CARACTERÍSTICAS FÍSICAS E MECÂNICAS DE PRODUTOS DE CERÂMICA VERMELHA PRODUZIDOS NA REGIÃO CENTRAL DO ESTADO DO RIO GRANDE DO SUL

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1 28 de junho a 1º de julho de 2004 Curitiba-PR 1 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS E MECÂNICAS DE PRODUTOS DE CERÂMICA VERMELHA PRODUZIDOS NA REGIÃO CENTRAL DO ESTADO DO RIO GRANDE DO SUL J. M. D. Soares; R. R. Tomazetti; T. A. Zancanaro; T. Uzeika Rua Honório Magno, Santa Maria - RS - CEP jmario@ct.ufsm.br - fone 0** Universidade Federal de Santa Maria (UFSM) - CT - Santa Maria - RS RESUMO Este trabalho apresenta os resultados finais de um estudo que analisou 60 amostras de produtos cerâmicos (tijolos maciços e blocos de vedação) de 32 indústrias de cerâmica vermelha da Região Central do Estado do Rio Grande do Sul. As amostras foram submetidas a ensaios de resistência mecânica, absorção de água e taxa de absorção inicial (IRA), realizados em conformidade com as Normas Técnicas da ABNT e ASTM-C 67 (IRA). Os valores médios encontrados para resistência à compressão variam de 3,2 MPa a 18,7 MPa para tijolos maciços e de 0,5 MPa a 3,0 MPa para blocos de vedação. Os valores médios de absorção variam de 9,7 % a 23,1% para blocos de vedação. Os resultados mostram que 38% das amostras de blocos de vedação não atendem ao valor mínimo de resistência especificado por norma e apresentam absorção de água dentro das faixas de aceitação recomendadas pela ABNT. Palavras-chave: produtos, cerâmica, ensaios. INTRODUÇÃO A Região Central do Estado do Rio Grande do Sul é constituída por 35 municípios, onde estão distribuídas 84 indústrias de cerâmica vermelha, na sua maioria de pequeno porte e estrutura familiar como ocorre na maioria das regiões do Brasil. Estas empresas têm relevante participação econômica e social na região e fabricam tijolos maciços, blocos de vedação, blocos portantes de alvenaria estrutural, telhas e tavelas (componentes para lajes) (1) (2). Apesar de passados muitos anos desde o início da utilização dos produtos cerâmicos, seu processo produtivo sofreu pouca evolução tecnológica,

2 28 de junho a 1º de julho de 2004 Curitiba-PR 2 principalmente no Brasil, ocasionando baixa produtividade e desperdícios para o setor da construção civil. Alguns produtos têm apresentado qualidade insatisfatória, observada em inúmeras pesquisas em todo o país, propiciando a entrada de novos materiais no mercado com as mesmas funções na edificação (3). Desta forma, esta pesquisa objetiva avaliar os produtos cerâmicos fabricados na Região Central do Estado do Rio Grande do Sul frente às Normas da ABNT, a partir da qual seja possível propor melhorias para o desenvolvimento desses materiais. Este trabalho é resultado de uma dissertação de mestrado (1) que analisou os produtos cerâmicos e indústrias de cerâmica vermelha de 34 municípios da Região Central do Estado do Rio Grande do Sul. METODOLOGIA Definido o universo de 60 amostras de 32 indústrias cerâmicas, a equipe de pesquisa partiu para a coleta de amostras dos produtos nas empresas, utilizando um critério aleatório para coleta das amostras que são constituídas de 24 unidades/tipo. Os resultados dos ensaios apresentados neste trabalho, referem-se a 28 amostras de tijolos maciços e 32 amostras de blocos de vedação. Na seqüência foram realizados ensaios de absorção de água das amostras de blocos de vedação, segundo as recomendações da NBR 8947 (4) (fervura por 2 horas para obtenção da massa saturada) e IRA ASTM-C67 (5) (taxa de absorção inicial). Os ensaios mecânicos de ruptura à compressão foram realizados conforme procedimentos recomendados pela ABNT (NBR 6460 para tijolos maciços (6) e NBR 6461 para blocos cerâmicos (7) ), sendo cada amostra constituída de 13 unidades que, após serem capeadas com argamassa, ficaram imersas em água por 24 horas, antes da ruptura. As Figuras 1 e 2 mostram detalhes dos ensaios. Figura 1 Ensaio de absorção de água em bloco de vedação Figura 2 Ensaio de resistência à compressão de tijolo maciço

