Pacotão de exercícios resolvidos de cerâmica [Materiais de construção civil 2]

Questões resolvidas detalhadamente sobre cerâmicas, bom estudo futuros engenheiros.

1)   A cerâmica vem sendo utilizada pelo homem desde os tempos pré-históricos. Vimos como é amplo o uso dos materiais cerâmicos, tanto no dia-a-dia, como potes, vasos, adornos, como nas aplicações da construção civil.

a)      Dê 4 exemplos de uso de cerâmica vermelha e de cerâmica branca na construção civil.

·         Cerâmica vermelha: todos os materiais com coloração avermelhada como, por exemplo: tijolos, blocos, telhas, elementos vazados, lajes, tubos cerâmicos e argila expandida.

·         Cerâmica branca: louça de mesa, louça sanitária, isoladores elétricos, azulejos e pastilhas, porcelanas.  

b)      Cite 3 exemplos de uso de cerâmica de alta tecnologia.

·         Naves espaciais, satélites, usinas nucleares, implantes, aparelhos de som e de vídeo. Matéria prima sintética de altíssima pureza.

c)      Pesquise e responda o que é: cerâmica marajoara e terracota.

·         Cerâmica marajoara: produzida na ilha de Marajó possuía alta especialização manual. Detalhes ricos e exuberância de cores, estrutura basicamente antropomorfa.

·         Terracota: argila cozida no forno, sem ser vidrada, embora as vezes pintada. opaca ou envernizada, é mais empregada como tijolos, ladrilhos, ornamentos para arquitetura, vasos de jardins, etc.

2)   O que é cerâmica? Quais componentes são essenciais na sua constituição? Em quais proporções?

R: são materiais petrificados artificialmente a partir do processo de moldagem do barro mole, que contenha argila e seu endurecimento depois de aquecido ou seco ao solo.

Feldspato, sílica e a argila.

Proporções é feita dependendo do resultado final que deseja.

3)   Explique o que são argilas e o que são argilo-mineriais.

R: Argilas: são materiais naturais com granulação fina, textura terrosa e comportamento plástico quando umedecidos e quando seco ficam endurecidos.

Argilo-mineriais: são minerais constituídos por silicatos hidratados de alumínio, ferro e magnésio, podendo conter elementos alcalinos (sódio, potássio) e alcalinos terrosos (cálcio e magnésio).

4)   Diferencia argilas gordas e argilas magras. Compare entre elas a plasticidade e o teor de porosidade. Depois fale sobre o tipo de argila que é parte constituinte dos cimentos.

R: Argilas gordas: é mais pura, fácil de ser moldada e muito plástica. Possui um alto teor de colóides, e devido a alumina deformam-se muito no cozimento.

Argilas magras: muito difícil de ser trabalhada possui baixo teor de colóides (responsável pela plasticidade), devido o tamanho dos grãos e a quantidade de sílica são mais porosas e frágeis.

margas – argilas calcárias usadas na produção de cimento.

5) Plasticidade, retração, efeitos do calor, resistência mecânica, porosidade ou absorção de água são as principais características dos materiais cerâmicos. Fale sucintamente sobre cada uma.

·         Plasticidade: é a capacidade de uma massa de argila mudar de forma sem que ocorra a ruptura da massa. Varia com o teor de agua. A argila seca não possuiu plasticidade, porem com o aumento de agua aumenta a plasticidade, ate certo limite, ultrapassando este limite a argila perde a plasticidade tornando um liquido viscoso.

·         Retração: no processo de secagem, devido a perda de agua, ocorre a retração da peça. A retração é proporcional ao teor de umidade e ao teor de finos. Inicialmente a retração é acentuada, ate a peça atingir a umidade critica. Pode ocorrer deformação ou ate fissura na peça.

·         Efeitos de calor: - 20ºC a 150ºC = perda de agua capilar e de amassamento (só alteração física). – 150ºC a 600ºC = enrijecimento da argila (alteração física). – A partir 600ºC = alteração química:  -desidratação química: agua da constituição sai e matéria orgânica são queimadas. –oxidação: carbonetos são queimados e se transformam em óxidos. – 950ºC vetrificação: difícil de desagregar deformar ou quebrar.

·         Resistência mecânica: será maior qdo tiver maior vitrificação, mais homogeneização na massa, melhor cozimento, quantidade de agua usada na moldagem, quanto mais fina e cerrada a granulação – forma e tamanho dos grãos.

·         Porosidade ou absorção de agua: percentual de aumento de peso da peça após 24h de imersão em h2O.

6)   Quais fatores interferem na plasticidade das argilas?

