Otimização de massa cerâmica para produção de bloco

OTIMIZAÇÃO DE MASSA CERÂMICA UTILIZANDO DELINEAMENTO ESTATÍSTICO PARA PRODUÇÃO DE BLOCO CERÂMICO
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Copyright ©2016 Zacarias Linhares Junior & Roberto Arruda Lima Soares
Todos os direitos reservados ao autor, cedidos exclusivamente para a presente edição à
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Editor: Marcelo França de Oliveira
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Prof. Dr. Elio Flores (UFPB)
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Prof. Dr. Rodrigo Santos de Oliveira (FURG)
Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP)
O881 Otimização de massa cerâmica utilizando delineamento estatístico para produção de
bloco cerâmico / Zacarias Linhares Junior e Roberto Arruda Lima Soares. Rio
Grande: Pluscom Editora, 2016.
106p.
Bibliografia
ISBN: 978-85-9491-004-2
1. Engenharia de Materiais 2. Otimização de massa cerâmica 3. Bloco cerâmico -
produção I. Linhares Junior, Zacarias. II. Soares, Roberto Arruda Lima III. Título.
CDD: 620.146
PLUSCOM EDITORA
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Publicado no Inverno de 2016

O conhecimento é dinâmico e democrático.
De tudo o que há, só a aprendizagem significativa edifica.
Destarte, os passos fincam caminhos que o destino constrói.
Lá no início, o meu pai ensinou-me os primeiros passos.
Proporcionou o estarte de minha vida.
Enquanto pode, e viveu, foi GPS para os meus rumos.
Hoje, momento em que encontro outro azimute,
Só posso olhar para trás e reverenciar a sua memória e
agradecer.
Obrigado meu pai!

AGRADECIMENTOS
De tanto o que eu já fiz e por tudo o que me propus, só consegui edificar meus elementos fractais
porque mereci amigos e familiares que me ajudaram.
Destarte, agradeço...
Ao meu Pai do céu, pela imensa benevolência de permitir-me lutar com coragem e determinação, na
realização de todos os eventos que permitiram a elaboração deste trabalho de pesquisa científica.
Aos meus pais que estão no céu, pelos exemplos de honestidade, coerência e, acima de tudo, clareza
de propósitos quando me orientaram e educaram, mostrando-me os atalhos da vida que me trouxeram
até aqui.
Aos meus irmãos e irmã, pela compreensão, paciência e apoio que sempre me dispensaram em todos
os momentos.
À minha esposa e filhos pela cooperação e apoio ao longo dessa jornada.
Às minhas amigas Elizângela Brito, Yáscara Lopes de Oliveira, Luciana Mendes Ribeiro de Sousa e a
todos os que se propuseram a compor comigo essa sonata de realizações.
Aos Senhores Carlos Ednardo Alves Pereira, Igor Nascimento, Jairo Rufino e a todos que empenharam
inequívoca contribuição para esse trabalho.
Ao Professor Doutor Marcos José Sasaki, pelo apoio junto aos Laboratórios de Raios X e MEV da
Universidade Federal do Ceará.
Ao Sr. Rui Barbosa de Sousa pelo apoio nos eventos experimentais no Laboratório de Ensaios
Tecnológicos de Argila – LETA – SENAI – SUL.
Aos meus Orientador e Co – orientador, por terem acreditado em meus propósitos e por contribuirem
efetivamente para a realização e conclusão desse trabalho de pesquisa científica.
Enfim, pelo que me propus, agradeço aos que, de uma forma ou de outra, contribuíram positivamente,
para a realização e conclusão desta contenda.
Orgulhoso por tudo e grato a todos!

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“A construção dos dias
Dorme à noite
Mas eu,
Por alternativa,
Uso a madrugada como ferramenta
Para perfazer minhas pegadas”.

ZACARIAS LINHARES JUNIOR & ROBERTO ARRUDA LIMA SOARES
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SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ............................................................................................................................. 5
2 REVISÃO DA LITERATURA........................................................................................................... 9
2.1 CERÂMICA ESTRUTURAL ..................................................................................................... 9
2.2 PERFIL INDUSTRIAL BRASILEIRO.......................................................................................... 9
2.3 SETOR CERÂMICO DO PIAUÍ.............................................................................................. 10
2.4 PRODUTOS DA CERÂMICA ESTRUTURAL........................................................................... 12
2.4.1 TIJOLOS:...................................................................................................................... 13
2.5 MATÉRIAS-PRIMAS DA CERÂMICA ESTRUTURAL.............................................................. 16
2.5.1 ARGILAS...................................................................................................................... 16
2.5.1.1 PROPRIEDADES DAS ARGILAS.............................................................................. 18
2.5.1.1.1 PLASTICIDADE............................................................................................... 19
2.5.1.1.2 RESISTÊNCIA MECÂNICA: ............................................................................. 20
2.5.1.1.3. RETRAÇÃO LINEAR DE SECAGEM E QUEIMA:.............................................. 20
2.5.1.2 ARGILAS USADAS NA CERÂMICA ESTRUTURAL:.................................................. 21
2.5.1.3. IMPUREZAS ENCONTRADAS NAS ARGILAS: ....................................................... 23
2.6 PROCESSAMENTO CERÂMICO........................................................................................... 26
2.7 AVALIAÇÃO DAS MATÉRIAS-PRIMAS E DAS PROPRIEDADES TECNOLÓGICAS DO
MATERIAL CERÂMICO. ............................................................................................................ 28
2.7.1 DIFRAÇÃO DE RAIOS-X (DRX)................................................................................... 30
2.7.2 FLUORESCÊNCIA DE RAIOS-X (FRX).......................................................................... 30
2.7.3 ANÁLISES TÉRMICAS................................................................................................ 30
2.7.4 MICROSCOPIA ELETRÔNICA DE VARREDURA (MEV)................................................ 32
2.7.5 ANÁLISE GRANULOMÉTRICA.................................................................................... 33
2.7.6 PLASTICIDADE........................................................................................................... 35
2.7.7 RETRAÇÃO LINEAR (RL)............................................................................................ 36
2.7.8 PERDA AO FOGO (PF)............................................................................................... 36
2.7.9 ABSORÇÃO DE ÁGUA (AA)....................................................................................... 37
2.7.10 POROSIDADE APARENTE (PA).................................................................................. 37
2.7.11 MASSA ESPECÍFICA APARENTE (MEA)..................................................................... 38
2.7.12 TENSÃO DE RUPTURA À FLEXÃO (TRF).................................................................... 39
2.7.13 CONSTITUINTES DAS FORMULAÇÕES CERÂMICAS .................................................. 41
2.8 DELINEAMENTO ESTATÍSTICO DE MISTURAS.................................................................... 46

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2.8.1 PLANEJAMENTO DE EXPERIMENTOS COM MISTURAS............................................ 47
2.8.2. ANÁLISE DE EXPERIMENTOS DE FORMULAÇÃO..................................................... 48
2.8.3 PLANEJAMENTODE ANÁLISEDEEXPERIMENTOS EM CERÂMICA – EXEMPLO DE
APLICAÇÃO .......................................................................................................................... 52
3 MATERIAIS E MÉTODOS ........................................................................................................... 53
3.1 MATÉRIAS-PRIMAS............................................................................................................ 54
3.1.1 ARGILAS...................................................................................................................... 54
3.2 CARACTERIZAÇÃO DAS MATÉRIAS-PRIMAS...................................................................... 54
3.2.1. ANÁLISE QUÍMICA .................................................................................................. 55
3.2.2. ANÁLISE MINERALÓGICA........................................................................................ 55
3.2.3. ANÁLISES TÉRMICAS............................................................................................... 55
3.2.4. ANÁLISES GRANULOMÉTRICAS............................................................................... 56
3.2.5. ANÁLISE DE PLASTICIDADE..................................................................................... 56
3.3 PREPARAÇÃO DAS MASSAS CERÂMICAS........................................................................... 56
3.4 PREPARAÇÃO DOS CORPOS DE PROVA............................................................................. 57
3.5 SECAGEM E QUEIMA DOS CORPOS DE PROVA ................................................................. 57
3.6 CARACTERIZAÇÃO DOS CP QUEIMADOS........................................................................... 58
3.6.1. DIFRAÇÃO DE RAIOS X (DRX)................................................................................... 58
3.6.2 RETRAÇÃO LINEAR (RL)............................................................................................ 58
3.6.3 PERDA AO FOGO (PF)............................................................................................... 58
3.6.4 ABSORÇÃO DE ÁGUA (AA)........................................................................................ 59
3.6.5 POROSIDADE APARENTE (PA).................................................................................. 59
3.6.6 MASSA ESPECÍFICA APARENTE (MEA)...................................................................... 59
3.6.7 TENSÃO DE RUPTURA À FLEXÃO (TRF).................................................................... 59
3.6.8 ANÁLISE MACROESTRUTURAL................................................................................. 60
3.6.9 ANÁLISE MICROESTRUTURAL .................................................................................. 60
3.7 DELINEAMENTO ESTATÍSTICO DE MISTURAS.................................................................... 60
3.7.1 GRUPOS DE VARIÁVEIS............................................................................................ 60
3.7.2 PLANEJAMENTO EXPERIMENTAL DE DELINEAMENTO............................................ 61
3.7.3. VALIDAÇÃO DA CAPACIDADE PREDITIVA ............................................................... 61
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES..................................................................................................... 62
4.1 CARACTERIZAÇÃO DAS MATÉRIAS-PRIMAS...................................................................... 62
4.1.1 MEV E EDS DAS ARGILAS NATURAIS .......................................................................... 62
4.1.2 ANÁLISE QUÍMICA POR FLUORESCÊNCIA DE RAIOS X (FRX) ...................................... 64

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4.1.3 DIFRAÇÃO DE RAIOS X (DRX)...................................................................................... 64
4.1.4 ANÁLISE TÉRMICA (AT)............................................................................................... 65
4.1.5 ANÁLISES GRANULOMÉTRICAS .................................................................................. 66
4.1.6 ANÁLISES DE PLASTICIDADE....................................................................................... 67
4.2. ENSAIOS TECNOLÓGICOS................................................................................................. 68
4.2.1. RETRAÇÃO LINEAR DE SECAGEM A 110 ºC (RLs)....................................................... 68
4.2.2. RETRAÇÃO LINEAR DE QUEIMA (RLq)..................................................................... 68
4.2.3. ABSORÇÃO DE ÁGUA (AA)...................................................................................... 70
4.2.4. POROSIDADE APARENTE (PA)................................................................................. 73
4.2.5. PERDA AO FOGO (PF).............................................................................................. 74
4.2.6. MASSA ESPECÍFICA APARENTE (MEA) .................................................................... 75
4.2.7. TENSÃO DE RUPTURA A FLEXÃO APÓS SECAGEM A 110°C..................................... 77
4.2.8 TENSÃO DE RUPTURA A FLEXÃO APÓS QUEIMA.................................................... 78
4.3 ANÁLISE MACROESTRUTURAL DOS CP QUEIMADOS ................................................... 81
4.4 ANÁLISE MICROESTRUTURAL POR MEV E EDS.................................................................. 83
4.5 ANÁLISE DO DELINEAMENTO ESTATÍSTICO DE MISTURAS........................................... 85
4.5.1 ABSORÇÃO DE ÁGUA (AA)........................................................................................ 86
4.5.2 TENSÃO DE RUPTURA APÓS QUEIMA (TRFq)........................................................... 87
5 CONCLUSÕES............................................................................................................................ 88
SUGESTÃO PARA TRABALHOS FUTUROS..................................................................................... 89
REFERÊNCIAS............................................................................................................................... 90

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1 INTRODUÇÃO
O Brasil, um país emergente que destaca-se entre as maiores
potências econômicas mundiais, tem uma produção de argila extensiva,
apresentando-se como um dos maiores produtores e consumidores de
cerâmica (Souza Santos, 2001; Vieira at al, 2005).
Nesse cenário econômico, o Estado do Piauí apresenta-se com um
forte panorama na indústria cerâmica, tendo seu maior polo em Teresina
(FUNDAÇÃO CEPRO, 2005). Nesse polo existem muitas indústrias cerâmicas,
são responsáveis por larga produção de telhas e de blocos cerâmicos
(Figura 01).
FIGURA 1 – Produção de tijolos
Foto: O Dia/Raoni Barbosa
De acordo com o Departamento Nacional de Produção Mineral
(DNPM) do Estado, órgão do Ministério das Minas e Energia, o Piauí é o
segundo Estado do Nordeste em incidência de minérios. O destaque fica por
conta da argila, que é a principal matéria prima para a produção de
cerâmica vermelha.
Em se tratando especificamente da produção de blocos cerâmicos,
esse segmento apresenta-se como um dos mais representativos do Estado.
Essa configuração não ocorre apenas pela disponibilidade de matérias-
primas adequadas, mas também pelo menor custo de instalação de
empreendimentos fabris e pela qualidade do produto final.
A cerâmica vermelha piauiense, por esses termos, apresenta uma
boa aceitação mercadológica, seja no cenário regional ou nacional. Grande
parte da produção do Estado (50%) é exportada para os oito Estados do
Nordeste, além do Pará, Tocantins (Região Norte) e Distrito Federal (Região
Centro – Oeste). (PEDROSA, 2012).

