Resumo em Português:

A expansão por umidade de materiais cerâmicos (EPU) vem sendo observada e estudada desde o início do século passado. Muitos estudos reportaram falhas estruturais e gretamento de peças esmaltadas como conseqüência de falta de controle da EPU de produtos cerâmicos, enquanto, vários outros, dedicaram-se ao estudo de suas causas, relações com a composição e com as características de queima do produto cerâmico e aos métodos de determinação. No entanto, observa-se que grande parte desse conhecimento encontra-se de forma dispersa na literatura mundial, o que dificulta o estudo, entendimento e compreensão do fenômeno, além de minimizar a importância do assunto. Assim, este trabalho tem por objetivo fazer um levantamento dos estudos realizados a cerca da EPU, evidenciando os resultados mais relevantes da literatura. O texto aborda desde aspectos históricos e causas da EPU a possíveis correlações com a composição, temperatura de queima, absorção de água e área específica de corpos cerâmicos.

Resumo em Inglês:

Moisture expansion (ME) of ceramic materials have being studied and observed since the beginning of the last century. Many studies reported the failure of structural ceramics and the crazing of glazed bodies as a consequence of the lack of control of the ME of ceramic products. While many other studies analyzed the reasons of the ME, its relations with the composition and firing characteristics of the ceramic body, and the methodologies for the determination of ME. However, this knowledge is dispersed in the world literature, making difficult the study and understanding of the phenomenon; moreover, it minimizes the importance of the subject. This work aims to make a review of the studies on the moisture expansion of ceramic bodies, emphasizing the most relevant results. The text consists on the historic aspects, the reasons of the ME and the correlations of the ME with composition, firing temperature, water absorption and surface area of ceramic bodies.

Resumo em Português:

A incorporação em cerâmicas de resíduos como borras resultantes da extração, transporte ou refino de petróleo evita seu lançamento no meio ambiente. Por outro lado, é importante avaliar as alterações tecnológicas causadas pela adição do resíduo, sobretudo, no caso de comprometer a qualidade do produto cerâmico. Neste trabalho estudou-se a microestrutura de um material cerâmico contendo 0, 10, 15 e 20% em peso de um resíduo denominado borra de petróleo encapsulada, queimado em temperaturas que variam de 850 a 1100 ºC. A microanálise do material foi realizada através de espectrometria por dispersão de energia (EDS) de modo a complementar a análise topográfica feita por microscopia eletrônica de varredura (MEV), para possibilitar a identificação dos elementos químicos presentes, bem como partículas de segunda fase. Os resultados demonstraram que a adição desta borra de petróleo encapsulada provoca alterações tanto na composição química quanto na microestrutura do material cerâmico. Partículas de formato e características distintas das observadas na cerâmica sem adição de resíduo, principalmente partículas de sulfato de bário, foram mapeadas e sua influência discutida.

Resumo em Inglês:

The incorporation into ceramics of residues, such as oily wastes from extraction, transport and refining of petroleum is a way to avoid their disposal to the environment. On the other hand, it is important to evaluate the technological changes caused by the addition of the residue, mainly, in the case that it could compromise the quality of the ceramic product. In this work, the microstructure resulting from the incorporation with 0, 10, 15 and 20 wt.% of a residue, known as encapsulated petroleum waste, into a ceramic material that was fired at temperatures in the range of 850 to 1100 ºC, was investigated. The microanalysis of the material was performed by Energy Dispersed Spectroscopy (EDS) to complement the topographic carried out by scanning electron microscopy (SEM). This was done to make it possible the identification of chemical elements as well as second phase particles. The results showed that the incorporation of this encapsulated petroleum waste induced changes in both, the chemical composition and the microstructure of the ceramic material.

