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Cerâmica, Volume: 57, Número: 344, Publicado: 2011
  • Editorial

  • Constante de mola de molas cerâmicas injetadas a baixa pressão

    Barbieri, R. A.; Zorzi, J. E.

    Resumo em Português:

    A dificuldade de usinagem de peças cerâmicas já sinterizadas é muito grande, principalmente devido à dureza e fragilidade destes materiais, o que implica em altos custos de produção. Por isso, grandes esforços tem sido feitos no sentido de melhorar os processos de conformação a verde existentes, ou criar novos processos que permitam a obtenção de peças cada vez mais próximas do formato final desejado. Produzir peças cerâmicas com formatos complexos, livres de defeitos, é uma tarefa que implica em grandes dificuldades. Molas cerâmicas possuem formatos extremamente difíceis de serem moldados e, conseqüentemente, atualmente são produzidas comercialmente molas cerâmicas pelo processo de usinagem, geralmente a um custo elevado. Uma alternativa para a produção de molas cerâmicas é a moldagem por injeção em baixa pressão. Para o desenvolvimento de molas cerâmicas para aplicações tecnológicas, é necessário, além de obter peças íntegras e livres de defeitos, aferir algumas de suas propriedades, como a constante de mola. Uma vez que estas molas encontram aplicação em altas temperaturas, torna-se imprescindível realizar a medida da resistência imposta pela mola à deformação elástica em diferentes temperaturas. Para tanto, este trabalho propõem a montagem de um sistema para a medição da constante de mola de molas cerâmicas injetadas a baixa pressão, tanto à temperatura ambiente como em altas temperaturas, usando o método dinâmico da excitação por impulso para medir a frequência de vibração da mola suspensa no interior de um forno. Para ilustrar a aplicação desta técnica são apresentados resultados obtidos para uma mola helicoidal de alumina, da temperatura ambiente até 1100 ºC.

    Resumo em Inglês:

    The machining of sintered ceramic parts is a difficult process, mainly due to the hardness and brittleness of these materials, which implies in high production costs. Therefore, great efforts have been made to improve the forming processes of green ceramics, or create new processes to obtain the near net shape parts. The production of ceramic parts with complex shapes, free of defects, is a task that involves great difficulties. Ceramic springs exhibits shapes extremely difficult to be molded and therefore are currently commercially produced mainly by machining, a process which is difficult and expensive. An alternative for the production of ceramic springs is by low-pressure injection molding. For the development of ceramic springs for technological applications, it is required in addition to getting parts intact and free of defects, to measure some of its properties, including the spring constant. Since these springs are usually applied at high temperatures, it becomes important to carry out the measurement of resistance imposed by the spring to elastic deformation at different temperatures. Accordingly, in this work we describe the assembly of an experiment for the measurement of the spring constant of low-pressure injection molded ceramic springs, both at ambient temperature and at high temperatures, using the dynamic impulse excitation method to measure the frequency of vibration of a suspended spring inside a furnace. Results are presented for a helical spring of alumina from room temperature to1100 ºC to illustrate the application of this technique.
  • Lodo gerado na estação de tratamento de água Tamanduá, Foz do Iguaçu, PR, como aditivo em argilas para cerâmica vermelha: Parte II: incorporação do lodo em mistura de argilas para produção de cerâmica vermelha

    Tartari, R.; Módenes, A. N.; Pianaro, S. A.; Díaz-Mora, N.

    Resumo em Português:

    A pesquisa contempla nesta segunda etapa, misturas binárias entre as argilas da Cerâmica Santa Rita e da Cooperativa de Artesões de Foz do Iguaçu, PR, em diferentes porcentagens peso, para confecção de corpos de prova por prensagem uniaxial, sinterizados nas temperaturas de 950 e 1050 ºC, e analisados pelos ensaios tecnológicos de cerâmica vermelha. Nas composições entre as argilas que apresentaram melhores desempenhos no processamento, incorporaram-se proporções de 4, 8, 12 e 16% de lodo visando agregar o resíduo a massa. Identificou-se nos resultados da produção de blocos estruturais de 6 furos pelo processo de extrusão que, 8% é o máximo de lodo a ser adicionado na massa cerâmica, onde não foi identificado trincas e deformações, com contração linear na ordem de 8,6%, absorção de água de 24,6% e resistência à compressão de 42,6 kgf/cm², em conformidade com as normas para produção de cerâmica vermelha para revestimento (tijolos).

    Resumo em Inglês:

    The research addresses this second stage, binary mixtures of clays Ceramic Santa Rita and the Cooperative of Artisans from Foz do Iguaçu, PR, in different weight percentages, for making specimens by uniaxial pressing, sintered at temperatures of 950 and 1050 ºC, and analyzed by technological tests of red ceramic. In compositions among the clays that were better at processing, proportions of 4, 8, 12 and 16% of the waste sludge were added in order to add mass. It was identified in the results of the production of building blocks 6-hole extrusion process by which 8% is the maximum of sludge to be added to the ceramic body, which was not identified cracks and deformations with linear shrinkage in the order of 8.6% water absorption of 24.6% and compressive strength of 42.6 kgf/cm² in accordance with the standards for the production of red ceramic coating (bricks).
  • Estudo da durabilidade de argamassas alternativas contendo resíduos

    Farias Filho, J.; Menezes, R. R.; Ferreira, H. S.; Santana, L. N. L.; Neves, G. A.; Ferreira, H. C.