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Em referência ao desenvolvimento tecnológico, essas indústrias,
atualmente, detêm maior conhecimento da matéria-prima que utilizam, a
partir do planejamento da lavra e pré-preparo da matéria-prima,
melhorando a qualidade de produto final e reduzindo os custos de
produção (SINDICER-PI, 2008).
Numa caracterização geral, a argila apresenta textura terrosa e
granulação fina, sendo constituída essencialmente de argilominerais,
podendo conter outros minerais tais como quartzo, mica, pirita e hematita,
matéria orgânica e outras impurezas. Na presença de água desenvolvem
uma série de propriedades tais como: plasticidade, resistência mecânica a
úmido, retração linear de secagem, compactação, tixotropia e viscosidade
de suspensões aquosas que explicam sua grande variedade de aplicação.
(GOMES, 1988).
Numa necessária sequência investigativa, por ser a argila um
material resultante de formação geológica típica, há de se proceder com
estudos de caracterização, de modo a se ter o adequado conhecimento de
seu potencial tecnológico. Na sequência, vem a fase empírica de sua
formulação, esta que deverá ser compatível com uma otimização
industrial, que, além de economizar a matéria prima extrativista,
proporcione uma evolução otimizada de todo processo produtivo da
cerâmica vermelha.
Quanto à formulação, a maioria das indústrias de cerâmicas
vermelhas, opta por utilizar a mistura de uma argila de alta plasticidade,
granulometria fina e composição essencialmente de argilominerais; com
uma argila rica em quartzo e menos plástica (TEIXEIRA et al, 2001; CABRAL
JUNIOR et al, 2008). A formulação com dois ou mais tipos de argilas, se feita
de maneira criteriosa e com o conhecimento prévio da composição da
matéria-prima, pelo pressuposto, resultará num produto final de qualidade
e sem desperdícios e, claro, com viés economicamente viável para
comercialização competitiva do produto final.
Com efeito, o presente trabalho tem como objetivo geral otimizar a
formulação de massas cerâmicas, a partir de simulações de misturas das
três argilas utilizadas na produção de blocos cerâmicos em uma indústria
da cidade de Teresina, nos modos prático e por delineamento estatístico,
de modo a proporcionar um produto industrial de qualidade.
Como objetivos específicos têm-se:
 Caracterizar mineralogicamente e quimicamente as argilas,
utilizando as técnicas: análise térmica gravimétrica (TG), índice de
plasticidade (IP), microscopia eletrônica de varredura (MEV),
calorimetria exploratória diferencial (DSC), difratometria de raios-
X (DRX) e espectometria de fluorescência de raios-X por energia
dispersiva (FRX);

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 Fazer a caracetrização física dos corpos de prova processados,
através das análises de: Perda ao Fogo (PF), Retração Linear (RL) de
secagem e de queima, Absorção de Água (AA), Porosidade Aparente
(PA), Massa Específica Aparente (MEA), Tensão de Ruptura e Flexão
(TRF) de secagem e de queima;
 Simular formulações de argilas para utilização na fabricação de
tijolos, tomando como referência a massa básica atualmente
utilizada pela indústria.
 Fazer delineamento estatístico, ampliando o universo de
possibilidades.
 Recomendar formulações mais viáveis, sem comprometimento da
qualidade do produto final, a partir do delineamento estatístico.
Para tanto, foram escolhidas as três argilas utilizadas por uma
indústria de Teresina: argilas buriti, bananeira e taguá mafrense. Neste
trabalho essas argilas foram identificadas, respectivamente, como
amarela (A), preta (B) e taguá mafrense (C). A Figura 2 apresenta as
ilustrações dessas argilas, devidamente identificadas.
FIGURA 2 – Argilas Coletadas em uma Industria de Teresina
Argila Amarela (A) Argila Preta (B) Argila Taguá Mafrense (C)
Fonte: o autor
Numa configuração de formatação, o trabalho está organizado em
5 capítulos: o capítulo inicial, em que a introdução apresenta a justificativa
e os objetivos; o segundo capítulo que trata da revisão de literatura, numa
fundamentação bibliográfica sobre a caracterização da argila e do produto
acabado, no caso tijolos, considerando o processo de fabricação e as
propriedades tecnológicas; o terceiro capítulo, apresenta os materiais e
métodos utilizados; o quarto capítulo em que estão as discursões sobre os
resultados alcançados, sendo esses últimos também ali apresentados; e o
quinto capítulo, onde são apresentadas as principais conclusões sobre os
resultados da pesquisa. Ainda completam o trabalho uma sugestão para
trabalhos futuros e as referências.

9
2 REVISÃO DA LITERATURA
2.1 CERÂMICA ESTRUTURAL
Segundo a Associação Brasileira de Cerâmica (ABCERAM), a
cerâmica estrutural compreende argila expandida, tijolos, blocos,
elementos vazados, lajes, telhas e tubos cerâmicos, sendo os produtos
acabados de coloração predominante avermelhada. E é essa última
característica que torna usual a denominação de cerâmica vermelha em
vez de cerâmica estrutural. (ABCERAM, 2014).
Especificamente quanto aos blocos cerâmicos, são componentes
construtivos utilizados em alvenaria, podendo apresentar furos de
variados formatos, paralelos a qualquer de seus eixos. São produzidos com
argilas de queima vermelha, ao serem submetidas a temperaturas entre 800
o
C e 1000 o
C, em fornos contínuos ou intermitentes que operam em três
fases:
1. aquecimento da temperatura ambiente até a temperatura
desejada;
2. patamar estacionário durante certo tempo na temperatura
especificada;
3. resfriamento até temperaturas inferiores a 200
ºC. (ABCERAM, 2014).
2.2 PERFIL INDUSTRIAL BRASILEIRO
Segundo os Estudos para Elaboração do Plano Duodecenal 2010 –
2030 de Geologia, Mineração e Transformação Mineral, o setor cerâmico
brasileiro experimentou significativo crescimento nos anos 90. Nesse
período, fatores como elevada produtividade, baixos custos de produção,
disponibilidade de insumos minerais e energéticos, além de uma
configuração mercadológica em expansão, elevaram o Brasil à condição de
segundo maior produtor e consumidor mundial de revestimentos
cerâmicos, perdendo apenas para o mercado chinês. (ANFACER, 2011).
O estudo já referido, informa que em 2008, a produção brasileira de
revestimentos cerâmicos atingiu 713,4 milhões de m². Em termos de
faturamento, esse volume representou um valor estimado de R$ 6,5
bilhões. O que, deveras, subentende um parque industrial brasileiro sólido
e bem estruturado.
A propósito, segundo a mesma fonte, o cenário brasileiro englobava
86 empresas, com 103 plantas industriais e capacidade instalada estimada

10
de 781 milhões de m2
/ano. Toda essa produção estava concentrada nas
regiões Sudeste e Sul, espalhando-se por 13 (treze) Estados, embora a
Região Nordeste já despontasse como promissora. (J. MENDO, 2009).
Em termos de postos de trabalho, todo o potencial da indústria de
revestimento, em 2008, totalizou 23.968 postos de trabalho, dos quais 78%
estavam na produção, 14% no setor de apoio administrativo e 8% no setor
de vendas. (J. MENDO, 2009).
Em se tratando da Região Nordeste, segundo o Informe Setorial
Cerâmica Vermelha (BNB, 2010), a produção de cerâmica vermelha estava
localizada principalmente nos Estados do Ceará, Bahia, Pernambuco, Rio
Grande do Norte, Maranhão e Piauí. Segundo dados do Ministério de Minas
e Energia, a produção nordestina representava aproximadamente 21% da
produção nacional, revelando-se, naquela ocasião, como uma região
importadora visto que necessitava de aproximadamente 22% (BNB, 2010;
ANFACER, 2011).
Atualmente, segundo a matéria “Da argila à sala de estar: a indústria
da cerâmica do Pará” o setor vive um momento de crescimento ainda mais
significativo, impulsionado principalmente pelo programa Minha Casa,
Minha Vida. (ANICER, 2014).
Para termos de comparação, o que comprova uma evolução
significativa de 2008 até início de 2013, a atividade no Brasil alcançou
aproximadamente 6.900 empresas. Isso significa em torno de 293 mil
empregos diretos, 900 mil indiretos e um faturamento anual acima de R$
18 bilhões. (TELHAS MAFRENSE, 2013).
Em termos tecnológicos e de processos, as indústrias brasileiras
encontram-se perfeitamente alinhadas com a melhor tecnologia
disponível no mundo, o que favorece uma produção de qualidade, em
conformidade com as normas vigentes. (SEBRAE, 2012).
2.3 SETOR CERÂMICO DO PIAUÍ
O setor cerâmico no Estado do Piauí é representado por algo em
torno de 80 empresas instaladas, que produzem 20.000 milheiros de telhas
e 25.000 milheiros de tijolos por mês. A característica natural da argila
piauiense aliada à uma boa tecnologia, favorece, sobremaneira, uma
produção industrial de qualidade (PORTAL O DIA, 2012).
Essa decantada qualidade da cerâmica vermelha local, deve-se a um
adequado conforto térmico e a uma boa isolação acústica; além de ótima
resistência ao fogo e a grandes variações térmicas. Sua leveza também
favorece sua larga aceitação em Estados do Nordeste, Norte e Distrito
Federal. (PORTAL O DIA, 2012).

11
O avanço tecnológico da Industria Cerâmica Piauiense, ganhou
impulso no início desse século em função de parcerias com o SEBRAE
(Serviço de Apoio às Micros e Pequenas Empresas), SENAI – PI (Serviço
Nacional de Aprendizagem Industrial do Piaui) e com a Agência de
Cooperação Técnica Alemã (GTZ). O projeto de cooperação denominava-se
“Competir” e teve a função de melhorar a tecnologia de produção (Figura
3), reduzindo, inclusive, a perda de material. (PORTAL O DIA, 2012).
FIGURA 3 – Avanço Tecnológico das Cerâmicas do Piauí
Fonte: Raoni Barbosa / O DIA
Há que destacar-se algumas características do tijolo piauiense, por
exemplo, que justificam tamanha aceitação: regularidade de formas e
dimensões; arestas vivas e cantos resistentes; inexistência de fendas,
trincas, cavidades etc (massa homogênea); cozimento uniforme (produz
som metálico quando percutido); facilidade de corte (grãos finos) e cor
uniforme. (PORTAL O DIA, 2012).
Em termos de reconhecimento nacional dessa qualidade
inequívoca, vale destacar o fato de que uma Industria Piauiense foi
agraciada com o prêmio João – de – Barro – 2012. (TELHAS MAFRENSE,
2013). Esse prêmio anual, destaca personalidades, cerâmicas e instituições
que contribuem com a melhoria e com o desenvolvimento do setor
cerâmico, inclusive no que se refere à tecnologia de processos e de
maquinário.
Evidentemente, esse grande avanço não seria necessário se não
houvesse demanda. No Piauí, os tijolos cerâmicos ainda são preferência dos
engenheiros na construção civil, tanto nas pequenas edificações, como nas
maiores. Nas primeiras têm função estrutural e nas últimas assumem a
função de vedação. Suas características básicas como resistência a esforços
de compressão estrutural, facilidade de manuseio, baixa porosidade e
homogeneidade, favorecem essa preferência (OLIVEIRA, 2011).

