Cerâmica na Construção Civil

 

"A telha cerâmica do tipo plan se caracteriza pelos poucos detalhes e pelas pequenas dimensões."

INTRODUÇÃO

Dá-se o nome de cerâmica à pedra artificial obtida por meio da moldagem, secagem e cozedura de argila ou mistura contendo argila.

O emprego de produtos cerâmicos obtidos por processos artificiais é anterior à era cristã. Os povos antigos produziam artefatos domésticos por processos de cozimento da argila. A necessidade de construir usando pedras artificiais surgiu em lugares onde escasseava a pedra e eram abundantes os materiais argilosos.

A grande diversidade de argilas encontradas na superfície da Terra permite que se obtenham produtos cerâmicos com as mais diversas características tecnológicas, compreendendo o seguinte:

• Desde produtos rústicos, como tijolos e telhas, até produtos de fino acabamento, como os de porcelana;
• Desde produtos permeáveis, como velas de filtros, até produtos impermeáveis, como as louças sanitárias e de grés cerâmico;
• Desde produtos frágeis ao fogo até elementos refratários e resistentes a altas temperaturas;
• Desde produtos usados como isoladores elétricos até os supercondutores, uma das maiores inovações tecnológicas deste final de século.

Assim, o material utilizado por nossos ancestrais, nos primórdios da civilização, encontra ainda hoje aplicações, que vão além da construção civil, nas indústrias automobilística, eletroeletrônica, espacial e biomédica.

COMPOSIÇÃO DA ARGILA

A indústria cerâmica requer, para o seu funcionamento, quantidades suficientes de solo apropriado, água e combustível. O solo de natureza argilosa apresenta características de plasticidade, isto é, ao ser misturado à água adquire a forma desejada, a qual se mantém após secagem e cozimento. Os constituintes do solo podem ser classificados de acordo com o tamanho de suas partículas.

Na prática, o solo para fabricação da cerâmica deve conter uma fração de argila, juntamente com silte e areia, de modo a conformar as desejáveis características de plasticidade, bem como de não trincamento e retração, de vitrificação, etc.

Geologicamente, as argilas são solos residuais ou sedimentares que se formam em consequência da ação do intemperismo físico e/ou químico sobre rochas cristalinas e sedimentares. Dada a grande quantidade de rochas que podem originar as argilas, assim como os processos de sua formação e seu grau de pureza, dispõe-se de materiais argilosos dotados de diferentes características, tais como:

• cerâmica branca (caulim residual e sedimentar);
• cerâmica refratária (caulim sedimentar e argila refratária);
• cerâmica vermelha (argila de baixa plasticidade, contendo fundentes);
• cerâmica de louça (argila plástica, com fundentes e vitrificantes).

 COZIMENTO DA ARGILA

As argilas possuem água de absorção ou de plasticidade, aderente à superfície das partículas, e água de constituição, que compõem a rede cristalina do mineral. Algumas argilas possuem água zeolítica, com suas moléculas intercaladas nos vazios da rede cristalina.

O calor fornecido pelo forno durante o processo de cozimento elimina todo tipo de água presente nas argilas. A água de absorção é eliminada a temperaturas entre 100 e 110°C; a zeolítica, entre 300 e 400°C. Esse fenômeno é reversível, já que a estrutura cristalina ainda não foi quebrada e o material pode novamente hidratar-se. A água de constituição é eliminada a temperaturas entre 400 e 700°C, dependendo do tipo de argila (caulinítica, montmorilonítica ou micácea), destruindo a estrutura cristalina do material.

Entre 900 e 1000°C, a estrutura cristalina transforma-se em massa amorfa, quando então a sílica e a alumina se recombinam e cristalizam, formando novos minerais.  A formação de vidro no interior da cerâmica, pela fusão da sílica livre (1200°C) com posterior solidificação, também contribui para a estabilidade estrutural das cerâmicas, principalmente as de alta vitrificação.

PRODUTOS CERÂMICOS PARA CONSTRUÇÃO CIVIL

A indústria fabrica e coloca no mercado da construção uma gama enorme de produtos cerâmicos, os quais podem ser classificados como:

• Materiais Cerâmicos Comuns

São os materiais de argila propriamente ditos ou cerâmica vermelha. São assim denominados porque seu principal componente é a argila, a qual geralmente contém óxido de ferro, elemento responsável pela coloração avermelhada que é a característica principal desse tipo de cerâmica. Dentre os materiais de argila destacam-se os porosos (tijolos, telhas, tijoleiras, etc.) e os vidrados ou gresificados (tijolos e telhas especiais, ladrilhos, etc.). O vidrado refere-se ao corpo do material e não apenas à sua superfície.

Os materiais de argila mais comuns são:

- Tijolos e Blocos

São materiais que servem para dividir compartimentos ou vedá-los. Quando sobrepostos e rejuntados formam o que se chama de alvenaria ou, vulgarmente, paredes. Os blocos também podem desempenhar função estrutural, formando alvenarias portantes. Assim, existem no mercado blocos para uso de vedação e para uso portante.