Resumo em Português:

Foram colecionados e analisados dados da literatura sobre condutividade iônica sigma e energia de ativação de condução E A, considerando o sistema binário silicato de sódio numa ampla faixa de composições. O modelo de Anderson e Stuart foi utilizado para descrever a tendência de decréscimo da energia de ativação EA com a concentração de álcalis neste sistema. Nesta análise foram considerados parâmetros experimentais tais como módulo de cisalhamento G e permissividade dielétrica relativa épsilon. Uma regra geral de condutividade foi observada em 194 de 205 vidros analisados quando se plota log sigma vs. E A/kB T, onde kB é a constante de Boltzmann e T é a temperatura absoluta. Isto significa que a relação de Arrhenius apresenta uma unicidade característica universal da forma sigma = sigma (E A,T) numa ampla faixa de composições (Na2O). Os resultados também mostraram que há uma forte correlação, por mais de 19 ordens de grandeza, da condutividade com o parâmetro E A/kB T. Uma explicação deste comportamento relaciona condutividade iônica e estrutura microscópica. O problema da separação de fases neste sistema também foi considerado.

Resumo em Inglês:

We collected and analyzed literature data on ionic conductivity sigma and activation energy E A in the binary sodium silicate system in a wide composition range. The Anderson and Stuart model has been considered to describe the decreasing tendency of activation energy E A with alkali concentration in this system. In this analysis were considered experimental parameters, such as shear modulus G and relative dielectric permittivity epsilon. A general conductivity rule is found in 194 of 205 glasses, when one plots log sigma vs. E A/kB T, where kB is the Boltzmann constant and T is the absolute temperature. This fact means that the arrhenian relation has universal uniqueness of form sigma = sigma (E A,T) in wide Na2O composition range. The results also show that there is strong correlation by more than 19 orders of magnitude on conductivity with E A/kBT. An explanation for this behavior links ionic conductivity and microscopic structure. The problem of phase separation in this system is also considered.

Resumo em Português:

Fibras poliméricas têm sido sistematicamente incorporadas às formulações de concretos refratários com o objetivo de diminuir os riscos de explosão durante o processo de secagem. Após a fusão das fibras, canais permeáveis são formados, reduzindo a pressão de vapor e aumentando a velocidade de secagem. As fibras comumente utilizadas para esse fim são de polipropileno e podem gerar aumentos de permeabilidade em temperaturas por volta de 165 ºC. Para otimizar o desempenho desses materiais é necessário que essa temperatura seja reduzida, preferencialmente para abaixo de 100 ºC. Como não há grande disponibilidade de produtores de fibras com esse requisito, um sistema de fiação e uma nova geração de fibras poliméricas foram desenvolvidos baseados em uma criteriosa seleção de polímeros e copolímeros, bem como em suas composições químicas e propriedades físicas. Fibras com geometria similar às comerciais foram produzidas e sua atuação como aditivo de secagem foi avaliada, apresentando desempenho consideravelmente superior.

Resumo em Inglês:

Polymeric fibers have been systematically added to the refractory castables formulations in order to reduce the risks of explosive spalling during the drying and first heat-up process. After fibers melt, permeable paths are generated, reducing the vapor pressure and increasing the drying rate. The polypropylene fibers are traditionally employed in this technique and modify permeability at 165 ºC. To optimize the performance of these fibers, their melting point must be reduced bellow to 100 ºC. As there is not great availability of fibers with this requirement, a melt-spinning equipment and a new generation of fibers were developed, based on a careful choice of polymers and copolymers, as well as their composition and physical and chemical properties. Fibers with geometry similar to the conventional ones were produced and their performance as drying additives were evaluated, presenting better results than the conventional polypropylene ones.

Resumo em Português:

Eflorescências são depósitos salinos que se formam na superfície de materiais cerâmicos, resultantes da migração e posterior evaporação de soluções aquosas salinizadas. As eflorescências trazem em si um problema mais de ordem estética do que estrutural, no entanto, por se tratar de um fenômeno complexo e com reflexos econômicos preocupa fabricantes e construtores. Os sais solúveis que dão origem às eflorescências podem ter várias origens, dentre elas as matérias-primas, os materiais de construção, a água existente no subsolo, etc. Assim, este trabalho tem por objetivo o estudo dos sais solúveis e eflorescências em materiais de construção cerâmicos e não cerâmicos, com ênfase nos trabalhos experimentais que foram recentemente desenvolvidos na Universidade Federal de Campina Grande, PB. Foram utilizadas amostras de argilas, tijolos, britas, areias e massames oriundas de várias regiões do Estado da Paraíba. A quantidade de sais solúveis nos materiais foi determinada utilizando-se a condutividade elétrica de seus extratos. Os ensaios de eflorescência foram conduzidos segundo a metodologia da ASTM. Pode-se observar que não há uma correlação bem definida entre o teor de sais solúveis das matérias-primas e o nível de eflorescência das peças cerâmicas. O teor de 0,025% de sais solúveis nos corpos cerâmicos aparenta ser um limite adequado para avaliar a aptidão, ou não, das peças para apresentarem eflorescências.