12
A questão ambiental também é um fator que tem merecido atenção
do setor cerâmico do Estado do Piauí. A significativa melhoria na relação
entre queima e produto, tem proporcionado maior produção com menos
combustível. (SOUZA, 2012).
Por tudo, considerando as questões logísticas e mercadológicas,
ainda faltava a questão da certificação do setor, que pudesse atestar o já
reconhecido padrão do produto cerâmico. Essa necessidade começou a ser
resolvida em maio de 2013, quando o SINDICER – PI lançou o Programa
Setorial de Qualidade, ocasião em que foi firmado um acordo de consultoria
com o SEBRAE (SOUZA, 2013).
2.4 PRODUTOS DA CERÂMICA ESTRUTURAL
A cerâmica vermelha estrutural tem duas aplicações básicas:
estrutural e de vedação. A estrutural propriamente dita, assume uma
função de sustentação de peso e é normalmente utilizada em pequenas
construções. Quando usada na função de vedação, é normalmente aplicada
em construções prediais de grande porte. Usualmente, no entanto, o termo
cerâmica estrutural é usado tanto na designação de blocos estruturais,
como na designação de blocos de vedação.
Quanto às inúmeras vantagens de sua utilização, uma
construção
executada com materiais cerâmicos é resistente a impacto e peso,
além de apresentar boa isolação térmica e isolação acústica. Além do mais,
o uso de materiais cerâmicos reduz consideravelmente o custo total da
obra, não só pelo seu menor preço em comparação ao concreto, mas
também porque proporciona maior agilidade na construção e uma redução
considerável de desperdício de material. Em suma, o uso de material
cerâmico proporciona: flexibilidade, economia, valor estético, velocidade
de construção; racionalização, produtividade e qualidade; bom
desempenho tecnológico e baixo custo. (THOMAZ, 2009).
Pelo que se expôs, oportuno faz-se informar que muitas instituições
como a Politécnica da USP, a Universidade Federal de São Carlos (SP), a
Federal do Rio Grande do Sul e a Universidade Federal do Rio Grande do
Norte, comprovam que a alvenaria estrutural permite reduzir o custo das
obras em até 30% (para até quatro pavimentos) e 15% (para 20 pavimentos),
sem gerar rejeitos significativos e sem a necessidade de utilizar fôrmas e
escoras de madeira. (SALEMA, 2014).
Em se tratando de normatização, a Associação Brasileira de Normas
Técnicas (ABNT), para efeito de cálculo, execução e controle de obras em
alvenaria estrutural, estabelece um balizamento pelas: NBR 15812-1 -
Alvenaria estrutural - Blocos Cerâmicos - Parte 1: Projetos; NBR 15812-2 -

13
Alvenaria estrutural - Blocos Cerâmicos - Parte 2: Execução e controle de
obras; NBR 15270 - 1 - Componentes cerâmicos - Parte 1: Blocos cerâmicos
para alvenaria estrutural - Terminologia e requisitos; NBR 15270-2 -
Componentes cerâmicos - Parte 2: Blocos cerâmicos para alvenaria
estrutural - Tipologia e requisitos; NBR 15270-3 - Componentes cerâmicos
- Parte 3: Blocos cerâmicos para alvenaria estrutural e de vedação -
Métodos de Ensaio.
2.4.1 TIJOLOS
Os tijolos, também chamados de blocos cerâmicos, são os
componentes básicos de construções de alvenaria, podendo cumprir a
função de vedação ou estrutural. No primeiro caso, preenchem paredes
divisórias submetidas apenas ao peso próprio e são utilizados com os furos
na posição horizontal. No segundo caso, exercem a função de paredes que
constituirão a estrutura resistente da edificação, podendo substituir pilares
e vigas de concreto. Nesse caso são utilizados com os furos na vertical.
(INMETRO, 2001).
Os tijolos são produzidos a partir de uma massa de argilas.
Apresentam o formato de paralelepípedo, cor avermelhada e canais ao longo
de seu comprimento.
Quanto aos ensaios para aferição de conformidades, principalmente
relativas às dimensões (largura, altura e comprimento) e às marcações, devem
ser utilizadas as normas e os documentos de referência: NBR 7.171 - Bloco
Cerâmico para Alvenaria: Especificação; NBR 6.461 - Bloco Cerâmico para
Alvenaria–VerificaçãodaResistênciaàCompressão:MétododeEnsaio;Portaria
Inmetro nº 152 – Dimensões e Marcações para comercialização dos blocos
cerâmicos para alvenaria e a metodologia de verificação da conformidade
metrológica. (INMETRO, 2001).
A esse propósito, no Brasil, para efeito de legitimidade, os ensaios
devem ser efetivados em laboratórios integrantes da Rede Brasileira de
Laboratórios de Ensaios – RBLE.
A seguir serão enumerados alguns dos ensaios recomendados pelo
INMETRO para verificação das características físicas e mecânicas:
 Determinação de absorção d’água: esse ensaio verifica o
percentual de água absorvido pelo bloco cerâmico, obtido a
partir da diferença entre a massa seca e a massa úmida da
amostra. O parâmetro é: 8% < Absorção de Água < 25%);
 Determinação da resistência à compressão mínima: esse
ensaio verifica a capacidade de carga que os blocos cerâmicos
suportam quando submetidos a forças exercidas
perpendicularmente sobre suas faces opostas. Determina se

14
as amostras oferecem resistência mecânica adequada,
simulando a pressão exercida pelo peso da construção sobre
os tijolos. O parâmetro mínimo é: Resistência à Compressão >
1,0 MPa.
Para verificação das características geométricas, os ensaios dessa
classe têm por objetivo principal verificar a homogeneidade da
fabricação dos blocos cerâmicos de um determinado fornecedor.
 Desvio em relação ao esquadro (D): é medido com o auxílio de
um esquadro metálico e visa verificar a
perpendicularidade entre a base de assentamento do
tijolo e a sua face externa destinada ao revestimento. A não
conformidade neste ensaio indica que a parede poderá ter
problemas de esquadro, ou seja, poderá ficar "torta". (Figura
4). O parâmetro: D = 3mm;
FIGURA 4 – Desvio D em relação ao esquadro
Fonte: INMETRO, 2001.
 Planeza das faces ou Flecha (F): esse ensaio é realizado com o
auxílio de uma régua metálica e verifica se as faces externas
das amostras de blocos cerâmicos são planas. A não
conformidade indica irregularidades que afetarão a etapa de
revestimento, pois o reboco apresentará variações de
espessura, exigindo uma maior quantidade de argamassa.
(Figura 5). O parâmetro: F = 3mm;

15
FIGURA 5 – Desvio F em relação ao esquadro
Fonte: INMETRO 2001
 Espessura de paredes externas: a espessura está diretamente
relacionada com a resistência mecânica à compressão do
bloco cerâmico. Quanto menor a espessura, menor será a
resistência, comprometendo a estrutura da construção.
Parâmetro da espessura (e): 7mm.
Para verificação das marcações, esse ensaio verifica se as amostras
de blocos cerâmicos trazem gravadas, em alto ou baixo relevo, em uma das
suas faces externas, as seguintes informações de caráter obrigatório,
segundo a Portaria Inmetro nº 152:
 As dimensões nominais em centímetros, nesta ordem:
largura (L), altura (H) e comprimento (C), sempre de forma
bem visível (Figura 6);
 O nome e/ou marca que identifique o fabricante.
FIGURA 6 – Indicação das dimensões nominais de um tijolo
Fonte: Portaria no
152 - INMETRO

16
As figuras 7 e 8 apresentam as dimensões de tijolos cerâmicos de 8
e de 6 furos, conforme estabelecido pela norma NBR15270-1.
FIGURA 7 – Tijolo de 8 furos
Fonte: Tabela 01 – NBR 15270-1
FIGURA 8 – Tijolo de 6 furos
Fonte: Tabela 01 – NBR 15270-1
2.5 MATÉRIAS-PRIMAS DA CERÂMICA ESTRUTURAL
2.5.1 ARGILAS
A argila é a principal matéria prima utilizada na produção de
cerâmica vermelha. É um material terroso, de granulação fina (partículas
de diâmetros em torno de 2 µm), muito plástica quando umedecida. Sua
constituição se dá por argilominerais, que são silicatos hidratados de
alumínio, ferro e magnésio, podendo conter matéria orgânica, sais solúveis
ou outros minerais (GOMES, 1988).

17
FIGURA 9 – Argilas
Fonte: Ecomáquinas
No contexto geológico brasileiro, existem dois tipos principais de
argila: argilas quaternárias e argilas de bacias sedimentares (EMBRAPA,
2000). As argilas quaternárias, normalmente relacionadas ao
preenchimento de fundo de vales e às planícies costeiras, formam
depósitos lenticulares, com distribuição em áreas extensas, variando de
acordo com a extensão da planície de inundação (CABRAL JR, 2008).
Quanto as argilas secundárias ou sedimentares, por sua vez, são
transportadas pela água, vento ou desgelo, para mais longe da rocha mãe.
São mais finas e mais plásticas que outros tipos de argila, no entanto
contêm mais impurezas, como matérias orgânicas e metais, que são
incorporadas durante o processo de transporte. Ocorrem nas diversas
bacias sedimentares brasileiras, como a Bacia Sedimentar do Paraná, nos
Estados de São Paulo, Santa Catarina, Rio Grande do Sul, Mato Grosso do
Sul, Rio de Janeiro, Bahia e Estados do Nordeste Oriental e do Nordeste
Ocidental, estando nesse último grupo a bacia do Rio Parnaíba. (Ilustração
na Figura 10).

18
FIGURA 10: Distribuição das principais bacias sedimentares brasileiras
Fonte: CABRAL JR et al, 2008
No Paiuí, portanto, as jazidas de argila sedimentares são
predominantes, ocupando as planícies dos rios Parnaíba e Poti,
notadamente em regiões dos municípios de Teresina, Campo Maior, Picos,
Piracuruca, Jaicós, Parnaíba, Valença, Floriano e José de Freitas.
Nesse contexto do Estado do Piauí, as argilas sedimentares
apresentam cores e tonalidades variadas, predominando a cinza médio e
cinza escuro, além de tonalidades verdes, amarelas, vermelhas e marrons.
As tonalidades vermelhas e marrons são as mais evidentes na superfície
exposta das argilas das várzeas do rio Parnaíba (FUNDAÇÃO CEPRO, 2005).
Segundo Correia Filho (1997), Teresina concentra cerca de 85% da
produção de argila do Estado. Nessa região concentram-se as maiores
larguras das planícies aluviais dos rios Parnaíba e Poti, onde também são
maiores as jazidas de argila, ocorrendo por associação às áreas de várzeas,
depressões da planície e terraços aluviais. A atual configuração de
exploração de argila em Teresina, envolve as localidades Usina Santana,
Cerâmica Cil, Alegria, Cacimba Velha e quilômetro 7, todas na área rural do
município.
2.5.1.1 PROPRIEDADES DAS ARGILAS
Relativamente à questão em destaque nesse trabalho, a formulação
da argila, em presença de água, torna-se importante o conhecimento sobre
as propriedades principais das argilas. Essas propriedades, segundo Morais
(2006), são: plasticidade, resistência mecânica a úmido e a seco, contração
linear de secagem e queima, além de compactação.

