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Materiais Cerâmicos. Resumo histórico Argilas cozidas ao sol e em fornos Torre de Babel – Tijolo cerâmico + betume Assírios e Caldeus Pérsia – Casas populares.

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1 Materiais Cerâmicos

2 Resumo histórico Argilas cozidas ao sol e em fornos Torre de Babel – Tijolo cerâmico + betume Assírios e Caldeus Pérsia – Casas populares Egito Romanos – Alvenarias revestidas com pedras e gesso Árabes – Arquitetura maometana Inglaterra – Incêndio em Londres em 1666

3 Argilas Constituição – Definição Minerais (silicatos de alumínio hidratados) que formam com a água uma pasta plástica suscetível de conservar a forma moldada, secar e endurecer sob a ação do calor

4 Argilas – Solo que apresenta características marcantes de plasticidade; quando suficientemente úmido molda-se facilmente em diferentes formas, quando seco apresenta coesão bastante para constituir torrões dificilmente desagregáveis por pressão dos dedos; suas propriedades dominantes são devidas à parte constituída pelos grãos de diâmetros máximos inferiores a 0,005 mm

5 Composição química SiO 2 40 a 80% Al 2 O 3 10 a 40% Fe 2 O 3 Até 7% CaOAté 10% MgOAté 1% K 2 O, Na 2 OAté 10% CO 2, SO 3 O óxido de ferro é o responsável pela coloração avermelhada típica dos materiais cerâmicos

6 Classificação das argilas Conforme a estrutura – Estrutura laminar ou foliácea - adequadas para cerâmicas Caulinita Montmorilonita Ilita ou micácea – Estrutura fibrosa

7 Classificação das argilas Conforme o emprego – Infusíveis - porcelanas – Refratárias - produtos refratários – Fusíveis - deformam e vitrificam abaixo de 1200 o C Figulinas - tijolos e telhas Grés - material sanitário Margas (calcárias) - cimento Ferruginosa - tijolos e telhas

8 Classificação das argilas Quanto à plasticidade – Gordas (graxas) - alta plasticidade – Magras - baixa plasticidade Quanto à origem – Argilas residuais – Argilas sedimentares

9 Propriedades das argilas Plasticidade Estado sólido Estado líquido (rígido, h = 0%) (líquido viscoso) Estado plástico – Plasticidade - propriedade do corpo de deformar- se sob a ação de uma força e permanecer deformado após cessado o esforço

10 Propriedades das argilas Limites de consistência – Atterberg (1910) sólido semi-sólido plástico líquido LCLPLL h (%) IP

11 Limite de liquidez

12 Limite de plasticidade

13 Limite de retração

14 Classificação das argilas pela consistência Argilas muito moles Argilas moles Argilas médias Argilas rijas Argilas duras

15 Propriedades das argilas Resistência da argila seca – Qualidades da argila Máxima plasticidade quando úmida Resistência mecânica máxima quando seca Retração mínima durante a secagem – Fatores determinantes Argila (partículas coloidais e cristalinas) - 60% Granulometria - silte, areia fina e média

16 Propriedades das argilas Ações térmicas Transformações ao calor Natureza física Variação de densidade, dureza, resistência, plasticidade, textura, condutibilidade térmica e elétrica Natureza química Desidratação, decomposição e formação de novos compostos

17 Perda de peso Água na argila – Água de absorção ou plasticidade Elimina-se até 110 o C – Água zeolítica Moléculas intercaladas na rede cristalina do mineral Elimina-se a 300, 400 o C – Água de constituição Constante para cada tipo de argila Elimina-se a uma temperatura fixa (t > 400 o C) para cada mineral

18 Absorção e liberação de calor Transformações – Exotérmicas – Endotérmicas Analise térmico-diferencial (ATD) – Identificação de argilas

19 Porosidade Porosidade real – Poros abertos e fechados Porosidade aparente – Poros abertos

20 Porosidade Aumento da porosidade – Matérias carbonosas Serragem de madeira, carvão moído – Matérias porosas Vermiculita, terras de infusórios – Criação de uma fase gasosa estável durante a secagem e a queima Alumínio ou zinco mais hidróxidos alcalinos Decomposição de CaCO 3 por ácido - CO 2 Hidrólise de CaC 2 - C 2 H 2

21 Porosidade Diminuição da porosidade – Vitrificação da argila por fundentes - CaO – Adição de eletrólitos - álcalis, hidróxido de cálcio, ácidos, etc. Ação da porosidade – Absorção de água – Massa específica aparente – Condutibilidade térmica e elétrica – Resistência mecânica – Refratariedade

22 Impurezas Material retido na # 200 Impurezas do ponto de vista técnico – Desengordurantes CaCO 3, MgCO 3 – Fundentes SiO 2, Fe 2 O 3, FeO, CaO, MgO, K 2 O, Na 2 O, TiO 2 Impurezas segundo o tamanho – Substâncias inseparáveis por decantação – Substâncias separáveis por decantação – Substâncias separáveis por decantação via mecânica

23 Impurezas Impurezas segundo a procedência (GRANGE) – De origem Quartzo, mica – Acidentais Piritas, carbonatos de metais alcalinos e alcalinos terrosos – Recentes Materiais orgânicos, turfas e betumes

24 Impurezas Impurezas segundo a composição – Sílica Diminui a plasticidade, a retração durante a secagem e a queima Aumento da brancura Reduz a resistência à tração Influi no coeficiente de dilatação térmica e na refratariedade – Compostos de alumínio Fundentes Diminuem a plasticidade Aumentam a resistência, a densidade e a impenetrabilidade