    Resumo em Português:

    O interesse pela preservação dos recursos naturais e a busca pelo desenvolvimento sustentável tem despertado interesse de um grande número de pesquisadores visando obter materiais de construção não convencionais. Dentre essas possibilidades, destacam-se os resíduos produzidos pela construção civil e pela indústria de beneficiamento de granito, em virtude do volume gerado e os impactos ambientais do seu descarte inadequado. Este trabalho tem como objetivo estudar a durabilidade das argamassas alternativas incorporadas com resíduos de construção civil e da serragem do granito. Para quantificar a durabilidade dos materiais estudados, foram realizados ensaios de envelhecimento natural e ensaios de envelhecimento acelerado através de ciclos de molhagem e secagem, visando simular condições de utilização e avaliar sua degradação. Nos estudos da durabilidade foram utilizados traços de argamassas para alvenaria de elevação, com percentagens de substituição, em peso, da cal por resíduo de 30% e 50%. Os resultados para o envelhecimento natural evidenciaram o comprometimento da durabilidade do material após 60 dias com redução no comportamento mecânico, sendo os melhores resultados para os corpos-de-prova com 30% e 50% de resíduo de construção. No envelhecimento acelerado, para os tratamentos adotados, os resultados evidenciaram a ação da formação de silicoaluminatos de cálcio e potássio que favoreceram um aumento do comportamento mecânico e, além disso, não foi observado o comprometimento da sua durabilidade.

    Resumo em Inglês:

    The preservation of natural resources and search for sustainable development are increase in interest by the researchers with the aim to obtain knowledge of non conventional materials. Among these possibilities stand out the recycling of residues from civil construction and from granite industry, which are producers of large amount of residues and causing great environmental impacts. The aim of this work is to study the durability of the alternative mortar incorporated with residues from civil construction and from granite industry. To quantify the durability of the studied materials, it was made test of natural and accelerated weathering through wetting and drying cycles. The materials were submitted to conditions that simulated their use to evaluate their degradation. In the studies of durability of the mortar elevation, percentages of substitutions of lime by recycling residue were used. The amount changed from 30% to 50%. The natural weathering cause a compromise in the durability of the material after 60 days with a decrease in the mechanical behavior and the best results occur to the sample with 30% and 50% of residue. In the accelerated weathering, the results show indicate the formation of calcium and potassium aluminosilicates that can give an increase in the mechanical behavior, however, it was not observed a compromise in the material durability.
  • Novas cerâmicas ferroelétricas transparentes com altos coeficientes eletroópticos: PLMN-PT

    Londoño, F. A.; Eiras, J. A.; Garcia, D.

    Resumo em Português:

    Cerâmicas de niobato de magnésio e chumbo (PMN) pertencem à classe de materiais ferroelétricos usados em diversas aplicações tecnológicas. Contudo, existe grande dificuldade em produzir cerâmicas de PMN sem a formação de fases secundarias. Estudos recentes mostraram que a adição de PT e La permitem, respectivamente, estabilizar a fase perovskita e atingir-se a transparência da ordem das cerâmicas comerciais de PLZT. Neste trabalho realizou-se a síntese de pós do sistema (1-x)PLMN-xPT em função de PT (11 < x < 15), para 1% em mol de La. Encontraram-se apenas traços de fase pirocloro (2-3%) nos difratogramas de raios X dos pós, sem uma relação direta com a concentração de PT. Foram alcançadas alta taxa de densificação e microestrutura homogênea com prensagem uniaxial a quente. A transmitância óptica passou por um máximo (até 55% em λ= 632 nm) para x= 0,14. Coeficientes eletro-ópticos quadráticos tão altos quanto 17,5 x10-16m²/V² posicionam estes materiais como de melhor resposta electro-óptica entre os ferroelétricos.

    Resumo em Inglês:

    Lead magnesium niobate ceramics (PMN) belong to the class of ferroelectric materials used in various technological applications. However it is very difficult to produce a single phase material consisting of only the perovskite structure. Recent studies have shown that the addition of PT and La permit, respectively, to stabilize the perovskite phase and to achieve transparency of the order of commercial PLZT ceramics. In this work the powder synthesis of the system (1-x)PLMN-xPT as a function of PT (0.11<x<0.15), for 1% mol of La, was carried out. Only traces of pyrochlore phase (2-3%) in DRX powder were found, without a direct relationship with the concentration of PT. The results revealed a homogeneous microstructure, high density for all the compositions densified by hot pressing. High optical transmittance for x = 0.14 was found (55% in λ= 632 nm). Quadratic electro-optic coefficients as high as 17.5 x10-16 m²/V² position these ceramics as the best response among the electro-optic ferroelectrics.
  • Estudo da conformação de substratos cerâmicos por laminação a partir de suspensões concentradas de alumina

    Setz, L. F. G.; Koshimizu, L.; Pardo, A. R. F.; Morelli, M. R.