3 28 de junho a 1º de julho de 2004 Curitiba-PR 3 RESULTADOS E DISCUSSÃO Análise dos resultados de resistência à compressão - blocos de vedação A Tabela I apresenta os resultados médios de ensaios de resistência à compressão simples para as amostras de blocos de vedação de 2, 4, 6 e 10 furos. Observa-se dessa tabela que a resistência à compressão varia de 0,5 MPa a 3,0 MPa e os coeficientes de variação estão entre 7,7 e 51,5%, com valores acima do limite aceitável de 25% para cerâmica vermelha (8) em 53% das amostras. Tabela I - Resistência Mecânica e Coef. De Variação para Blocos de Vedação Olaria Bloco Resistência à Coeficiente de compressão (MPa) variação (%) 4F 1,60 19, F 1,68 25,21 6F 0,50 14,43 6F 1,23 25, F 1,08 16,14 10F 1,28 27,17 2F 3,00 18,63 4F 1,52 7,70 6F 1,03 29,55 6F 0,90 26, F 0,75 25,91 6F 0,83 25, F 1,67 10,14 6F 0,58 27, F 0,65 21,76 6F 2,21 28,51 6F 1,96 34, F 1,75 18,22 6F 0,82 33, F 0,71 31,60 2F 2,22 8,92 4F 1,56 21,05 6F 0,78 17,20 6F 0,74 27, F 0,87 23, F 1,92 17,08 6F 1,84 25,04 4F 1,93 23, F 1,65 51,48 6F 1,16 24, F 0,93 37, F 1,76 30,80 Obs: (2F, 4F, 6F, 10F) número de furos dos blocos de vedação.

4 28 de junho a 1º de julho de 2004 Curitiba-PR 4 A Figura 3 mostra os resultados de resistência à compressão das amostras de blocos de vedação de 4 furos e seu desempenho frente às categorias definidas pela NBR7171 (9) (Classe 10 1,0MPa; Classe 15 1,5MPa; Classe 25 2,5MPa). Podese ver que todas as amostras possuem resistência à compressão superior a mínima de 1,0MPa especificada por norma. Todas as amostras se enquadram na classe 15 da NBR TENSÃO DE RUPTURA (MPa) 3,0 2,0 1,0 0,0 25 CLASSE 1,92 1,93 1,60 1,67 1,75 1,52 1,56 15 CLASSE 10 CLASSE OLARIAS - BLOCOS DE 4 FUROS Figura 3 Resistência à compressão de blocos de vedação de 4 furos A Figura 4 apresenta os resultados de resistência à compressão das amostras de blocos de vedação de 6 furos. Os valores médios de resistência à compressão são preocupantes, pois 12 (55%) das 22 amostras analisadas não atenderam ao valor mínimo de resistência à compressão especificado pela NBR 7171/92, parcialmente explicado pela geometria da seção transversal (furos redondos). Além disso 3 amostras apresentaram valores médios de resistência muito próximos ao mínimo de 1,0MPa, o que indica que algumas unidades dessas amostras tiveram valores inferiores a 1,0MPa. Quanto as amostras de blocos de vedação de 2 e 10 furos os resultados foram satisfatórios, pois os valores médios de resistência à compressão estão acima do mínimo especificado pela NBR 7171/92.

5 28 de junho a 1º de julho de 2004 Curitiba-PR 5 3,0 TENSÃO DE RUPTURA (MPa) 2,0 1,0 1,68 0,50 1,23 1,08 1,03 0,90 25 CLASSE 15 CLASSE 0,75 0,83 0,58 0,65 2,21 1,96 1,84 1,65 1,76 0,82 0,71 0,78 0,74 0,87 1,16 0,93 0, CLASSE OLARIAS - BLOCOS 6 FUROS Figura 4 Resistência à compressão de blocos de vedação de 6 furos A variabilidade obtida nos resultados dos ensaios de resistência à compressão está relacionada as etapas de produção como: não homogeneidade da matéria prima das misturas, umidade de moldagem, secagem deficiente, variação da temperatura e tempo de queima, entre outros. Valores baixos de resistência à compressão também foram encontrados em outras pesquisas. O INMETRO (10), ao avaliar amostras de blocos de vedação de 11 estados brasileiros, verificou que 50% das amostras não atingiram a resistência à compressão mínima de 1,0 MPa. Silva et al. (11), ao analisarem produtos cerâmicos utilizados na Região de São Carlos, constataram que nenhuma das amostras analisadas apresentaram valores compatíveis com as especificações de norma. Por outro lado em pesquisas realizadas por Sposto e Perini (12), que avaliou blocos cerâmicos fornecidos ao Distrito Federal, e Santos et. al. (13), que analisou o setor de cerâmica vermelha do Vale do Rio dos Sinos - RS, todas amostras de blocos de vedação apresentaram valores médios de resistência à compressão em conformidade com a NBR 6461/83, porém com alta variabilidade dos resultados. Análise dos resultados de resistência à compressão - Tijolos Maciços A Tabela II apresenta os resultados médios de resistência à compressão para as amostras de tijolos maciços.

