11  Características das argilas

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1 11  Características das argilas
e) As estruturas cristalinas para os minerais à base de argila são relativamente complicadas; entretanto uma característica que prevalece é uma estrutura em camadas. a) Quando a água é adicionada, elas se tornam muito plásticas, uma condição conhecida como hidroplasticidade. b) A argila se funde ao longo de uma faixa de temperaturas; dessa forma, uma peça cerâmica densa e resistente pode ser produzida durante o cozimento sem que ocorra a sua fusão completa. Essa faixa de temperatura depende da composição da argila. f) O minerais argilosos mais comuns que são de interesse possuem o que é conhecido por estrutura da caolinita. g) Quando a água é adicionada, as moléculas de água se posicionam entre essas lâminas em camadas e formam uma película fina ao redor das partículas de argila. As partículas ficam, dessa forma, livres para se moverem umas sobre as outras, o que é responsável pela plasticidade resultante da mistura água-argila. c) As argilas são aluminossilicatos, sendo composta por alumina (Al2O3) e sílica (SiO2). d) Contem impurezas presentes geralmente óxidos à base de bário, cálcio, sódio, potássio e ferro. 11

2 12 Composição dos produtos à base de argila Além da argila argila
1) sílex: é um fundente e usado principalmente como um material de enchimento, ou carga, sendo barato, relativamente duro e quimicamente não reativo. argila Obs:quando misturado com argila, um fundente forma um vidro que possui um ponto de fusão relativamente baixo. 2) feldspatos: são alguns dos agentes fundentes mais comuns;eles compõem um grupo de materiais à base de aluminossilicatos que contém os íons K+, Na+, e Ca2+ Como seria de se esperar, as alterações que ocorrem durante os processos de secagem e cozimento, e também as características da peça acabada, são influenciadas pelas proporções desses três constituintes: argila, quartzo e feldspato. 12 feldspato

3 13 I. Argilas que queimam em cor branca (usada em cerâmica branca).
II. Argilas refratárias ( P.F > 1600°C ).  Classificação das argilas segundo o uso. III. Argilas p/materiais de construção civil. (cerâmica vermelha). IV. Argilas para louça. V. Argilas fundentes. (contendo mais óxido de ferro) 13

4 Pó + misturas Corpo a verde Peça sinterizada Peça pronta
Processo de Fabricação Pó + misturas Processo de conformação Corpo a verde Sinterização Peça sinterizada Peça pronta Acabamento 14

5 Matéria prima – Deve ser submetida a uma operação de moagem, seguido por um peneiramento produzindo um produto pulverizado que possui uma faixa desejada de tamanho de partículas. Agora devem ser misturados com água e, talvez outros ingredientes, para dar as características de escoamento que são compatíveis com a técnica particular de conformação empregada. 2) Técnicas de conformação – Duas técnicas usuais de modelagem são utilizadas. 2.a)Conformação hidroplástica – Normalmente, a argila plástica é forçada através de uma matriz por meio de uma rosca sem fim acionada por um motor. As colunas ocas no interior da peça extrudada são fromadas pela introdução de inserções colocads dentro do molde.Ex. tijolos de construção. 15

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7 2.b) Fundição por suspensão – Consiste em uma suspensão de argila e/ou outros materiais não-plásticos. Quando derramado dentro de um molde poroso ( feito em geral de gesso-de-paris), a água da suspensão é absorvida no interior do molde, deixando uma camada sólida sobre a parede do molde, cuja espessura irá depender do tempo. As formas cerâmicas consideravelmente complexas que podem ser produzidas através de uma fundição por suspensão incluem louças sanitárias, objetos de arte e peças de laboratório científicos, tais como tubos cerâmicos. 16

8 Observar os problemas que podem ocorrer durante a secagem.
- Uma peça cerâmica que tenha sido conformada retém uma porosidade significativa e também possui uma resistência que é insuficiente para a maioria das aplicações práticas. Nos estágios iniciais do processo de secagem, as partículas de argila estão virtualmente envolvidas e separadas umas das outras por uma fina película de água. Durante a secagem, torna-se crítico controlar a taxa de remoção da água. A secagem nas regiões internas de um corpo é realizada através da difusão das moléculas de água para a superfície, onde ocorre a evaporação. Observar os problemas que podem ocorrer durante a secagem. 17

9 4) Cozimento Após a secagem, um corpo é geralmente cozido a uma temperatura entre 900 e 1400°C; a temperatura de cozimento depende da composição e das propriedades desejadas para a peça acabada. Quando materiais à base de argila são aquecidos a temperaturas elevadas,ocorrem algumas reações consideravelmente complexas, por exemplo a vitrificação. A temperatura de cozimento determina a extensão de acordo com a qual ocorre a vitrificaçao; isto é; a vitrificação aumenta de acordo com a temperatura de cozimento. Os tijolos de construção são cozidos normalmente a uma temperatura de aproximadamente 900°C. 18

