Efeito do empacotamento de partículas nas propriedades mecânicas e tribológicas de misturas de argila-rocha
Abstract
Este trabalho apresenta um estudo do efeito da adição de rocha de origem basáltica no empacotamento de partículas de misturas a base de argila com aplicação na indústria da cerâmica vermelha. As matérias-primas (MP´s) foram coletadas da região do Vale de Caí da Serra Gaúcha e foram analisadas por FRX, DRX para determinar a sua composição química e mineralógica, bem como os seus índices de alteração intempérica CIA e CIW para complementar a classificação geoquímica. Os pós cerâmicos foram misturados obtendo-se cinco formulações cerâmicas com diferentes teores de rocha (10%, 20%, 30%, 40% e 60%) em peso. Foram determinadas por difração a laser as curvas granulométricas e analisadas as medidas descritivas para determinar estatisticamente a presença de populações de tamanhos de partículas (grossas, médias e finas). O empacotamento das partículas foi determinado por comparação das curvas granulométricas cumulativas com os modelos semi empíricos de empacotamento ótimo de Andreassen (módulo de distribuição q entre 0,33 e 0,5) e Alfred (q =0,37) e, experimentalmente, por ensaios de densidade por batidas (tapping density) em função da densidade relativa de empacotamento. Também foi analisada a relação do empacotamento de partículas com a sua morfologia, que foi caracterizada por meio de análises de MEV e EDS. Para o estudo do efeito do empacotamento nas propriedades físicas, mecânicas e tribológicas após conformação e queima, foram fabricadas peças cerâmicas por extrusão a partir das misturas com diferentes teores de rocha e queimadas a 900˚C. Para essas peças foram determinadas a densidade, porosidade, retração linear, absorção de água, microestrutura, resistência à flexão e resistência ao desgaste microabrasivo. Os resultados mostraram que em relação ao empacotamento a adição de rocha causou um aumento no módulo de distribuição do modelo de Andreassen, passando de q≈0,22, correspondente à argila, para q≈0,40, correspondente à mistura com 60%p. de rocha. O aumento do empacotamento também foi confirmado experimentalmente pelo aumento da densidade compactada. Esse aumento no empacotamento com a adição de rocha está relacionado com a maior contribuição de partículas grosseiras arenosas da rocha, com morfologias subarredondadas, subangulares e com maior solidez cujos vazios são preenchidos pelas partículas finas da argila e também da mesma rocha. Em relação às propriedades físicas, formulações com maiores teores de rocha apresentaram maior densidade a verde e menores níveis de retração linear e de absorção de água após queima. No entanto, teores de rocha acima de 40%p. Aumentaram significativamente o volume de interface argila-rocha e os defeitos microestruturais, diminuindo a resistência à flexão e ao desgaste microabrasivo, recomenda-se, portanto, o uso de misturas com 20% até 30%p. de rocha.