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MATERIAIS
CERMICOS
Prof. Msc. Jos Zacarias Jr.
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Sumrio1. Objetivo2. Introduo3. Definio4. Estrutura dos Materiais Cermicos
4.1 Materiais Cermicos Cristalinos4.2 Materiais Cermicos No Cristalinos5. Propriedades dos Materiais Cermicos5.1 Propriedades Mecnicas5.2 Propriedades Trmicas
6. Argilas7. Cermica Vermelha ou Estrutural8. Cermica Branca9. Consideraes Finais
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1. Objetivo
Reconhecer o porque dos materiais cermicosserem mais resistentes compresso, poucoresistentes trao e quebradios.
Associar a movimentao e deslocamentoatmicos com os processos de escoamentoviscoso, sintetizao e alvio de tenses.
Compreender a microestrutura.
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2. Introduo
Os materiais cermicos so largamenteempregados na construo civil, devido asuas propriedades intrnsecas de
resistncia mecnica e de durabilidade,pois um material quimicamente estvel,no sendo atacado por agentes que
corroem metais e os materiais orgnicos.
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2. Introduo
Na arqueologia, as civilizaes antigas sonormalmente identificadas pela origem edata de fabricao de elementos cermicos
que, ao contrrio de metais, madeira e etc.,permanecem perfeitos. Isto prova adurabilidade dos materiais cermicos.
A palavra cermica se origina do gregoKERAMOS que significa coisa queimada, emingls CERAMIC e em francs CRAMIQUE.
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3. Definio
Segundo a American Ceramic Society,so todos os materiais de emprego emengenharia ou produtos qumicos
inorgnicos, exceto os metais e suasligas.
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3. Definio
Em funo dessa definio os materiaisrefratrios, vidros, cimento, cales e gessotambm seriam considerados cermicos.
Porm, estudaremos neste captuloapenas as cermicas vermelhas ebrancas.
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4. Estruturas dos Materiais Cermicos
Os materiais cermicos podem apresentarem sua estrutura, desde modelos cristalinos(arranjo de tomos ordenados), at modelosamorfos e vtreos (arranjos no cristalinos).
s vezes coexistem em um mesmo material,modelos cristalinos e amorfos, em virtudedas diversas ligaes presentes. As ligaesmais freqentes nos materiais cermicos so
as ligaes inicas como MgO, e as ligaescovalentes, em materiais refratrios.
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4.1 Materiais Cermicos Cristalinos
So aqueles possuidores de um arranjoperidico e ordenado dos diversostomos que os compem.
As estruturas cermicas mais simplespodem ser consideradas comocombinaes das estruturas cbicassimples, cbica de faces centradas e
hexagonal, onde o nion ocupa a posiode referncia, e o ction que menor, aposio intersticial.
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4.1 Materiais Cermicos Cristalinos
A Figura ao lado de uma estruturacbica simples, poispossuem um interstciode NC8 para cadaclula unitria, isto ,um tomo intersticialcom 8 tomos vizinhos.Este empacotamentopossui 48% de vazios.
Exemplo destaestrutura aFLUORITA (CaF2).
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4.1 Materiais Cermicos Cristalinos
A figura ao ladomostra uma estruturacbica de facescentradas onde existe
um tomo intersticialcom 6 tomos vizinhos.Este empacotamentopossui 26% de vazios,sendo portanto, maisdenso que o anterior.Como exemplo temos aalumina (Al2O3).
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4.1 Materiais Cermicos Cristalinos
A figura ao ladomostra a estruturahexagonal, que possui
um tomo intersticialcom 6 tomos vizinhoscom 26% de vazios. Oexemplo o CORNDON
(Al2O3).
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4.1 Materiais Cermicos No Cristalinos
So materiais amorfos ou vtreos, queno possuem tomos periodicamentearranjados, como por exemplo o vidro
comercial.
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5. Propriedades dos Materiais Cermicos
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5.1 Propriedades Mecnicas
So materiais basicamente frgeis eno dcteis, resistem bem aocisalhamento, por isso no so dcteis.