10  Materiais cerâmicos refratários
A maioria dos refratários industriais é feita de misturas de compostos cerâmicos. Propriedades: Resistência mecânica a baixas e alta temperatura. Densidade aparente geralmente varia entre 2.1 a 3.3 g/cm3. Os refratários densos com baixa porosidade apresentam maior resistência à corrosão e à erosão, assim como à penetração por líquidos e gases. Componentes: Dos ácidos: SiO2 e Al2O3 Dos básicos:MgO, CaO e Cr2O3 Os refratários cerâmicos industriais são habitualmente divididos nos tipos ácidos e básicos. 19

11 Aplicações de alguns refratários
- Tijolos de argila super-refratária - Revestimentos de fornos de fusão de alumínio, altos-fornos e panelas para transferência de metais líquidos. - Tijolos de argila refratária - Revestimentos de fornos de cimento e de cal, altos-fornos, e incineradores. - Tijolos refratários de alumina - Fornos de caldeiras, paredes dos refinadores de vidro, revestimentos de paredes de reatores, etc - Tijolos refratários de sílica - Revestimentos de reatores químicos, fornos para cerâmicas, etc. 20

12 VIDROS cristalino Definição Material cerâmico que é obtido a altas temperaturas, a partir de materiais inorgânicos,e que se distingue dos outros cerâmicos pelo fato de os seus constituintes serem aquecidos até a fusão e em seguida arrefecidos, de modo a obter-se um estado rígido sem ocorrência de cristalização. amorfo As moléculas de um vidro não estão dispostas numa ordem repetitiva e regular a longa distância, isto significa que o vidro é amorfo. 21

13 Estrutura dos vidros 22 Óxidos formadores de vidro -
Adiciona-se ao vidro de sílica óxidos de elementos alcalinos, tais como o Na2O e o K2O, e óxidos de elementos alcalinos-terrosos, tais como o CaO e o MgO, a fim de diminuir a viscosidade, para que o vidro possa ser trabalhado e enformado mais facilmente. A maioria dos vidros inorgânicos tem como base óxido de silício SiO2 , que dá origem a uma fase vítrea( formador de vidro). A subunidade fundamental nos vidros de sílica é o tetraedro de SiO44-, num vidro de sílica pura, os tetraedros estão ligados vértice a vértice, formando uma rede irregular. O óxido de boro, B2O3, é também um óxido que dá origem a vidros, é um aditivo importante em muitos tipos de vidros comerciais, tais como os vidros de boro-slicato e de alumino-boro-silicato Óxidos intermediários em vidros. Adicionado-se ao vidro de sílica óxidos intermediário conseguiremos propriedades especiais. Exemplo: Os vidros de alumino-silicato são capazes de resistir a temperaturas mais altas do que o vidro normal. Aqui o óxido intermediário é o Al2O3. 22

14 23  Composição de alguns vidros Vidro SiO2 Na2O K2O CaO B2 O3 Al2O3
outros Notas Sílica 99.5 - Grande resistência ao choque térmico. Vidro plano sódico-cálcico 71-73 12-14 10-12 MgO 1-4 - Usado para janelas e recipientes Boro-silicato 80.5 3.8 0.4 12.9 2.2 - Largamente usado na indústria química Alumino-boro-silicato Padrão 74.7 6.4 0.5 0.9 9.6 5.6 B2O - Com melhor durabilidade química. Vitrocerâmico 40-70 10-35 10-13 TiO2 7-15 Vários vidros e catalizadores 23

15 24 - Obtenção de vidro por sopragem , prensagem e vazamento
Peças fundas Garrafas, jarros, invólucros de lâmpadas - Por sopragem, de modo a obrigar o vidro fundido a adquirir a forma dos moldes. Peças planas - São obtidas fazendo atuar um êmbolo de compressão sobre um molde que contém o vidro fundido Forma de funil Tubos de televisão - São obtidos por moldação centrífuga. Grandes pingos de vidro fundido vazam de um alimentador para um molde em rotação. 24

16 Vidro temperado. A superfície do vidro arrefece primeiro e contrai-se, enquanto que o interior está ainda quente e se reajusta às mudanças dimensionais. Este tratamento de têmpera aumenta a resistência do vidro. Ex.: janelas laterais dos automóveis e os vidros de segurança usados em portas (Produtos temperados termicamente). 25

