Efeito da umidade no comportamento viscoelástico de misturas argila-rocha - Schiavo, Lícia da Silva Alves (My University, 2016)
Drying is one of the most critical forming steps in the ceramic tile production. Usually defects such as cracks and surface distortion are produced in this processing step. One way to minimize these defects is to reduce the amount of water used to shape the ceramic body. However this water reduction directly interferes in the forming process. This work aims to evaluate the mechanical behavior of ceramic green bodies in order to understand the interactions of clay-air-water mixtures, and how it behaves when rock powder and surfactant are added. For that, uniaxial compression and creep and relaxation tests were performed. They allowed, through the stress-strain curve, to assess the clay plastic response to the variation of moisture contents and rock powder addition. Workability curves were produced by the product of the yield stress and maximum deformation. The tests showed that the rock powder was able to reduce moisture of maximum workability of 18.0% to 13.7%. The green body packing density variation as a function of the forming moisture directly correlates with its compressive behavior, specifically with the yield stress. It turns possible to quantify the cohesion of the produced ceramic bodies. The addition of rock powder to the clay decreased the cohesion of the ceramic green body. The existence of different green body hydration/saturation states were identified namely the pendulous, funicular with open porosity, funicular with closed porosity and capillary states. Creep and relaxation tests were performed which showed that the clay body has a viscoelastic behavior, i.e. deformation is a function of time, independently of the green body water content. It was also shown that the use of surfactant can reduces the processing water consumption without affecting its mechanical behavior, because it can cause a clay with 18.3% moisture to flow in the same way that a clay with about 24.5% moisture.
Uma das etapas mais críticas no processo de conformação de uma peça cerâmica é a etapa de secagem. Nela podem aparecer defeitos como trincas e empenamentos na peça. Uma forma de minimizar esses defeitos é diminuir a quantidade de água utilizada na formação do corpo cerâmico. No entanto esta ação interfere diretamente na etapa de conformação. Este trabalho tem como objetivo avaliar o comportamento mecânico de peças cerâmicas à verde, para que se possa entender a interação de misturas argila-ar-água, e como o corpo cerâmico úmido se comporta mediante a adição de pó de rocha e surfactante. Para isso foram realizados tanto ensaios de compressão uniaxial quanto de fluência e relaxação. Através das curvas tensão vs. deformação geradas no ensaio de compressão foi possível avaliar a variação do comportamento plástico da argila mediante a variação do teor de umidade e da introdução de pó de rocha. Foram produzidas curvas de trabalhabilidade através do produto das tensões limites de escoamento e das deformações máximas. Os ensaios mostraram que o pó de rocha foi capaz de reduzir a umidade de trabalhabilidade máxima de 18,0% para 13,7%. A variação das densidades de empacotamento do corpo verde em função da umidade de conformação se correlaciona diretamente com o comportamento à compressão, especificamente com a tensão limite de escoamento. Isso tornou possível quantificar a coesão dos corpos cerâmicos produzidos. A adição de pó de rocha na argila diminuiu a coesão do corpo cerâmico verde. Foi possível identificar a existência de diferentes estados de hidratação/saturação do corpo verde: o estado pendular, funicular com porosidade aberta, funicular com porosidade fechada e capilar. Os ensaios de fluência e relaxação mostraram que a argila apresenta um comportamento viscoelástico, independentemente do teor de água do corpo verde. Também foi mostrado que o uso de 1, 5% em massa de surfactante em relação a massa de argila pode reduzir o consumo de água de processamento sem afetar seu comportamento mecânico, pois é capaz de fazer com que uma argila com 18,3% de umidade flua da mesma forma que uma argila com aproximadamente 24,5% de umidade.
Keywords: Argila; Cerâmica; Plasticidade; Clay; Pottery; Plasticity