19
2.5.1.1.1 PLASTICIDADE
A Plasticidade de uma argila propicia a mudança de forma sem
ruptura da massa úmida, ainda que na presença de esforço externo.
Permite a trabalhabilidade do formato, visto que a água funciona como
lubrificante que facilita o deslizamento mútuo das partículas quando há a
aplicação de uma tensão superficial. Os principais fatores que afetam a
plasticidade são a mineralogia, granulometria, forma dos cristais e o
estado de desfloculação da argila. (MEIRA, 2001). É essa propriedade do
sistema argila-água que, por exemplo, torna possível a moldagem de
produtos de cerâmica vermelha por extrusão. (CAMPOS, 1999).
Em termos microestruturais, a plasticidade resulta de forças
interativas entre as partículas lamelares dos argilominerais que
constituem a argila. Desenvolve-se em presença pelicular de água, meio
lubrificante que facilita o deslizamento biunívoco das placas sob tensão
tangencial. A água é expressa porcentualmente em relação à massa da
argila seca, constituindo os índices de plasticidade. (CAMPOS, 1999).
Sobre o exposto, importante ainda ressaltar que as moléculas da
água encontram-se presas às superfícies dos argilominerais por pontes de
hidrogênios. Essa caracteristica revela-se no papel ativo que exercem na
orientação das partículas lamelares na direção do fluxo. Além do mais, por
esses termos, a úmido, ligam as partículas de argilominerais entre si,
formatando a resistência mecânica. (CAMPOS, 1999).
Isto posto, as características da plasticidade são:
 Limite de plasticidade (LP): é o teor de água de uma massa
plástica, expresso em percentual de argila seca a 110 o
C,
acima do qual pode ser moldada em cilindros de diâmetros
entre 3 mm e 4 mm e com 15 cm de comprimento. As argilas
que não permitem a formação desses cilindros são
consideradas não-plásticas.
 Limite de liquidez (LL): é o teor de água de uma massa
plástica, expresso em percentual de argila seca a 110 o
C,
acima do qual, quando agitada, ela flui como um líquido.
 Índice de plasticidade (IP) ou índice de de Atteberg: é a
diferença entre o limite de liquidez e o limite de plasticidade.
(EQUAÇÃO 1).
IP = LL – LP EQUAÇÃO 1

20
2.5.1.1.2 RESISTÊNCIA MECÂNICA:
Resistência mecânica é a propriedade que as argilas adquirem após
a secagem e depois da cozedura, de não sofrer deformações do seu aspecto,
resistindo ao calor e à corrosão. (SANTOS, 2009). Está intrinsecamente
atrelada à plasticidade, visto que reflete-se na flexão e contração à seco.
Além do mais pode facilitar o manuseio da peça cerâmica entre o secador e
o forno. (NOTORN, 1973).
Considerando a massa verde e crua, a resistência mecânica confere
coesão e solidez às peças moldadas, permitindo a sua trabalhabilidade na
fase pré-queima.
Após tratamento térmico a partir de 800 o
C, as argilas
apresentam significativa resistência mecânica, dependendo de alguns
fatores como: a granulometria, forma e anisotropia das partículas;
fenômeno da aglomeração, adensamento e sinterização (SOARES, 2008).
Em termos, para o que se aplica na produção de cerâmica vermelha,
a resistência mecânica depende da granulometria, além de uma
composição adequada: 60% de substâncias argilosas e complementação
equitativa dentre silte, areia fina e média. (PETRUCCI, 1998).
2.5.1.1.3. RETRAÇÃO LINEAR DE SECAGEM E QUEIMA:
As retrações lineares de secagem e de queima, nada mais são do que
a variação volumétrica decorrente da constante evaporação de água que
ocorre durante o processo, ocasionando a aproximação das partículas em
função dos vazios decorrentes. (MORAIS, 2006).
Como está claro, ocorrem retrações tanto na fase de secagem (RS),
quanto na fase de queima (RQ), somando-se como resultado a Retração
Linear de Secagem e Queima (RT). (EQUAÇÃO 2).
RT = RS + RQ EQUAÇÃO 2
Lembrando que a Retração Linear de Queima (RQ) poderá ser
calculada percentualmente conforme mostrado na EQUAÇÃO 3,
envolvendo os comprimentos após secagem (LS) e após queima (LQ).
EQUAÇÃO 3 (LOPES, 2005).

21
2.5.1.2 ARGILAS USADAS NA CERÂMICA ESTRUTURAL:
As argilas usadas na indústria cerâmica, de uma forma geral, são
naturais, provenientes de rocha fragmentada. Após a extração, precedendo
o processo de industrialização, passam por uma redução granulométrica, a
partir de moagem, mistura e homogeneização. Na fase extrativista podem
ser classificadas em: secas (umidade relativa ≤ 6%), semissecas (7% <
umidade relativa ≤ 10%), semiúmidas (11% < umidade relativa ≤ 18%) e
úmidas (umidade relativa > 18%). (DANTAS NETO, 2007).
As argilas, num processo de composição de massas para produção
de cerâmicas vermelhas, como o tijolo, além do nível de umidade,
apresentam variáveis intrísecas que lhes conferem características
peculiares importantes. Por essa razão, ensaios laboratoriais são
necessários para que sejam possíveis suas caracterizações. Dentre outras,
devem merecer considerações analíticas o tipo de jazida, o clima regional
e o próprio processo produtivo.
De certo, a granulometria da argila também é um fator a ser
considerado, já que, de um modo ou de outro, vai interferir no processo
industrial, podendo ou não favorecer a metodologia utilizada. Torrões com
grandes dimensões (até 600mm), por exemplo, devem ser pré-triturados
para compatibilização com o tamanho das bocas de alimentação dos
moinhos primários, cujas dimensões, em média, alcançam os 200 mm.
Outros fatores como a dureza, a trabalhabilidade e a triturabilidade,
também ganham atenção para a caracterização. Nos termos de comparação
para determinação da dureza, podem ser categorizadas pela escala de
Mohs: argilas Duras (de 6 a 7 Mohs), Semiduras (de 5 a 6 Mohs) ou Moles
(abaixo de 4 Mohs). Para moagem, ainda em processo de pré-
industrialização, por exemplo, a argila deve ser dura ou semidura, com
umidade em torno de 18%. (SILVA, 2009).
Quanto a metodologia de preparação, há que se considerar os
períodos de menor ou maior incidência de chuva. No período de menor
incidência pluviométrica, as argilas, depois de extraídas, são armazenadas
ao ar livre. Depois de um descanso de 1 a 2 dias, para o caso de produção de
tijolos, devem ser revolvidas e espalhadas, para que, sob o calor do sol,
percam umidade. Isto posto, haverá possibilidade de processamento a seco.
Em termos de preservação exploratória de jazidas de melhor
qualidade, seja apenas por si, ou por necessidades outras, a cerâmica
vermelha geralmente é produzida a partir da composição de dois ou mais
tipos diferentes de argilas. Para tanto, a dosagem é feita em misturadores
e deve seguir os percentuais previamente determinados nos ensaios de
caracterização.
Por esses termos, a grande questão é como gerir as variações das
massas originadas em jazidas diferentes, de modo a serem otimizadas,

22
tanto quanto ao comportamento físico e de plasticidade, como quanto às
características mecânicas do produto final. Já foi demonstrado que o
gerenciamento de diferentes dipos de argilas e a preparação da mistura
podem melhorar as características das peças (Figura 11) após as etapas de
queima e de secagem. (CHAVES E SANTOS, 2006).
FIGURA 11: Blocos cerâmicos
Fonte: Juarez Oliveira (Portal AZ, 2012)
A esse propósito, faz-se mister enfatizar que existe uma grande
diversidade de argilas e de argilominerais (em torno de 40 tipos). Nesse
sentido, eles têm nomes específicos (FERREIRA, 2009). Os argilominerais
são silicatos de Al, Fe e Mg hidratados, com estruturas cristalinas lamelares
(os filossilicatos), constituídos por tetraedros SiO4 (Figura 12), com
estrutura cristalina hexagonal, condensados em folhas octaédricas de
hidróxidos de metais di e trivalentes.
FIGURA 12: Estrutura dos Silicatos.
Fonte: SAMPAIO, 2006
São muitas vezes chamados de “silicatos em camadas”,
“layersilicates” e “filossilicatos”. Os cristais que constituem os silicatos,

23
têm em média 2 μm. Alguns deles, no entanto, podem assumir dimensões
nanométricas, na faixa de 1 a 100 nm. (FERREIRA, 2009).
As argilas de interesse cerâmico nas bacias sedimentares, como as
disponíveis na bacia do rio Parnaíba, são: argilitos, siltitos, ritmitos e outras
rochas de natureza pelítica, que são denominadas no jargão cerâmico,
genericamente, de “taguá”.
As argilas “taguás”, num enfoque mais amiúde, apresentam um
aspecto químico-mineralógico em que predominam argilominerais do
grupo ilita. Esse mineral é rico em óxido de potássio, que lhe confere baixo
ponto de sinterização. De forma secundária ocorre também a caulinita.
Apresenta alto conteúdo de material ferruginoso, que, a propósito, auxilia
no processo de sinterização, além de proporcionar a cor característica de
queima avermelhada.
Nesses termos, a Tabela 1 apresenta a composição química ideal das
argilas utilizadas para cerâmica vermelha.
TABELA 1: Composição Química de argilas usadas na cerâmica vermelha
COMPONENTES %
SiO2 (Óxido de Silício)
Al2O3 (Óxido de Alumínio)
Fe2O3 (Óxido de Ferro)
TiO2 (Óxido de Titânio)
CaO (Óxido de Cálcio)
MgO (Óxido de Magnésio)
Na2O (Óxido de Sódio)
K2O (Óxido de Potássio)
P.F. (Perda ao Fogo)
45 a 78
7 a 38
1,4 a 10
Traços a 2
Traços a 1
Traços a 1,5
Traços a 3
Traços a 3
6 a 16
Fonte: SENAI 2006
2.5.1.3. IMPUREZAS ENCONTRADAS NAS ARGILAS:
Industrialmente, para os materiais de cerâmica estrutural
vermelha, as argilas devem apresentar: facilidade de desagregação, para
favorecimento da moldagem; granulometria fina distribuída, para controle
das dimensões do produto acabado; uma certa quantidade de matéria
orgânica, para favorecer a plasticidade e a resistência mecânica; e baixo
teor de carbonatos, sulfatos e sulfetos. (PASCHOAL, 2004).