Resumo em Inglês:

The deposition of salts on the surface of ceramic materials is called efflorescence. It is resulted from the migration and evaporation of aqueous saline solutions. The efflorescence is basically an aesthetic problem, but due to be a complex phenomenon with economical consequences it worries manufactures and building constructors. Raw materials, building materials, subsoil water, can be the source of soluble salts, which generate the efflorescence. This work is based on studies recently developed at the Federal University of Campina Grande, and has as aim analyze the soluble salts and efflorescence characteristics of ceramic and non-ceramic building materials. Samples of clays, bricks, and other building materials, from several parts from the State of Paraíba, were used in the study. The amount of soluble salts in the materials was determined using the electrical conductivity of its extracts. The efflorescence test was conducted according to the ASTM methodology. Based on the results was not observed a well-defined correlation between the amount of soluble salts of the raw materials and the efflorescence level. The content of 0.025% of soluble salts is a limit that offers a good indication of the materials susceptibility to efflorescence.

Resumo em Português:

O uso de microondas no processamento e obtenção de materiais tem adquirido nos últimos anos crescente interesse por parte de diversas áreas do conhecimento como a química e a engenharia de materiais. Neste sentido, aparatos especialmente projetados têm começado a ser descritos na literatura como reatores e câmaras de processamento a microondas visando aplicação na pesquisa e na indústria. Em particular o uso de fornos de microondas domésticos em atividades científicas tem se mostrado de interesse dado uma série de novas aplicações, simplicidade e baixo custo. O presente trabalho reporta um dispositivo desenvolvido a partir de um forno de microondas doméstico, capaz de efetuar sínteses e processamentos de sólidos mesmo quando os materiais envolvidos não possuem susceptibilidade as microondas. O novo dispositivo tem sido utilizado com sucesso na síntese de óxidos metálicos e, em especial na sinterização e ordenamento de redes cristalinas de filmes finos.

Resumo em Inglês:

The use of microwaves in the processing and attainment of materials has acquired in the last years increasing interest on the part of diverse areas of the knowledge as the chemistry and the engineering of materials. In this direction, especially apparatuses have started to be described in literature as reactors and chambers of processing the microwaves aiming at application in the research and the industry. In particular the use of domestic ovens of microwaves in scientific activities it has if shown of it interests given a series of new applications, simplicity and low cost. The present work reports a device developed from an domestic microwave oven adapted, capable to effect syntheses and solid processing exactly when the involved materials do not possess susceptibility the microwaves. The new device has been used successfully in the metallic oxide synthesis and, in special in the sintering and order of crystalline lattice of thin films.

Resumo em Português:

Cerâmicas porosas têm sido aplicadas em processos de refino, microfiltração de líquidos e emulsões e, também, como isolantes térmicos a altas temperaturas. Embora exista uma vasta aplicação tecnológica destes materiais, há poucos estudos na literatura sobre a obtenção de cerâmicas usando-se espuma como precursora da porosidade e seus efeitos nas propriedades finais do corpo. Neste contexto, o objetivo do presente trabalho compreende a avaliação de distintos agentes químicos espumantes catiônicos e aniônicos e de um agente viscosificante na produção e estabilidade de espumas aquosas. Os critérios de avaliação destes aditivos foram o volume de espuma produzido, o tempo para colapsar as bolhas de ar e a natureza química dos surfactantes. Os corpos cerâmicos porosos obtidos foram avaliados quanto à sua porosidade, densidade e distribuição de tamanho de poros.