    Resumo em Português:

    A produção de substratos cerâmicos por laminação, ou conformação viscoplástica, é interessante, pois minimiza problemas inerentes ao processamento como a aglomeração dos pós. Quando a preparação das massas a serem conformadas por esta técnica é realizada a partir de suspensões estáveis, estes problemas quase inexistem, possibilitando a obtenção de produtos íntegros com microestrutura homogênea. Neste trabalho é apresentado o comportamento reológico das suspensões concentradas e das massas de alumina contendo diferentes teores do espessante/plastificante hidroxipropil metilcelulose (HPMC) e também o estudo das variáveis de processo envolvidas na conformação por calandragem. Como resultado deste estudo foi possível obter substratos de alumina calandrados densos, utilizando-se uma suspensão concentrada (60% vol.), estabilizada com 0,02% de Viscocrete 20HE e com adição de 1,5%m. de HPMC.

    Resumo em Inglês:

    The ceramic substrates production by calendering, or viscous plastic processing, is interesting because inherent problems as a powder agglomeration is minimized. When the ceramic pastes shaping for this technique are produced from stabilized suspensions these problems almost inexist. This work presents the concentrate suspensions and pastes with different hydroxypropyl methyl cellulose (HPMC) thickener content rheological behaviors. The variables involved in calendering shaping were studied, too. The production of dense alumina substrates shaped by calendaring from concentrate suspensions (60 vol.%), stabilized with 0.02 wt.% Viscocrete 20HE and 1.5 wt.% HPMC is possible.
  • Otimização dos processos de moagem e secagem do pó de alumina/TiC obtido por moagem reativa

    Trombini, V.; Bressiani, A. H. A.; Pallone, E. M. J. A.; Tomasi, R.

    Resumo em Português:

    A presença de aglomerados em pós cerâmicos é fonte conhecida de heterogeneidade e defeitos nos produtos finais, uma vez que na etapa de sinterização ocorre densificação diferencial dos aglomerados. Assim, o controle de todas as etapas do processamento para obtenção de corpos cerâmicos livres de aglomerados e com microestrutura homogênea é de fundamental importância. Neste trabalho foram avaliadas as condições mais adequadas para reduzir a presença de agregados proveniente da etapa de moagem de alta energia, bem como o controle da etapa de secagem para a obtenção de uma microestrutura com tamanho de grãos pequenos e distribuição homogênea das partículas de inclusões no interior da matriz.

    Resumo em Inglês:

    Agglomerates in ceramic powders often cause heterogeneities and defects in the final ceramic product, due to differential densification of the agglomerates during the sintering stage. Hence, control of the processing steps is important to form ceramic bodies without agglomerates and with a homogeneous microstructure. In this study, the processing conditions to reduce aggregate formation during high-energy milling and control of the powder drying step were evaluated to attain a microstructure consisting of small grains and a homogeneous distribution of TiC inclusions in the matrix.
  • Funcionalização de superfícies vítreas por plasma de SiCl4 para a retenção de compostos orgânicos

    Assis, O. B. G.; Paterno, L. G.

    Resumo em Português:

    Superfícies planas de vidro comercial, de composição básica soda-lime-silicato, foram tratadas em ambiente de plasma frio de O2 e SiCl4. Após a ação do plasma os vidros foram submetidos a uma seqüência de reações químicas (derivatização) em ambiente gasoso para a inserção de grupos funcionais reativos. Ao final do processo dois compostos orgânicos de interesse biotecnológico foram separadamente imobilizados: a enzima peroxidase e o polissacarídeo quitosana. Cada estágio do tratamento foi acompanhado por espectroscopia de fotoelétrons (XPS) identificando a variação dos principais elementos na superfície vítrea. O objetivo do presente estudo foi avaliar uma seqüência de funcionalização indicada para vidros e confirmar a imobilização dos compostos. Os resultados são de interesse para a confecção de biossensores e reatores de catálise tendo o vidro como suporte sólido.

    Resumo em Inglês:

    In the present work flat surfaces, from commercial soda-lime-silicate glass slides, were treated in O2 and SiCl4 cold plasma environment. After plasma glow the surfaces underwent subsequent chemical reactions (derivatization), by inserting reactive functional groups under gas atmosphere. At the end of the process, two organic compounds of biotechnological interest, the enzyme peroxidase and the polysaccharide chitosan, were separately attached to the surface. Each step of surface tailoring was followed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and the main elements change or implanted were identified along the treatment. The main aim of this study was to evaluate a functionalization sequence proper to glass and confirm the organic attachment. The results are important concerning biosensor and catalysis reactor assembling having glass as solid support.
  • Comportamento da barreira de potencial em materiais BiCuVOX

    Gheno, S. M.; Paulin F., P. I.; Morelli, M. R.