24
De certo, as argilas, de acordo com suas origens, podem apresentar
algumas impurezas importantes que precisam ser consideradas. As argilas
de várzea, por exemplo, normalmente apresentam quartzo, mica e matéria
orgânica; as argilas de morro, apresentam feldspatos, alguma matéria
orgânica, quartzo, seixo, cascalhos e carbonatos; as argilas tipo taguá, com
poucos impurezas. (FILHO, 1999).
O fato é que muitas impurezas são encontradas nas argilas. Algumas
delas serão dissertadas a seguir.
 Feldspatos:
Feldspato é uma nomenclatura que abrange uma série de alumino-
silicatos alcalinos ou alcalinos terrosos. Os feldspatos naturais, por
exemplo, são constituídos por proporções diversas de alumino-silicatos de
potássio, de sódio, de cálcio, de lítio, de bário e de césio. Para o caso das
argilas utilizadas na indústria cerâmica, os feldspatos de maior importância
são os de potássio (K2O.Al2O3.6SiO2) e os de sódio (Na2O.Al2O3. 6SiO2), por
terem temperaturas de fusão relativamente baixa. Essa característica os
fazem geradores de massa vítrea nas massas cerâmicas e nos vidrados.
(ABCERAM, 2014).
 Matéria Orgânica:
As argilas podem apresentar, em sua composição, diferentes
percentuais de matéria orgânica (colóides orgânicos como tanino ou
húmus). Se esses percentuais forem mínimos, algumas características serão
favorecidas: aumento da plasticidade, facilitação da moldagem e aumento
da resistência do produto a seco. O problema é o excesso. Nesse caso, por
certo, devido a contração decorrente, surgirão trincas na secagem e na
queima. Um forte indício de que há excesso de matéria orgânica, em função
da dificuldade de oxidação, é a alma negra que aparece no produto
cerâmico. (PUREZA, 2004).
Enfatizando, a presença de matéria orgânica nas argilas, pode
funcionar como uma cola capaz de promover aderência e aumentar a
coesão após secagem, contribuindo para uma maior trabalhabilidade.
(RIBEIRO, 2004).
 Micas:
As micas são filossilicatos de fórmula geral [Si3AlO10](OH,F)2R7, onde
o R7 representa sete valências saturáveis pelos cátions K, Na, Li, Fe2+
, Mg, Ti,
Al, Fe3+
, etc. (SCHRANK, 2010).
Os minerais de mica são cristais monoclínicos, que apresentam um
comportamento inerte quando na composição das argilas. Têm baixo grau
de dureza e clivagem proeminente. Em referência à aparência brilhante,
são classificados como alocromáticos devido sua variedade de cores
(branco, preto, marrom, roxo, verde). Todas os minerais do grupo dos

25
filossilicatos são similares na composição química e apresentam uma
característica muito importante: são resistentes ao calor. (IBGE, 1998).
 Quartzo (SiO2):
O quartzo é um mineral formado principalmente por dióxido de
silício (SiO2), podendo apresentar em sua composição: lítio, sódio, potássio
e titânio. Seus átomos constituem uma rede iônica cristalina que pode
apresentar duas formas: alfa (formadas a T < 573 o
C) e beta (formadas entre
573 o
C e 870 o
C). Ademais apresenta dureza elevada (7 Mohs), brilho que
pode ir do vítreo ao fosco e cores diversas: incolor, rosada, amarela,
marrom e cinza. Além de tudo, apresenta piezeletricidade acentuada,
ótima estabilidade química e térmica. (FREITAS, 2012).
Em se tratando das argilas utilizadas para produção de cerâmica
vermelha, a presença do quartzo ocasiona a diminuição da plasticidade da
mistura, aumenta a permeabilidade da peça crua, aumenta o coeficiente de
expansão térmica linear da peça queimada, evitando sua deformação ou
retração excessiva, tanto a seco como durante a queima (FERNANDES,
2002).
 Seixos, cascalhos e carbonatos:
Seixos, cascalhos ou calhaus rolados e fixados em uma matriz ou
massa finamente granulada, são conglomerados originários de praias, lagos
e depósitos fluviais. São quase sempre associados a depósitos de arenito e
arcósio. Apresentam textura variável. (MUSEU DE ROCHAS E MINERAIS,
2014).
Os seixos são fragmentos arredondados, com diâmetro acima de 2
mm, que podem formar rochas quando cimentados por argilas, sílica,
óxidos ou carbonatos. (PERONI, 2003).
Quanto aos carbonatos, tanto podem resultar da combinação do
íon CO3
-2
com metais e metalóides, como da reação do ácido carbônico com
esses mesmos elementos. Na natureza o carbono forma estruturas
orgânicas, podendo constituir o gás carbônico e o radical carbonato. O
radical carbonato em presença do íon H+ torna-se instável e decompõe-se,
gerando o CO2, que é uma estrutura mais estável, produzindo uma reação
de efervescência na presença de ácidos. (PÁDUA, 2004).
Existem vários tipos de carbonatos. As argilas empregadas na
fabricação de tijolos, por exemplo, são constituídas por carbonatos de
cálcio e por carbonatos de magnésio. Suas granulometrias podem variar de
muito fina a muito grossa. (SOARES, 2008).
Na produção da cerâmica, durante a queima, os carbonatos
presentes nas argilas, são dissociados e liberam CO2 na atmosfera do forno.
Os óxidos constituintes, no entanto, permanecem no interior do produto,
podendo reagir com outras substâncias presentes. Quanto às dissociações,
acima de 800 o
C ocorre a do carbonato de cálcio e próximo a 600 o
C ocorre

26
a do carbonato de magnésio, com significativa absorção de calor
(OLIVIEIRA, 2011).
2.6 PROCESSAMENTO CERÂMICO
Ao longo das eras, o ser humano foi sentindo necessidade de
habitações seguras. Diversos materiais foram sendo utilizados até que o
tijolo cerâmico, o conhecido tijolo de barro cozido, surgiu como alternativa
acessível e prática.
Largamente utilizado na construção civil em nosso momento
histórico, de certo, fatores preponderantes como a disponibilidade de
matéria-prima e de mão de obra especializada, a qualidade dos produtos, o
preço e a demanda, influenciam na localização e na decisão de
investimentos no setor de produção industrial.
Nesses termos, quanto à localização, uma indústria cerâmica deverá
ser instalada em terreno plano, o mais próximo possível da jazida de argila.
Logicamente, também é indispensável a disponibilidade de uma
infraestrutura básica, como: disponibilidade de energia elétrica, sistema de
água e esgoto, sistema de telefonia e internet, acessibilidade rodoviária,
dentre tantos. (SEBRAE, 2012).
Por tudo, a estrutura de um empreendimento cerâmico deverá
constar de equipamentos tecnologicamente adequados ao processo: caixa
de alimentação, misturador, laminador, esteira automática, maromba,
caldeira, sistema de exaustão, retroescavadeira, caminhão basculante,
além de acervo de escritório administrativo. (SEBRAE, 2012).
Para melhor compreensão:
 Caixa de alimentação: serve de receptáculo para depósito das
matérias-primas;
 Misturador: onde é feito o controle da umidade, faz jus ao
nome permitindo a mistura dos tipos diferentes de argila;
 Laminador: realiza o processo de eliminação dos pedregulhos
e completa a mistura da massa, distribuindo melhor a água
na argila (NATREB, 2014);
 Esteira automática: transporta a argila de uma máquina para
outra;
 Maromba (extrusora): é uma máquina que transforma a
argila em uma massa compacta, homogênea e perfeitamente
desareada. (FLYEVER, 2014).
 Caldeira + exaustor: utilizados no processo de secagem
artificial;
 Fornos: produzem calor para a queima uniforme do tijolo;

27
 Retroescavadeira + caminhão basculante: usados na colheita,
revolvimento e transporte de argilas.
Em referência à mão de obra mínima necessária para garantir um
processo de produção cerâmico, vale enumerar (SEBRAE, 2012):
 Auxiliares de produção;
 Encarregados de produção;
 Encarretado administrativo;
 Auxiliar de escritório;
 Profissional responsável;
 Gestor.
Embora todos os elementos enumerados sejam essenciais, a
principal variável que influencia os investimentos do setor, é a
disponibilidade de jazidas de argilas. Há que se considerar jazidas próprias
e próximas ao empreendimento e o direito de lavra fornecido pelo
Ministérios de Minas e Energia para exploração de terceiros (SEBRAE,
2012).
Isso posto, há que se dissertar sobre o processo produtivo, na
sequência fordiana normalmente adotada:
I. A argila é extraída por retroescavadeira, que faz o
carregamento de um caminhão basculante;
II. Este último leva o material ao depósito despejando-o na caixa
de alimentação;
III. Deste ponto, o material é carregado manualmente à
transportadora automática, que o conduzirá ao misturador;
IV. Daí, a argila desce por gravidade ao laminador, que tem por
objetivo reduzir a argila pastosa em lâminas finas, fazendo-a
passar entre dois cilindros de ferro fundido, onde há o
esmagamento das pedrinhas ou torrões ainda não desfeitos,
misturando ainda mais a matéria prima;
V. O material laminado é transportado por uma esteira
automática até a maromba;
VI. Nessa máquina os calcadores/alimentadores forçam o
material a passar através das grelhas, fragmentando-o em
pequenas porções nas quais se processa a desaeração,
reduzindo, ao mínimo, o ar contido na massa cerâmica;
VII. Em seguida, caindo na prensa de parafuso – sem – fim, a argila
é empurrada para a frente, passando através da câmara de
vácuo e da boquilha, que é o molde dos tijolos;
VIII. O bloco de argila extrusada, saindo da boquilha, corre sobre
os rolos da máquina cortadora e é automaticamente cortado
em tamanhos pré-fixados, que correspondem ao
comprimento dos tijolos furados;

28
IX. Os tijolos cortados são classificados fazendo-se retornar à
maromba as peças refugadas;
X. As demais peças são transportadas por esteira rolante às
estantes de secagem, as quais são carregadas manualmente;
XI. Nelas, permanecerão para secagem natural por um período
médio de 10 dias com tempo bom e aproximadamente 30 dias
no caso de tempo frio/úmido. A alternativa para redução do
tempo de secagem é o uso de caldeira e de exaustores;
XII. Após a secagem, as peças são manualmente transportadas até
os fornos e empilhadas a fim de que a queima se processe de
forma homogênea em todas as peças;
XIII. Após o cozimento, as peças deverão descansar até que
adquiram a temperatura ambiente;
XIV. A partir do resfriamento, as peças são encaminhadas para o
controle de qualidade;
XV. A última fase do processo consiste na expedição e consumo.
(SEBRAE, 2012).
Em síntese, já estando as argilas disponíveis na indústria, as etapas
são: preparação da matéria prima e da massa básica; formação das peças,
tratamento térmico e acabamento.
Esmiuçando os eventos do processo executivo da fabricação de
tijolos, convém uma dissertação amiúde sobre cada etapa:
 Preparação da matéria prima: após a mineração, a argila é
beneficiada por desagregação ou moagem e classificada de
acordo com a granulometria;
 Preparação da massa: dosagem de dois ou mais tipos de
argilas com características diferentes, seguindo as
formulações de massas pré - estabelecidas;
 Formação das peças: por colagem, prensagem, extrusão e
torneamento;
 Tratamento térmico: etapas de secagem (lenta e gradual, a
temperaturas entre 50 o
C e 150 o
C) e queima (a temperaturas
entre 800 o
C e 1.700 o
C, nas fases de aquecimento até a
temperatura desejada, patamar de temperatura e
resfriamento);
 Acabamento: normalmente não há necessidade. Os produtos
cerâmicos são retirados dos fornos, inspecionados e
remetidos ao consumo. (ABCERAM, 2014).
2.7 AVALIAÇÃO DAS MATÉRIAS-PRIMAS E DAS PROPRIEDADES
TECNOLÓGICAS DO MATERIAL CERÂMICO.

