ANÁLISE FÍSICA DE UMA ARGILA DA REGIÃO DA CAMPANHA
Francine Machado Nunes
Pós-Graduanda em Engenharia da Universidade Federal do Pampa
[email protected]
Cristiano Corrêa Ferreira
Prof. Dr. Programa de Pós-Graduação em Engenharia da Universidade Federal do Pampa
[email protected]
Flávio André Pavan
Prof. Dr. Programa de Pós-Graduação em Engenharia da Universidade Federal do Pampa
[email protected]
Lia MariaHerzer Quintana
Prof. MSc. Universidade da Região da Campanha
[email protected]
Luan Teixeira de Oliveira
Acadêmico do curso de Engenharia Química da Universidade Federal do Pampa
[email protected]
Ângela BeatrisZemnaiçak
Acadêmica do curso de Engenharia Química da Universidade Federal do Pampa
[email protected]
Resumo. Este trabalho faz parte de um
projeto que tem como objetivo estudar o
comportamento das argilas cerâmicas,
encontradas na Região da Campanha, com
adição de resíduos industriais sólidos como
forma de destinação adequada destes
resíduos, redução do consumo de recursos
naturais, bem como, a diminuição dos
impactos ambientais provocados pela
extração da matéria-prima. Sendo assim,
nesta etapa, serão apresentados os ensaios
iniciais de caracterização física da argila
proveniente de uma empresa localizada no
município de Bagé-RS. Até o presente
momento, foram feitos testes na argila in
natura como: índices de consistência, limite
de liquidez, limite de plasticidade, limite de
contração e massa específica. Os resultados
obtidos mostraram que a argila analisada é
plástica.
Palavras-chave: Argila. Caracterização
Fisica. Limites de Atterberg.
1. INTRODUÇÃO
Os solos apresentam, como aspectos de
caracterização e comparação, o tamanho das
partículas que os compõem, porém se
encontra uma vasta diversidade de tamanhos
de grãos. Uma massa de solo pode ser
descrita por suas propriedades físicas, como
peso específico, teor de umidade, índices de
vazios, entre outras (FIORI, 2009).
Segundo Coelho et al. (2006), argila é
uma rocha constituída principalmente por
um grupo de minerais denominados
argilominerais, sendo estes constituídos por
silicatos de Al, Fe e Mg hidratados na forma
de partículas (cristais). Na fabricação de
produtos de cerâmica vermelha são usadas
argilas cauliníticas impuras, as quais são
misturas de caulinita, ilita e pequena
quantidade de esmectita, preferencialmente
menos de 3%, além de outras impurezas
(MEDEIROS, 2010). O estudo da argila e
suas propriedades são de fundamental
importância para o processo de fabricação
(GRUN, 2007; QUINTANA, 2000).
Diante disso, existe um sistema de
classificação para determinar as frações ou
componentes do solo através de suas
respectivas granulometrias, onde a fração de
argila é considerada abaixo do diâmetro de
0,002mm (PINTO, 2006). Também se pode
dizer que o comportamento plástico da
argila, quando misturada com uma
determinada quantidade de água, está
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relacionado à possibilidade da aplicação de
grandes deformações permanentes sem
sofrer ruptura, fissura ou variação de volume
apreciável (MEDEIROS, 2010). Portanto,
devido a essa diversidade de frações de
grãos, presença de argilo minerais
complexos e comportamento de partículas
distintas perante a água, o emprego de
ensaios e índices propostos pelo Engenheiro
Químico Atterberg se tornou essencial para
identificar a influência dessas partículas
argilosas (PINTO, 2006).
Assim, Fiori (2009) assegura que os
limites de Atterberg ou índices de
consistência podem ser definidos pelos
vários estados intermediários de consistência
e teores de umidade. As mudanças de estado
são definidas como: Limite de Liquidez ( LL
) e Limite de Plasticidade ( LP ) dos solos. O
LL corresponde ao teor de umidade de um
solo quando são necessários 25 golpes no
Aparelho Casagrande para fechar uma
rachadura-padrão, aberta na superfície da
amostra. O LP é determinado pela
porcentagem de umidade em que o solo
começa a se fraturar ao tentar se modelar um
cilindro de 3mm de diâmetro e com cerca de
10 cm de comprimento (PINTO, 2006).
O índice de plasticidade ( IP ) de um solo
que é dado pela diferença entre os limites de
plasticidade e liquidez, de acordo com
(FIORI, 2009). Além disso, o autor informa
que o IP fornece informações sobre a
amplitude da faixa da plasticidade do solo.
Outros focos neste estudo são as
características dos sólidos como a massa
específica dos grãos (γ) que é a relação do
peso das partículas e seu volume, e o limite
de contração ( LC ), que corresponde ao teor
de umidade do solo ( h ), são normatizados
pela NBR 6508 (ABNT, 1984) e NBR 7183
(ABNT, 1982) respectivamente.