25 Impurezas Impurezas segundo a composição (SEARLE) – Compostos de ferro Coloração avermelhada Diminuem a plasticidade e a refratariedade – Compostos cálcicos Causam eflorescências Expandem na hidratação e na carbonatação – Material carbonoso Influi na plasticidade Aumenta a retração na queima e a porosidade Emprego na fabricação de agregados leves – Queima rápida

26 Purificação da argila Processos mecânicos – Lavagem com sedimentação ou filtração – Peneiramento – Moagem ou laminação Processos químicos – Têmpera – Queima regular - ceramização – Adição de substâncias - formação de compostos estáveis Processos físico-químicos – Flotação - filtros eletromagnéticos

27 Fabricação de produtos cerâmicos

28 Exploração de jazidas – Estudo qualitativo Composição da argila - teor de material argiloso Pureza Características físicas Comportamento na secagem e na queima Define – Estudo quantitativo Volume de material argiloso disponível – Escavação Sangas Rampas Produtos a serem fabricados Eventuais correções Equipamento a ser utilizado

29 Exploração de jazidas

30 Fabricação de produtos cerâmicos Tratamento da matéria prima – Depuração Eliminação de impurezas – Divisão Trituração e moagem de desengordurantes – Homogeneização Argila + desengordurantes + água = pasta – Umidificação A consistência da pasta é função do processo de moldagem

31 Tratamento de matéria prima Processos naturais de tratamento – Mistura Composição de argilas e desengordurantes - pasta adequada – Metereorização Exposição da argila e desengordurantes em camadas alternadas (80 cm) ao intemperismo – Dissolução de sais – Oxidação de minerais – Desagregação de torrões

32 Tratamento de matéria prima Processos naturais de tratamento – Amadurecimento Repouso da argila ao abrigo da intempéries (24hs) – Homogeneização da umidade – Levigação Lavagem e purificação por decantação

33 Tratamento de matéria prima Processos mecânicos de tratamento – Trituração Moinhos de rolos ou de martelos – Peneiração Separação granulométrica e de impurezas Cilindros rotativos crivados – Amassamento e mistura Misturadores horizontais com pás helicoidais – Laminação – refino Desintegração da argila e partículas grossas por atrito Rolos laminadores com velocidades diferentes

34 Laminação

35 Moldagem Processos da argila mole - pasta branda (h = 25%) – Moldagem manual – Conformação por bocal

36 Moldagem Processo da argila rija - pasta dura (h = 15%) – Marombas com câmara de vácuo – Conformação por bocal

37 Moldagem

38 Processo de prensagem a seco - pasta seca (h = 5%) – Marombas com câmara de vácuo – Prensa revólver

39 Secagem Evaporação da água livre até a umidade de equilíbrio com o ambiente Mecanismo de secagem – Evaporação superficial – Difusão da umidade do interior para a superfície da peça Secagem – Natural Proteção contra vento e sol – Artificial Estufas

40 Secagem natural

41 Secagem artificial

42 Queima Curva temperatura x tempo – Análise térmico gravimétrica – Variações dimensionais x calor – Análise térmico diferencial Evita-se Deformação Fissuras Ruptura das peças

43 Queima Estágios da queima – Desidratação - até 700 o C Evaporação da água livre Queima da matéria carbonosa – Oxidação - até 900 o C Fe 2 O 3 Fe 3 O 4 (mais estável) – Vitrificação - a cerca de C Contração e fechamento dos poros Fornos – Intermitentes – Contínuos

44 Fornos intermitentes

45 Fornos contínuos

46 Produtos cerâmicos para a construção Classificação geral – Materiais de argila Cerâmica vermelha – Materiais de louça Isentos de óxido de ferro – Materiais refratários

47 Produtos cerâmicos para a construção Materiais de argila – Porosos Tijolos, telhas, ladrilhos, peitoris, etc – Vidrados ou gressificados Ladrilhos, manilhas, drenos, etc Revestimentos – Engobe – Vidrado – Esmalte

48 Materiais de argila - Tijolos

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54 Materiais de argila - Telhas

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60 Produtos cerâmicos para a construção Materiais de louça – Pó de pedra (porosos) Azulejos e materiais sanitários – Absorção = 15 a 20% – Grés (vitrificação mais avançadas) Materiais sanitários, pastilhas e ladrilhos – Absorção = 1 a 2% – Porcelana (vitrificação completa) Pastilhas, ladrilhos, azulejos e porcelana elétrica – Translúcido – Absorção 0%

61 Produtos cerâmicos para a construção Materiais refratários – Ácidos Silicosos Silico-aluminosos – Básicos Aluminosos Magnesita – Neutros Cromita

62 Solicitações em alvenarias

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65 Materiais refratários Propriedades desejáveis – Elevado ponto de fusão Resistência piroscópia – Resistência a ação de gases e escórias Ácidos Básicos Neutros – Alta resistência a abrasão a quente – Baixa condutividade térmica

66 Materiais refratários Produtos refratários moldados – Tijolos – Blocos – Peças especiais Produtos refratários não moldados – Concretos refratários densos – Concretos refratários isolantes – Argamassas refratárias

67 Ladrilho cerâmico Resistência à abrasão

68 Materiais de louça Azulejos – Esmalte – Biscoito

69 Materiais de louça Aparelhos sanitários – Bacias sanitárias, lavatórios, mictórios, etc – Dimensões: PB 6, PB 7, PB 10


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