PROCESSO DE PRODUÇÃO DE BLOCOS CERÂMICOS DE ENCAIXE PRENSADOS E QUEIMADOS

L. G. Pedroti1, J. Alexandre1, T.V. Lima2, A.V. Bahiense1

1 Laboratório de Engenharia Civil (LECIV) – CCT/UENF

Centro de Ciências e Tecnologia

Av. Alberto Lamego, 2000, Campos dos Goytacazes-RJ, CEP 28013-603

Email: pedroti@uenf.br 2 Instituto Militar de Engenharia (IME)

RESUMO

O processo normalmente usado nas olarias para fabricação de blocos é a

extrusão, o qual, propicia devido a diferentes fatores elevadas perdas, tanto de

material quanto de peças. No processo de extrusão a perda está basicamente

relacionada à umidade necessária para moldagem, já na secagem e queima

devido a imperfeições e transporte. Quando não descartados devidos às

deformações elevadas esses blocos se tornam grandes problemas nos canteiros

de obra, pois essa deformidade exige correções com o uso de argamassas. Este

trabalho mostra uma nova alternativa, que são blocos prensados e queimados

onde na sua etapa produtiva elimina grande parte das perdas comparados com o

processo de extrusão, pois os blocos prensados possuem baixa umidade

descartando a dispendiosa secagem. Nos canteiros de obra, a grande vantagem

fica para o sistema de encaixe, similar ao tradicional usado em bloco de solo-

cimento, e ainda podem ser usados como blocos estruturais.

Palavras-chave: blocos cerâmicos estruturais, blocos prensados e queimados,

solo-cimento, encaixe.

1. INTRODUÇÃO

Um importante pólo da indústria de cerâmica vermelha no Brasil é o

município de Campos dos Goytacazes que produz cerca de 40% da produção de

cerâmica vermelha do Estado do Rio de Janeiro, possuindo mais de 100

empresas no setor, isto se justifica pela vasta reserva de argila. Segundo XAVIER (1) a região possui depósitos quaternários do tipo aluvionares, com abundância em

material argiloso. A produção concentra-se na fabricação de tijolos e telhas, e em

menor escala a fabricação de blocos estruturais.

A economia já reconhecida com o uso dos blocos estruturais faz desta uma

alternativa para redução de custos na obra, já que todos os projetos devem estar

compatibilizados, evitando improvisos.

Inúmeros processos construtivos são usados em tempos atuais, processos

esses que marcaram épocas de nossa história, e são insubstituíveis. A evolução

da construção civil é baixa se comparada com outras técnicas em diferentes

áreas. Um processo conhecido e agora tenta ganhar espaço é a construção

modular, a qual é planejada do início ao fim, diminuindo consideravelmente

desperdícios, pois suas paredes são formadas por blocos com dimensões que se

completam. A alvenaria estrutural acompanhada dessas modulações ganhou força

no Brasil na década de 80 quando pesquisadores começaram a desvendar e

analisar materiais e formatos para produção dos blocos. Um outro processo muito

conhecido na construção é o bloco em solo cimento, o qual pode em muitos casos

ser fabricado no próprio canteiro de obra, pois sua mistura e prensagem são de

extrema simplicidade.

O sistema de prensagem facilita o aparecimento de um modelo que vem

ganhando espaço nas construções, o bloco macho e fêmea (encaixe). Essa

característica (“encaixe”), juntamente com a modulação das paredes possibilita ao

construtor um ganho de tempo na montagem das alvenarias, pois esse processo

permite que o assentamento dos blocos dispense argamassa.

Na tentativa de aliar a cerâmica vermelha, a qual usa para produção dos

artefatos o processo de extrusão, com a técnica de prensagem de blocos, a qual

podemos formar blocos “macho e fêmea”, surge uma nova alternativa para a

construção, o blocos prensados e queimados de encaixe.

Inúmeras formas de blocos de encaixe são conhecidas atualmente. O

processo de prensagem pode ser o manual, hidráulico ou mecânico.

2. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

Foram analisados blocos produzidos por processos de prensagem manual

e mecânica. O procedimento utilizado para prensagem do material também será

abordado. O material de prensagem é uma mistura de materiais argilosos usados

para confecções de blocos cerâmicos em olarias.