A seguir, serão apresentadas as etapas
desenvolvidas para o desenvolvimento do
trabalho.
2.
METODOLOGIA
O fluxograma da Figura 1 apresenta
esquematicamente
o
procedimento
experimental para o desenvolvimento deste
trabalho.
Coleta e
preparação
da amostra
(argila)
Secagem da
argila a
temperatura
ambiente
Moagem em
moinho de
martelos
Caracteriza
ção Física
(LL, LP,
IP, LC e γ)
Peneiramento
(ABNT Nº
200)
Quarteamento
Figura 1. Fluxograma com as etapas dos ensaios de
caracterização.
A nomenclatura adotada para
identificar a argila foi de amostra 1 que
corresponde a 100% em peso de argila in
natura. Na primeira etapa, coletou-se a argila
junto ao pátio da empresa. Deve-se informar
que a argila coletada não passou pelo
processo de sazonamento que é quando a
massa cerâmica fica exposta ao ar livre por
aproximadamente 6 meses com a finalidade
de eliminar matéria orgânica e outras
impurezas. A argila foi levada para o
laboratório, seca em temperatura ambiente e
posteriormente destorroada a fim de obter
uma granulometria reduzida. A pulverização
foi realizada em moinho de martelos,
localizado no Laboratório de Materiais da
Universidade da Região da Campanha
(URCAMP), e em seguida homogeneização
e quarteamento desta argila.
Após esta etapa, uma porção da
amostra 1, aproximadamente 200g, foi
retirada e passada na peneira 0,42mm para
realizar os limites de consistência que se
baseiam na análise da argila em relação aos
teores de umidade em comportamentos
semelhantes.
Para realizar o ( LL ), foram usados
150g da argila, colocada em um cadinho de
porcelana e umedecida com água destilada,
misturado até obter uma massa homogênea.
Essa massa foi então colocada no Aparelho
Casagrande localizado no Laboratório de
Materiais (URCAMP), e iniciou o processo
girando a manivela para que ocorressem os
golpes (1/s) até fechar o sulco de 1cm.
Retirou-se cerca de 5g da amostra e
armazenou-se
em
cápsula
metálica,
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previamente pesada em balança analítica e
identificada numericamente, pesando-a já
com a amostra armazenada.
O que restou de argila no Aparelho
Casagrande foi novamente misturado no
cadinho de porcelana, aumentando o teor de
umidade. Este processo foi repetido cinco
vezes. Depois de finalizado, as cápsulas
foram levadas à estufa, localizado no
Laboratório de Materiais (URCAMP), em
uma temperatura de 105°C durante 24 horas
e pesadas novamente.
No ( LP ), foi utilizada aproximadamente
5g de argila umedecida e homogeneizada.
Com o auxílio de uma placa de vidro fosco
foi feito um pequeno cilindro na argila de
forma manual com o auxílio de um gabarito
de aproximadamente 3 mm, até que não se
conseguisse chegar ao diâmetro sem que ela
se fissurasse, conforme imagem da Figura
2a. Neste ponto, a argila também foi
armazenada na cápsula metálica no qual foi
pesada novamente depois com a amostra 1
armazenada. Levou-se a cápsula à estufa em
uma temperatura de 105°C durante 24 horas
e em seguida, pesou-a novamente. A pastilha
de argila, formada na cápsula metálica após
secagem, foi utilizada para determinar o seu
volume, na qual foram medidas seu diâmetro
e altura com o auxílio de um paquímetro ver
Figura 2b.
Figura 2. Imagens do limite de Plasticidade
Posteriormente, para o ensaio de ( LC ),
a pastilha foi imersa dentro de uma cápsula
de vidro contendo mercúrio líquido e
medido o volume deslocado por este. Para a
determinação de (γ) foi utilizada cerca de
100g da amostra 1. Esta foi colocada em
balão volumétrico de gargalo liso de 500ml,
juntamente com água destilada. Aplicou-se
vácuo por 15minutos e em seguida, deixouse em repouso por 18 horas. A mistura então
foi transferida para um copo de dispersão e
agitada por aproximadamente 15 minutos.
Logo após, a mistura foi desaerada em
banho-maria por cerca de 30 minutos. O
balão com a mistura foi pesado e mediu-se a
temperatura da água destilada contida nele.
3. ANÁLISE E DISCUSSÃO DOS
RESULTADOS
A seguir, a Tabela 1 mostra os
resultados dos Limites de Atterberg
realizados na amostra 1.
Tabela 1. Resultados obtidos dos Limites de
Atterberg para a argila in natura.
Amostra
LL
(%)
LP
(%)
1
50,4
22,0
IP
28,5
Observando os resultados presentes na
Tabela 1, verifica-se que os valores obtidos
de limites de liquidez e plasticidade foram
de 50,4% e 22% respectivamente, ao passo
que o índice de plasticidade foi de 28,5%.