17 CIMENTO Definição Cimento portland é a denominação convencionada mundialmente para o material usualmente conhecido na construção civil como cimento. Ele é um pó fino com propriedades aglomerantes ou ligantes , que endurece sob a ação da água. 2) História Na antiguidade, o homem já procurava por materiais aglomerantes que pudessem ser usados em construções e que garantissem segurança e durabilidade. Na roma antiga, os construtores descobriram um material aglomerante chamado caementum, termo que originou a palavra cimento. Em1756, o engenheiro John Smeaton observou que uma mistura calcinada de calcário e argila endurecia quando secava e era tão resistente quanto às pedras utilizadas nas construções. PEDRAS DA ILHA DE PORTLAND PRIMEIRO SACO DE CIMENTO 26

18 27 3) Matéria-prima a) Calcários
São constituídos basicamente de carbonato de cálcio CaCO3 e dependendo da sua origem geológica podem conter várias impurezas, como magnésio, silício, alumínio ou ferro. b) Argila São silicatos complexos contendo alumínio e ferro como cátions principais e potássio, magnésio, sódio, cálcio, titânio e outros. c) Gesso É o produto de adição final no processo de fabricação do cimento, com o fim de regular o tempo de pega por ocasião das reações de hidratação. Encontrado nas formas de: gipsita CaSO4.2H2O bassanita CaSO4.0.5H2O anidrita CaSO4 Calcário - Pedro Leopoldo (MG) Gesso 27

19 28 4) Processos de fabricação
Dois processos ainda são utilizados para a fabricação de cimento: Processo seco Processo úmido (pouco utilizado) Nos dois métodos os materiais são extraídos das minas e britados de forma mais ou menos parecidas, a diferença porém é grande no processo de moagem, mistura e queima. Dos dois métodos produz-se o clinker (pelotas de cor cinza escura, proveniente da queima entre calcário e argila, 1450°C). Este é moído até a condição de pó muito fino, assume cor acinzentado típico, recebendo nessa fase adições tais como:gesso, pozolana ou escória de alto-forno, e assim completa a fabricação do cimento, conforme cada um de seus padrões normalizados. Pozolana: A pozolana é o material adicionado ao cimento para dar liga pois ela é muito pegajosa. A pozolana natural é a Cinza de Vulcões e a pozolana artificial é aquela fabricada. Cinzas Volantes são aquelas produzidas pela queima de carvão mineral e Cinzas Ativas são aqueles produzidas na queima de, por exemplo, casca de arroz, bagaço de cana e outros produtos. Escória de alto forno: gerada da produção de ferro gusa. 28

20 5) Composição química – Minerais do clinquer
Os compostos dos cimentos são formados principalmente por óxidos de: Ca, Si, Al, e Fe. Os constituintes do clinker: Silicatos cálcicos: - alita ou silicato tricálcico (3CaO.SiO2) ou C3S - Belita ou silicato dicálcico (2CaO.SiO2) ou C2S Fase intersticial:  aluminato tricálcico (3CaO.Al2O3) ou C3A - ferroaluminato tetracálcico (4CaO.Al2O3.Fe2O3) Compostos menos freqüentes: - periclário (MgO) - cal livre (CaO) - langbeinita [(K2Ca2(SO4)3)] - aphtitalita [K3Na(SO4)2] - arcanita (K2SO4) Também são formadas as cristalinas: - rankinita (C3S2) - kilchoanita (C3S2) - ciclo-wollastonita (Cs) - chain-wollastonita ( CS) 29

21 6) Influência de cada componente no cimento referente às resistências a compressão:
A característica especial do cimento,é que quando ele é misturado com água formam uma pasta que endurece em seguida. Atua como uma fase de colagem, que aglutina quimicamente os agregados para formar uma única estrutura coesa. Uma diferença importante, contudo, é que a ligação no cimento se desenvolve à temperatura ambiente. Até 3 dias – é assegurada a resistência pela hidratação dos aluminatos(C3A) e silicatos tricálcicos(C3S).  Até os 7 dias – praticamnete a resistência é assegurada pelo aumento da hidratação de (C3S). Até os 28 dias – continua a hidratação do C3S responsável pelo aumento de resistência, com pequena contrubuição do C2S. Acima de 28 dias – o pouco aumento da resistência passa a ser devido à hidratação de C2S. 30

22 7) Tipo e composição do cimento portland
TIPO DE CIMENTO PORTLAND SIGLA COMPOSIÇÃO (% EM MASSA) CLINKER + GESSO ESCÔRIA GRANULADA DE ALTO-FORNO SIGLA (E) MATERIAL POZOLÂNICO SIGLA (Z) MATERIAL CARBONÁTICO SIGLA (F) Comum CPI CPI-S 100 99-95 - 1- 5 Composto CPII-E CPII-Z CPII-F 94-56 94-76 94-90 6- 34 6-14 0-10 6-10 Alto forno CPIII 65-25 35-70 0-5 Pozolânico CPIV 85-45 15-50 Alta resist. inicial VPV-ARI 100-95 31