Coloides são responsáveis pela plasticidade, e estes são partículas < 0,005 mm. Seu formato, tamanho influi na plasticidade. Outros materiais tbem pode influenciar, por exemplo, excesso de sílica reduz plasticidade. As argilas superficiais no terreno tendem ser mais plástica do que as mais profundas (sofrem grande pressão).

7) Quanto maior a plasticidade maior a retração? Por quê?

Plasticidade é quantidade de agua na argila, quanto maior quantidade de agua mais sera plástica. E a retração é quando a peça vai secar e a agua sai causa a retração da peça. Como a retração não é absolutamente uniforme a peça pode deformar ou ter fissuras.  Entao quanto mais plasticidade for mais terá agua e se a peça não for secada (perca de agua) de forma uniforme mais chance desta se deformar.

8) Explique as fases alteração de temperatura no processo de cozimento e quais alterações ocorrem no material em cada fase.

• 20ºC a 150ºC = perda de agua capilar e de amassamento (só alteração física).
• 150ºC a 600ºC = enrijecimento da argila (alteração física).
• A partir 600ºC
• alteração química:  -desidratação química: agua da constituição sai e matéria orgânica são queimadas.
• oxidação: carbonetos são queimados e se transformam em óxidos.
• 950ºC vitrificação: difícil de desagregar deformar ou quebrar.

9) O que é a vitrificação? O que traz ao material no final do processo? Quais fatores e ou minerais possibilitam um bom processo de vitrificação?

Vitrificação é a contração e fechamento dos poros da argila pela queima, no final do processo garante dureza, resistência e compactação ao material. Sílica aumenta a vitrificação. Temperatura adequada de queima. Diminuir o ponto de fusão melhora tbem a vitricação.  

           

10) Quais fatores podem causar desagregação nas cerâmicas?

Desagregação é o desprendimento fácil das partículas da superfície da cerâmica. Causados por:

·         Agentes físicos: Umidade e vegetação (agem nos poros). Fogo (reduz à resistência a compressão e gera dilatação desuniforme). Gelo e degelo (trinca as peças por expansão)

·         Agentes químicos internos: sais solúveis (umidade do ar pode dissolver estes sais que virão a se cristalizar na superfície, ocasionando eflorescência – má aparência e ate deslocamento e queda do revestimento).

·         Agentes mecânicos: esforços podem romper as peças.

As cerâmicas resistem mais a compreensão do que a flexão e aos demais esforços.

  

11) Quais fatores melhoram a resistência mecânica das cerâmicas?

Será maior qdo tiver maior vitrificação, mais homogeneização na massa, melhor cozimento, quantidade de agua usada na moldagem, quanto mais fina e cerrada a granulação – forma e tamanho dos grãos.

12) Sucintamente fale 1 fator que será gerado nas cerâmicas devido aos materiais abaixo citados:

óxidos de ferro, sílica, álcalis, alumina, cálcio, sais solúveis, matéria orgânica, água.

·         Óxidos de ferro: cor vermelha ou amarelada ou causa manchas vermelhas ou escuras diminui a propriedade refrataria das argilas.

·         Sílica: reduz plasticidade, trincamento, retração, resistência mecânica. Melhora secagem, vidrado.

·         Álcalis: reduz ponto fusão, plasticidade e aumenta a porosidade, facilitando secagem e cozimento. (base sais solúveis)

·         Alumina: reduz plasticidade, resistência mecânica, deformações pode dependendo do tipo aumentar ou diminuir o poder de fusão.

·         Cálcio: age como fundente clareia a cerâmica.

·         Sais solúveis: gera manchas eflorescentes

·         Matéria orgânica: aumenta plasticidade, porosidade e escurece a cerâmica antes do cozimento.

·         Água: água de constituição (estrutura da argila) e água de plasticidade (adere a superfície das partículas coloidais)

13) Cite as etapas básicas de um processo de produção cerâmica de forma geral, e explique qual a importância das etapas de secagem, cozimento e resfriamento à qualidade do produto final.

·         Extração da matéria prima

·         Preparação da matéria prima e da massa

·         Moldagem – formação das peças.

·         Secagem

·         Cozimento – tratamento térmico e acabamento – muitos produtos são submetidos a esmaltação e decoração.

·         Esfriamento.

Secagem: nesta etapa que ocorre a retração das peças (deformações e ate fissuras), por isso esta é uma fase muito importante. Deve garantir uniformidade entre as peças.

Cozimento: já nesta ocorre muitas reações químicas. Algumas devem ocorrer no inicio, outras no final. Outras necessitam ser controladas para não acontecerem. Este processo deve ser bem controlado. Nesta fase que ocorre a cristalização, vitrificação e a soldagem dos grãos.

