Avaliação colorimétrica da presença de eflorescência em corpos cerâmicos de argila vermelha com ação de íons cálcio e sulfato

Abstract

O objetivo deste trabalho foi determinar as principais causas para o surgimento do sintoma da eflorescência em argila vermelha, com base no estudo da migração dos íons sulfato e cálcio em direção à superfície da peça. Para tal, foram adicionados a uma cerâmica vermelha diferentes teores de sulfato de cálcio (0, 5, 10 e 15 % em peso). Para o processamento cerâmico, foi usada a conformação por prensagem uniaxial (40 Mpa) e queima das peças em forno elétrico nas temperaturas de 900, 1000 e 1100 °C, com taxa de aquecimento de 2,5 °C/min e 1 h de patamar na temperatura máxima. As peças cerâmicas assim obtidas foram caracterizadas quanto a retração linear de queima, porosidade aparente, absorção de água e resistência mecânica. Para analisar a mobilidade dos íons SO4-² e Ca+², realizou-se ensaios de lixiviação (ABNT NBR 10005), solubilização (ABNT NBR 10006) e eflorescência, com imersão das peças em água ultrapura tipo 1 até a metade de sua altura. Para o ensaio de eflorescência, a cada 7 dias a água em contato com as peças foi coletada e o teor de cálcio e enxofre foi determinado por ICP. A fim de quantificar o fenômeno da eflorescência, uma metodologia por análise de imagem usando o software gráfico image Tools e um colorímetro foi desenvolvida. Pode-se constatar que os resultados obtidos possibilitaram reconhecer que à metodologia embasada em análise de imagens demonstrou-se muito apropriado para quantificar a eflorescência em corpos cerâmicos à base de argila vermelha, reduzindo as incertezas associadas a uma análise visual. Observou-se que os íons cálcio apresentam maior mobilidade do que o íon sulfato até 14 dias de imersão. Porém, considerando tempos maiores, constatou-se que a diferença entre as concentrações dos íons foi menor. Observou-se que o aparecimento do fenômeno da eflorescência está diretamente ligado à porosidade, à concentração de sal e à capacidade de penetração de água nos corpos cerâmicos. Os ensaios de lixiviação e solubilização mostram-se excelentes ferramentas para investigação da ocorrência deste fenômeno, possibilitando, de maneira confiável, que se utilizem estes dados para estimar o desenvolvimento da eflorescência em corpos cerâmicos a base de argila vermelha.

The objective of this work was to determine the main causes influencing the emergence of the symptom of red clay efflorescence, based on the study of the migration of sulfate and calcium ions towards the surface of the workpiece. To this end, different levels of calcium sulfate (0, 5, 10:15% by weight) were added to a red ceramic. For the ceramic processing, we used the conformation by uniaxial pressing (40 MPA) and firing of the parts in electric furnace at temperatures of 900, 1000 and 1100 °c, with heating rate of 2.5 °c/min and 1 H of landing at maximum temperature. The ceramic parts thus obtained were characterized as the linear shrinkage of burning, apparent porosity, water absorption and mechanical resistance. When analyzing the mobility of SO4-² and Ca+² ions, leaching assays (ABNT NBR 10005), solubilization (ABNT NBR 10006) and efflorescence were performed, with immersion of the parts in Ultrapure water type 1 until half of its height. For the efflorescence assay, every 7 days the water in contact with the parts was collected and the calcium and sulfur content was determined by ICP. In order to quantify the phenomenon of efflorescence, a methodology by image analysis using the graphic software image Tools and a colorimeter was developed. It can be observed that the results obtained allowed recognizing that the methodology based on image analysis proved to be very appropriate to quantify the efflorescence in ceramic bodies based on red clay, reducing the uncertainties associated with a visual analysis. It was observed that the calcium ions have greater mobility than the sulfate ion until 14 days of immersion. However, considering higher times, it was found that the difference between the ions concentrations was lower. It was observed that the emergence of the efflorescence phenomenon is directly linked to the porosity, salt concentration and water penetration capacity in the ceramic bodies. The leaching and solubilization assays show excellent tools for investigating the occurrence of this phenomenon, enabling, in a reliable way, to use these data to estimate the development of efflorescence in ceramic bodies to Red Clay base.