29
Os blocos cerâmicos têm sua qualidade estreitamente relacionada
com as propriedades tecnológicas das argilas, tais como granulometria,
plasticidade e composição mineralógica.
A granulometria, por exemplo, influencia a resistência mecânica do
bloco no estado seco (GOMES, 1988), interferindo também na plasticidade,
na permeabilidade, no comportamento de retração na secagem,
empenamento e resistência à flexão. (MACEDO, 1997). Para ser adequada, a
argila utilizada na produção industrial de cerâmica vermelha, precisa ter
uma composição granulométrica com 60% de substâncias argilosas e 40%
distribuídos equitativamente entre silte, areia fina e areia média
(PETRUCCI, 1998). Para tanto, procura-se misturar pequena parte de argila
de grãos finos, esta que exige mais água, mas que apresenta significativo
índice de plasticidade, com argila de grãos mais robustos,
contrabalançando, com a mistura, a necessidade de água, promovendo uma
plasticidade mais compatível com a qualidade final a ser conferida ao
produto.
A propósito da plasticidade das argilas, há uma influência direta
com o processo de conformação, podendo ou não favorecê-la (RIBEIRO,
2003). Essa propriedade não depende só da granulometria como já referido,
mas também de outros fatores como a composição mineralógica,
dimensões e formato das partículas, presença de quartzo e de outras
impurezas, inclusive matéria orgânica (BAUER, 2000).
A despeito da influência da plasticidade na conformação, há que se
concordar que o excesso de água requerido pelas argilas muito plásticas, as
tornam proibitivas na fabricação de produtos cerâmicos, pois dificultariam
o processo. Esse fato justifica as formulações de misturas de duas ou mais
argilas de diferentes plasticidade, utilizadas nas massas básicas cerâmicas.
Dessa forma, pequenos ajustes de dosimetria, proporcionam a plasticidade
adequada ao processo de extrusão (MORAIS e SPOSTO, 2006).
Quanto ao conhecimento mineralógico das argilas, torna-se
necessário para que seja possível uma adequada aplicação industrial da
produção de blocos cerâmicos.
Enfim, esses estudos visam o atendimento dos requisitos
dimensionais, físicos e mecânicos exigidos pelas normas brasileiras, mais
especificamente para os blocos cerâmicos, no caso a NBR 15270/2005. Há
que se preocupar, portanto, com suas características visuais, geométricas,
físicas e mecânicas. Para tanto há que se determinar formulações de massas
que resultem em produtos adequados às exigências legais e mercadológicas
de qualidade e preço. Por isso a necessidade da realização de alguns ensaios
laboratoriais nas matérias-primas e no produto final para verificação de
características químicas, físicas, mecânicas e microestruturais que levem
às metas já referidas. (SOARES, 2008).

30
2.7.1 DIFRAÇÃO DE RAIOS-X (DRX)
A difração de raios-X (DRX) é uma das principais técnicas de
caracterização microestrutural de materiais cristalinos. Permite a
visualização direta de imperfeições de planos atômicos, além de
possibilitar a quantificação da dinâmica de transformações de fases,
crescimento de cristais, geração de defeitos, processos e mecanismos de
precipitação e difusão. A esse propósito, é muito indicada na caracterização
de argilominerais, indo além da análise dos elementos químicos, indicando
a configuração estrutural do material. Além do mais, um perfil de DRX é
característico para cada fase cristalina (ALBERS et al., 2002).
Amiúde, ao atingirem um material, os raios-X se espalham
elasticamente, conservando a energia eletrônica. Após a colisão com um
elétron, o fóton de raios-X muda sua trajetória, mas conserva a mesma fase
e energia originais. Dessa forma, cada elétron atua como um centro de
emissão de raios -X. (Kahn, 2014).
2.7.2 FLUORESCÊNCIA DE RAIOS-X (FRX)
A técnica de análise por espectrometria de fluorescência de raios-
X, tanto pode ser qualitativa como quantitativa. Baseia-se na medição das
intensidades dos raios-X característicos emitidos pelos elementos da
amostra, quando excitados por elétrons, prótons ou íons. Esses elementos
são produzidos em aceleradores de partículas, por ondas eletromagnéticas
ou através de tubos de raios-X. (MELO JÚNIOR, 2007). Esses raios-X
primários são produzidos nos tubos a partir de uma diferença de potencial
entre um cátodo de tungstênio e um ânodo de metal. (CIENFUEGOS &
VAITSMAN, 2000).
Essa técnica, porquanto, fundamenta-se na produção e detecção de
raios-X, que são radiações eletromagnéticas com comprimentos de ondas
entre 0,003 e 3 nm. A radiação eletromagnética incidente interage com a
amostra, podendo ocorrer absorção, emissão e espalhamento de radiação
eletromagnética (SKOOG et al., 2009). Destarte, essa técnica determina os
elementos químicos, sem destruir a matriz, permitindo a rápida obtenção
do perfil de constituintes metálicos e não metálicos. (NAGATA et al., 2001).
2.7.3 ANÁLISES TÉRMICAS
Esse grupo de técnicas (Tabela 2) analisa a propriedade física de
uma substância, a partir de sua medição em função do tempo ou da

31
temperatura, quando a amostra é submetida a um programa controlado de
temperatura (IONASHIRO, 1980).
TABELA 2: Grupo de técnicas de análises térmicas
TÉCNICA SIGLA PROPRIEDADE MEDIDA
Termogravimetria TG Massa
Termogravimetria derivada DTG Taxa de variação de massa
Calorimetria exploratória diferencial DSC Fluxo de energia
Análise térmica diferencial DTA Diferença de Temperatura
Análise termomecânica TMA Deformação, dimensões
Análise de gás desprendido EGA
Natureza e quantidade de
gás liberado
Termomagnetometria TM Propriedades magnéticas
Termoeletrometria Propriedades elétricas
Termoluminescência TL Luz emitida
Fonte: DENARI, 2012
Em tratando-se de fatores operacionais que influenciam um
experimento de análises térmicas, há que se enumerar alguns deles:
amostra (estado físico, forma, tamanho, distribuição, quantidade, diluição,
pureza, histórico), porta – amostra (reatividade, estabilidade, capacidade e
condutividade térmicas, tamanho, forma, atuação como catalizador),
atmosfera (reatividade, influência no equilíbrio da reação, condutividade
térmica, fluxo), taxa de aquecimento/resfriamento (resolução, intensidade
de sinais diferenciais, passagem pelo equilíbrio, eventos dinâmicos, análise
cinética). (IONASHIRO, 1980).
A aplicabilidade das técnicas de análises térmicas é bem diversa. No
caso da técnica de termogravimetria (TG), por exemplo, é largamente
utilizada para estudo de: corrosão de materiais em várias atmosferas;
destilação e evaporação de líquidos; determinação da pressão de vapor e
entalpia de vaporização de aditivos voláteis; determinação da umidade,
volatilidade e composição de cinzas; estudo da cinética das reações
envolvendo espécies voláteis; estudo da desidratação e da
higroscopicidade; identificação de polímeros novos, conhecidos e
intermediários; propriedades magnéticas como temperatura Curie,
suscetibilidade magnética; taxas de evaporação e sublimação.
(FIGUEIREDO, 2010).
A propósito da técnica TG, o tipo mais comum é a Termogravimetria
Dinâmica. Essa técnica submete a amostra a uma variação constante de
temperatura em um forno, necessariamente controlada por um

32
programador, ao tempo em que uma balança monitora sua massa. O
conjunto de equipamentos é denominado de termobalança. (CAVALHEIRO,
1995).
As aplicações das técnicas DTA e DSC, dentre outras, são: alívio de
tensões; análises de copolímeros e blendas; catálises; capacidade calorífica;
condutividade térmica; controle de qualidade; determinação de pureza;
diagramas de fase; entalpia das transições; estabilidade térmica e oxidativa;
grau de cristalinidade; intervalo de fusão; nucleação; transição vítrea;
transições mesofase; taxas de cristalização e reações. Em tratando-se
especificamente do método de análise térmica diferencial (DTA), é
comumente utilizado na identificação dos argilominerais presentes na
composição de argilas. (FIGUEIREDO, 2010).
As aplicações da técnica TMA, envolvem industrias de plástico e
elastômeros, tintas e corantes, compósitos, adesivos, fibras e películas,
cerâmicas, vidro e metais. (NETZSCH, 2014).
Quanto a análise de gás desprendido (EGA), a metodologia de
acoplamento de um instrumento de análise térmica a um espectrômetro de
massas quadrupolar rápido (QMS), torna possível a detecção da separação
de gases e identificação dos seus componentes, simultaneamente com a
obtenção dos resultados dos sinais de análise térmica. (NETZSCH, 2014).
A termomagnetometria (TM), por sua vez, é uma técnica que mede
a suscetibilidade magnética em função da temperatura, enquanto a
substância é submetida a uma programação controlada de temperatura.
(IONASHIRO, 1980).
A Termoeletrometria é uma técnica em que, de uma substância, são
medidas as características elétricas, tais como resistência, condutância e
capacitância, em função da temperatura de programação controlada.
A Termoluminescência (TL) é uma técnica que detecta a emissão de
luz apresentada por materiais cerâmicos termoluminescentes, quando
aquecidos e expostos à radiação ionizante. Ela permite determinar, de
forma segura, a qualidade da radiação em um intervalo de doses Gy (10-6
Gray = 10-6
Joules/kg) a kGy (103
Gray). (CAMPOS, 1998).
2.7.4 MICROSCOPIA ELETRÔNICA DE VARREDURA (MEV)
A microscopia eletrônica de varredura (MEV) utiliza equipamentos
com feixes de elétrons em substituição aos fótons da microscopia óptica. O
princípio fundamental dessa metodologia é o dualismo onda-partícula e o
fato de que o comprimento de onda de um elétron é função de sua energia.
Dessa forma, em função dos aparelhos modernos, são possíveis observações

33
aumentadas de 300.000 vezes ou mais, sem alteração na profundidade de
campo de varredura de superfícies rugosas. (DEDAVID, 2007).
A MEV, por usar aparelhos de resolução com alcance acima de 1 nm,
pode identificar a morfologia e os elementos químicos de uma amostra
sólida, sendo muito útil nos estudos de biologia, odontologia, farmacologia,
engenharia, química, metalurgia, física, medicina, geologia. (NAGATANI et
al. 1987).
Uma das características mais uteis dessa metodologia, é a
observação de imagem tridimensional da amostra. Além disso, os aparelhos
atuais são equipados com estrutura digital, o que permite armazenamento
temporário da imagem, tanto para observações futuras, como para
transferência via internet para vários centros de pesquisa. (DEDAVID,
2007).
2.7.5 ANÁLISE GRANULOMÉTRICA
Os ensaios de análise granulométrica consistem na separação de
frações de uma amostra do agregado, contendo partículas com dimensões
entre limites correspondentes às aberturas de peneiras. Deve ser utilizada
uma serie especificada de peneiras de maneira a separar o material em
diversas classes granulométricas, por granulometria decrescente.
(NEVILLE, 1995).
A análise granulométrica, portanto, é realizada a partir da agitação
do agregado através de uma série de peneiras, arranjadas por ordem de
malha mais larga na parte superior, numa sequência em que a malha mais
estreita deverá ficar na parte inferior. Todo o material retido em cada
peneira deverá ser pesado e registrado. (MACEDO, 2009).
Conhecendo a massa inicial da amostra, calcula-se o percentual da
massa dos resíduos em cada peneira, cada qual particulada com a mesma
dimensão granulométrica. Os resultados devem ser registrados em
planilha. A partir desses valores registrados e dos valores calculados,
traçam-se as curvas granulométricas. As curvas permitem uma boa visão
da granulometria do agregado, assim como permitem vislumbrar possíveis
deficiências.
Os valores calculados dos retidos acumulados, são usados na
determinação do parâmetro de módulo de finura, que corresponde à soma
das porcentagens de retidos acumulados da série de peneiros, dividida por
100. Essa sequência de providências permite o conhecimento das
percentagens das frações particuladas em finas, médias e grossas.
(MACEDO, 2009).
A metodologia de análise granulométrica deve ser efetivada sob a
égide das normas da ABNT, como segue: NBR – 7181 – Solo – Análise

34
Granulométrica; NBR – 5734 – Peneiras para ensaios – Especificação; NBR –
6457 (ABNT) – Preparação de amostras de solo para ensaio normal de
compactação e caracterização – Método de ensaio; NBR – 6508 (ABNT) –
Grãos de solos que passam na peneira de 4,8mm – Determinação da massa
específica – Método de ensaio.
A composição granulométrica das argilas, a propósito, é utilizada
como base para a formulação de misturas, através do diagrama de Winckler
(FIGURA 13). Há uma distribuição granulométrica ideal para cada produto.
É óbvio que uma formulação de massa cerâmica não pode ser constituída
somente de argilas plásticas. Se assim fosse, apresentaria inconformidades
na conformação de peças, secagem e sinterização. Destarte, faz-se uma
composição granulométrica dosando-se grãos finos, médios e grossos.
Para tanto, a partir de uma massa básica utilizada na indústria,
servindo como parâmetro e termo de comparação, procede-se com
simulações de formulações diversas, com o objetivo de otimizá-la. Nesse
trabalho os teores das formulações encontram-se na seção 3.3, Tabela 7.
No diagrama de Wincler (Figura 13), a região A tem a ver com a
dificuldade de produção de certos materiais; a região B tem a ver com o
ideal para telhas, a região C com o material que é próprio para tijolos
furados e a região D com o que é próprio para tijolos maciços. (PRACIDELLI
et al., 1997).
FIGURA 13: Diagrama de Winckler com regiões de distribuição granulométrica
Fonte: PRACIDELLI et al., 1997.

