Avaliação e caracterização de argilas cauliníticas do Rio Grande do Sul para aplicação em cerâmicas e como material cimentício suplementar

Abstract

O presente trabalho apresenta uma descrição detalhada de sete argilas comerciais da região Sul do Brasil. Essa descrição é fundamentada na caracterização físico química, reológica e tecnológica dessas argilas, visando sua aplicação em materiais cerâmicos e cimentícios. As argilas estudas já são utilizadas na Indústria Cerâmica da região, principalmente como porcelana sanitária e materiais refratários. Porém, não há um estudo que relacione o tipo de argila, sua jazida e a melhor aplicação da mesma, ou seja, para qual tipo de material cerâmico, determinada matéria-prima seria mais adequada. Além disso, a recente preocupação ambiental na produção de cimento, devido às elevadas emissões atmosféricas, tem gerado interesse no emprego dessas argilas como Material Cimentício Suplementar (MCS). Face a isso, realizou-se uma caracterização bastante completa das diversas propriedades das argilas, como a composição química, os tipos de fases minerais, a granulometria, análises térmicas, a microestrutura, o comportamento reológico, entre outras. Os minerais presentes nas argilas com características cauliníticas, esmectíticas e ilitícas variam conforme a procedência da argila, de modo que uma avaliação que relaciona as propriedades específicas com a origem geológica torna mais universal o conhecimento das propriedades relevantes, no intuito de se obter de forma confiável a seleção de uma argila para sua aplicação tecnológica. Após a etapa de caracterização, foi realizada a calcinação de algumas dessas argilas, a fim de serem usadas como substituto de parte do cimento Portland, caracterizando seu potencial pozolânico. Especificamente, esse estudo almejou compreender a relação entre a atividade pozolânica e as principais características das argilas para se selecionar o melhor uso para essas argilas. O tipo de argila interferiu na temperatura ideal de calcinação e nas propriedades pozolânicas. O resfriamento rápido das argilas após a calcinação mostrou ser favorável à redução da granulometria e aumento da atividade pozolânica, principalmente nas argilas ricas em quartzo. A substituição do cimento nas argamassas por 25 % de argilas calcinadas resultou em uma melhora considerável da resistência à compressão. Isso provou que as argilas podem ser utilizadas para substituir parcialmente o cimento com benefícios técnicos, ambientais e econômicos.

The present work, show a detailed description of seven commercial clays from the southern region of Brazil. This description is based on the physical-chemical, rheological and technological characterization of these clays, aiming at their application in ceramic and cementitious materials. The studied clays are already used in the Ceramic Industry in the region, mainly as sanitary porcelain and refractory materials. However, there is no study that relates the type of clay, its deposit and its best application, that is, for which type of ceramic material, a given raw material would be more suitable. In addition, the recent environmental concern in cement production, due to high atmospheric emissions, has generated interest in the use of these clays as Supplementary Cement Material (SCM). In view of this, a very complete characterization of the various properties of clays was carried out, such as chemical composition, types of mineral phases, granulometry, thermal analysis, microstructure, rheological behavior, among others. The minerals present in clays with kaolinitic, smectite and illitic characteristics vary according to the origin of the clay, so that an evaluation that relates the specific properties with the geological origin makes the knowledge of the relevant properties more universal, in order to reliably obtain the selection of a clay for its technological application. After the characterization stage, calcination of some of these clays was carried out, in order to be used as a substitute for part of Portland cement, characterizing its pozzolanic potential. Specifically, this study aimed to understand the relationship between pozzolanic activity and the main characteristics of clays in order to select the best use for these clays. The type of clay interfered in the ideal calcination temperature and in the pozzolanic properties. The rapid cooling of the clays after calcination proved to be favorable to the reduction of the granulometry and the increase of the pozzolanic activity, mainly in the clays rich in quartz. The replacement of cement in mortars by 25 % calcined clay resulted in a considerable improvement in compressive strength. This proved that clays can be used to partially replace cement with technical, environmental and economic benefits.