    Resumo em Português:

    Materiais do tipo BiMeVOX são muito atrativos para aplicações em baixas temperaturas quando a condutividade iônica for o parâmetro determinante. A ocorrência de muitos tipos de substituições foi confirmada para numerosos íons Me, dentre os quais, existe um grande interesse no estudo de materiais BiCuVOX. O objetivo deste estudo foi realizar o imageamento das barreiras de potencial em uma amostra de material BiCuVOX. A amostra foi sinterizada 4 h a 750 °C e apresentou alta densidade. Imagens da superfície topográfica e de microscopia de força elétrica (EFM) foram obtidas simultaneamente em um microscópio de varredura por sonda. Os experimentos EFM mostraram um mapa da distribuição do campo elétrico na superfície do material BiCuVOx. A formação da barreira de potencial foi observada e tanto a largura quanto a altura foram medidas.

    Resumo em Inglês:

    The BiMeVOX materials appear being high attractive for applications at low temperatures when the ionic conductivity is the determining parameter. The occurrence of many types substitution was confirmed for numerous Me ions, but the greatest interest have been focused on the BiCuVOX materials. The objective of this study was to image the potential barriers in BiCuVOX. The sample was sintered for 4 h at 750 °C and the results show that the high density compound can be obtained. Simultaneously, topography and electric force microscopy (EFM) images are viewed side-by-side. EFM experiments were performed and the results show the maps of the electric field distribution on the surface of BiCuVOX. The formation of potential barrier was observed and the width and intensity were measured.
  • Estudo comparativo entre a agressividade superficial obtida na retificação com rebolos de óxido de alumínio e CBN, fabricados com ligantes resinóide e vitrificado

    Bianchi, E. C.; Monici, R. D.; Neto, L. D.; Aguiar, A. R. de; Guermandi, L. G.

    Resumo em Português:

    Este artigo apresenta um estudo da agressividade do rebolo (habilidade de corte). A retificação é um processo de usinagem preciso, o qual é amplamente usado na manufatura de componentes que requerem tolerâncias estreitas e superfícies bem acabadas. Na retificação, a ferramenta abrasiva é o rebolo, que é basicamente composto por núcleo, ligante e grãos abrasivos. As ferramentas testadas nessa pesquisa foram rebolos convencional (Al2O3) e superabrasivo (CBN). Entre os superabrasivos, três tipos específicos de ligantes foram testados: resinóide, vitrificado e resinóide de alto desempenho. Conseqüentemente, foi possível avaliar a habilidade de corte entre os diferentes tipos de rebolos testados. Assim, o rebolo convencional de óxido de alumínio apresentou a maior agressividade.

    Resumo em Inglês:

    This paper presents a study of the grinding wheel sharpness (cutting ability). Grinding is a precision machining process which is widely used in the manufacture of components requiring fine tolerances and smooth surfaces. In grinding, the abrasive tool is the grinding wheel, which is basically compounded by the core, the bond and the abrasive grains. The tools tested in this research were conventional (Al2O3) and superabrasive (CBN) grinding wheels. Among the superabrasive ones, three specific bond types were tested: resin, vitrified and high performance resin bond. Consequently, it was possible to evaluate the comparative cutting ability among the different types of grinding wheels tested. So the conventional wheel (Al2O3) presented the highest sharpness.
  • Influência do Y2O3 na sinterização rápida de mulita comercial

    Souto, P. M.; Menezes, R. R.; Kiminami, R. H. G. A.

    Resumo em Português:

    A mulita tem se tornado um material forte candidato para uso como cerâmica avançada e funcional. Nesse sentido, muito interesse tem sido devotado no estudo de aditivos de sinterização. Assim, este trabalho tem por objetivo analisar a influência do Y2O3 na queima rápida de mulita comercial. Pó de mulita comercial foi dopado com 0,5, 1,0 e 2,0% de Y2O3 prensado isostaticamente e submetida a ciclos de sinterização rápida a 1600 ºC. Foi determinada a densidade dos corpos sinterizados e executada sua análise por difração de raios X e microscopia eletrônica. A sinterização rápida da mulita gera corpos com baixa densidade, enquanto a adição de Y2O3 possibilita atingir elevadas densificações nos corpos mulíticos. O aumento do teor de Y2O3 não provoca alterações significativas na distribuição de tamanho de grão da mulita quando de sua sinterização rápida. Elevadas taxas de aquecimento permitem a obtenção de microestruturas com distribuições de tamanho de grão mais estreitas.

    Resumo em Inglês:

    Mullite has become a strong candidate material for advanced structural and functional ceramics. Much interest has recently focused on sintering aids for mullite. The aim of this work was to evaluate Y2O3 influence on rapid sintering of commercial mullite. Mullite powder was doped with Y2O3, pressed under a cold isostatic pressure and fast sintered at 1600 ºC. Sintered mullite was characterized by density determination, X ray diffraction and electronic microscopy. Rapid sintering produces low density mullite bodies, however, Y2O3 addition significantly increase the densification of fast fired doped bodies. Rise of Y2O3 content do not alter the grain size distribution of rapid sintered mullite. High heating rates produce microstructures with narrower grain size distributions.
  • Ocorrência de uma nova bentonita brasileira nos basaltos intemperizados da formação Mosquito, bacia do Parnaíba, sul do Maranhão

