Aspectos fundamentais da expansão por umidade: uma revisão. Parte I: aspectos históricos, causas e correlações

Abstract

EPU é o termo técnico utilizado para designar a expansão sofrida por materiais cerâmicos quando em contato com a água na forma líquida ou de vapor. Essa expansão geralmente ocorre lentamente e é relativamente pequena. Mesmo assim, pode levar ao gretamento de peças esmaltadas e ao comprometimento estrutural dos corpos cerâmicos, caso as tensões geradas pela deformação contida das peças excedam os limites de resistência dos materiais.No caso dos revestimentos esse efeito pode comprometer a aderência das placas cerâmicas ao contrapiso e dessa forma levar ao seu destacamento, caso as forças de ligação Quando a deformação oriunda da EPU é contida, ocorre a geração de uma tensão, que de acordo com a lei de Hooke, é diretamente proporcional ao módulo de elasticidade do material e à variação dimensional do material, tal como ResumoA expansão por umidade de materiais cerâmicos (EPU) vem sendo observada e estudada desde o início do século passado. Muitos estudos reportaram falhas estruturais e gretamento de peças esmaltadas como conseqüência de falta de controle da EPU de produtos cerâmicos, enquanto, vários outros, dedicaram-se ao estudo de suas causas, relações com a composição e com as características de queima do produto cerâmico e aos métodos de determinação. No entanto, observa-se que grande parte desse conhecimento encontra-se de forma dispersa na literatura mundial, o que dificulta o estudo, entendimento e compreensão do fenômeno, além de minimizar a importância do assunto. Assim, este trabalho tem por objetivo fazer um levantamento dos estudos realizados a cerca da EPU, evidenciando os resultados mais relevantes da literatura. O texto aborda desde aspectos históricos e causas da EPU a possíveis correlações com a composição, temperatura de queima, absorção de água e área específica de corpos cerâmicos. Palavras-chave: expansão por umidade, materiais cerâmicos. AbstractMoisture expansion (ME) of ceramic materials have being studied and observed since the beginning of the last century. Many studies reported the failure of structural ceramics and the crazing of glazed bodies as a consequence of the lack of control of the ME of ceramic products. While many other studies analyzed the reasons of the ME, its relations with the composition and firing characteristics of the ceramic body, and the methodologies for the determination of ME. However, this knowledge is dispersed in the world literature, making difficult the study and understanding of the phenomenon; moreover, it minimizes the importance of the subject. This work aims to make a review of the studies on the moisture expansion of ceramic bodies, emphasizing the most relevant results. The text consists on the historic aspects, the reasons of the ME and the correlations of the ME with composition, firing temperature, water absorption and surface area of ceramic bodies.

Resíduo de quartzito - matéria-prima alternativa para uso em massas de cerâmica estrutural

“…Para as amostras contendo 10 e 15% de resíduo, observou-se uma pequena expansão para a temperatura de 800 ºC. Com a adição deste à massa, houve um aumento na porcentagem de mica e segundo alguns pesquisadores massas contendo teores de mica em torno de 30% e submetidas a temperaturas entre 600 e 900 ºC apresentam expansão associada à desidroxilação da mica, com aumentos nos parâmetros de rede b e c [32,33]. Para a temperatura de 1000 ºC, as peças obtidas com as massas contendo resíduo apresentaram elevada retração linear.…”

Influência do uso de resíduo de quartzito na expansão por umidade de massas de revestimentos cerâmicos planos

“…Para 1200 °C observou-se diminuição nos valores de EPU praticamente semelhantes para todas as composições estudadas; este fato pôde ser atribuído ao aumento do teor de fase vítrea e consequentemente diminuição da área específica e porosidade, enquanto que as fases amorfas formadas anteriormente transformaram-se em cristalinas e/ ou vítreas, possibilitando o efeito da redução da porosidade causando diminuição da EPU. Estudos anteriores [1,32] sobre as reações exotérmicas que ocorrem na caulinita entre 925 e 1100 °C justificam os maiores valores de EPU ocorridos a 1100 °C em massas cerâmicas ricas em caulinita, devido à formação de um espinélio de alumínio e silício com liberação de sílica amorfa a aproximadamente 925 °C e à transformação do espinélio em mulita, com mais liberação de sílica amorfa na faixa de temperatura entre 1050 e 1100 °C. Ao que tudo indica, a única certeza está no fato de haver a formação de uma fase amorfa resultante da decomposição de caulinita (pozolana) e a liberação de sílica amorfa quando da formação de mulita durante o aquecimento que é responsável pelo pico de EPU.…”

“…No caso do deslocamento a aderência das placas cerâmicas em pisos e alvenarias fica comprometida e dessa forma leva ao seu destacamento, como também ao gretamento de peças esmaltadas quando as tensões geradas pelas deformações nas peças excedem os limites de resistência mecânica da camada vítrea ou esmalte. A EPU ainda é pouco estudada no Brasil, principalmente em revestimentos cerâmicos, e diversos pesquisadores entendem que há necessidade de estudos sistemáticos deste fenômeno com o intuito de melhor conhecer os fatores envolvidos [1,2].…”

“…Estas normas indicam que a EPU máxima para blocos cerâmicos (tijolos) seja de 0,3 mm/m (0,03%) e para revestimentos seja de 0,6 mm/m (0,06%). Na determinação da EPU por dilatometria, as curvas dilatométricas registram as alterações dimensionais das amostras, sejam elas simplesmente ligadas aos coeficientes de dilatação (térmica) e/ou devidas a diversos fenômenos que podem ocorrer durante o aquecimento, entre os quais: perda de água livre e adsorvida, hidroxilas e transformações estruturais, tais como sinterização, formação de fases líquidas viscosas e fluência [1,16,17]. Com a eliminação da água livre e adsorvida no material o ensaio é realizado limitando-se à temperatura máxima de aquecimento em 550 °C, para que também não ocorram alterações microestruturais no material, como a transformação de quartzo alfa em quartzo beta que ocorre a 573 °C.…”

“…No caso do deslocamento a aderência das placas cerâmicas em pisos e alvenarias fica comprometida e dessa forma leva ao seu destacamento, como também ao gretamento de peças esmaltadas quando as tensões geradas pelas deformações nas peças excedem os limites de resistência mecânica da camada vítrea ou esmalte. A EPU ainda é pouco estudada no Brasil, principalmente em revestimentos cerâmicos, e diversos pesquisadores entendem que há necessidade de estudos sistemáticos deste fenômeno com o intuito de melhor conhecer os fatores envolvidos [1,2].A EPU começou a ser discutida na literatura cerâmica na década de 20 do século passado [3]; desde então muitos estudos foram realizados analisando suas causas, tais como: composição química, temperatura de queima e características microestruturais. Este fenômeno atraiu a atenção de vários pesquisadores e cientistas, principalmente na África do Sul, Austrália, alguns países da Europa e Estados Unidos.…”