Amostra de solo (argila)

Para um melhor conhecimento das características da argila utilizada para a confecção dos corpos de prova de cerâmica vermelha, a argila utilizada nesta pesquisa foi submetida aos ensaios de análise granulométrica, limites de consistência e massa específica dos sólidos, que foram realizados no laboratório de solos do Departamento de Geotecnia EESC – USP. A difração de raios X foi realizada no Laboratório de DRX do grupo de pesquisa de cristalografia de Instituto de Física de São Carlos – USP. A espectrometria de fluorescência de raios X foi executada no laboratório de fluorescências de raios X (FRX) do Instituto de Geociências de São Paulo – USP, e as análises térmicas diferencial e termogravimétrica foram realizadas na empresa BP Engenharia Indústria e Comércio Ltda., em sua matriz localizada na cidade de Campinas – SP.

5.1.1.1 Limites de consistência e massa específica dos sólidos

O limite de plasticidade representa a quantidade mínima de água a ser adicionada a uma amostra de argila para que a mesma obtenha características moldáveis, ou seja, quanto maior o limite de plasticidade da amostra, maior a quantidade de água necessária para moldagem da massa cerâmica. A argila utilizada apresentou limite de liquidez de 58%, limite de plasticidade igual a 25,9% e índice de plasticidade (que consiste na subtração do valor de limite de liquidez do valor do índice de plasticidade) igual a 32,1%. Com índice de plasticidade superior a 15%, a argila é classificada como altamente plástica (PÉREZ et al., 2010).

Os valores das massas específicas dos sólidos foram determinados segundo as recomendações da ABNT NBR 6508:1984, e a amostra apresentou massa específica do sólido igual a 2,675 g/cm³.

5.1.1.2 Análise granulométrica

Considerando-se a Tabela 32, que apresenta a análise granulométrica da argila coletada, percebe-se que os teores de areia média (3,0%) e areia grossa (1,0%) na amostra são muito baixos, sendo predominantes os teores de argila (48,5%) e silte (37,5%). Dessa forma, percebe-se que a amostra se apresenta como um material predominantemente argiloso, composto por 86% de grãos finos.

Tabela 32 – Análise granulométrica da argila Amostra Argila (%) Silte (%) Areia fina (%) Areia média (%) Areia grossa (%) Pedregulho (%) Argila 48,5 37,5 10,0 3,0 1,0 - 5.1.1.3 Difração de raios – X (DRX)

A identificação das fases cristalinas presentes na amostra de argila estudada foi realizada através do ensaio de difração de raios X. O difratograma (Figura 26) foi obtido utilizando-se a amostra na forma de pó, compactada manualmente no porta- amostras de difração e em seguida analisada pelo programa Match!, utilizando-se a biblioteca PDF2 (2010) – seção de minerais.

Figura 26 – Difratograma de raios X da argila

Analisando-se o difratograma, percebe-se que a amostra não apresenta picos claros que representem a presença de montmorilonita (argilomineral com características expansivas). Porém, a amostra apresentara picos característicos de muscovita, argilomineral com características expansivas. Percebe-se também que a amostra apresentou como principal característica a presença de argilominerais, com pico acentuado na faixa de 2θ = 27°, o que pode ser um indício da presença de quartzo livre em sua composição, sendo o quartzo livre um dos principais formadores da fase vítrea dos produtos cerâmicos. Percebe-se também a presença de picos claros de magnetita, explicada pela presença de ferro nas amostras, e que pode ser responsável pela coloração avermelhada dos corpos de prova após a queima.