Analisando os valores obtidos com os
valores determinados por Souza Santos
(1992) e Medeiros (2010), verificou-se que
os valores obtidos estão dentro dos
intervalos observados para a cerâmica
vermelha, sendo de 30 a 60% para o ( LL ),
15 a 30% para o ( LP ) e de 10 a 30% para o
( IP ).
Segundo a classificação dos solos
apresentadas por Fiori (2009), o ( IP ) da
amostra 1 é classificada como plástica. O
índice mínimo encontrado na literatura para
argila ou massa argilosa é de 10%, ou seja,
valores
menores
podem
apresentar
problemas no processamento cerâmico,
como mudança na consistência da argila ou
massa argilosa, conforme (VIEIRA et al.,
2011).
Ainda de acordo com Vieira et al.
(2011), o ( LP ) recomendável para uma boa
extrusão está na faixa de entre 18 a 25%.
Valor de ( LP ) acima disso resulta na
necessidade de adição de água para a
conformação,
o
que
provavelmente
repercutirá na secagem deste material. A
Tabela 2 mostra os resultados para o limite
de contração e massa específica da amostra
1.
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Tabela 2. Resultados obtidos para o limite de
contração e massa específica da argila in natura.
Amostra
LC
(%)
Massa Específica
(g/cm³)
01
17,2
2,691
De acordo com a Tabela 2, notou-se
que o valor obtido para o ( LC ) e (γ) foram
de 17,2% e 2,691 g/cm³, respectivamente.
Segundo Fiori (2009), o ( LC ) corresponde
ao teor de umidade necessário para
preencher totalmente os vazios de uma
amostra contraída na secagem lenta. Assim,
quando o conteúdo de água exceder 17,2%,
o solo começará a se expandir, podendo
trazer complicações aos produtos cerâmicos.
CONSIDERAÇÕES FINAIS
A argila encontrada no município de
Bagé-RS é classificada como plástica. Este
tipo de argila geralmente não é recomendada
para processos industriais de ponta por
apresentar maior índice de absorção de água.
Entretanto, a argila contém menor teor de
areia, o que favorecerá no comportamento
de produtos cerâmicos para a construção
civil.
4. REFERÊNCIAS
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE
NORMAS TÉCNICAS. NBR 6459: Solo –
Determinação do Limite de Liquidez.
Associação Brasileira de Normas Técnicas,
Rio de Janeiro, RJ, 1984.
__________. NBR 7180: Solo –
Determinação do Limite de Plasticidade.
Associação Brasileira de Normas Técnicas,
Rio de Janeiro, RJ, 1984.
__________. NBR 7183: Solos –
Determinação do Limite e Relação de
Contração de Solos. Associação Brasileira
de Normas Técnicas, Rio de Janeiro, RJ,
1982.
COELHO, A. C. V.; SANTOS, P. de S.
Argilas especiais: o que são, caracterização e
propriedades, São Paulo, Brasil. Revista
Química Nova. V. 30, n.1, p. 146-152, fev
2007.
FIORI, A. P.; CARMIGNAMI, L.
Fundamentos de mecânica dos solos e das
rochas aplicações na estabilidade de
taludes. 2ª edição, Curitiba: Editora UFPR,
2009. 49 -59 p.
GRUN, E. Caracterização de Argilas
Provenientes de Canelinha/SC e Estudo
de Formulações de Massas Cerâmicas.
Dissertação (Programa de Pós Graduação
em Ciência e Engenharia de Materiais do
Centro
de
Ciências
Tecnológicas),
Universidade do Estado de Santa Catarina.
Joinville, SC, 2007. 59 p.
MEDEIROS, E. N. M. Uso da técnica de
planejamento
experimental
para
otimização de massa cerâmica com a
incorporação de resíduos de cinza de
casca de arroz, cinza de lenha e lodo de
ETA. Dissertação - Departamento de
Engenharia Civil e Ambiental da Faculdade
de Tecnologia, Universidade de Brasília,
Brasília – DF, 2010. 166 p.
PINTO, C. de S. Curso de mecânica dos
solos em 16 aulas. 3ª edição, São Paulo:
Oficina de Textos, 2006. 24 – 69 p.
QUINTANA, L. M. H. Avaliação das
Matérias-Primas e Produtos Cerâmicos
da Região de Bagé-RS. Dissertação Universidade Federal de Santa Maria,
UFSM, 2000. 101p.
SANTOS, P. de S. Tecnologia de argilas,
aplicação às argilas brasileiras. São Paulo:
Edgard Blucher, 1992. V.2, 340 p.
VIEIRA, C. M. F.; et al. Avaliação de
argilas cauliníticas de Campos dos
Goytacazes utilizadas para fabricação de
cerâmica vermelha, São Paulo, Brasil.
Revista Cerâmica. V. 57, n.344, p. 319323, out-dez 2011.
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