOS Os materiais cerâmicos podem ser classificados, dependendo de sua superfície, em: -Esmaltados -Não esmaltados Dentro dessa classificação podem ser classificados ainda, de acordo com o processo de conformação utilizados: -Extrudado -Prensado Outro tipo de classificação é em função do tipo de tratamento térmico: -Biqueima -Monoqueima Quanto a característica de absorção de água, mediante uma denominação tipológica de uso comercial, conforme tabela a seguir.