6 28 de junho a 1º de julho de 2004 Curitiba-PR 6 Tabela II - Resistência Mecânica e Coeficiente de Variação dos Tijolos Maciços Olaria Resistência à compressão Coeficiente de variação (MPa) (%) 1.1 9,83 13, ,28 22,37 11,22 7, ,57 16, ,58 10, ,18 8, ,84 41, ,47 26, ,20 10, ,82 39, ,23 13, ,04 21,72 8,66 27, ,43 16, ,94 18,98 10,77 22, L 18,68 6, R 13,31 8, ,40 13, ,76 37,36 2 9,33 26, ,40 19, ,95 24, ,03 18, ,74 11, ,97 33, ,97 24, ,98 14,42 Obs: (22.1 L) tijolo maciço com face lisa e (22.1 R) tijolo maciço com face ranhurada. A Figura 5 mostra os resultados de resistência à compressão das amostras de tijolos maciços, onde pode-se ver que todos os produtos analisados apresentaram valores muito acima do mínimo estipulado pela NBR 7170 (14) que é de 1,50 MPa. O maior valor médio obtido de resistência é de 18,68 MPa, para a Olaria 22.1, e o menor valor médio é de 3,23 MPa, para a Olaria Os coeficientes de variação apresentaram valores entre 6,7% e 41,3%, com valores abaixo do limite de 25% considerável aceitável em 75% das amostras.

7 28 de junho a 1º de julho de 2004 Curitiba-PR 7 TENSÃO DE RUPTURA (MPa) 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0 9,83 8,28 11, , ,58 CATEGORIA C CATEGORIA B CATEGORIA A , ,84 10,47 11, , , , ,66 16, ,94 10, , L 13,31 12, R 22.2 OLARIAS - TIJOLO MACIÇO 8,76 9, ,40 9, , , , ,97 9, Figura 5 Resistência à compressão de tijolos maciços Bastos e Marques (15), ao avaliarem amostras de tijolos maciços produzidos na Região de Bauru - SP, observaram comportamentos similares, com resultados médios de resistência à compressão variando de 5,20 MPa a 18,70MPa e coeficientes de variação entre 5,40% e 43,50%. Silva et al. (11), constataram uma variação de mais de 100% na resistência à compressão de amostras de diferentes fabricantes da Região de São Carlos - SP, o que confirma a variação de resultados médios de resistência à compressão citados anteriormente. Os resultados encontrados por Santos et al. (13), também atendem às especificações de norma como os citados anteriormente, porém indicam produtos de melhor qualidade devido ao alto valor médio de resistência à compressão de 30,98 MPa e ao coeficiente de variação médio de 12,06%. Análise dos resultados absorção de água A Tabela III apresenta os resultados médios de ensaios de absorção de água e taxa inicial de absorção (IRA) para as amostras de blocos de vedação. Observa-se dessa tabela que os valores médios de absorção encontrados variam de 9,7% a 23,1%, com coeficientes de variação de 1,4% a 19,9%, e os valores médios de IRA variam de 12,4 g/193,55cm²/min a 61,2 g/193,55cm²/min, com coeficientes de variação de 10,3% a 55,1%.

