UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA – UDESC CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS – CCT
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA –DEM PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E
ENGENHARIA DE MATERIAIS - PGCEM
Formação: Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO OBTIDA POR Elayne Grun
CARACTERIZAÇÃO DE ARGILAS PROVENIENTES DE CANELINHA/SC E ESTUDO DE FORMULAÇÕES DE MASSAS CERÂMICAS
Apresentada em 25 / 06 / 2007 Perante a Banca Examinadora:
Dra. Marilena Valadares Folgueras - Presidente (UDESC) Dr. Elidio Angioletto (UNESC)
Dr. Enori Gemelli (UDESC)
UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA – UDESC CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS – CCT
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA - DEM PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA
E ENGENHARIA DE MATERIAIS – PGCEM
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO
Mestranda: ELAYNE GRUN – Engenheira Civil
Orientadora: Prof. Drª. MARILENA VALADARES FOLGUERAS Co-orientador: Prof. Dr. SIVALDO LEITE CORREIA
CCT/UDESC – JOINVILLE
CARACTERIZAÇÃO DE ARGILAS PROVENIENTES DE CANELINHA/SC E ESTUDO DE FORMULAÇÕES DE MASSAS CERÂMICAS
DISSERTAÇÃO APRESENTADA PARA OBTENÇÃO DO TÍTULO DE MESTRE EM CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS DA UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA, CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS – CCT, ORIENTADA PELO PROFª. DRª. MARILENA VALADARES FOLGUERAS E CO-ORIENTADA PELO PROF. DR. SIVALDO LEITE CORREIA.
“Caracterização de Argilas Provenientes de Canelinha/SC
e Estudo de Formulações de Massas Cerâmicas”
por
Elayne Grun
Essa dissertação foi julgada adequada para a obtenção do título de
MESTRE EM CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS na área de concentração “Cerâmica”, e aprovada em sua forma final pelo PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E ENGENHARIA DE
MATERIAIS DO CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS DA UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA
Dra. Marilena Valadares Folgueras CCT-UDESC (Presidente)
Dr. Elidio Angioletto UNESC
Dr. Enori Gemelli CCT-UDESC Banca Examinadora:
Joinville, 25 de junho de 2007.
Dr. Sivaldo Leite Correia CCT-UDESC
UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA - UDESC
CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS – CCT
FICHA CATALOGRÁFICA
NOME: GRUN, Elayne DATA DEFESA: 25/06/2007 LOCAL: Joinville, CCT/UDESC
NÍVEL: Mestrado Número de ordem: 75 – CCT/UDESC FORMAÇÃO: Ciência e Engenharia de Materiais
ÁREA DE CONCENTRAÇÃO: Cerâmica
TÍTULO: Caracterização de Argilas Provenientes de Canelinha / SC e Estudo de Formulações de Massas Cerâmicas.
PALAVRAS-CHAVE: Argilas; Caracterização; Formulação de misturas. NÚMERO DE PÁGINAS: 74 p.
CENTRO: Centro de Ciências Tecnológicas da UDESC
PROGRAMA: Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais – PGCEM CADASTRO CAPES: 4100201001P-9
ORIENTADOR: Drª. Marilena Valadares Folgueras CO-ORIENTADOR: Dr. Sivaldo Leite Correia
PRESIDENTE DA BANCA : Drª. Marilena Valadares Folgueras
v
AGRADECIMENTOS
À Profa. Dra. Marilena Valadares Folgueras, que como orientadora, não mediu esforços em oferecer todas as condições necessárias à realização do presente trabalho.
À Universidade do Estado de Santa Catarina – UDESC e ao Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PGCEM pela oportunidade da realização do presente trabalho de pesquisa.
À CAPES pela bolsa de estudo concedida.
Ao ex-bolsista e amigo Christian Douglas Denardi, pelo seu empenho e dedicação em toda etapa experimental, principalmente na compactação dos corpos-de-prova e nos ensaios mecânicos realizados em plena semana de natal.
A todos os professores do Curso de Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais, que de uma forma direta ou indireta contribuíram para a realização desse trabalho.
vii
“Projetistas fazem canais, arqueiros atiram flechas, artífices modelam a madeira e o barro, o homem sábio modela-se a si mesmo”.