    Paz, S. P. A.; Angélica, R. S.; Neves, R. F.; Neumann, R.; Costa, G. M. da

    Resumo em Português:

    No município de Formosa da Serra Negra, sul do Maranhão, às margens da rodovia MA006, encontram-se afloramentos de basaltos intemperizados da Formação Mosquito, apresentando textura bastante argilosa e potencial de ser um material bentonítico. Neste trabalho, esse material que vem sendo considerado uma nova ocorrência de bentonita no Brasil e, batizado de Formosa, foi caracterizado por difração de raios X, fluorescência de raios X, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia Mössbauer e capacidade de troca catiônica, em amostra total e após separação granulométrica, e ainda, comparada com duas das principais bentonitas brasileiras, Chocolate e Bofe. Apesar das variações químicas e mineralógicas encontradas, muito comuns nesse tipo de argila, as semelhanças observadas convencem o promissor uso da argila Formosa como bentonita, uma vez que o ponto principal da caracterização está na presença dominante de montmorillonita e baixa concentração de outras fases minerais, mostrando que esse material apresenta mineralogia importante do ponto de vista tecnológico.

    Resumo em Inglês:

    Extensive weathered basalt outcrops can be found in the vicinities of the Formosa da Serra Negra town, southern of Maranhão state, northern Brazil. They exhibit typical clay texture and an enormous potential to be used and explored as bentonite. This work deals with the chemical and mineralogical characterization of this material that has been named as Formosa Bentonite. The main following methods and analytical techniques were used: XRD, XRF, SEM, Mössbauer spectroscopy and CEC in total sample and after grain size separation. Two samples from the main Brazilian "Paraíba bentonites" (Chocolate and Bofe types) were used for comparison purposes. The results show that the Formosa bentonite exhibit some chemical and mineralogical differences in comparison with the two reference samples, although the main and most important feature is the presence of montmorillonite as the major mineral phase.
  • Sinterização e propriedades mecânicas de porcelanas preparadas com matéria-prima argelina

    Kitouni, S.; Harabi, A.

    Resumo em Português:

    A porcelana é um tipo de cerâmica altamente valorizada pela sua beleza e resistência mecânica. O objetivo geral deste trabalho é utilizar matérias-primas locais nas seguintes frações: 37% em peso de caulim, feldspato 35% em peso e 28% em peso de quartzo. Esta composição foi escolhida com base em diagramas de fase ternários (caulim, feldspato-quartzo). O comportamento de densificação indicou que amostras sinterizadas a 1200 °C por 2 h com taxa de aquecimento de 5 °C/min, tem uma densidade de cerca de 2,50 g/cm³. Este valor é ligeiramente superior ao relatado para os produtos de porcelana convencional (2,45 g/cm³). Espécimes de porcelana, com e sem calcinação sinterizadas a 1200 °C por 2 h têm valores de resistência à tração de cerca de 45 e 73 MPa, respectivamente (valores equivalentes de resistência à flexão de aproximadamente 122 e 197 MPa, respectivamente). Os valores de resistência à flexão de ambos os espécimes são muito superiores aos relatados para porcelanas convencionais (variou entre 60 e 80 MPa). Mais ainda, o valor da micro-dureza das amostras sem calcinação a 1200 °C é de 9,3 ± 0,2 GPa que é maior do que os produtos comerciais de porcelana (5,5 GPa).

    Resumo em Inglês:

    Porcelain is a type of ceramics highly valued for its beauty and strength. The overall goal of this work is to utilize local raw materials within the following fractions: 37 wt.% kaolin, 35 wt.% feldspar and 28 wt.% quartz. This composition has been selected on the basis of the ternary phase diagrams (kaolin-feldspar-quartz). The densification behaviour indicated that specimens sintered at 1200 °C for 2 h with a heating rate of 5 °C/min, have a bulk density of about 2.50 g/cm³. This value is slightly higher than that reported for the conventional porcelain products (2.45 g/cm³). Porcelain specimens with and without calcination sintered at 1200 °C for 2 h have tensile strength values of about 45 and 73 MPa, respectively (equivalent flexural strength values of about 122 and 197 MPa, respectively). The flexural strength values of both specimens are much higher than those reported for conventional porcelains (ranged between 60 and 80 MPa). Furthermore, the value of micro-hardness of the fired samples without calcination at 1200 °C is 9.3 ± 0.2 GPa which is higher than the commercial porcelain products (5.5 GPa).
  • Determinação de parâmetros cinéticos da sinterização de revestimentos cerâmicos de monoqueima do tipo BIIa

    Cargnin, M.; Souza, S. M. A. G. U. de; Souza, A. A. U. de; Noni Jr., A. De

    Resumo em Português:

    A produção de revestimentos cerâmicos pelo processo monoqueima é atualmente o mais difundido entre as empresas de cerâmica. O processo de queima está em constante evolução e adaptação à novos parâmetros, devido ao crescimento tecnológico e à diversificação dos produtos cerâmicos. É necessário entender o mecanismos envolvidos na queima de placas cerâmicas utilizando fornos a rolos, principalmente o desempenho térmico do equipamento e características técnicas dos revestimentos cerâmicos. Neste trabalho, um modelo matemático e um procedimento experimental foram aplicados para determinar a cinética de retração. Os parâmetros cinéticos foram determinados experimentalmente, utilizando pó industrial para obter corpos-de-prova de 80 x 20 x 2,3 mm³ queimados em forno elétrico laboratorial a rolo. A energia de ativação, Ea =178041 J/mol, o expoente do tempo "n" que determina o mecanismo de sinterização, n = 0,26285 e fator de freqüência, k0 = 44768 s-1 foram determinados depois de distintas condições de queima em 30, 40 e 50 min de frio a frio e as temperaturas entre 1000 a 1150 °C (com passos de 30 °C).

