Bruk av materiale

Para a avaliação da resistência a flexão em 4 pontos, foram utilizados 10 corpos de prova de cada combinação de teor e temperatura, submetidos aos

ensaios de retração linear e absorção de água. A partir dos resultados encontrados para todos os corpos de prova, elaborou-se um gráfico com as médias, apresentado na Figura 40.

Figura 40 - Gráfico da resistência a flexão (mPa) com as médias do lote

Fonte: Elaborado pela autora, 2018.

Através da Figura 40, observa-se aumento na resistência a flexão na medida em que se elevam as temperaturas de sinterização. A 750°C, a tendência verificada é o crescimento gradual da resistência com a adição de maiores teores de PAE, no limite de até 20%. Já a 850°C e 950°C, a adição de PAE não melhorou a resistência.

A análise estatística Anova e teste post hoc de Duncan é detalhada na Tabela 15. A maior resistência obtida foi de 5,27 MPa com 0% de PAE a 950°C. A menor resistência foi de 0,45 MPa com 30% de PAE a 750°C.

Tabela 15 - Análise estatística ANOVA e post hoc de Duncan para os resultados de resistência a flexão

Corpos de prova % PAE

Temperatura (°C)

750 850 950

0 0,61 ± 0,25 aA 3,43 ± 0,29 aB 5,27 ± 0,45 aC

10 0,92 ± 0,09 bA 2,84 ± 0,35 bB 3,41 ± 0,33 bC

20 1,14 ± 0,24 bA 2,27 ± 0,26 cB 2,64 ± 0,30 cC

30 0,45 ± 0,07 aA 0,81 ± 0,26 dB 1,28 ± 0,19 cC

Fonte da variação SQ gl MQ F valor-P F crítico

Amostra (teor) 79,81021 3 26,6034 351,0499 1,59E-55 2,688691

Colunas

(temperatura) 116,0017 2 58,00085 765,3603 1,67E-64 3,080387

Interações 43,94164 6 7,323606 96,63993 4,19E-41 2,183657

Dentro 8,1845 108 0,075782

Total 247,938 119

Legenda: Valores seguidos de mesma letra não apresentam diferença estatística pelo teste post hoc

de Duncan (p=0,05). Letras minúsculas são utilizadas para comparação entre linhas e letra maiúsculas para colunas.

Fonte: Elaborado pela autora, 2018.

Ao observar a análise estatística para comparação dos resultados em relação à temperatura, pode-se afirmar que em todas as formulações testadas as variações de temperatura acarretaram diferenças significativas entre os resultados.

O aumento de resistência a flexão mediante a elevação das temperaturas era esperado, com base nas maiores retrações e menores absorções de água obtidos. Esse resultado está relacionado à maior densificação do material e foi constatado por Pureza (2004), Machado et al (2005) e Silva (2006).

Por outro lado, também são feitas considerações quanto à quantidade de PAE adicionada à formulação. Na temperatura de 750°C, houve diferença na resistência a flexão a partir da adição de 10% de PAE. De 10 para 20% de adição de PAE, não houve diferença entre os resultados obtidos; por outro lado a 30% de adição foi constatada novamente variação significativa. A 850°C, todas as variações no teor de PAE acarretaram diferenças significativas. Já a 950°C, até 20% de adição de PAE os resultados obtidos foram estatisticamente diferentes, mas entre 20 e 30%, não se constatou variação significativa.

Conforme mencionado anteriormente, com base nos resultados de absorção de água, a expectativa era de um decréscimo na resistência mecânica com a adição de maiores teores de PAE, o que de fato foi comprovado.