Resumo em Inglês:

Porous ceramics have been applied in the refining process, micro filtration of liquids and emulsions and, also, as thermal insulators for high temperatures. Nevertheless, there are few studies in the literature concerning the production of ceramics using foam as the porosity precursor and its effect on the final properties of the material. Thus, the objective of this work comprises the evaluation of the different cationic and anionic foaming chemical additives, and a thickening agent on the production and stabilization of the water based foams. The evaluating criteria of these agents involved the foam volume generated, the time for the coalescence of the air bubbles and the chemical nature of the surfactants. The properties of the porous ceramic samples were carried out considering the porosity, the density and the distribution of pore size.

Resumo em Português:

Concretos refratários apresentam grande variedade de métodos de instalação, definidos principalmente pelas características da aplicação e do projeto de engenharia da microestrutura do material. Entre as classes mais importantes, destacam-se os autoescoantes, aplicados sem cisalhamento externo; os bombeáveis, transportados por tubulações, e os vibráveis. Diferenciando-se principalmente pelas mudanças de distribuição de tamanho de partículas, essas classes apresentam grande variedade de propriedades como permeabilidade, módulo de ruptura a quente e resistência à fluência, descrita na literatura. Por também apresentarem diferentes comportamentos de secagem, é razoável supor que tenham necessidades de aditivos de secagem distintas. Para verificar essa hipótese, foram estudadas três composições de concretos refratários formulados a partir do modelo de empacotamento de partículas de Andreasen: bombeável (q=0,21), autoescoante (q=0,26) e vibrável (q=0,31). Fibras poliméricas de diferentes geometrias foram adicionadas a essas composições e seu efeito como aditivo de secagem foi avaliado. Verificou-se que as fibras atuaram favoravelmente em todas as formulações, aumentando significativamente sua velocidade de secagem, com efeitos mais marcantes quanto maior o teor de finos no concreto.

Resumo em Inglês:

Refractory castables present a broad variety of placing methods, defined mainly by the desired application and by the material microstructural characteristics. Among the most important, it can be mentioned the self-flowing, which are cast without external shearing; the pumpable, conveyed through metallic pipes, and the vibrated. These classes of castables present a great range of properties as permeability, hot modulus of rupture and creep resistance. As they also present particularities in their drying behavior, it is reasonable to consider that they would also have different needs of drying additives. In order to verify this hypothesis, three castables compositions were designed by the Andreasen particles packing model: self-flowing (q = 0.21), pumpable (q = 0.26) and vibrated (q = 03.1). Polymeric fibers of several geometries were added to these compositions and their effect as drying additives were evaluated. It was found out that the fiber addition brought benefits in all the formulations, increasing their drying rates.

Resumo em Português:

O objetivo deste trabalho foi utilizar o planejamento experimental, aplicado ao estudo de misturas, para avaliar o efeito da composição de misturas binárias de bentonitas na reologia de fluidos de perfuração de poços de petróleo. Por meio do planejamento foram determinadas as proporções dos componentes nas misturas binárias das argilas e então ajustados modelos de regressão relacionando viscosidade aparente (VA), viscosidade plástica (VP) e volume de filtrado (VF) com a proporção de cada argila. A aplicação desta ferramenta permitiu delimitar uma faixa de composições que favorece a melhoria das propriedades reológicas e de filtração das dispersões estudadas.

Resumo em Inglês:

The purpose of this work was to apply experimental design to the study of composition effect binary mixtures of bentonite on the rheology of drilling fluids. Through the experimental design were defined the components proportions in the binary clays mixtures and then adjusted regression models relating the parameters, apparent and plastic viscosities and filtrate volume, with the proportion of each clay. The application of this tool allowed to delimit a strip of compositions that favors the improvement of the rheological properties of the dispersions of bentonite clays.