    Resumo em Inglês:

    The firing process is the core of the tiles production, currently the single-cycle firing is the most widespread method in ceramic industries. Moreover, the increasing demand of technological improvements and technical diversifications of ceramic products, leads the firing process to continuously adapt to new operative conditions. The physical mechanisms that occur in roller kilns have to be understood, mainly those involving thermal performance of the equipment and technical characteristics of the ceramic tiles. In this work, a mathematical model and an experimental procedure has been applied to determine the shrinkage kinetics. The kinetic parameters have been experimentally determined using industrial powder to obtain test pieces of 80 x 20 x 2.3 mm³ fired in laboratory electrical roller kiln. Activation energy, Ea=178 kJ/mol, parameter "n", n=0.26285 and frequency factor, k0=44768 s-1 were determined after several firing conditions 30, 40 and 50 min cold-to-cold and temperatures from 1000 to 1150 ºC (steps of 30 ºC).
  • Avaliação preliminar do emprego de arenito zeolítico da região nordeste do Brasil como material pozolânico para cimento Portland

    Picanço, M. S.; Angélica, R. S.; Barata, M. S.

    Resumo em Português:

    As zeolitas possuem atividade pozolânica normalmente sem a necessidade de ativação térmica, por isto têm sido empregadas na produção de cimento e concreto hidráulicos desde a época do império romano. Hoje em dia são utilizadas na fabricação do cimento Portland através da substituição do clinquer em percentuais que variam entre 5 e 20%, dependendo da reatividade e da finura da zeólita. Em razão disto, são muito importantes do ponto de vista econômico e ambiental, principalmente quando não necessitam de tratamento térmico para adquirirem caráter pozolânico satisfatório, porque reduzem significativamente a energia de produção do clinquer e a liberação de CO2 proveniente tanto da descarbonatação da calcita como da combustão de combustíveis fósseis. Contudo, dados sobre reservas de zeólitas naturais são escassos e imprecisos. No Brasil, não existe conhecimento sobre depósitos naturais de zeólitas que possam ser explorados comercialmente. No nordeste do Brasil existe a ocorrência de zeolitas sedimentares relacionadas a arenitos descoberta nos anos 2000. Estes arenitos são constituídos de quartzo, argilominerais e zeolitas naturais (estilbita). O objetivo geral desse trabalho foi avaliar se esta zeólita natural presente no arenito possui atividade pozolânica satisfatória para ser empregada como adição mineral em cimentos Portland. No programa experimental o arenito zeolítico passou por beneficiamento através da remoção, por peneiramento, do quartzo e outros minerais inertes, de modo a concentrar a zeólita estilbita e com isto verificar as propriedades pozolânicas deste mineral. No estudo experimental foram empregadas as técnicas de difração de raios X, calorimetria, ensaios químicos e de determinação da atividade pozolânica em argamassas de cal hidratada e cimento Portland. Os resultados mostraram que o arenito zeolítico acelerou a hidratação do cimento Portland devido a extrema finura do material. O arenito apresentou atividade pozolânica, sendo a estilbita responsável por este comportamento. Entretanto, a reatividade foi ligeiramente inferior ao mínimo exigido para ser empregado em escala industrial como pozolana. Estudos complementares são necessários para averiguar se o tratamento térmico entre 300 °C e 500 °C pode aumentar a atividade pozolânica do arenito devido a destruição da estrutura cristalina tanto da estilbita quanto da esmectita presente no arenito.

    Resumo em Inglês:

    Natural zeolites usually exhibit pozzolanic activity without any additional treatment, e.g. thermal activation. They have been used for building since the ancient Roman Empire times in the production of hydraulic cements and concretes. Nowadays, there are many discussions involving the natural zeolites pozzolanic reactivity in the incorporation of the Portland cement composition. The appropriate use of pozzolans enables the production of special cements with lower manufacturing cost and with a greater durability in comparison with the corresponding cements without addition. In Brazil, zeolite consumption comes either from the importation of foreign countries or synthetic products. No zeolite mine is available in the country and only few geological occurrences were already described in the literature without any commercial interest. In northeast Brazil, the Geological Survey (CPRM) discovered zeolite-bearing sandstones related to Cretaceous sedimentary rocks of the Parnaíba Paleozoic Basin. The main purpose of this paper is to evaluate the possible use of such sandstones as pozzolan for using in Portland cements (CPI-S). A bulk sample of the zeolitic sandstone (AZ) was collected in the field. In the laboratory, preparation included drying, milling and sieving at the following grain-size fractions, in order to remove quartz and concentrate the zeolite: 100# (AZ-1), 200# (AZ-2) and 325# (AZ-3). After mineralogical evaluation, the AZ-2 fraction was selected for further analysis and assays. The experimental study was mainly based on mineralogical characterization, including: X-ray diffraction (XRD), chemical analysis and heat flow calorimetry, besides pozzolanic activity assay and compressive strength. The results show that the mineralogical composition of the zeolitic sandstone is mainly quartz, zeolite (stilbite) and smectite. Stilbite is the main pozzolanic phase, and the smectite can also play an important role. The hydration of the Portland cement was accelerated due to the very fine grained nature of the material. Meanwhile, the reactivity obtained was slightly below the standard requirements to be used in industrial scale. Additional studies should be carried out in order to evaluate if a further thermal treatment (between 300 °C and 500 °C) may increase the pozzolanic activity due to the stilbite destruction around this temperature. The same happens with kaolinite that needs thermal treatment above 550 ºC to convert to the amorphous phase metakaolin in order to be used as one of the most commons pozzolans in the cement industry. The main purpose was to contribute for the production of an alternative kind of cement which produces less pollution to the environment (CO2 decrease in the atmosphere) with cost saving. In addition, it is expected to contribute for the exploitation of the sedimentary zeolites occurrences which have been relatively well studied from a geological point, but are still not mined.
  • Caracterização da matéria-prima cerâmica da Mina Tabajara (Limeira, SP)

    Godoy, L. H.; Moreno, M. M. T.; Zanardo, A.

    Resumo em Português:

    O presente trabalho consiste no estudo das matérias-primas provenientes da Mina Tabajara (Limeira, SP), através da determinação das características químicas, físicas e mineralógicas, ensaios cerâmicos, métodos de controle, petrografia e influência do intemperismo, e em especial da mistura que vem sendo fornecida pela Mina para as indústrias da região. Esta foi elaborada a partir de tentativas e erros baseados na experiência dos ceramistas, o que despertou interesse no sentido de se averiguar os fatores que influenciam e/ou controlam seu comportamento. Individualmente as amostras representativas dos três níveis comercializados não apresentam resultados satisfatórios, ao contrário da mistura. Na mistura, os grãos mais grosseiros da amostra da porção do meio do perfil (L2; 20%) são acomodados na matriz formada pelo material da base (L1; 70%), e parte dos interstícios remanescentes são preenchidos por partículas da porção superior (L3; 10%), que é ligeiramente mais fina que a anterior, gerando peças cuja absorção de água é compatível com revestimentos do tipo BIII, a nível de laboratório. A partir da análise dos dados tem-se que a rocha fonte de sedimento juntamente com o ambiente deposicional possuem um papel importante na composição da mineralogia, granulometria e quimismo, que por sua vez relacionam-se diretamente com a capacidade de troca de cátions/ superfície específica e pH, e que todos esses fatores somados influenciam o grau de empacotamento dos grãos na conformação de peças cerâmicas, ocasionando mudanças tanto no grau de absorção de água como na resistência dos corpos de prova.

    Resumo em Inglês:

    This work is based on the study of materials from Mina Tabajara (Limeira, S. Paulo), by determining the chemical, physical and mineralogical features, ceramic tests, control methods, petrography and weathering influence, and especially the mixture that has been provided by the Mine for the industries of the region. The mixture was elaborated from attempts based on experience, which sparked interest in order to verify the factors that influence and/or control the mixture. Individual samples that represents the three levels provide no satisfactory results, as opposed to the mixture. In the mixture, the coarser grains of the sample from the middle portion of the profile (L2; 20%) are accommodated in the matrix formed by the base material (L1; 70%), and part of the interstices are filled by the remaining particles of the superior portion (L3; 10%), which is slightly thinner than the previous one, creating pieces which water absorption is compatible with BIII products, in laboratory. Data analysis showed that the source rock of sediment along with depositional environment have an important role in the mineralogical composition, particle size and chemism, which in turn relate directly to the cation exchange capacity / specific surface and pH, and that all these factors together influence the degree of packing of the grains in the formation of ceramic pieces, resulting in changes of water absorption degree and in the pieces resistance.
  • Mineralogia e geoquímica da ocorrência de palygorskita de Alcântara, bacia de S. Luís-Grajaú, Maranhão

    Amorim, K. B.; Angélica, R. S.