5.1.1.4 Espectrometria e fluorescência de raios X (FRX)

A análise de espectrometria e fluorescência de raios X da argila é apresentada na Tabela 33:

Tabela 33 – Composição química da argila obtida através do ensaio de FRX (% de massa) SiO2 (%) TiO2 (%) Al2O3 (%) Fe2O3 (%) MnO (%) MgO (%) CaO (%) Na2O (%) K2O (%) P2O5 (%) 68,18 0,614 14,42 4,88 0,088 1,81 0,32 0,31 4,20 0,110

A amostra analisada apresentara altos teores de dióxido de silício (SiO2) em

sua composição (68,18%). Como o teor de dióxido de silício nas matérias-primas influencia diretamente a resistência à compressão das peças queimadas, pode-se esperar que as peças produzidas com essa argila apresentem valores de resistência à compressão superiores a peças produzidas com argilas com baixos teores de dióxido de silício. De acordo com Cabral (2005), a presença de dióxido de silício nas argilas pode comprometer sua plasticidade, mas, mesmo apresentando altos teores de SiO2 em sua composição, a amostra se apresenta como plástica, uma vez que

seu índice de plasticidade (32,1%) é superior a 15%. Esse fato pode ser explicado pela grande presença de argila e silte na composição da amostra (86%) e pela baixa quantidade de areia (que é um dos principais materiais desplastificantes) e pedregulho (14%).

Em análise da Tabela 33, percebe-se que a amostra apresenta alto teor de SiO2 + Al2O3 (82,6%), o que pode ser um indício de que os corpos de prova

queimados confeccionados com essa argila poderão apresentar altos valores de resistência à compressão, uma vez que SiO2 e Al2O3 são formadores da fase vítrea.

Como a amostra de argila é rica em SiO2 e Al2O3, e os geopolímeros são

constituídos por uma malha tridimensional em que átomos de silício alternam com os de alumínio em coordenação tetraédrica, com o compartilhamento de todos os oxigênios, espera-se que a amostra de argila, quando em contato com ativador alcalino, possa formar cadeias geopoliméricas, e assim melhorar as características dos agregados, tornando-os menos absorventes e mais resistentes.

A amostra apresentou valor de perda ao fogo de 4,64%, o que pode ser um indício de baixa quantidade de material orgânico em sua composição.

5.1.1.5 Análises térmicas (ATD e TG)

As análises térmicas diferencial e termogravimétrica da amostra de argila são apresentadas nas Figuras 27 e 28.

Figura 27 – Análise térmica diferencial da amostra de argila

Figura 28 – Análise termogravimétrica da amostra de argila

De acordo com Grun (2007), existem quatro principais fenômenos térmicos a serem analisados nas análises térmicas:

- Entre 0 °C e 200 °C: perdas de massa relacionadas à perda de umidade superficial. Essa perda de água corresponde a uma depressão endotérmica causada pela energia necessária para mudar o estado físico das moléculas de água;

- Entre 200 °C e 400 °C: perda de massa que geralmente pode estar relacionado à perda da matéria orgânica presente nas amostras (depressão endotérmica);

- Entre 400 °C e 600 °C: perda de massa relacionada à decomposição dos argilominerais, com a consequente perda de hidroxilas (água intersticial). Isto está diretamente ligado à plasticidade da massa, já que quanto maior a perda de hidroxilas, menores os valores de plasticidade das massas cerâmicas (depressão endotérmica).

As perdas de massa são acentuadas até a temperatura de 600 °C, sendo que de 600 °C a 800 °C a perda não é considerável.

- Entre 900 °C e 1.000 °C: pico energético relativo à perda de matéria orgânica composta por metais pesados e ácido húmico. Esse pico é comum em solos de coloração preta, já que solos ricos em turfas possuem abundância de ácido húmico.

A Tabela 34 apresenta os resultados obtidos através das análises térmicas da amostra.

Tabela 34 – Resultados obtidos através das análises térmicas

0-200 °C 200-400 °C 400-600 °C 900-1000 °C Total Perda em massa (%) ΔE* (cal) Perda em massa (%) ΔE* (cal) Perda em massa (%) ΔE* (cal) Perda em massa (%) ΔE* (cal) Perda em massa (%) 1,8 17,9 2,1 0,0 2,2 7,5 0,02 0,0 7,69 Analisando a Tabela 34, percebe-se que a grande perda em massa da amostra se dá até a temperatura de 600 °C; a partir dessa temperatura, a perda é muito baixa. Dessa forma, pode-se concluir que a escolha de queima das massas cerâmicas à temperatura de 900 °C é viável, uma vez que até essa temperatura ocorre a grande perda de massa da matéria-prima.