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5.1 Propriedades Mecnicas
Mdulo de Elasticidade
Tem mdulo elevado em relao outrosmateriais devido a fora das ligaes inter
atmicas, de 5x10 30x10 Kg/cm.Dureza Possuem elevada dureza e resistem a
altas temperaturas, o que os torna materiaisabrasivos, por exemplo a alumina. Isso tudodevido as fortes ligaes inter atmicas.
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5.1 Propriedades Mecnicas
Resistncia a compresso
Elevada resistncia, porm, varia com asfalhas existentes na microestrutura, comosendo poros, micro fissuras onde h umaconcentrao de tenses, originando apropagao das trincas quando so
submetidas esforos.
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5.2 Propriedades Trmicas
Dilatao Trmica Quanto maior a temperatura de fuso,menor sua dilatao trmica. Ou seja, a
dilatao trmica dos materiais cermicosvaria segundo sua energia interna.Transmisso de Calor A transmisso de calor medida pelo
coeficiente total de transmisso de calor, e dado por:Q=kS t kcal/h
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6. Argilas
a matria prima bsica para osmateriais cermicos. um material naturalterroso, fino, que adquire quando misturadoa gua certa plasticidade.
Via de regra, so originrias daalterao de rochas sob ao dos agentesatmosfricos.
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6.1 Tipos de Argilas
Residuais
Encontradas no local da rocha da qualderivou.
Sedimentares
Argilas que vieram de locais maiselevados, lavadas e transportadas at lagose lagoas.
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6.2 Propriedades das Argilas
Tamanho das partculas Forma das partculas
Capacidade de troca catinica Cor Composio qumica
Plasticidade
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7. Cermica Vermelha ouEstrutural
So peas que apresentam coloraovermelha devido presena de xido de ferro,como tijolos, telhas, ladrilhos, tubos e que so
resultantes da queima da argila a umatemperatura entre 900C e 1250C.
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http://images.google.com.br/imgres?imgurl=http://www.anicer.com.br/imagens/revista/predio_34.jpg&imgrefurl=http://www.anicer.com.br/materias34.htm&h=333&w=250&sz=34&hl=pt-BR&start=6&um=1&tbnid=dn2OeuqS11nEzM:&tbnh=119&tbnw=89&prev=/images%3Fq%3Dceramica%2Bvermelha%2Bestrutural%26um%3D1%26hl%3Dpt-BR%26sa%3DG5/19/2018 CERMICA MARTINA.ppt
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7.1 Tijolos
Macios de barro cozido -> Produzidosatravs da argila comum, com umacomposio de caulinita com ilita ou
montmorilonita, rica em ferro e lcalis.
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7.1 Tijolos
Processo de obteno do tijolo:
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Argila Tratamento Conformao
(manual ou prensagem)
Resfriamento Queima Secagem
Tijolo
http://images.google.com.br/imgres?imgurl=http://ccfotos.taboca.com.br/maps/ptbr/Textura_Revestimento_de_Tijolo./test.jpg&imgrefurl=http://ccfotos.taboca.com.br/maps/ptbr/Textura_Revestimento_de_Tijolo./&h=563&w=750&sz=122&hl=pt-BR&start=4&um=1&tbnid=e5EbF_4HXcvCSM:&tbnh=106&tbnw=141&prev=/images%3Fq%3Dtijolo%26um%3D1%26hl%3Dpt-BR%26sa%3DN5/19/2018 CERMICA MARTINA.ppt
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7.1 Tijolos
Furados de barro cozido ->Fabricados por extruso, obtendoqualidade uniforme, tanto nas
resistncias como nas dimenses.