Resumo em Português:

Neste trabalho foram fabricadas cerâmicas ferroelétricas texturadas de niobato de bário e chumbo, puro e dopado com lantânio, utilizando-se a técnica de forjamento a quente com moldes refratários de diferentes formas. Os corpos cerâmicos foram caracterizados nas direções paralelas e perpendiculares ao eixo de prensagem. A análise microestrutural revelou que a dopagem com lantânio aumenta a razão de aspecto dos grãos de PBN, os quais são geralmente obtidos na forma colunar. A maior razão de aspecto possibilitou um maior grau de orientação dos grãos durante o processo de forjamento e, portanto, um aumento de textura do material que se refletiu diretamente nas propriedades físicas macroscópicas.

Resumo em Inglês:

In this work pure and lanthanum doped textured ferroelectric ceramics of lead-barium niobate (PBN) were produced through hot forging, using different die configurations. The ceramic samples were characterized in the parallel and perpendicular direction respect to the pressing axis. The analysis of the microstructure showed that the increasing of the lanthanum doping increases the aspect ratio of the PBN grains, which generally present a columnar shape. It was concluded that the change of the grain morphology favored a higher grain orientation during the forging process and therefore the enhancing of the material texturing, which was directly reflected in the physical properties of the ceramics.

Resumo em Português:

Grandes esforços têm sido empregados nas tentativas de substituição do cimento de aluminato de cálcio por outros tipos de agentes ligantes em concretos refratários. Adições superiores a 2-3% em peso desse ligante podem ser prejudiciais ao comportamento de secagem e a refratariedade em sistemas contendo microssílica. A literatura sugere como interessante alternativa a substituição desse agente ligante pelo sol de sílica, que proporciona, entre outras vantagens, uma maior velocidade de secagem e sinterização do concreto. Neste trabalho, comparou-se o desempenho do cimento aluminoso e do sol de sílica como agentes ligantes para concretos refratários. Os concretos foram avaliados quanto ao comportamento de mistura, secagem, resistência mecânica, permeabilidade, explosão, porosidade e refratariedade sob carga, em diferentes temperaturas e tempos de cura. Os resultados indicaram que o uso do sol de sílica pode apresentar vantagens com relação ao cimento refratário, porém para sua correta utilização novas pesquisas serão necessárias.

Resumo em Inglês:

Great efforts have been carried out in order to replace the calcium aluminate cement (CAC) by other types of binders in refractory castables. Contents higher than 2-3 wt% of this binder can be deleterious to the drying behavior and to the system's refractoriness when microsilica is present. The literature relates as an interesting alternative the replacement of CAC for silica sol that provides, among another advantage, a higher drying speed and sinterability of the castable. In this work, the performance of CAC and silica sol as binder agents in refractory castables was compared. Their rheological and drying behavior, mechanical strength, permeability, explosion, porosity and refractoriness under load were evaluated. The results showed that the use of silica sol may be advantageous in comparison with the refractory cement, however in order to master the application of this binder, further research is needed.

Resumo em Português:

A degradação elétrica de varistores à base de SnO2 foi estudada e verificou-se que na temperatura de 220 ºC ocorreu a degradação do material. Suas características foram recuperadas quando tratadas em atmosfera de O2, o que mostra que esta atmosfera é fundamental para a característica do varistor.

Resumo em Inglês:

The electric degradation of SnO2-based varistors has been studied and verified that the thermal runway happened at 220 ºC. The varistor characteristics are recovered when treated in O2-rich atmosphere showing the importance of this atmosphere for the varistor properties.

Resumo em Português:

Várias pesquisas têm sido dedicadas à área de novos agentes ligantes para concretos refratários visando a substituição do cimento de aluminato de cálcio (CAC). Embora seja um dos agentes ligantes mais utilizado, o CAC apresenta uma série de desvantagens, principalmente em relação à redução da refratariedade do sistema quando na presença de microssílica. Trabalhos publicados indicam o sol de sílica como importante alternativa, no entanto seu uso deve ser adaptado para concretos refratários. Desse modo, o objetivo do presente trabalho foi otimizar o uso do sol de sílica e verificar o efeito da adição de microssílica em sistemas com esse agente ligante. Foram realizados testes de secagem e medidas de resistência mecânica, porosidade, permeabilidade, refratariedade sob carga e fluência, variando-se o tempo de cura. Os resultados mostraram que o emprego da microssílica em sistemas com sol de sílica pode elevar a resistência mecânica sem comprometer a etapa de secagem.

