Preparação das matérias-primas

A matéria prima, conseguida junto a Cerâmica Cunha (indústria cerâmica de blocos de vedação da região de Maringá) apresentava-se em estado solto (aproximadamente 3 m3), com baixo teor de umidade (alguns torrões mais úmidos). Inicialmente, foi desterroada e moída no laminador em uma quantidade de aproximadamente 800 kg, obtendo-se um material pulverizado com algumas laminas de argila provenientes da laminação do material mais úmido.

A Figura 4.2 mostra o laminador. Este consiste de dois rolos com 140 mm de diâmetro e 120 mm de largura, e espaçamento regulável de 1,5 mm entre os rolos. A desintegração da argila é obtida em função das diferentes velocidades de rotação dos rolos (laminação e atrito de deslizamento).

Figura 4.2 Laminador de laboratório.

Após a passagem pelo laminador, a argila foi peneirada e, nesse processo, separou-se o material pulverizado das laminas de argila úmidas, Figuras 4.3 e 4.4. O material laminar retido na peneira foi exposto ao sol por um dia para a redução da umidade e repassado no laminador para pulverizá-lo. Na seqüência, fez-se a homogeneização e acondicionamento do material em sacos plásticos (entre 40 e 50 kg por saco) para utilização futura. Através de uma amostra desse material, foram realizados os primeiros ensaios de caracterização: a análise granulométrica da argila conforme a NBR 7181 (1984) e os limites de plasticidade e liquidez conforme NBR 7180 (1984) e a NBR 6459 (1984), respectivamente.

Figura 4.3 Lâminas de argila retidas no peneiramento.

a) b)

Figura 4.4 a) Materiais laminados e pulverizados obtidos do peneiramento; b) proporção de materiais laminados e pulverizados obtidos do peneiramento.

As planilhas dos ensaios encontram-se no Anexo 01. Na Tabela 4.1, são apresentados os resultados mais significantes.

Na seqüência, procedeu-se aos testes para a determinação da umidade de extrusão por tentativas. Aproximadamente 15 kg de argila foram umedecidos até apresentar um teor de umidade próximo a 34% e assim levada à extrusora. A massa extrudada foi cortada e retornada à extrusora, repetidas vezes (ocorrendo perda de umidade a cada reutilização da massa), até se obter uma massa com consistência firme, textura lisa e sem apresentar laminação e/ou denteados. Dessa massa (antes da extrusão) foram retiradas seis amostras para

a determinação do teor de umidade de extrusão e seis blocos foram imediatamente pesados para a obtenção do peso médio da unidade recém-fabricada.

Tabela 4.1 Características da argila utilizada para a fabricação dos blocos.

Argila 38 (%)

Silte 43 (%)

Areia 19 (%)

Peso específico dos grãos (médio) 2,58 (g/cm3)

Umidade média 10,5 (%)

Limite de plasticidade LP = 21 -

Limite se liquidez LL = 36 -

Índice de plasticidade IP = 15 -

O teor de umidade de extrusão da argila foi determinado como a média do teor de umidade de seis amostras coletadas, conforme a expressão:

100 AE S AE S M M U x M − = 4.1

UAE = umidade da argila extrudada, (%);

MAE = massa da amostra de argila extrudada (úmida), em gramas;

MS = massa seca da amostra de argila, em gramas.

Obs.: A massa seca é obtida pela secagem em estufa da massa úmida.

A umidade inicial da argila para extrusão foi fixada em 31,5%, observando-se que, dentro do intervalo de 30,5 a 32%, se obtiveram bons blocos. Com teores de umidade menores, obtiveram-se blocos bem definidos e coesos, porém apresentando aumento da pressão de extrusão e da temperatura da argila, dificultando o reaproveitamento da massa. Com a argila mais úmida, a pressão de extrusão se mantinha mais baixa e a temperatura da massa praticamente não se alterava, permitindo o reaproveitamento da massa juntando-a (em pequenas proporções) à massa ainda não utilizada, reduzindo substancialmente as perdas. O peso médio da unidade recém-fabricada foi 297,0 gramas.