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http://images.google.com.br/imgres?imgurl=http://www.olambelambe.blogger.com.br/tijolo2-web.jpg&imgrefurl=http://www.olambelambe.blogger.com.br/2005_01_01_archive.html&h=390&w=520&sz=43&hl=pt-BR&start=7&um=1&tbnid=4jMDe7uyhT_exM:&tbnh=98&tbnw=131&prev=/images%3Fq%3Dtijolo%26um%3D1%26hl%3Dpt-BR%26sa%3DN5/19/2018 CERMICA MARTINA.ppt
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7.1 Tijolos
Para lajes mistas -> So aquelasconstrudas com tijolos cermicos,capazes de resistir aos esforos de
compresso oriundo da flexo.
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7.2 Telhas
Obtidas pela queima de argilas complasticidade adequada para moldagem, comruptura flexo elevada antes e aps a queima,baixa porosidade e absoro dguaquando secas.
Temperatura de queima a 950C com grandevitrificao que confere boa impermeabilidade.
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7.3 Ladrilhos CermicosObtidos com argilas ou misturadores de argilas,
com superfcie esmaltada ou no, queimado atemperaturas elevadas em torno de 1000C 1200C,conferindo-lhe resistncia a agentes agressivos,impermeabilidade e resistncia ao desgaste. As argilas
usadas so a ilita ou ilita montmorilontica com asquais de obtm ladrilhos vitrificados com baixaporosidade e pequenos empenamentos.
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7.3 Ladrilhos Cermicos
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7.3 Ladrilhos Cermicos
Diagrama de produo de ladrilhos:
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Argila
+ H2OMoagem Misturador
+ H2O
Conformao
(prensagem
200hgf/cm)Secagem
Queima
(forno)
Resfriamento
Ladrilho
Cermicos No
Esmaltados
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7.3.1 Classificao dos Ladrilhos
Ladrilhos cermicos no esmaltado
Ladrilhos cermicos esmaltado, fosco ou brilhante
Ladrilhos cermicos decorados, esmaltados ou no
Ladrilhos cermicos anti- derrapantes
Pastilhas de cermica
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http://images.google.com.br/imgres?imgurl=http://www.matisseonline.com.br/images/vidro01.jpg&imgrefurl=http://www.matisseonline.com.br/vidros.html&h=302&w=271&sz=84&hl=pt-BR&start=17&tbnid=ZCYKUCYwobHo9M:&tbnh=116&tbnw=104&prev=/images%3Fq%3Dpastilhas%26gbv%3D2%26hl%3Dpt-BR%26sa%3DGhttp://images.google.com.br/imgres?imgurl=http://www.arraialdocabo.fot.br/ladrilho2-1.jpg&imgrefurl=http://www.arraialdocabo.fot.br/azulejos1.htm&h=358&w=425&sz=89&hl=pt-BR&start=9&tbnid=2P5b762fDXAi_M:&tbnh=106&tbnw=126&prev=/images%3Fq%3Dladrilho%26gbv%3D2%26hl%3Dpt-BR%26sa%3DGhttp://images.google.com.br/imgres?imgurl=http://www.pedrasmaia.com.br/imagens/ladrilho_copacabana_2.JPG&imgrefurl=http://www.pedrasmaia.com.br/ladrilho_copacabana.htm&h=346&w=593&sz=24&hl=pt-BR&start=2&tbnid=PMyqhzX1RBbmqM:&tbnh=79&tbnw=135&prev=/images%3Fq%3Dladrilho%26gbv%3D2%26hl%3Dpt-BR%26sa%3DG5/19/2018 CERMICA MARTINA.ppt
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7.4 Tubos CermicosTubos cermicos ou manilhas so os produtos
da queima de uma pasta moldada mecanicamente eque esta mistura possa absorver sal ou um vidradofundido, para produzir uma camada de esmaltecermico uniforme e sem trincas. So empregadas as
mesmas argilas das telhas e so queimadas atemperaturas entre 1000C e 1100C, e devem ser defcil extruso.