8 28 de junho a 1º de julho de 2004 Curitiba-PR 8 Olaria Bloco Tabela III Absorção de água dos produtos cerâmicos Absorção de água (%) Absorção coeficiente de variação (%) IRA (g/193,55 cm²/min.) IRA coeficiente de variação (%) 4F 11,95 5,56 26,92 21,39 6F 12,04 2,72 32,30 32,97 6F 11,09 2,40 24,22 10,29 6F 14,79 11,60 36,55 34,39 6F 15,44 2,60 33,27 35,25 10F 13,28 7,62 28,27 43,38 2F 12,26 2,05 18,40 22,08 4F 13,66 4,21 18,36 24,44 6F 13,33 5,52 20,87 25,81 6F 13,92 3,31 22,26 31, F 11,16 7,14 18,81 38,61 6F 11,52 6,11 24,60 55, F 9,73 3,01 24,32 11,88 6F 10,24 3,08 31,69 22, F 11,60 5,22 17,12 25,63 6F 10,01 19,92 23,54 33,98 6F 13,64 4,85 17,56 35, F 12,16 5,10 34,27 18,76 6F 13,13 4,01 27,03 10, F 17,26 2,14 14,63 13,30 2F 16,77 3,34 18,79 34,63 4F 16,59 3,17 15,33 26,04 6F 16,75 4,96 19,07 16,24 6F 16,31 3,44 16,72 22, F 20,71 2,51 27,33 10,28 4F 19,00 4,48 61,24 19, F 19,61 4,93 45,84 29,30 4F 19,41 1,35 12,42 14,74 6F 19,32 7,59 13,49 26, F 20,72 1,92 58,45 11, F 23,08 3,39 25,06 20, F 15,45 7,51 31,34 31,99 Obs: (2F, 4F, 6F, 10F) número de furos dos blocos de vedação. Na Figura 6 é apresentado um comparativo entre os resultados de absorção de água dos blocos de vedação de 4 furos e o intervalo de aceitação, conforme NBR Observa-se dessa figura que todas as amostras apresentam valores médios de absorção entre os limites recomendados pela NBR 7171.

9 28 de junho a 1º de julho de 2004 Curitiba-PR 9 30,0 ABSORÇÃO MÉDIA (%) 20,0 10,0 11,95 13,66 9,73 12,16 16,59 25% - NBR ,00 19,41 8% - NBR , OLARIAS - BLOCO 4 FUROS Figura 6 Absorção de água de blocos de vedação de 4 furos Na Figura 7 são apresentados os resultados médios de absorção de água das amostras de blocos de vedação de 6 furos e o intervalo de aceitação, conforme NBR7171. Observa-se dessa figura que todas as amostras também apresentaram valores médios de absorção entre os limites recomendados pela NBR ,0 ABSORÇÃO MÉDIA (%) 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 25% - NBR ,04 11,09 14,79 15,44 13,33 13,92 11,16 11,52 8% - NBR ,24 11,60 10,01 13,64 13,13 17,26 16,75 16,31 20,71 19,61 19,32 20,72 23,08 15,45 0, OLARIAS - BLOCO 6 FUROS Figura 7 Absorção de água de blocos de vedação de 6 furos Quintana (8), que avaliou produtos cerâmicos da Região de Bagé - RS, e Ferreira (16), que analisou produtos cerâmicos da cidade de Santa Maria - RS, encontraram valores médios de absorção de água similares aos resultados

10 28 de junho a 1º de julho de 2004 Curitiba-PR 10 verificados para as amostras analisadas nesta pesquisa, com coeficientes de variação também baixos para a maioria das amostras. Da mesma forma, Sposto e Perini (12) verificaram que as amostras de blocos de vedação do Distrito Federal atendem ao intervalo de absorção especificado por norma, porém com valores médios superiores aos deste trabalho. Com relação ao IRA, comparando os resultados médios das 32 amostras de blocos de vedação com o intervalo de 15 a 20 g/193,55cm²/min recomendado por Carasek (17), constata-se que apenas 9 (28%) amostras enquadram-se nessa faixa. CONCLUSÕES A análise dos resultados mostra que, para as 32 amostras de blocos de vedação analisados a resistência média à compressão varia de 0,5 MPa a 3,0 MPa, com coeficientes de variação médios entre 7,7% e 51,5%. 47% das amostras de blocos de vedação apresentaram coeficiente de variação médio abaixo do limite considerado aceitável de 25% (Quintana, 2000 (8) ). Para as 28 amostras de tijolos maciços a resistência à compressão varia de 3,2 MPa a 18,7 MPa, com coeficientes de variação médios entre 6,7% e 41,3%. 75% das amostras de tijolos maciços apresentaram coeficientes de variação médios abaixo do limite aceitável de 25%. A análise geral mostra que, com relação à resistência à compressão, a maioria das amostras ensaiadas atendem às Normas Técnicas da ABNT, com exceção dos blocos vazados de 6 furos, onde 55% das amostras não atenderam ao valor mínimo especificado por Norma. Isto é preocupante, porque, ainda são construídas (erroneamente) habitações de até 2 pavimentos com blocos vazados funcionando como estruturais. A absorção de água para os blocos de vedação varia de 9,7% a 23,1%, atendendo, portanto, às Normas Técnicas da ABNT. REFERÊNCIAS 1. R. R. Tomazetti. Análise da Produção de Cerâmica Vermelha da Região Central do Estado do Rio Grande do Sul. Dissertação de Mestrado. CPGEC/UFSM p. 2. I. S. Tavares. Estudo das Matérias-Primas Utilizadas na Produção de Cerâmica Vermelha em Santa Maria - RS. Dissertação de Mestrado. CPGEC/UFSM p.