Até o produto final, que é o bloco queimado e pronto para uso, foram

testados inúmeras dosagens e procedimentos. A prensagem de um material

utilizado em olarias para a formação de um novo produto, trazendo ao mercado

outra alternativa de construção, beneficiando principalmente o setor cerâmico.

Diferente do bloco cerâmico, a umidade de prensagem é inferior, diminuindo o

tempo de pré-secagem.

A figura I apresenta o bloco cerâmico prensado e queimado de encaixe.

Figura I - Blocos prensados e queimados

Os blocos usados foram prensados em diferentes tipos de máquinas. O

processo de produção e as etapas foram sendo ajustadas para dar melhor

qualidade ao produto. O programa experimental visa ajustar à produção o bloco,

de forma que seja eficiente e com etapas reduzidas, quando comparados com

outros processos já conhecidos em diferentes equipamentos. Este trabalho traz

resultados obtidos a partir de ensaios de resistência mecânica de bloco prensados

em dois modelos de prensas, uma prensa manual e uam prensa mecânica. A

norma a ser atendida é a NBR 15270.

2.1 Processo de produção de blocos em solo cimento

Solo-cimento é definido como a mistura de solo pulverizado, cimento

Portland e água que, sob compactação a um teor de umidade ótima, forma um

material estruturalmente resistente, estável, durável e de baixo custo (2).

Essa técnica de prensagem em blocos em encaixe, já conhecida, usa

proporções diversas de solo, cimento e água em sua composição. A figura II

abaixo demonstra o organograma básico do processo.

Solo Destorroamento Dosagem Solo + Cimento + Água

Prensagem Peneiramento Homogeneização

Cura

Figura II – Organograma de produção de blocos em solo cimento

O uso do solo-cimento para fabricação de tijolos vem sendo pesquisado no

Brasil há muito tempo, constituindo um dos elementos principais da construção

com solo, daí a necessidade de se conhecer os materiais utilizados,

principalmente o solo, que deve ser física e mecanicamente caracterizado,

estudando a resistência à compressão simples do material solo-cimento,

determinada experimentalmente em corpos-de-prova, tijolos e painéis de

alvenaria, analisando-se também a deformabilidade (3).

Segundo LIMA (4) a homogeneização deve ser feita com a ajuda de um

borrifador para evitar o aparecimento de grumos. Posteriormente é levado para a

prensagem, que pode ser manual ou mecanizada. Com a moldagem, os blocos

em solo-cimento são levados para cura, a fim de promover as reações do cimento

com a água, estabilizando o conjunto aos 28 dias. Ralph Proctor, em 1929,

mostrou o efeito da compactação na melhoria das características mecânicas e

hidráulicas dos solos, influenciada pela relação entre a massa específica aparente,

a umidade e a energia de compactação.

O bloco, demonstrado na figura III, traz ao empreendedor uma facilidade na

montagem (figura III.a), pois o sistema de encaixe não necessita de argamassa de

assentamento e também o alinhamento é imediato, ganhando tempo e

economizando em mão de obra e material. Outro incremento da técnica é a

possibilidade de embutir a tubulação hidráulica e elétrica (figura III.b), evitando

desperdícios nos materiais, já que toda a construção é planejada.

a) Processo de encaixe b) Instalações hidráulicas e elétricas

embutidas Figura III– Montagem dos blocos em solo cimento

Mesmo com todas essas vantagens, muitos problemas são verificados com

esses blocos, pois a estabilização do cimento com o solo em alguns casos

somente acontece em elevadas proporções, o que onera o empreendedor,

trazendo ao mercado produtos de baixa confiabilidade. A figura IV mostra um

bloco em solo-cimento o qual esteve em contato com umidade desagregando-o,

também aparecimento de eflorescências e fungos.

Além desses problemas abordados, o bloco em solo-cimento não pode ser

considerado estrutural.

Figura IV – Patologias nos blocos em solo-cimento

2.2 Processo de produção em blocos cerâmicos extrudados

A indústria da cerâmica vermelha vem buscando cada vez mais a obtenção

de materiais mais duráveis propiciando a ampliação do mercado e o crescimento

do valor agregado ao produto final, favorecendo confiabilidade ao produto.

Um grande desafio da indústria cerâmica é produzir com eficiência e

qualidade, formando peças uniformes, minimizando o desperdício. As etapas de

fabricação das peças cerâmicas descritas abaixo necessitam de grandes espaços

físicos, tanto para a produção, quanto para estocagem e secagem (figura V).