SUMÁRIO
RESUMO...x
ABSTRACT...xi
LISTA DE FIGURAS...xii
LISTA DE TABELAS...xiv
CAPÍTULO 1 - INTRODUÇÃO...1
1.1 - CONTEXTUALIZAÇÃO...1
1.2 - OBJETIVOS...2
1.3 - DELIMITAÇÃO DO TRABALHO...2
1.4 - ESTRUTURA DO TRABALHO...2
CAPÍTULO 2 – COMPOSIÇÃO E FABRICAÇÃO DE CERÂMICA VERMELHA...4
2.1 - MATÉRIAS-PRIMAS...4
2.2 - MASSA CERÂMICA...6
2.3 - PROCESSO DE FABRICAÇÃO...11
2.3.1 - Beneficiamento...11
2.3.2 - Conformação...12
2.3.3 – Tratamento Térmico...12
CAPÍTULO 3 - CARACTERIZAÇÃO DE ARGILAS...15
3.1 - ANÁLISE QUÍMICA...15
3.2 - DIFRAÇÃO DE RAIOS-X...16
3.3 - ANÁLISE TÉRMICA...17
3.4 - ANÁLISE GRANULOMÉTRICA...19
3.5 - CURVA DE GRESIFICAÇÃO...19
3.6 - APLICAÇÃO DAS TÉCNICAS...20
CAPÍTULO 4 - MATERIAIS E MÉTODOS...22
4.1 - CARACTERIZAÇÃO DAS ARGILAS...22
4.1.1 - Preparação das argilas...22
4.1.2 - Características Físicas e Químicas...23
4.1.3 - Propriedades Tecnológicas...24
4.2 - FORMULAÇÃO DAS MISTURAS...25
ix
CAPÍTULO 5 - RESULTADOS E DISCUSSÃO...28
5.1 - CARACTERIZAÇÃO DAS ARGILAS...28
5.1.1 - Análise Química...28
5.1.2 - Difração de Raios-X...31
5.1.3 - Análise Racional...35
5.1.4 - Análise Térmica...37
5.1.5 - Curva de Gresificação...38
5.1.6 - Análise de Distribuição Granulométrica...40
5.1.7 - Seleção de argilas para estudo de misturas...41
5.2 - CARACTERIZAÇÃO DAS MISTURAS...42
5.2.1 - Análise Térmica...44
5.2.2 - Curva de Gresificação...45
5.2.3 - Resistência Mecânica...49
CAPÍTULO 6 - CONCLUSÃO E TRABALHOS FUTUROS...54
6.1 - CONCLUSÕES...54
6.2 - SUGESTÃO PARA TRABALHOS FUTUROS...55
RESUMO
xi
ABSTRACT
LISTA DE FIGURAS
Figura 2.1 - Diagrama de Winckler (SOUZA, SANCHEZ & HOLANDA, 2002)...……...8
Figura 2.2 - Exemplo de diagrama ternário do sistema SiO2 – Al2O3 – (Fe2O3 + CaO + MgO + Na2O + K2O)...9
Figura 2.3 - Exemplo de diagrama ternário do sistema Fe2O3 – (CaO + MgO) – (Na2O + (K2O)...10
Figura 2.4 - Exemplo de diagrama ternário do sistema Argila-Quartzo-Fundentes...11
Figura 2.5 - Fluxograma de fabricação de cerâmica vermelha...14
Figura 4.1 - Sistema ternário argila B–argila F–argila G, mostrando as matérias-primas e os pontos do simplex...26
Figura 5.1 - Diagrama ternário do sistema SiO2-Al2O3-Fe2O3+CaO+MgO+Na2O+K2O...30
Figura 5.2 - Diagrama ternário do sistema Fe2O3-CaO+MgO-K2O+Na2O...30
Figura 5.3 - Difratograma de Raios-X da argila A...32
Figura 5.4 - Difratograma de Raios-X da argila B...32
Figura 5.5 - Difratograma de Raios-X da argila C...33
Figura 5.6 - Difratograma de Raios-X da argila D...33
Figura 5.7 - Difratograma de Raios-X da argila E...34
Figura 5.8 - Difratograma de Raios-X da argila F...34
Figura 5.9 - Difratograma de Raios-X da argila G...35
Figura 5.10 - Diagrama ternário do sistema Argila-Quartzo-Fundentes, para as argilas estudadas...36
Figura 5.11 - Curvas de Gresificação das argilas A, E e G...39
xiii
Figura 5.13 - Curvas de Gresificação das argilas C, D e F...40
Figura 5.14 - Curva de distribuição granulométrica das argilas...41
Figura 5.15 - Diagrama ternário do sistema Argila - Quartzo - Fundentes, para as misturas estudadas...44
Figura 5.16 - Curva de gresificação das misturas M1 a M5...46
Figura 5.17 - Curva de gresificação das misturas M6 a M10...47
Figura 5.18 – Diagrama de valores previstos de absorção de água...48
Figura 5.19 – Diagrama de valores previstos de retração linear...49
Figura 5.20 - Resistência mecânica média e desvio padrão das misturas 1000°C...50
Figura 5.21 - Resistência mecânica média e desvio padrão das misturas 1200°C...51
Figura 5.22 – Superfície de resposta para a Resistência à fratura (1000°C)...52
LISTA DE TABELAS
Tabela 2.1 - Composição granulométrica dos produtos da cerâmica vermelha
(Pracidelli & Melchiades, 1997)...8 Tabela 4.1 - Composições consideradas na formulação das misturas (% massa)...26 Tabela 5.1 - Composição química das argilas obtida por Fluorescência de Raios-X
(% massa)...28 Tabela 5.2 - Composição mineralógica quantitativa das argilas (%)...36 Tabela 5.3 - Perda de massa das argilas nos intervalos de temperatura indicados (% massa)..37 Tabela 5.4 - Composição química das misturas...43 Tabela 5.5 - Composição mineralógica das misturas...43 Tabela 5.6 – Perda de massa das misturas nos intervalos de temperatura indicados (%)...45 Tabela 5.7 - Valores de módulo de weibull para as replicações 1 e 2 para amostras