35
2.7.6 PLASTICIDADE
Plasticidade é a propriedade que confere a um sistema rígido a
capacidade de poder deformar-se sem romper-se e, mais do que isso, de
reter essa deformação depois de cessada a força tensora sobre si. No caso
de um sistema argila-água, essa propriedade favorece a moldagem de
produtos de cerâmica vermelha por extrusão. (RAWET, 1980).
Os ensaios de plasticidade utilizam métodos indiretos de avaliação.
Eles determinam os valores de índices de plasticidade, estes que, por sua
vez, permitem estimar a adequação da massa cerâmica à conformação
pretendida. A plasticidade, em si, está associada à fração argilosa que
compõe a massa cerâmica. (ARAÚJO, 2012).
Um dos métodos mais aplicados adota a técnica de determinação
do índice de plasticidade através do plasticímetro de Pfefferkorn, que o
define como a porcentagem de água na qual a amostra do ensaio
experimenta uma retração de 33% em relação à sua altura inicial. O índice
de plasticidade de Pfefferkorn é o valor percentual de umidade da amostra
quando a altura final for igual a 12mm
(AICE/ITC, 1992).
Quanto à classificação das argilas relativamente ao índice de
plasticidade encontrado, a Tabela 3 apresenta os parâmetros estabelecidos,
em consonância com as normas técnicas NBR 6459/84 e NBR 7180/84 da
ABNT.
TABELA 3: Classificacão das argilas quanto ao indice de plasticidade
Argila Índice de plasticidade (%)
Excessivamente Plástica 19 a 25
Excelente 17 a 18
Boa 15 a 16
Regular 13 a 14
Fraca 11 a 12
Material de capa 5 a 10
Fontes: normas técnicas NBR 6459/84 e NBR 7180/84 da ABNT.

36
2.7.7 RETRAÇÃO LINEAR (RL)
A Retração Linear representa o quanto a peça perde de tamanho
durante a queima. Destarte, essa informação representa um dado
importante para o processo industrial e deve ser considerado, visto que
poderia ocorrer afetações nas dimensões do produto final, refletindo em
futuros problemas de encaixe, alinhamento ou o que o valha. (CALLISTER,
2012).
O procedimento baseia-se em uma sequência de medições das
dimensões (comprimento, largura e altura) de um lote de corpos de prova
crus, realizadas após secagem à temperatura ambiente por 24 horas. O
próximo passo é a sequência de medições após secagem por 24 horas à
temperatura de 110ºC (CALLISTER, 2012). Após a divisão do lote em grupos,
e depois de serem submetidos, cada qual, a temperaturas de queima, nesse
trabalho temperaturas de 800 o
C, 850 o
C, 900 o
C e 950 o
C, novas medições
das dimensões são aferidas.
Ensaios concluídos e resultados registrados, procede-se com os
cálculos da Retração Linear (RL), cuja fórmula consta nesse trabalho na
secção 2.5.1.1.3, em consonância com o Método Brasileiro MB 305 da ABNT.
2.7.8 PERDA AO FOGO (PF)
O ensaio de Perda ao Fogo consiste na determinação da perda de
massa dos corpos de prova durante a queima em forno (MORUZZI, 2008).
Este estudo realiza-se conjuntamente com o da Retração Linear, desde o
lote de corpos de prova crus, secagem à temperatura ambiente e queima,
medindo-se os valores da massa nas mesmas ocasiões em que são medidas
suas dimensões.
Ensaios concluídos e resultados registrados, procede-se com os
cálculos da Perda ao fogo, conforme equação 4, onde Ms é a massa seca à
temperatura de 110o
C e Mq são as massas de cada um dos grupos submetido
às respectivas temperaturas de queima. (MORUZZI, 2008).
EQUÇÃO 4 (MORUZZI, 2008).
Quanto aos parâmetros para interpretação de resultados de perda
ao fogo de tijolos, encontram-se relacionados na Tabela 4 (MÁS, 2002).

37
TABELA 4: Interpretação dos resultados de perda ao fogo para tijolos
PERDA AO FOGO (%) INTERPRETAÇÕES
4 – 8
10 – 12
12 – 50
Valor baixo, provável presença de magros
Provável predomínio de plásticos
Matéria orgânica ou calcária
Fonte: MÁS, 2002.
2.7.9 ABSORÇÃO DE ÁGUA (AA)
Este ensaio é feito nos corpos de prova queimados, quando são
pesados antes e depois de imersos em água. Dispondo dos pesos seco e
úmido, determinam-se os valores de absorção de água (AA), de acordo com
a equação 5, onde Ps é o peso seco e Pu é o peso úmido.
EQUAÇÃO 5 (MORUZZI, 2008).
Quanto aos valores limites para absorção de água após queima, para
tijolos, encontram-se relacionados na tabela 5, em conformidade com a
norma NBR 15270 da ABNT.
TABELA 5: Absorção de água de tijolos
Tipo de cerâmica AA (%)
Tijolos ≥ 8 e ≤ 22
Fonte: NBR 15270.
2.7.10 POROSIDADE APARENTE (PA)
A porosidade do produto queimado depende da porosidade inicial
do material seco, da formação da fase líquida na queima e do rearranjo das

38
fases cristalinas. Em função da maior ou menor porosidade, há a
penetração de água, o que potencializa danos à sua estrutura. Os tijolos
cerâmicos, por serem bastante porosos, estão sujeitos a esse risco, podendo
ter suas resistências mecânicas comprometidas, acarretando uma
fragilidade indesejada.
A PA é uma propriedade associada à absorção de água,
determinando-se seus valores percentuais como mostrado na equação 6,
onde Mu é a massa úmida após a queima, Ms é a massa seca e Mi é a massa
imersa em água.
EQUAÇÃO 6 (MORUZZI, 2008).
2.7.11 MASSA ESPECÍFICA APARENTE (MEA)
A propriedade MEA relaciona a massa seca do agregado e seu
volume e é utilizada para a classificação de sua densidade. Há que intuir-se
que esse volume contém poros permeáveis à água, associando essa
propriedade às propriedades anteriores. As determinações de volume são
feitas na balança hidrostática, pela diferença de massa do material ao ar e
submerso. (OLIVEIRA, 2012).
A NBR 12766, estabelece os procedimentos de ensaio, a partir de
cinco corpos de prova para cada amostra, cada um com massa em torno de
100 g.
Procedimentos:
 Lavar os corpos de prova (CP) em água corrente.
 Colocar os CP em estufa e deixar secar por 24 h.
 Retirar os CP da estufa e deixar resfriar à temperatura
ambiente.
 Pesar os CP individualmente ao ar, com precisão de 0,01 g;
anotar massa “A”.
 Colocar os CP na bandeja e adicionar água até 1/3 de sua altura.
Após 4 h adicionar água até 2/3 da altura dos corpos-de-prova,
após 4 h completar a submersão dos corpos-de-prova e deixar
completar o tempo total de 24 h, ou proceder à saturação com
auxílio da bomba de vácuo por 3 h.
 Retirar os CP da água, enxugar suas superfícies com um pano
absorvente e pesar ao ar; anotar massa “B”.
 Pesar os CP individualmente, na condição submersa,
utilizando-se o dispositivo da balança para pesagem

39
hidrostática, amarrando-se o corpo de prova com fio de
massa desprezível; anotar massa “C”.
 Repetir o processo para cada grupo submetido às
temperaturas 800 o
C, 850 o
C, 900 o
C e 950 o
C;
 Registrar os resultados e efetuar os cálculos utilizando a
equação 7,
 onde ρ é a massa específica aparente, em kg/m³.
EQUAÇÃO 7 (NBR 12766).
2.7.12 TENSÃO DE RUPTURA À FLEXÃO (TRF)
As cerâmicas absorvem a energia aplicada sobre si sem sofrerem
deformação até um ponto crítico. A partir desse ponto ocorre uma falha
catastrófica, com rompimento. Por ser frágil e de baixa tenacidade, o
material cerâmico apresenta um insignificante regime plástico de
deformação. Destarte, essas características favorecem dois aspectos
fundamentais de sua mecânica da fratura: a baixa tenacidade ocasiona
defeitos que concentram tensões estruturais evolutivas até alcançarem um
ponto de tensão crítica, com o consequente rompimento; a distribuição
aleatória de defeitos dificulta o pleno conhecimento das concentrações de
tensão e da localização do defeito crítico, inferindo uma natureza
probabilística à resistência mecânica.
Com efeito, uma avaliação empírica da resistência de um material
cerâmico, não resulta em um valor definido e único. Obtêm-se sim, um
conjunto de dados distribuídos probabilisticamente ao longo de uma ampla
faixa de tensões.
Para tal estudo de caracterização, usa-se o ensaio de flexão em três
ou quatro pontos (Figura 14). O método é de baixo custo e de rápida
execução, admitindo corpos de prova de seção transversal circular,
quadrada ou retangular. O inconveniente de apresentar grandes variações
no nível de resistência medida em função das dimensões dos corpos de
prova e do modo de aplicação da carga, não o inviabiliza. (BEREZOWSKI,
2005).

40
FIGURA 14: Ensaio de Flexão em três ou quatro pontos.
Fonte: BEREZOWSKI, 2005
Após essa metodologia e da obtenção de todos os valores
necessários, aplica-se a equação 8 para a determinação da TRF (tensão de
ruptura flexão), onde L é a largura do corpo de prova, E a espessura, P a
massa e b a distância entre os dois pontos de apoio.
EQUAÇÃO 8 (BEREZOWSKI, 2005).
Quanto aos valores limites para tensão de ruptura à flexão (TRF)
antes e após queima, encontram-se relacionados na Tabela 6, em
conformidade com a NBR 15270.