Figura V – Pátio de secagem em olarias

Como na maioria dos processos produtivos, o setor cerâmico também

possui perdas. A grande parte do processo é mecanizada, o que levaria a uma

perda mais baixa, mas não é isso que ocorre na prática. As perdas acontecem em

todas as etapas de produção, desde a extrusão até a embalagem. Já na

homogeneização, quando constatado uma mistura não adequada, o bloco já

extrudado (figura VI.a) é descartado. Outra parte do processo, com elevadas

perdas, é o transporte e manuseio (figura VI.b).

a) Perdas na extrusão b) Perdas após queima

Figura VI – Perdas na indústria cerâmica

Devidos a esses fatores e também à baixa qualidade de determinadas

cerâmicas, as quais não investem em melhorias em suas produções, os gastos

acabam ficando elevados e produtos com baixa qualidade, principalmente na

estrutura física das peças, pois o alinhamento entre as faces fica comprometido,

elevando os custos para o construtor, já que terá que corrigir com argamassa, por

exemplo.

Unindo a técnica usada em solo-cimento, a qual facilita a montagem das

alvenarias, com a qualidade final de um produto pós queima, foi dado início ao

processo de produção dos blocos prensados e queimados.

2.3 Processo de produção do bloco prensado e queimado

O processo, muito semelhante ao processo de produção do solo-cimento

como descrito na figura VII, pode ser implementado por qualquer produtor

cerâmico, adquirindo alguns equipamentos.

Figura VII – Processo de produção do bloco prensado e queimado

O material usado é triturado a fim de eliminar torrões que possuem

tamanhos elevados, posteriormente é peneirado em uma peneira ABNT nº 60

(peneira de arroz), em seguida é adicionado água (parte mais importante do

processo). Com o material na umidade desejada e homogeneizada, leva-o através

de esteira para a prensa, que o compactará na pressão desejada. O bloco é

retirado da prensa e montado já para queima, eliminando o processo de secagem

normalmente usado. Após queima, os blocos são empacotados.

3. MATERIAIS E MÉTODOS

O material usado foi uma argila normalmente encontrada na região de

Campos dos Goytacazes, e usada em indústrias cerâmicas.

A fim de determinar a umidade de prensagem, é separado em sacos

plásticos vedados o material a ser prensado. De cada saco são recolhidas três

amostras para determinação da umidade local do material. Essas cápsulas são

levadas para estufa onde permaneceram por 24 horas a uma temperatura de 100

ºC ±5 ºC. Após o tempo são pesadas as cápsulas e se tem a umidade de cada

saco. Foram feitos diferentes ensaios de prensagem para diferentes umidades. A

umidade de prensagem vai de acordo com o material usado.

A fôrma que dá a morfologia ao bloco, possui um determinado volume que

deverá comportar a maior quantidade de material possível para prensagem, já que

a força que irá unir as partículas não será dada pela plasticidade do material,

como na extrusão, e sim uma compactação. Portanto quanto maior a força de

prensagem, e menor a umidade melhor será o comportamento deste bloco.

Foram realizados ensaios com blocos prensados em prensas manuais e

prensas mecânicas, com diferentes umidades de prensagem, e os blocos foram

quimados a uma temperatura de 900º C.

4. RESULTADOS E ANÁLISES

4.1 Características químicas e físicas A analise química em forma de óxidos da matéria-prima foi realizada por

equipamento EDX (SHIMADZU EDX-700) conforme tabela I, tem por objetivo

identificar a composição da amostra para que possa ser usada como parâmetro de

comparação em resultados obtidos com a mesma metodologia proposta neste

trabalho.

Tabela I – Teores químicos do material utilizado na confecção dos prismas (% em peso)

Elementos %

SiO2

Al2O3

Fe2O3

K2O

TiO2

SO3

CaO

46,5

37,6

9,9

2,3

1,7

1,2

0,3

A figura VIII apresenta a curva granulométrica do material usado neste

trabalho, a qual se pode notar as proporções de argila, silte e areia

respectivamente de 38,8%, 47,5% e 13,7%.

.

Figura VIII – Curva granulométrica do material usado para prensagem

Os índices de Atterberg encontrados estão descritos na tabela II.