11 28 de junho a 1º de julho de 2004 Curitiba-PR K. R. B. Oliveira, H. Carasek, L. H. Oliveira, Avaliação das Características e Propriedades Físicas e Mecânicas de Blocos Cerâmicos Produzidos na Região Metropolitana de Goiânia - GO. Anais do 46º Congresso Brasileiro de Cerâmica, São Paulo - SP, 2002, CD Rom. 4. Associação Brasileira de Normas Técnicas NBR 8947/85 Telha cerâmica Determinação da massa e da absorção de água. 5. ASTM C American Society for Testing Materials. Standard test methods of sampling and testing brick and structural clay tile. 6. Associação Brasileira de Normas Técnicas NBR 6460/83 Tijolo maciço cerâmico para alvenaria verificação da resistência à compressão. 7. Associação Brasileira de Normas Técnicas NBR 6461/83 Bloco cerâmico para alvenaria verificação da resistência à compressão. 8. L. M. H. Quintana. Avaliação das Matérias-Primas e Produtos Cerâmicos da Região de Bagé RS. Dissertação de Mestrado. CPGEC/UFSM p. 9. Associação Brasileira de Normas Técnicas NBR 7171/92 Bloco cerâmico para alvenaria. 10. INMETRO Analisa produtos cerâmicos, Revista Cerâmica Estrutural, 17, p.3-9, dez N. C. Silva, A. D. Silva, M. C. Guimarães, V. L. Sordi, C. A. Martins, Qualidade dos Produtos e Relações com a Indústria da Construção Civil em São Carlos - SP. Anais do 45º Congresso Brasileiro de Cerâmica, Florianópolis - SC, 2001, CD Rom. 12. R. M. Sposto, A. S. Perini, Caracterização e Avaliação da Qualidade dos Blocos Cerâmicos Furados para Alvenaria de Vedação Fornecidos para o Distrito Federal DF. Anais do 8º Encontro Nacional do Ambiente Construído, Salvador BA, 2000, CD Rom. 13. I. S. Santos, N. I. W. Silva, A. M. Gaspary, Avaliação do Setor de Cerâmica Vermelha na Região do Vale do Rio dos Sinos - RS. Anais do 39º Congresso Brasileiro de Cerâmica, Águas de Lindóia - SP, 1995, p Associação Brasileira de Normas Técnicas NBR 7170/83 Tijolo maciço cerâmico para alvenaria. 15. P. S. S. Bastos, G. M. Marques, Avaliação dos Tijolos Maciços Cerâmicos Produzidos nas Olarias da Região de Bauru - SP. Anais do 5º Congresso de Engenharia Civil, Juiz de Fora - MG, 2002, CD Rom. 16. C. C. Ferreira. Estudo dos Produtos Cerâmicos Fabricados na Cidade de Santa Maria - RS. Dissertação de Mestrado. CPGEC/UFSM p. 17. H. Carasek. Estudo Experimental em Alvenaria Estrutural: Resistência à Compressão e Resistência de Aderência. Dissertação de Mestrado. CPGEC/UFRGS p. PHISICAL AND MECHANICAL CARACTERISTICS OF STRUCTURAL CLAY PRODUCTS FROM CENTRAL REGION OF RIO GRANDE DO SUL STATE ABSTRACT This paper presents the final results of a research that analyze 60 samples of structural clay products (bricks and ceramic blocks) produced by 32 industries in the central region of the state of Rio Grande do Sul. The samples were tested to mechanical behavior and water absorption (including IAR - initial absorption rate),

12 28 de junho a 1º de julho de 2004 Curitiba-PR 12 according to the ABNT standards and ASTM C-67 (IRA). The average resistance to compression ranges from 3,2 MPa to 18,7 MPa for solid bricks and 0,5 MPa to 3,0 MPa for ceramics blocks. The average water absorption ranges from 9,7% to 23,1% for ceramic blocks. The results show that 38% of the samples of ceramic blocks don't attend the least value of resistance specified by norm and present water absorption according to the recommended specification by ABNT (Brazilian Association of Technical standards). Key words: products, ceramic, tests