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Formação da eflorescência em cerâmica vermelha : fatores de influência no transporte dos íons SO4 e Ca

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Formação da eflorescência em cerâmica vermelha : fatores de influência no transporte dos íons SO4 e Ca

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Título Formação da eflorescência em cerâmica vermelha : fatores de influência no transporte dos íons SO4 e Ca
Autor Ferreira, Cristiano Correa
Orientador Bergmann, Carlos Perez
Data 2009
Nível Doutorado
Instituição Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Escola de Engenharia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Minas, Metalúrgica e de Materiais.
Assunto Cerâmica vermelha
Eflorescência
Sulfato de cálcio
[en] Calcium sulfate
[en] Ceramic materials
[en] Efflorescence
Resumo Neste trabalho, investigou-se a migração dos íons SO4 -2 e Ca+2 em uma cerâmica vermelha aditivada com CaSO4.2H2O simulando o processo de eflorescência. Para tanto, uma massa cerâmica com tendência não patológica, à base de uma argila da região de Gravataí-RS, foi formulada com 0, 4, 8, 12 e 16% em peso de CaSO4.2H2O. No processamento cerâmico, utilizou-se a conformação por extrusão a vácuo e queima em forno elétrico tipo mufla a diferentes temperaturas (800, 850, 900 e 950ºC) com patamar de doze horas. Os corpos cerâmicos obtidos em dimensões de 70x27x9mm3 foram caracterizados quanto às propriedades físicas (absorção de água e porosidade aparente). Para avaliar a mobilidade dos íons SO4 -2 e Ca+2, foram realizados ensaios de eflorescência segundo a norma ASTMC67/2003, análise da distribuição de tamanho de poros nos corpos cerâmicos investigados, ensaios de solubilização durante os períodos de uma hora com os corpos cerâmicos imersos em água a 90°C e imersão dos corpos cerâmicos por sete, quatorze e vinte e oito dias consecutivos em temperatura ambiente. Também foram realizados testes de condutividade elétrica nos solubilizados dos corpos cerâmicos durante os períodos de uma hora e de sete dias de ensaio e avaliou-se a potencialidade desses íons na formação do fenômeno em função das variáveis temperatura e pH. Para a quantificação da eflorescência, foi desenvolvida uma nova metodologia por análise de imagem utilizando o software gráfico Image Tools versão 3.0. Os resultados obtidos permitiram identificar que a nova metodologia baseada em análise de imagens mostrou-se bastante eficiente para quantificar a eflorescência em corpos cerâmicos, diminuindo a subjetividade da avaliação visual. Constatou-se que o íon cálcio possui maior mobilidade do que o íon sulfato após sete dias de repouso. Para maiores tempos de repouso, quatorze e vinte e oito dias, a diferença entre as concentrações por solubilização dos íons Ca+2 e SO4 -2 diminui significativamente. Também foi possível identificar uma tendência (com poucas exceções): os valores da concentração do íon Ca+2 são maiores do que os da concentração de SO4 -2 para um mesmo volume total e diâmetro médio de poros e mesma quantidade de sulfato de cálcio na formulação. Da mesma forma, quando a concentração por solubilização dos íons Ca+2 e SO4 -2 é relacionada à absorção de água dos corpos cerâmicos investigados, e comparando-os com os resultados dos ensaios de eflorescência por imagem, constata-se uma similaridade entre os resultados da eflorescência e da concentração do íon Ca+2 após sete dias de repouso. Já para o íon SO4 -2, os resultados de eflorescência assemelham-se aos de quatorze dias de repouso. A formação da eflorescência está intimamente ligada à porosidade e aos índices de concentração de sal e absorção de água dos corpos cerâmicos. Ao mesmo tempo, os ensaios de solubilização investigados mostraram-se ótimos instrumentos para análise do fenômeno, permitindo, de forma bastante confiável, que se disponha de dados sobre a formação da eflorescência em corpos cerâmicos.
Abstract In this work, the displacement of SO4 -2 and Ca+2 ions in red ceramic was investigated simulating the efflorescence process. Ceramic bodies were molded (70x27x9mm3) by vacuum extrusion formulated with different contents of CaSO4.2H2O (0, 2, 4, 8, 16% in weight) and burnt at different temperatures (800, 850, 900, 950°C) for 12 hours. Microstructure was evaluated for water absorption, apparent porosity, and pore size distribution. Efflorescence was evaluated according to the ASTMC67/2003 norm. Tests of SO4 -2 and Ca+2 ion solubilizations after periods of 1 hour with the ceramic bodies immerged in hot water and periods of 7, 14 and 28 consecutive days with the ceramic bodies in cold water were carried out. Tests were also made of electrical conductivity in solubilized from ceramic bodies during one hour and during seven days and evaluated the potential of these ions to formation of efflorescence regarding the variables temperature and pH. In the efflorescence quantification, an image analysis methodology was developed using the graphic software Image Tools 3.0. Results allowed establishing a relationship between the efflorescence of the investigated ions, physical properties (water absorption and apparent porosity), pore size distribution, and solubilization. The new methodology based on the analysis of images is sufficiently efficient to quantify efflorescence in ceramic bodies, reducing the subjectivity of the visual evaluation. Calcium ion has larger mobility than sulfate ion after 7 days of rest. For longer periods of rest (14 and 28 days), the difference between the concentrations by solubilization of Ca+2 and SO4 -2 ions significantly reduces. It was also possible to identify the tendency (with few exceptions) that the concentration values of the Ca+2 ion are bigger than the concentration values of SO4 -2 for the same total volume and average diameter of pores as well as the same amount of calcium sulfate in the formularization. Likewise, when the concentration for the solubilization of the Ca+2 and SO4 -2 ions is related to water absorption of the ceramic bodies investigated as well as when we compare them with the results of the assays of efflorescence for image, a similarity between the results of the efflorescence and the concentration of the Ca+2 ion after 7 days of rest is observed. For the SO4 -2 ion, the efflorescence results are similar to 14 days of rest. The formation of efflorescence is closely linked to the porosity and to the indices of concentration of salt and water absorption contained in the products at the same time. The investigated assays of solubilization showed to be excellent instruments for analysis of the phenomenon allowing, sufficiently trustworthy, the obtaining of data on the formation of efflorescence in ceramic bodies.
Tipo Tese
URI http://hdl.handle.net/10183/24716
Arquivos Descrição Formato
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