Resumo O crescente consumo e descarte de lâmpadas fluorescentes tem despertado preocupações relacionadas à disposição do resíduo gerado. Uma possibilidade de destinação ambientalmente correta do vidro da lâmpada é a sua incorporação em cerâmica vermelha. Neste sentido, este trabalho teve por objetivo avaliar o efeito da utilização de 30% em massa de um resíduo de vidro de lâmpada fluorescente na forma de pó, descontaminada de mercúrio, nas propriedades físicas e mecânicas de cerâmica vermelha produzida em escala industrial. A avaliação ambiental das cerâmicas queimadas foi realizada por meio de testes de lixiviação e solubilização. Os resultados indicaram que o resíduo melhora significativamente as propriedades avaliadas. Com respeito à avaliação ambiental, o vidro de lâmpada fluorescente não altera uma eventual classificação da cerâmica quando esta se tornar um material descartado.

Abstract The increasing consumption and disposal of fluorescent lamps has raised concerns about the disposal of generated waste. One possibility for environmentally correct disposal of lamp glass is its incorporation into heavy clay ceramics for civil construction. Thus, this study aims to evaluate the effect of using 30 wt% of a fluorescent lamp glass powder, decontaminated of mercury, on the physical and mechanical properties of heavy clay ceramic produced in an industrial scale. The environmental assessment of the fired ceramics was carried out by leaching and solution tests. The results indicated that the waste significantly improves the evaluated properties. With respect to the environmental assessment, the fluorescent lamp glass does not change an eventual classification of the ceramic when it becomes a waste material.

Este trabalho tem por objetivo desenvolver uma massa cerâmica com argilas cauliníticas, chamote e argilito visando à obtenção de pavimento intertravado tipo adoquim. Inicialmente, as matérias-primas foram submetidas a ensaios de caracterização física, química e mineralógica. Corpos-de-prova cilíndricos foram preparados por prensagem uniaxial a 20 MPa e queimados em forno tipo mufla a 850 ºC. As propriedades tecnológicas avaliadas foram: absorção de água, retração diametral e resistência à compressão uniaxial. A análise microestrutural das composições foi feita por microscopia eletrônica de varredura. Os resultados indicaram que o argilito reduziu significativamente a absorção de água e a retração das composições. O chamote reduziu a retração diametral de queima e a resistência mecânica. Quanto à absorção de água o chamote não alterou significativamente esta propriedade. A melhor formulação desenvolvida é constituída por 50% em peso de argilas e 50% de argilito.

This work has for objective the development a ceramic body for ceramic paver using kaolinitic clays, argillite and grog. The raw materials were submitted to physical, chemical and mineralogical tests. Cylindrical specimens were uniaxially mold-press and then fired at 850 ºC. The evaluated technological properties were: water absorption, diametral shrinkage and uniaxial compressive strength. The microstructure of the fired ceramics was evaluated by electron scanning microscopy. The results show that the argillite significantly decreased the water absorption and the shrinkage of the clayey body. The grog also decreased the shrinkage, but also decreased the mechanical strength. With respect to the water absorption, the grog did not change this property of the composition elaborated with clays and argillite. The best development formulation is constituted by50 wt.% of clays and 50% by argillite.

Natural fibers, mainly those lignocellulosic extracted from plants, have, in the past few decades, attracted the attention not only of scientists but also of industrial technologists of our society interested in their engineering materials. As it is well known, uses of natural fiber in clothes carpets, baskets, ropes and low cost construction roofing has existed from the beginning of our civilization. Today environmental and energy saving issues are motivating research works on new uses of lignocellulosic fibers in polymer composites. Moreover, industrial application of lignocellulosic fiber composites are already in technological sectors such the automobile industry, packing and civil construction. In addition to environmental, economical and social benefits, some lignocellulosic fibers present specific properties that are not comparable to those of other synthetic fiber used for polymer composite reinforcement. In fact, the mechanical strength and stiffness of any natural fibers is, however, significantly inferior and needs to be improved in order to compete with those of the synthetic fibers. The present work investigated the effect of electron beam irradiation on the mechanical behavior of the buriti petiole fiber, which presents a potential for composite reinforcement. Distinct lots of buriti fibers were irradiated at 50, 250 and 500 kGy using a 1.5 MeV electron beam accelerator. The results showed marked changes in the tensile properties of the buriti petiole fiber. This was discussed in terms of the structural modifications occurring in the irradiated lignocellulosic structure.

