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

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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)

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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.

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“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

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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

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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.

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“Projetistas fazem canais, arqueiros atiram flechas, artífices modelam a madeira e o barro, o homem sábio modela-se a si mesmo”.

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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

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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

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RESUMO

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ABSTRACT

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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

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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

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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

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References

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