Resfriamento: E necessários que ocorro resfriamento gradual, já que o resfriamento rápido pode ocasionar trincas.

14) Quais ações são importantes na etapa: preparo de matéria- prima?

São separadas por lotes (de mesma qualidade, separado pela composição, dureza, plasticidade, etc.). Segue para o “apodrecimento” da argila que é basicamente ficar em descanso para fermentação das partículas orgânicas, gera melhoria na trabalhabilidade (plasticidade) e é feita a eliminação das impurezas. Corrigi o efeito da pressão sobre as argilas. Após este processo segue para a maceração (britadores, moinhos, desintegradores, pulverizadores) para obter partículas menores, grãos finos (plasticidade). É feita a correção para dar a argila a constituição que se deseja. E por fim o amassamento para preparar a argila para a moldagem podendo usar agua ou não.

15) Explique com suas palavras os processos de queima:

Monoqueima, Biqueima e Monoporosa.

Monoqueima: a peça ainda crua só vai uma vez ao forno, já com esmalte aplicado e/ou decorada (problema: por serem esmaltada ainda crua as peçam ficam quebradiças antes de enfornar assimila grande quantidade de agua, os esmalte também costuma dar problema no acabamento e na cor).

Biqueima: a peça “biscoito” (sem esmalte) levado ao forno e depois de resfriado recebe a esmaltação e em seguida é requeimado porem com uma temperatura um pouco inferior da primeira para não ocorrer rompimento do “biscoito”

Monoporosa: técnica de produção de azulejo (revestimento cerâmico) na qual queima o produto uma vez (monoqueima). Com isso permite uma superfície brilhante em temperatura entre 850 ou 900ºC

16) Quais fatores influenciam na escolha do Processo Produtivo?

·         Investimento: via seca (sem adição de agua) praticamente não há o setor de massa (não há moinhos, tanques, bombas, fornalhas e nem atomizadores)

·         Econômicos: via seca custo reduzido de energia, manutenção, mao de obra e consequentemente do custo, pois o processo é  muito primário e simples.

·         Qualidade: a opção via úmida é pela qualidade.  

    

17) Como a formação do vidro no processo de queima influi na porosidade do material final?

Quando a agua sai ficando espaços vazios, uma parte destes serão cobertos pela vitrificação, porem a quantidade deve ser controlada, pois os poros fechados podem gerar tensões internas resultando no surgimento de trincas.       

           

18) Quais influências dos fatores abaixo na qualidade do produto cerâmico final? (seja claro e sucinto) Porosidade, matéria-prima – seleção, pureza e mistura, temperatura de queima e secagem, moldagem, absorção de água.

• Porosidade: resistência mecânica, densidade, condutibilidade térmica, condutibilidade elétrica.
• Matéria-prima: cada argila é uma material único, é preciso conhecer La para aplicar da melhor maneira possível. Em cada região terá um tipo de argila.
• Seleção:
• Pureza:
• Mistura:
• Temperatura de queima:
• Secagem:
• Moldagem:
• Absorção de água: entre 8% a 22% (quantidade de água absorvida em um minuto)

19) Quais as diferenças entre argilas fusíveis, infusíveis e refratárias? Dê exemplos.           

Argilas Fusíveis: Tem grande importância já que se deformam e vitrificam-se em temperaturas inferiores a 1200 ºC possuem óxidos fundentes. Exemplos: tijolos, telhas, grés, cimento, materiais sanitários.

Argilas Refratárias: Misturas de componentes que geram produtos finais extremamente resistentes à temperatura, variações bruscas de temperatura, ataques químicos e esforços mecânicos. Não se deformam a temperaturas de ordem de 1500 ºC possuindo baixa condutibilidade térmica. Sendo utilizadas para aplicações onde o material deve resistir ao calor, como na construção e revestimento de fornos.

Argilas Infusíveis: Resistentes a temperaturas elevadas, utilizadas para a fabricação de porcelanas. São compostas praticamente de caulim puro, infusível mesmo em temperaturas elevadas. Não deformam a temperatura de 1500 ºC. Ideais para porcelanas. 

20) Quais as características dos tijolos cerâmicos comuns e dos tijolos cerâmicos furados?                

Tijolos comuns: porosidade alta, superfície ásperas e que foram fabricados por prensagem ou extrusão. Dimensões: -comuns: 19 x 9 x (5,7 ou 9) –especiais com formas ou dimensões diferentes  (+/-3mm). Resistencia 1,5 a 20Mpa. Utilizado execução de muros, primeiras fiadas de alvenarias comuns.