Tabela II – Índices de Atterberg

LL (%) LP (%) IP (%) Índices 59,5 30,2 29,3

A figura IX apresenta os resultados dos ensaios de resistência

mecânica, para algumas umidades de prensagem manual em uma prensa MTS-

010. Nota-se que, para um aumento de umidade, a resistência mecânica diminui.

Observa-se também o ponto “A”, um ponto de dispersão, onde a umidade de

prensagem foi muita elevada, aumentando a resistência do bloco, porém a

estética deste bloco e outras características físicas foram muito comprometidas, já

que este bloco apresentou elevada porosidade.

0,000,501,001,502,002,503,003,504,004,505,00

0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00

Umidade (%)

Res

istê

ncia

(MP

a)

A

Figura IX – Dispersão entre resistência e umidade – prensagem manual

A figura X apresenta resultados encontrados em prensas mecanizadas,

onde o grau de compactação e a uniformidade são de maior confiabilidade. Outro

fator a observar, é a umidade de prensagem que pode ser menor, já que essas

máquinas possuem cargas que variam até 25 toneladas, diferentes da prensagem

manual. Foram avaliadas três umidades de prensagem, 10%, 14%, e 15%.

0,000,50

1,001,502,002,50

3,003,504,00

4,505,00

0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00

Umidade (%)

Res

istê

ncia

(MPa

)

Figura X – Dispersão entre resistência e umidade – prensagem mecânica

5. CONCLUSÕES

A avaliação final foi satisfatória, onde pelos processos de fabricação

analisados, foi comprovada a possibilidade de constituir um bloco cerâmico por

processo de prensagem e este ser de encaixe. Constatou-se também que a

umidade de prensagem é de extrema importância no resultado final da resistência

dos blocos. Apesar de alguns resultados, na prensagem manual serem

satisfatórios para uma produção elevada, é inviável, já que a força de prensagem

humana acaba sendo diferente da anterior. Outro fato agravante para a

prensagem manual, fica para uma faixa restrita de umidade de trabalho, já que

quanto mais seco o material, maior é a força desempenhada pelo esforço braçal,

diferente da prensa mecânica, que possui condições de prensagem com forças de

até 25 tonelas.

Cabe ressaltar a possibilidade de diminuir os espaços físicos de uma olaria,

já que os blocos prensados não necessitam de grandes áreas de secagem, pois

possuem baixa umidade quando prensados.

6. REFERÊNCIAS - XAVIER, G.C. (2001). Utilização de Resíduos de Mármore e Granito na Massa

de Conformação de Cerâmica Vermelha. Dissertação de Mestrado em Ciências de

Engenharia – Campos dos Goytacazes – RJ. Universidade Estadual do Norte

Fluminense – UENF.

- FREIRE, W.J. (1976). Tratamento prévio do solo com aditivos químicos e seu

efeito sobre a qualidade do solo-cimento. Piracicaba: Universidade de São Paulo -

ESALQ, 142p. Tese Doutorado

- ROLIM, M. M.; FREIRE, W. J.; BERALDO, A. L. (1999) Análise comparativa da

resistência à compressão simples de corpos-de-prova, tijolos e painéis de solo-

cimento, Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v.3, n.1, p.89-92,

Campina Grande, PB, DEAg/UFPB.

- LIMA, T. V. (2006) Estudo da produção de blocos de solo-cimento com matérias-

primas do núcleo urbano da cidade de Campos dos Goytacazes – RJ. Tese de

Mestrado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil da

Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro – UENF

PRODUCTION PROCESS OF FITTING CERAMIC BLOCKS PRESSED AND

BURNED

ABSTRACT

The process usually used at the brickworks for production of blocks is the

extrusion, which, it propitiates due to different factors elevated losses, as much of

material as of pieces. In the extrusion process the loss is basically related to the

necessary humidity for molding, already in the drying and it burns due to

imperfections and transport. When no discharged due to the high deformations

those blocks become great problems in the work , because that deformity demands

corrections with the use of mortars. This work shows a new alternative, that are

pressed and burned blocks in the productive stage it eliminates great part of the

losses compared with the extrusion process, because the pressed blocks takes low

humidity discarding the costly drying. In the work stonemasons, the great

advantage is for the fitting system, similar to the traditional used in soil-cement

block, and they can still be used as structural blocks.

Key-words: structural ceramic blocks, pressed and burned blocks, soil-cement,

fitting.