Este trabalho tem por objetivo avaliar o efeito da incorporação do coque de petróleo nas propriedades físicas e mecânicas de cerâmica vermelha. Composições foram preparadas com 0%, 1%, 2% e 4% em peso de coque de petróleo incorporado numa massa argilosa caulinítica. Corpos-de-prova retangulares foram obtidos por extrusão para queima a 850 ºC e 1050 ºC. As propriedades físicas e mecânicas determinadas foram: tensão de ruptura à flexão e absorção de água. A microestrutura das cerâmicas queimadas foi avaliada por microscopia ótica. Os resultados mostraram que o resíduo de coque de petróleo pode contribuir significativamente para a redução do consumo de energia durante a etapa de queima. Entretanto, incorporações devem ser realizadas em quantidades ao redor de 1% em peso para não prejudicar a absorção de água da cerâmica.

This work has as its objective the evaluation of the effect of incorporation of petroleum coke in the physical and mechanical properties of red ceramic. Compositions were prepared with 0%, 1%, 2% and 4 wt.% of petroleum coke incorporated into a kaolinitic clayey body. Rectangular specimens were formed by extrusion to fire at 850 ºC and 1050 ºC. The determined physical and mechanical properties were flexural rupture strength and water absorption. The microstructure of the fired ceramics was evaluated by optical microscopy. The results show that the petroleum coke waste can significantly contribute to reduce the energy consumption during the firing stage. However, incorporations must be done in amounts around 1 wt.% to avoid deleterious effect on the water absorption of the ceramic.

Este trabalho tem por objetivo desenvolver formulação de massa para revestimento cerâmico vitrificado utilizando o fundente nefelina sienito com argila caulinítica. Foram preparadas formulações com 0, 30 e 50% em peso de nefelina sienito em mistura com a argila. Corpos-de-prova foram obtidos por prensagem uniaxial a 30 MPa para queima nas temperaturas de 1100 ºC, 1150 ºC e 1200 ºC. As propriedades físicas e mecânicas avaliadas foram: densidade aparente a seco, retração linear, tensão de ruptura à flexão e absorção de água. A microestrutura das cerâmicas queimadas foi avaliada por microscopia eletrônica de varredura e difração de raios X. Os resultados indicaram que a incorporação de nefelina sienito melhorou significativamente as propriedades da argila possibilitando alcançar a especificação de revestimento cerâmico vitrificado.

This work had for objective to development vitrified ceramic tiles body using the nepheline-syenite flux with a kaolinitic clay. Formulations were prepared with addition of 0, 30 and 50 wt.% of nepheline-syenite to the clay. Specimens were prepared by uniaxial pressure at 30 MPa followed by firing at 1100, 1150 and 1200 ºC. The evaluated physical and mechanical properties were: dry bulk density, linear shrinkage, three point bending mechanical strength and water absorption. The microstructure of the fired ceramics was evaluated by scanning electron microscopy and X-ray diffraction. The results showed that the incorporation of nepheline-syenite significantly enhanced the properties of the clay making it possible to reach the specification of vitrified ceramic tiles.

Este trabalho teve por objetivo reformular uma típica massa de telhas produzida no município de Campos dos Goytacazes, RJ, variando a quantidade de areia. As matérias-primas, massa argilosa e areia, foram inicialmente submetidas a ensaios de caracterização mineralógica, química e física. Foram preparados corpos de prova por extrusão para queima nas temperaturas de 850, 950 e 1050 ºC. As propriedades avaliadas foram plasticidade, absorção de água, retração linear de queima e tensão de ruptura à flexão. Os resultados indicaram que as propriedades avaliadas melhoraram com a utilização de areia.