Tijolos furados: normalmente são moldados por extrusão e possuem furos ao longo do seu comprimento. Classificados para vedação (fechamentos de vãos e a única carga que suporta é seu próprio peso) ou estruturais (projetados para aguentar além do seu peso próprio).

21) Diferencie os blocos cerâmicos estruturais dos não estruturais.

• Estruturais: suportam cargas  previstas em alvenarias estrutural alem de vedação, podem substituir pilares e vigas de concreto.
• Não estruturais: suportam apenas seu peso próprio e pequenas cargas de área como armários pias pequenos equipamentos.

22) O que significa o número da Classe do bloco cerâmico?

É a classificação da resistência a compressão.

23) Numa inspeção visual de materiais de cerâmica vermelha, o que podemos observar de características indicativas de má qualidade do material?

Eflorescência, trincamento, lascas, manchas excessivamente queimadas

24) Em termos de propriedades e características, quais são as esperadas de uma telha de cerâmica vermelha?

Não apresentar vazamento ou formação de gotas em sua face interior, as telhas n pode ter ondulações p evitar má encaixe.

25) O que é cerâmica branca? Dê exemplos.

São produtos cerâmicos obtidos através de argilas quase isentas de óxido de ferro, apresentando cor branca, rósea ou creme claro quando queimadas a temperaturas usuais de 950 ou 1250oC.
   Contém, ainda, na sua composição: feldspato, caulim e quartzo, dando origem a louças de pó-de-pedra porosas, com absorção de 15 a 20%, como os azulejos e a louça sanitária e as louças de grés, com absorção de 1 a 2%, que são as mais usuais para pisos ou revestimentos nas indústrias de cerâmicas de vanguarda, como as porcelanas.
   A cerâmica branca geralmente apresenta uma cobertura que é um esmalte cerâmico constituído de um vidro, um pigmento e um opacificante ou um vidrado. 

por exemplo, louça  de mesa, louça sanitária e isoladores elétricos;

26) O que são as placas cerâmicas? Onde são utilizadas? Dê exemplos.

Material cerâmico em forma de placas usados para revestimentos de paredes, pisos, bancadas e piscinas. Exemplo: azulejos, pastilhas, porcelanato, grés, lajota, piso, peças de decoração

27) Conforme o índice de absorção de água as placas cerâmicas do Grupo B- prensadas - receberam uma classificação conforme o uso apresente-a.

Acima de 10 ate 20% - porosa – paredes internas
acima de 6 ate 10% - semi porosa – paredes internas, pisos internos

Acima de 3 ate 6% - semi grés – paredes e pisos internos, pisos externos

Acima de 0,5 ate 3% - grés – paredes e pisos internos, pisos externos e fachadas.

Ate 0,5% - porcelanato – paredes e pisos internos, pisos externos, e fachadas.

28) Conforme o índice de abrasão superficial  as placas cerâmicas esmaltadas receberam uma classificação chamada PEI  conforme a área de exposição e o uso das mesmas apresentem-a.

0 – sem trafego -  somente paredes
1 – muito leve – paredes e detalhes de piso com pouco uso

2 – muito leve - paredes e detalhes de piso com pouco uso

3 – leve – residencial (piso de banheiro e dormitórios, salas e varandas com pouco uso)

4 – moderado – residencial (piso de cozinha e salas com saída para rua, calçadas, garagens) comercial e serviços (pisos de boutiques, ambientes do administrativo de empresa, de escritorios, de bancos, de hoteis, de consultorios, de supermecados, de hospitais, etc)

5 – intenso – comercial e serviços (ambientes de atendimento ao publico,ambientes com trafego rodado, praças e passeios públicos, cozinhas industriais, chão de fabrica sem trafego de veículos pesados.)

29) Diferencie os materiais cerâmicos para louça sanitária, para refratários e para isolantes térmicos.

Louça sanitária: argila branca (caulim quase puro), como argila é um material único cada material gera um tipo de louça, utiliza processo de prensagem em moldes de gesso, pasta fluida (barbotina). Tendo como característica peças impermeáveis na superfície e porosa no interior.

Refratários: caracteriza por suportar temperaturas elevadas, variações bruscas de temperatura, ataques químicos e esforços mecânicos (revestimento de fornos)

Isolantes térmicos: são classificados como: - Isolantes térmicos refratários (encaixando nos refratários); - isolantes térmicos não refratários (obtidos de forma diferentes dos refratários e suportam ate 1100 ºC, como por exemplo, vermiculíta expandida, lã de vidro, diatomito); - fibras ou lãs cerâmicas (características semelhantes das não refratárias porem suportam ate 2000 ºC, como por exemplo, sílica, sílica-alumina, alumina e zircônia).