No recebimento dos tijolos na obra é preciso atentar para as seguintes particularidades:

• as partidas com grande quantidade de quebra indicam material fraco, não devendo ser aceitas;
• as cores desmaiadas ou os miolos escuros indicam material cru;
• as cores muito carregadas indicam excesso de vitrificação.

Os tijolos e blocos variam conforme a forma e a dimensão. Podem ser classificados em:

• Tijolo maciço – tem a forma de paralelepípedo. Seu principal emprego é feito em alvenaria externa e fundação. Um tijolo maciço deve apresentar como principais características de qualidade:

- regularidade de forma e dimensão;

- arestas vivas e cantos resistentes;

- cozimento uniforme (produz som metálico quando percutido com martelo);

- resistência à compressão;

- massa específica aparente de 1,80 kg/dm³;

- absorção de água em torno de 15%.

• Bloco furado – tem a forma prismática. Tanto suas medidas como o número e a forma dos furos variam. Os furos podem ser prismáticos, com base quadrada, ou cilíndricos. A resistência à compressão é determinada por ensaios, conforme os blocos sejam de vedação ou portantes. As principais vantagens dos tijolos furados sobre os tijolos maciços são estas:

- menor peso por unidade de volume;

- aspecto mais uniforme, arestas e cantos mais fortes;

- menor propagação da umidade;

- melhor isolante térmico e acústico.

• Bloco especial furado – possui diferentes dimensões e formas. É utilizado na confecção de lajes mistas (pré-moldadas).

- Telhas

São os materiais cerâmicos usados na confecção de coberturas. Na fabricação das telhas são usados o mesmo processo e a mesma matéria-prima dos tijolos comuns. A diferença está na argila, que deve ser fina e homogênea, não só por ser a telha um material mais impermeável, dada a sua condição de uso, mas também para não provocar grandes deformações na peça durante o cozimento.

As telhas devem apresentar bom acabamento, com superfície pouco rugosa, sem deformações e defeitos (fissuras, esfoliações, quebras e rebarbas) que dificultem o acoplamento entre elas e prejudiquem a estanqueidade do telhado. Tampouco devem possuir manchas (por exemplo, de bolor), eflorescência (superfície esbranquiçada com sais) ou nódulos de cal. Na avaliação da efetividade da queima e da eventual presença de fissuras, as telhas devem emitir som metálico, semelhante ao de um sino, quando suspensas por uma extremidade e devidamente percutidas. 

Além das características mencionadas, o conjunto de normas técnicas brasileiras estabelece para as telhas cerâmicas as seguintes condições específicas:

• impermeabilidade – as telhas cerâmicas submetidas a uma coluna de água com 25 cm de altura, durante 24 horas consecutivas, não devem apresentar vazamentos ou formação de gotas na face oposta à da ação da água;
• absorção de água – o nível deve ser inferior a 20%;
• resistência à flexão – a carga de ruptura à flexão das telhas cerâmicas de encaixe deve ser igual ou superior a 70 kgf, elevando-se para 100 kgf nas telhas de capa e canal;
• tolerâncias dimensionais – dimensões ≥ 50 m ⇒ tolerância ± 2%, dimensões < 50 m ⇒ tolerância ± 1 m e espessura ⇒ tolerância ± 2 m.
• empenamento – em relação ao plano de apoio, as telhas não devem apresentar empenamento superior a 5 m.

São dois basicamente, os tipos de telhas existentes, com uma variedade bastante grande de formas. Das telhas de encaixe encontradas no comércio, as mais comuns são a telha francesa, a romana e a termoplan. Das telhas de capa e canal, as mais comuns são a telha colonial, a paulista e a plan.

As telhas cerâmicas de encaixe apresentam em suas bordas saliências e reentrâncias que permitem o encaixe (acoplamento) entre as mesmas, quando da execução do telhado.

A telha tipo francesa, fabricada por prensagem, é uma telha de encaixe; além dos encaixes laterais, possui um ressalto na face inferior, para apoio na ripa, e outro, denominado orelha de aramar, que serve para sua eventual fixação na ripa. A telha romana também é uma telha de encaixe, fabricada por prensagem, possui uma capa e um canal interligados. A telha termoplan é o tipo de telha de encaixe mais recentemente lançado no mercado; é fabricada por processo de extrusão, que permite uma camada interna de ar, e projetada com o intuito de aperfeiçoar o desempenho térmico da telha.

As telhas cerâmicas de capa e canal são telhas com formato de meia-cana fabricadas pelo processo de prensagem e caracterizadas por peças côncavas (canais), que se apoiam sobre as ripas, e por peças convexas (capas), que apoiam sobre os canais. Os canais apresentam um ressalto na face inferior, para apoio nas ripas, e as capas geralmente possuem reentrâncias a fim de permitir o perfeito acoplamento com os canais. Tanto as capas como os canais apresentam detalhes que visam a impedir o deslizamento das capas em relação aos canais.