Durante a discussão dos resultados de absorção de água, uma hipótese levantada foi a de que temperaturas de processamento maiores que as testadas promoveriam um efeito fundente mais eficiente do PAE, sendo possível observar melhor desempenho. Pureza (2004) explica que o aumento da resistência mediante adição de PAE, para maiores temperaturas, é atribuído ao fato de que os silicatos

líquidos formados nas argilas promovem a dissolução dos grãos do PAE, aumentando a densificação do material cerâmico. Segundo o autor, isso ocorre de forma mais intensa a partir de 950°C. Em um outro estudo, Machado et al (2005) verificaram que nas temperaturas de 800 e 950°C, a adição de PAE (em diferentes teores entre 5 e 90%) não contribuiu para o aumento da resistência em relação à amostra de referência, sendo obtidos resultados satisfatórios somente no processamento a 1100°C. Os baixos valores obtidos a 800 e 950°C foram associados ao aumento da porosidade do material com a adição de PAE. Esse comportamento é esclarecido por Holanda e Pinheiro (2010), que afirmam que o material sinterizado até cerca de 950ºC é constituído basicamente de metacaulinita e partículas de quartzo, com uma pequena quantidade de fase líquida e, portanto, poros em quantidade significativa. Devido a isso, os valores de absorção tendem a ser maiores e, consequentemente, os de resistência menores. Com a temperatura a 1050ºC, inicia-se o processo de vitrificação, na qual é formada a fase líquida que entra nos poros entre as partículas mais refratárias. O quartzo presente na argila tende a ser parcialmente dissolvido e ocorre também o aparecimento de novas fases cristalinas, sendo que estes processos contribuem para a redução da porosidade, aumentando consideravelmente a resistência a flexão.

Outra hipótese mencionada para o comportamento de absorção e igualmente aplicável à resistência a flexão é a do limite de adição de PAE para resultados satisfatórios. Estudos como os de Montedo et al (2003) e Karayannis et al (2014) sustentam esta teoria. Montedo et al (2003) avaliaram composições com 0 a 10% de PAE sinterizadas a 970°C, sendo que acima de 3% a adição implicou na redução da resistência mecânica. Karayannis et al (2014), por sua vez, consideraram corpos cerâmicos com até 15% de PAE a 1050°C e observaram que até 10% de PAE não ocorre mudança na resistência mecânica, mas a 15% os valores decaem.

Além disso, um condicionante de resistência não referido, mas igualmente importante, é a quantidade de água usada na moldagem, pois em excesso lava as partículas menores que mais facilmente se fundirão para formar a fase vítrea associada à alta resistência. (BAUER, 1994). Como a umidade adicionada manteve- se muito próxima para todas as formulações, este fator não se aplicaria para justificar os resultados encontrados no presente trabalho. Todavia, a formação de imperfeições na superfície dos corpos de prova durante a extrusão, conforme

informado na etapa metodológica, podem ter contribuído na diminuição da resistência, principalmente em relação à composição com 30% de PAE.

Os valores obtidos no ensaio de resistência a flexão podem ser comparados com Souza Santos (1989), segundo a Tabela 16, que recomenda as especificações para tensão de ruptura a flexão em argilas utilizadas na fabricação de componentes de cerâmica vermelha.

Tabela 16 - Valores sugeridos para tensão de ruptura a flexão em cerâmica vermelha

Material Tensão pós sinterização (mPa)

Tijolos ≥ 2,0

Blocos ≥ 5,5

Telhas ≥ 6,5

Fonte: Adaptado de Souza Santos, 1989.

Frente a estes parâmetros, observa-se que dentre as formulações com PAE, testadas em termos de resistência mecânica a flexão, as seguintes combinações de teor e temperatura são indicadas para a produção de tijolos: 10% e 20% a 850°C e 10% e 20% a 950°C. Blocos e telhas não podem ser fabricados com este material partindo-se dos valores indicados, pois exigem maior resistência, não alcançada pelos corpos de prova.

Alves (2006) complementa que para telhas seriam necessárias argilas ricas em ilita e montomorilonita, com desejável resistência à flexão e baixa porosidade, usando-se para isso temperaturas de sinterização acima de 950°C, conforme indicam Holanda e Pinheiro (2010).

É importante, sobretudo, destacar que os valores sugeridos por Souza Santos (1989) se referem a corpos de prova, com base nos quais se indica uma possível aplicação tecnológica. No caso de tijolos, blocos e telhas a serem testados para verificação da conformidade, devem ser adotados os valores referidos na NBR 15270-1 (ABNT, 2017a) e na NBR 15310 (ABNT, 2009).