Resumo em Inglês:

Researches have been devoted to new types of binder, aiming the replacement of the calcium aluminate cement (CAC) in refractory castables formulation. Although it is one of the most employed binders, CAC shows some drawbacks, mainly on the reduction of the system's refractoriness when microsilica is present. Recent publications suggest silica sol as a suitable alternative; nevertheless its use must be adapted to refractory castables. The purpose of this work was to optimize the use of silica sol and evaluate the microsilica effect on systems containing this sort of binder. Drying behavior, mechanical strength, porosity, permeability, refractoriness under load and creep were evaluated as a function of curing time. The results showed that the addition of microsilica to silica sol bonded castables can increase the mechanical strength without affecting the drying behavior.

Resumo em Português:

O objetivo deste trabalho consistiu em um estudo da influência de dois tipos diferentes de cimento Portland na propriedade fluência em concretos, em equipamento específico, uma propriedade viscoelástica que se origina na pasta endurecida de cimento e presume-se que esteja relacionada principalmente à remoção da água adsorvida. As causas da fluência no concreto são complexas. Normalmente concorda-se que, além dos movimentos da umidade, há outras causas que contribuem para o fenômeno de fluência. A não-linearidade da relação tensão-deformação no concreto, especialmente em níveis de tensão maiores do que 30 a 40 por cento da última tensão, mostra claramente a contribuição das microfissuras da zona de transição à fluência, um fenômeno bem conhecido nas engenharias civil e materiais. A técnica de formação de uma microestrutura controlada vem sendo apontada como uma promissora alternativa para o entendimento do mecanismo de fluência. A avaliação do estudo bibliográfico procurou apontar os principais parâmetros e variáveis envolvidas nesta propriedade, de maneira a incentivar o seu desenvolvimento e pesquisa.

Resumo em Inglês:

This paper reports on a study of the influence of two different types of Portland cement on the creep property of concretes, a viscous elastic property originating in the hardened cement paste and presumably related mainly to the removal of adsorbed water. The causes of creep in concrete are complex. It is a generally accepted fact that, in addition to the movement of moisture, other causes contribute to the creep phenomenon. The nonlinearity of the stress-deformation relation in concrete, especially at levels of stress exceeding 30 to 40 per cent of the ultimate stress, clearly indicates the contribution of transition zone microcracks to creep, a phenomenon well known in civil and materials engineering. The controlled microstructure formation technique has been indicated as a promising alternative for understanding the creep mechanism. This study included a review of the literature to identify the main parameters and variables involved in the creep property, aiming to encourage development and research on this subject.

Resumo em Português:

Peças sinterizadas porosas para uso como meio de filtragem foram produzidas a partir de pós de vidro oriundo de material reciclado. O processamento seguiu o princípio de preenchimento, no qual sal (NaCl) foi adicionado como fase não sinterizável, solúvel, com o objetivo de controle dos tamanhos de poros e da porosidade. Detalhes da moagem e características dos pós processados são apresentados. A microestrutura das membranas sinterizadas e lixiviadas foi caracterizada por microscopia eletrônica de varredura e porosimetria de mercúrio. Os resultados indicam dependência entre a fração de sal adicionada e a microestrutura. Poros resultantes da solubilização do sal são identificados por apresentarem formatos preferencialmente regulares, diferindo dos demais. Análises de permeabilidade por queda de pressão demonstram a possibilidade de operação em microfiltração para diferentes intervalos de tamanho de poros.

Resumo em Inglês:

Open-pore sintered pieces were produced from waste glass powder, as raw material. The processing followed the filler principle, by making use of a salt (NaCl) mixed with glass powder, as soluble, non-sinterizable phase aiming at a control of porous size and porosity. Milling details and powder features are presented. The microstructure of the sintered and washed compacts was characterized using SEM and mercury porosimetry. The results showed that the final density depends strongly on the salt volume fraction. Salt dissolution generates pores with regular morphology predominating flat. Pressure-decay permeability analysis indicates the possibility of microfiltration operation in different ranges of porous size.