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7 4 T b C i
http://images.google.com.br/imgres?imgurl=http://www.ipcal.com.br/importados/foto/tubo.jpg&imgrefurl=http://www.ipcal.com.br/importados/construcao.htm&h=315&w=221&sz=10&hl=pt-BR&start=26&tbnid=WZv5h1_F7pkQQM:&tbnh=117&tbnw=82&prev=/images%3Fq%3Dtubos%2Bceramicos%26start%3D18%26gbv%3D2%26ndsp%3D18%26hl%3Dpt-BR%26sa%3DN5/19/2018 CERMICA MARTINA.ppt
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7.4 Tubos CermicosDiagrama de processo de fabricao dos tubos:
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Argila
MoagemMisturador+ H2O
Extruso
(macumba)
Secagem
Esmaltaro
(esmalte)
Secagem
Queima
(forno)Resfriamento
Tubo
Cermico
Argiloso
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8. Cermica Branca
So produtos cermicos obtidos atravs deargilas quase desprovidas de xido de ferro, de corbranca, rsea ou creme claro, cuja temperatura dequeima esta compreendida entra 950C 1250C.
As argilas mais empregadas so os caulins,as argilas plsticas e os filtros cermicos. Soargilas normalmente sedimentares, plsticas e que
apresentam boa resistncia mecnica no estadocru.
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8. Cermica Branca
A cermica branca geralmente apresentauma cobertura que um esmalte cermicoconstitudo de um vidro, um pigmento e umopacificante ou um vidrado, um vidro incolor. Esta
cobertura pode ser aplicada em processos demono queima, ou de dupla queima.
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8. Cermica Branca
Diagrama de processo de fabricao de
cermica branca:
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Pea Queima Produto
Biscoito
(esmalte)
Pea
QueimaQueima
Produto
ou
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8.1 Azulejos
um produto obtido de cermica branca,constitudo de um biscoito poroso, a partir de umamistura de argilas, caulins, areia e outros materiaisminerais, prensado em moldes e queimado uma
temperatura superior a 900C e esmaltado emuma face que lhe d acabamento final.
A seguir o diagrama simplificado de processode fabricao de azulejos:
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8 1 Azulejos
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8.1 Azulejos
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Argila
CaulimFeldspato
Quartzo
Talco
Moagem
Misturador
+ H2O
Secagem
(spray-dryer)
Moldagem Queima
(1100C)
Esmaltao
com ou sem
impresso
Queima
Resfriamento
Azulejo
Secagem
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8.1 Azulejos
O esmalte obtido pela moagem de fritas,espcie de vidro prprio para este fim, acrescidosde pigmentos. fabricado normalmente emquadrados de 15x15cm ou de 11x11cm ou
7,5x7,5cm.Os azulejos so classificados em trs classes:
A, B e C, em funo dos defeitos apresentados tais
como: depresso, salincias, bolhas, lascas, pintas,riscos e etc...
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8.2 Aparelhos Sanitrios
Aparelhos sanitrios so Lavatrios,mictrios e bids, e podem ser classificados em:
Aparelhos de p de pedra -> Material decorpo branco ou colorido artificialmente,vitrificado, de textura fina e porosa.
Aparelhos de grs branco -> Material decorpo branco ou colorido artificialmente,vitrificado, de textura fina e no porosa
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8.2 Aparelhos Sanitrios
Os aparelhos de p de pedra so obtidoscom a mesma mistura de caulim, feldspato, argilabola e quartzito, que aps a queima se vitrificamparcialmente, necessitando de uma camada de
vidrado para se impermeabilizar.
Os aparelhos de grs so obtidos com a
mesma mistura, com a diferena de apresentaruma vitrificao completa.
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8.2 Aparelhos SanitriosA argila e o caulim so lavados e adicionados ao
feldspato e quartzo modos constituindo a barbotina,mistura lquida que moldada em moldes de gesso,manualmente. Depois de seca a pea j conformadarecebe uma camada de esmalte vitrificado opaco,
branco ou de cor, sendo encaminhada ao forno onde 1300C ela adquire sua rigidez final.
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9. Concluses
de grande importncia o estudo dosmateriais cermicos e sua microestrutura, parasabermos suas propriedades e podermos aplicarcorretamente estes materiais.