41
TABELA 6: Valores limites para TRF antes e após queima
MASSA CERÂMICA (Manual Extrusada,
Prensada) para fabricação de
Tijolos
Maciços
Tijolos
Furados
TRF da Massa Seca a 110 oC (Mínimo) 15 kgf/cm² 30 kgf/cm²
TRF da Massa após queima (Mínimo) 20 kgf/cm² 55 kgf/cm²
Fonte: NBR 15270
2.7.13 CONSTITUINTES DAS FORMULAÇÕES CERÂMICAS
As argilas, principais matérias-primas na produção de cerâmica
estrutural e de vedação, são de fácil moldagem por serem plásticas a úmido.
Por suas características diversas, dependendo dos constituintes presentes,
ao dosarem massas cerâmicas, a cada processamento originam produtos
cujas propriedades variam significativamente.
Uma característica típica dos produtos cerâmicos, por exemplo, é a
cor vermelha. Ela é decorrente da presença de óxido de ferro, cujo teor
determina os tons do produto final. Outros materiais plásticos e não
plásticos, em proporções estudadas e definidas, de certo, favorecem uma
plasticidade adequada à prensagem, ocasionando, por conseguinte, uma
boa resistência mecânica após secagem. (AMARANTE, 1993).
Ainda nessa seara, os argilominerais, que representam os minerais
presentes nos sistemas argilosos, principalmente o silício, contribuem,
sobremaneira, para os níveis de plasticidade, viscosidade, tixotropia, além
da resistência mecânica. Todas estas características vão influenciar a
amplitude de aplicações tecnológicas do produto final.
A caulinita, a montmorilonita, a ilita, a clorita e a vermiculita,
dentre outros, são exemplos de argilominerais. Eles, juntamente com
outros constituintes da argila, influenciam na plasticidade e na quantidade
de água necessária para a moldagem, favorecendo ou não o
comportamento durante a secagem e queima. Destarte, o conhecimento
destes componentes pode resultar na melhoria do processamento, na
medida que possibilita a obtenção de produtos de melhor desempenho
tecnológico. (VINCENSI, 1999).
A caulinita, cuja fórmula química é Al2Si2O5(OH)4, compõe as argilas
plásticas usualmente presentes na indústria cerâmica, por ser constituída
de partícula finas, além de ser inerte aos agentes químicos. Não apresenta
expansividade ao úmido, pois a coesão eletrostática, intensificada por
forças de van der Waals, juntamente com as ligações de hidrogênio em

42
camadas de hidroxila e átomos de oxigênio adjacentes (Figura 15),
conferem-lhe essa estabilidade. Pura, em estado de secagem ao tempo, é
pouco plástica e tem baixa resistência mecânica. Perde água de
constituição ao ser submetida a temperaturas entre 550 o
C e 650 o
C e pode
ser sinterizada a 1250 o
C, fundindo-se a 1700o
C. Após a queima, apresenta
coloração branca. (VINCENSI, 1999).
FIGURA 15: Estrutura cristalina da caulinita
Fonte: POPPE et al, 2010
A montmorilonita, cuja fórmula química é
(Mg,Ca)O.Al2O3Si5O10.nH2O por sua vez, é constituída por silicatos
tetraédricos, com uma camada central octaédrica, unidas por oxigênios. É
estruturalmente capaz de absorver grandes quantidades de água,
conferindo, dessa forma, boas características plásticas à argila. Em seu
estado puro, apresenta contração linear de secagem variando de 12 a 23%
e, na queima, 20%, o que a torna um constituinte de influência proporcional
na queima de argilas. Contém ferro, este que é liberado na forma de
hematita, quando submetida a temperaturas próximas a 800 o
C. Contribui,
assim, para a coloração vermelha do produto queimado. Se apresentar
concentrações acima de 3%, confere muita plasticidade à argila, podendo
ocasionar trincas durante a secagem. (VINCENSI, 1999).
A ilita, cuja fórmula química é
(K,H3O)(Al,Mg,Fe)2(Si,Al)4O10[(OH)2,H2O] difere da montmorilonita por não
apresentar inchaço entre as camadas por água ou compostos orgânicos,
indisponibilizando para troca os íons de potássio intrínsecos que a
compõem. Ao contrário, os íons superficiais podem ser trocados por outros
cátions. A propósito, a ilita é um silicato de alumínio hidratado com
significativo teor de óxido de potássio (Figura 16) e apresenta-se na forma
de grãos muito finos, conferindo plasticidade à argila. Sua contração linear
na secagem varia entre 4 e 11% e na queima de 9 a 15%, com ponto de
amolecimento entre 1050 o
C e 1150 o
C. Contém ferro, este que é liberado
em forma de hematita quando a temperatura alcança 900 º C, ou próxima.

43
Dessa forma, contribui para a cor avermelhada do produto final.
(VINCENSI, 1999).
FIGURA 16: Estrutura cristalina da ilita
As cloritas, fórmula química (Mg,Al,Fe)12(Si, Al)8O20(OH)16,
pertencem ao grupo dos filossilicatos hidratados sem alcalinos e
quimicamente podem ser subdividas em quatro grupos: magnesianas,
ferro-magnesianas, ferro-cloritas e lepto-cloritas. Todas possuem em
comum uma clivagem p (001), resultando em lamelas flexíveis, porém não
elásticas. Apresentam uma coloração de incolor à verde. Além do mais, são
comuns inclusões ferruginosas opacas ao longo das clivagens. (SCHRANK,
2010). É constituída de camadas regulares de mica, ligadas e alternadas por
folhas octaédricas de brucita (Figura 17).

44
FIGURA 17: Estrutura cristalina da clorita
A vermiculita, cuja fórmula química é
(Mg,Ca)0.7(Mg,Fe,Al)6.0[(Al,Si)8O20)](OH)4.8H2O, é formada por hidratação de
minerais basálticos. Expande-se a nível granulométrico em até 12 vezes
quando aquecida em até 1000 o
C. Os espaços vazios desta expansão são
preenchidos por ar, o que confere-lhe leveza e capacidade de isolação
térmica e acústica. Por esta razão as argilas e o próprio minério na
composição do cimento, são muito utilizados na construção civil. (LUFA,
2014).
Constituintes orgânicos, em teores variados, também estão
presentes nas argilas. Se esse teor for pequeno, poderá favorecer o
aumento da plasticidade da argila, facilitando a moldagem e aumentando a
resistência do produto a seco. No entanto se o teor for significativo, pode
causar contrações excessivas, o que resulta em trincas na secagem e na
queima. A alma negra formada em produtos cerâmicos é um forte indício
da presença de matéria orgânica na matéria prima. Isso ocorre pela difícil
oxidação total durante a queima. (PUREZA, 2004).
Os constituintes argilosos, pelo exposto, favorecem ou não às
características das formulações de argila utilizadas na produção de
cerâmica vermelha. No caso de argilas de granulometria muito fina, de
plasticidade muito significativa, para poderem ser aproveitadas, exigem a
adição de materiais não plásticos. Essa providência reduz sua fácil
interação com a água, porque produz uma descontinuidade nas forças de
coesão entre as partículas. Os poros decorrentes, conduzem a água até a
superfície da peça, favorecendo sua secagem, com consequente diminuição
do gradiente e umidade. Destarte, ficam diminuídas consideravelmente as
retrações diferenciadas e deformações no produto final. (PRADCIDELLI,
1997).

45
Como desplastificantes são usados materiais inertes como: areias e
chamotes, ambos de granulometrias adequadas; serragem e cinzas.
Importante ressaltar que a adição desse material à massa básica, tem um
limite. Em excesso vai comprometer a resistência mecânica do produto.
Dessa forma há necessidade de um balanceamento entre as matérias-
primas constituintes, além de ajustes granulométricos, de forma a prevenir
afetações importantes nas propriedades finais almejadas. (PRADCIDELLI,
1997).
A esse propósito, os materiais não plásticos podem atuar na fase de
queima como formadores de fases cristalinas, fundentes ou como inertes.
Os formadores de fases cristalinas, se decompõem e formam óxidos e
dióxido de carbono; esses elementos óxidos vão reagir com o quartzo,
feldspato, sílica e alumina, todos resultantes da decomposição dos minerais
argilosos, formando os cristais e estabilizando as fases amorfas presentes.
Os fundentes favorecem uma fase vítrea na queima, conferindo uma
boa resistência mecânica; melhoram também a sinterabilidade via fase
vítrea da argila, diminuem a perda por calcinação, reduzem a absorção de
água, diminuem a porosidade da peça quando em altas temperaturas e
aumentam a contração linear. (BARBA, 1997).
Com efeito, muitos constituintes podem favorecer as massas
cerâmicas, corrigindo ou diferenciando suas propriedades. Dentre outros,
são de destaque: óxidos de ferro, óxido de silício, sais solúveis e carbonatos.
(MACHADO, 2000).
A seguir algumas dessas propriedades:
 Os óxidos de ferro conferem a cor vermelha aos produtos
cerâmicos;
 O óxido de silício não sofre contração durante a secagem e
queima,
 reduz a plasticidade e a concentração de secagem, mas
expande volumetricamente a 573 ºC. Em excesso, torna-se
prejudicial, pois reduz demasiadamente a plasticidade, a
trabalhabilidade e a resistência mecânica da massa cerâmica;
 Os sais solúveis são ricos em sulfatos de cálcio hidratado, de
magnésio, de sódio, de potássio e fluoretos. Em
concentrações menores de 1%, favorecem a diminuição da
temperatura de queima, visto que reage significativamente
com a sílica e argilominerais a temperaturas superiores a
800o
C. Além do mais, aumentam a contração linear de
secagem;
 Os carbonatos, presentes como calcita, magnesita ou
dolomita, quando em quantidades inferiores a 7%,
granulometricamente finos e dispersão uniforme, reagem

46
com os argilominerais e quartzo, formando silicatos de
cálcio. Isso ocorre quando a massa é submetida a
temperaturas próximas de 950o
C. Porquanto, o patamar de
queima precisa ser mantido para garantia dessas
ocorrências, sob pena de haver uma hidratação prejudicial
ao processo. Além de tudo, rebaixam muito a plasticidade,
diminuem a massa especifica aparente, tornam mínima as
contrações na secagem e na queima. Podem afetar a
coloração final do produto, por neutralizarem os efeitos
dos óxidos e hidróxidos.
2.8 DELINEAMENTO ESTATÍSTICO DE MISTURAS
A mistura de matérias-primas é necessária para obtenção de
características adequadas à produção de tijolos de boa qualidade. Os
trabalhos experimentais para o estudo de misturas de argila, podem ser
enriquecidos a partir de um delineamento estatístico, quando é possível
verificar-se alterações em propriedades de interesse pela variação das
proporções de seus componentes.
O delineamento de misturas permite a previsão quantitativa das
propriedades de qualquer formulação no sistema estudado, realizando
somente alguns experimentos (ALEXANDRE, 2001). A aplicação da
modelagem de misturas, metodologia de superfícies de resposta e
otimização matemática e gráfica conduz à definição de composições
diversas, dentro de um universo de resultados delimitado como adequado.
(GOMES, 2004).
Os planejamentos experimentais aplicados mais frequentes são os
fatoriais completos, fatoriais fracionados e delineamento de misturas. A
metodologia adotada neste trabalho foi o delineamento de misturas, este
que visa a explicação do comportamento das matérias-primas, otimização
e previsão das variáveis de resposta em estudo.
Dado um processo ou sistema, com determinadas variáveis de
controle, x = (x1, x2, ..., xk) e uma variável de resposta y, a metodologia
normalmente consiste em:
a) planejar um experimento para estimar uma equação de
regressão;
b) com os dados do experimento, estimar os parâmetros desta
equação, avaliando a significância estatística da equação e de seus
componentes;
c) estudar o comportamento e otimizar a variável de resposta y.

47
Em experimentos com misturas, a propósito, a resposta medida
depende apenas da proporção de cada ingrediente presente na mistura
segundo (CORNELL, 2002). Esta proporção que pode ser em volume, massa
ou fração molar não negativa, expressa na forma de fração da mistura e a
soma deve ser igual a um. Para uma mistura de q componentes pode-se
escrever:
xi ≥ 0; i = 1, 2, ..., q Inequação 1
Equação 9
Onde xi representa a proporção do i - ésimo componente.
De acordo com a Equação 9 a proporção de cada componente deve
ser um valor não negativo e a Equação 10 o somatório de cada i-ésimo
componente deve ser igual a unidade.
2.8.1 PLANEJAMENTO DE EXPERIMENTOS COM MISTURAS
Ao otimizar-se as propriedades de uma mistura mudando-se a sua
formulação, as novas proporções têm de continuar obedecendo a Equação
9. (BARROS NETO, 1996). Para uma mistura com 3 componentes, a Equação
9 reduz-se a x1 + x2 + x3 = 1.
A região representada no espaço, obtida a partir de um
experimento com
mistura com q componentes é chamada simplex, o qual contém q
vértices e (q - 1) dimensões. Para uma mistura com três componentes, o
simplex corresponde geometricamente a um triangulo equilátero inscrito
no cubo, que é mostrado na
Figura 18.
As técnicas de seleção dos pontos experimentais basicamente
utilizadas quando se trabalha com até três componentes, são os arranjos
simplex segundo (CORNELL, 2002). Os pontos experimentais são
selecionados em espaçamento uniforme, incluindo os vértices da figura. No
arranjo simplex - centróide, além dos vértices é selecionado um ponto
central ao arranjo. No arranjo simplex expandido, além dos pontos
selecionados no simplex - centróide, também são selecionados pontos
distribuídos pelo interior do simplex.

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