A telha tipo colonial é a primeira versão da telha tipo capa e canal fabricada no país e oriunda das telhas cerâmicas que os portugueses trouxeram para o Brasil-Colônia. Esta telha caracteriza-se por possuir um único tipo de peça, destinada tanto para os canais como para as capas. A partir do desenho da telha colonial, diversas outras formas surgiram. Firmaram-se no mercado as telhas paulista e a plan. A telha paulista apresenta a capa com largura ligeiramente inferior à largura do canal, o que confere ao telhado um movimento plástico bastante diferente do que se tem no telhado construído com telhas coloniais. A telha plan apresenta formas acentuadamente retas, o que confere ao telhado uma aparência totalmente distinta da que é dada pelas telhas curvas.

- Tijoleiras

São tijolos de pequena espessura, em torno de 2 cm, empregados em pavimentação, revestimento de pisos e crista de muros. As tijoleiras são fabricadas em diversos tamanhos e formas. As mais comuns no mercado são retangulares. Existem ainda as que se destinam a arremates, tais como degrau, peitoril e pingadeira.

- Tijolos e Telhas Especiais

São materiais de melhor qualidade usados quando se tem em vista a boa aparência, sobretudo nos casos em que não se pretende fazer revestimento posterior. Apresentam uniformidade de tamanho e cor e maior resistência à abrasão. São materiais moldados por meio de prensagem e dotados de certo grau de vitrificação.

- Ladrilhos

São materiais cerâmicos prensados a seco e cozidos a 1300°C, com certo grau de vitrificação e espessura em torno de 5 a 7 m. São empregados no revestimento de pisos e paredes, sendo encontrados no mercado nos mais variados formatos, destacando-se o quadrado, o retangular e o sextavado.

• Materiais Cerâmicos de Alta Vitrificação

Os materiais cerâmicos de alta vitrificação podem ser divididos em materiais de louça e materiais de grés cerâmico.

- Materiais de Louça

Os materiais de louça caracterizam-se por sua matéria-prima quase isenta de óxido de ferro, ou seja, as “argilas brancas” (caulim quase puro), com granulometria fina e uniforme e com alto grau de compacidade e vitrificação da superfície, cujo resultado é um material que tem como característica principal a impermeabilização (absorção de água em torno de 2%).

Os principais materiais de louça são os azulejos, os aparelhos sanitários e as pastilhas.

• Azulejos – São placas de louça de pouca espessura, vidradas numa das faces. Podem levar corantes e possuir padrão liso ou decorado. A face posterior e as arestas são porosas, a fim de garantir melhor aderência das placas ao paramento. O azulejo comum mede, em geral, 15 cm x 15 cm. São usados para revestimento e requerem, neste caso, 45 unidades para cobrir 1 m² de parede;
• Louça sanitária  – Os aparelhos sanitários (lavatórios, vasos, bidês) são feitos por moldagem. Seu vidrado é obtido pela pintura da peça com esmalte de bórax com feldspato. Existe louça branca e colorida (a cor é obtida pelo uso de pigmentos), bem como vários elementos decorativos, tais como saboneteiras, papeleiras, etc.
• Pastilhas – As pastilhas são fabricadas pelo mesmo processo dos azulejos e têm, normalmente, forma quadrada ou sextavada. Quando quadradas, as pastilhas medem 2,5 cm x 2,5 cm. São usadas para fins de revestimento; para facilitar sua colocação, vêm coladas em folha de papel, que depois é retirada por lavagem.

- Material de Grés Cerâmico

Os materiais de grés cerâmico são fabricados com argila bastante fusível, ou seja, com muita mica ou com 15% de óxido de ferro, e passam por um processo de alta vitrificação. A vitrificação dos materiais de argila é feita por dois processos: o primeiro consiste na sua imersão, após a primeira cozedura, em um banho de água com areia silicosa fina e zarcão. No recozimento essa mistura vitrifica-se. O segundo processo, mais comum, consiste em lançar ao forno, a grande temperatura, cloreto de sódio. Este se volatiliza, formando uma película vidrada de silicato de sódio.

Dentre os materiais de grés cerâmico destacam-se as manilhas. As manilhas são tubos cerâmicos de seção circular destinados à condução de águas residuais (esgotos sanitários, despejos industriais e canalizações de águas pluviais). São produtos vidrados interna e externamente, ou apenas internamente, na superfície que está em contato com o líquido. As manilhas devem apresentar uma resistência mínima à compressão diametral, que varia em função do diâmetro, entre 1400 e 3500 kgf/m. Devem, ainda, suportar uma pressão instantânea de 2 kgf/cm2. O limite de absorção deve ficar em torno de 10%.  

• Materiais de Cerâmica Refratários

São materiais que possuem ponto de fusão elevado e, consequentemente, não se deformam quando expostos a altas temperaturas. São feitos com argila refratária, que é uma argila mais pura, rica em silicatos de alumínio e pobre em óxido de cálcio (material expansivo) e óxido de ferro (fundente).

Os materiais refratários mais comuns são os tijolos maciços de 50 m x 100 m x 200 m, próprios para a execução de fornos, lareiras, chaminés, etc. É importante ressaltar que o assentamento dos tijolos deve ser feito com argamassa também refratária, obtida com a mesma argila do tijolo.