A partir da argila pulverizada (teor de umidade de aproximadamente 10,5%), a correção do teor de umidade, para atingir a umidade de extrusão (31,5 %), foi feita adicionando-se água à massa. A Tabela 4.2.A fornece a quantidade de água a ser adicionada em função da quantidade de argila. 100 1 100 AE A AI AI U M M U ⎛ + ⎞ = _⎜ − _⎟ + ⎝ ⎠ 4.2

MA = quantidade de água à ser adicionada à argila, em kg;

MAI = massa total da argila úmida, em kg;

UAE = umidade de extrusão da argila, (%);

UAI = umidade inicial da argila, (%).

A expressão acima também foi utilizada para a adição de água para se proceder a pequenas correções do teor de umidade. Para isso se trabalhou com uma tabela (Tabela 4.2.B) que fornecia a quantidade de água por quilograma de massa para uma correção de 1 até 10 % do teor de umidade. As correções foram realizadas durante a fabricação dos blocos e para o reaproveitamento de sobras de argilas pré-umedecidas de extrusões anteriores.

Para a obtenção de uma hidratação homogênea, a adição de água foi feita em pequenas porções de argila, normalmente variando de 8 a 12 kg, de forma a facilitar a mistura manual e a obtenção de uma massa homogênea. Após a hidratação da argila, esta foi acondicionada em sacos plásticos e reservada para utilização no dia seguinte.

Inicialmente, pensou-se em adotar, conforme Lindner (2001), o peso dos blocos úmidos utilizados para a determinação da umidade de extrusão como parâmetro de controle e verificação da umidade de extrusão da argila. Porém rapidamente percebeu-se ser este procedimento desaconselhável, uma vez que a perda de umidade na extrusão mostrou ser muito variável. À medida que se usa a extrusora, o calor gerado pelas hélices, a pressão interna e a bomba de vácuo fazem com que a perda de umidade na extrusão seja variável e, pior ainda, este calor é transferido para a argila.

A cada fabricação de blocos foram utilizadas quantidades de argila pulverizada variando entre 40 e 60 kg. Para a melhor homogeneização do material, após a adição da água o material era misturado manualmente e ensacado para utilização no dia seguinte.

Tabela 4.2 Adição de água para hidratação da argila.

A – Quantidade de água por quilograma de massa para hidratação da argila.

Água (Litros)

B – Quantidade de água por quilograma de massa para correção do teor de umidade (fixado em 32%). Argila (kg) _{10,5% para 31% 10,5% para32 %} 8,00 1,48 1,56 1 % abaixo 0,008 litros p/ kg 8,50 1,58 1,65 2 % abaixo 0,016 litros p/ kg 9,00 1,67 1,75 3 % abaixo 0,023 litros p/ kg 9,50 1,76 1,85 4 % abaixo 0,031 litros p/ kg 10,00 1,86 1,95 5 % abaixo 0,040 litros p/ kg 10,50 1,95 2,04 6 % abaixo 0,048 litros p/ kg 11,00 2,04 2,14 7 % abaixo 0,056 litros p/ kg 11,50 2,13 2,24 8 % abaixo 0,065 litros p/ kg 12,00 2,23 2,33 9 % abaixo 0,074 litros p/ kg 12,50 2,32 2,43 10 % abaixo 0,083 litros p/ kg 13,00 2,41 2,53 13,50 2,50 2,63 14,00 2,60 2,72 14,50 2,69 2,82 15,00 2,78 2,92 Observa-se que:

• Teores de umidade da argila muito altos fazem com que os blocos moldados ainda úmidos não apresentem uma consistência rija e sejam facilmente deformáveis sob pressão dos dedos. Por outro lado, umidades muito baixas, próximas ao limite de plasticidade da argila, formam uma massa quebradiça e sem coesão.

• A cada passagem da argila pela extrusora tem-se uma redução do teor de unidade de aproximadamente 3 %.