    Resumo em Português:

    A Formação Alcântara (bacia de São Luis-Grajaú, região de Alcântara, MA) é constituída por pelitos, arenitos e dolomitos. Esses litotipos representam uma sucessão progradacional de depósitos de laguna/washover e canal de maré sobrepondo-se a depósitos de shoreface gerados por processos de tempestade. O presente trabalho tem como objetivo principal à caracterização mineralógica e geoquímica dos argilominerais que ocorrem nos níveis pelíticos da Formação Alcântara, especialmente a palygorskita. Foi descrito e amostrado um perfil geológico na praia da Baronesa, na cidade de Alcântara, MA, no qual foram coletadas 8 amostras, que após a preparação em laboratório, foram submetidas a análises mineralógicas e químicas por difração de raios X, fluorescência de raios X, análises térmicas e microscopia eletrônica de varredura. Os resultados mostraram que o perfil da praia da Baronesa é composto por arenitos na base, seguido de pelitos dominantes, com intercalações de dolomitos. Nos pelitos, foram descritos uma ampla assembléia de argilominerais, em ambiente lagunar, com variações no conteúdo de palygorskita, clorita, illita, esmectita e traços de caulinita. Observam-se ainda traços de dolomita, calcita e feldspatos. Os teores de palygorskita e dolomita (níveis dolomíticos) são acentuados, sugerindo que as condições climáticas durante o período de deposição foram áridas a semi-áridas. Duas gerações de palygorskita foram descritas: uma na forma de bolsões ou acumulações macroscópicas nos níveis pelíticos ricos em esmectita, freqüentemente descritas na literatura, e outra na forma maciça, como o mineral dominante dos níveis pelíticos superiores do perfil da praia da Baronesa. Essa segunda geração está sendo descrita pela primeira vez, neste trabalho, podendo constituir em níveis métricos e que podem revelar interesse econômico.

    Resumo em Inglês:

    The Alcântara Formation (S. Luis-Grajaú Basin, Alcântara region, northern Brazil) is mainly constituted by mudstones, sandstones and limestones. These lithotypes represent a progradacional succession of lagun/washover and tidal channel deposits that overlap huge shoreface deposits. The main purpose of this work is to carry out a mineralogical and geochemical characterization of the clay minerals association related to the pelitic rocks of the Alcantara Formation, specially the known palygorskite occurrences. One geological profile was sampled (eight samples) and described at the Baronesa beach (Alcântara city). The samples were submitted to mineralogical and chemical analysis by means of the following techniques: X-ray diffraction, X-ray fluorescence, thermal analysis (TG-DTA) and scanning electron microscopy. The results showed that the Baronesa Beach profile is mainly composed by sandstones at the base, followed by mudstones with intercalations of limestones. A wide clay mineral assemblage was described in a lagoon environment, with different contents of palygorskite, chlorite, illite, smectite and traces of kaolinite. Small amounts of dolomite, calcite and feldspars were also observed. The genesis of these minerals assemblage are mainly related to arid to semi-arid climatic conditions during the deposition period, with high evaporation rates. Two generations of palygorskite were described: (1) white macroscopic accumulations easily observed in the field and frequently described in the literature; and (2) massive accumulation, as the dominant mineral, in the upper muddy levels of the Baronesa Beach profile. This second generation is described for the first time in this work, and may constitute metric levels with potential economic interest.
  • Utilização do planejamento experimental em rede simplex no estudo de resíduo de rocha ornamental como filler para obtenção de máxima compacidade

    Destefani, A. Z.; Holanda, J. N. F.

    Resumo em Português:

    A utilização de agregados industrializados vem crescendo ao longo dos anos para atender a grande demanda da construção civil devido ao crescimento econômico do país. O objetivo deste trabalho foi utilizar o planejamento experimental em Rede Simplex para avaliar o efeito da adição do resíduo de rocha ornamental como filler na composição de misturas ternárias (brita 0, pó de pedra e resíduo), que levem a máxima compacidade (densidade seca aparente máxima). Foram tomados dezesseis pontos experimentais, cujos teores dos materiais utilizados variaram de 0 a 100%. O modelo em rede simplex cúbico completo apresentou melhor ajuste aos resultados experimentais, o qual resulta em respostas estatisticamente mais adequadas para as composições estudadas. A superfície de resposta gerada indicou que a densidade seca aparente máxima de 2,0 g/cm³ foi obtida para a composição ternária: 63% de brita 0/17% de pó de pedra/20% de resíduo de rocha ornamental. Portanto, o uso de resíduo de rocha ornamental como filler em agregados para a construção civil pode ser uma alternativa viável para deposição final deste abundante resíduo de forma ambientalmente correta.

    Resumo em Inglês:

    The use of industrial aggregates has grown over the years to meet the great demand of the civil construction due to the country's economical growth. The aim of this work was to use the experimental design in Simplex Lattice to evaluate the effect of the addition of ornamental rock waste as filler in the composition of ternary mixtures (crushed rock 0, stone powder, rock waste), leading to maximum compaction (maximum apparent dry density). Sixteen experimental points were taken, whose contents of the used materials ranged from 0 to 100%. The complete cubic simplex model showed to best fit to the experimental results, which results in more statistically appropriated responses to the studied compositions. The response surface generated indicated that the maximum apparent dry density (2.0 g/cm³) was obtained for the ternary composition: 63% crushed rock 0/ 17% stone powder/ 20% ornamental rock waste. Therefore, the use of ornamental rock waste as filler in aggregates for civil construction can be a viable alternative for final deposition in an environmental correct way.
  • Errata: Densificação, tamanho de grãos e condutividade elétrica da céria-samária

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