This work has as objective to reformulate a typical roofing tile body produced at Campos dos Goytacazes, RJ, Brazil, varying the amount of sand. The raw materials, clayey body and sand, were initially submitted to mineralogical, chemical and physical characterization tests. Specimens were prepared by extrusion to fire at 850, 950 and 1050 ºC. The evaluated properties were: plasticity, water absorption, firing linear shrinkage and flexural rupture strength. The results indicated that the evaluated properties improved with the use of sand.

O objetivo deste trabalho é caracterizar e incorporar, em cerâmica argilosa, três tipos de resíduos provenientes das etapas de desarenação, decantação e de filtração de uma estação de tratamento de água - ETA. Os resíduos foram caracterizados por difração de raios X, fluorescência de raios X, análise termogravimétrica e térmica diferencial, microscopia eletrônica de varredura e técnicas de peneiramento e sedimentação. As propriedades físicas e mecânicas avaliadas das cerâmicas incorporadas com até 10% em peso de resíduos e queimadas a 700 ºC foram retração linear, absorção de água e compressão diametral. Os resultados mostraram que os resíduos do decantador e do filtro possuem composição química e mineralógica semelhantes, formados por minerais argilosos, hidróxidos de alumínio e de ferro, mica e quartzo. O resíduo do desarenador é formado basicamente de quartzo com traços de mica e de caulinita. Os três tipos de resíduos apresentaram potencialidade para utilização em cerâmica vermelha. Entretanto, o resíduo arenoso do desarenador foi o tipo de resíduo que possibilitou benefícios diretos como a melhoria da trabalhabilidade da massa bem como redução da retração linear e da absorção de água da cerâmica queimada.

This work has for objective to characterize and to incorporate into a clayey body three types of wastes from the stage of sand collecting, decantation and filtration of a water treatment plant. The wastes were characterized by X-ray diffraction, X-ray fluorescence, thermogravimetric and differential thermal analyses as well as by sieving and sedimentation. The evaluated physical and mechanical properties of the ceramics, incorporated with up to 10 wt.% of wastes and fired at 700 ºC, were linear shrinkage, water absorption and diametrical compression. The results showed that the wastes from the decantation and filter have chemical and mineralogical compositions similar to clays, presenting clay minerals, aluminum and iron hydroxides, as well as mica and quartz. On the other hand, the waste from the sand collector is basically formed by quartz with traces of mica and kaolinite. The three types of wastes have potential to be incorporated into clayey ceramic. However, the sand waste from the sand collector in associate with direct benefits such as a better workability of the body as well as decrease of the fired ceramic linear shrinkage and water absorption.

Este trabalho tem por objetivo avaliar o efeito da temperatura de queima nas propriedades de uma cerâmica constituída por argila caulinítica e incorporada com até 20% em peso de chamote. Foram preparados corpos de prova cilíndricos por prensagem uniaxial a 20 MPa para queima em forno de laboratório de 500 a 1100 ºC. As propriedades avaliadas foram densidade aparente, retração diametral, absorção de água e resistência mecânica. A microestrutura das cerâmicas foi avaliada por microscopia eletrônica de varredura e porosimetria de mercúrio. Os resultados indicaram que não houve variação significativa nas propriedades avaliadas entre 500 e 900 ºC. A partir daí, ocorreu uma redução brusca da porosidade que ocasionou um decréscimo da absorção de água e melhoria da resistência mecânica. A incorporação de 5% de chamote praticamente não alterou as propriedades da cerâmica. Entretanto, foi observado que a adição de maiores quantidades de chamote reduziu a resistência mecânica de queima da cerâmica.

This work has the objective of evaluating the effect of the firing temperature on the properties and microstructure of a kaolinitic clay incorporated with up to 20 wt. % of grog. Cylindrical specimens uniaxially pressed under 20 MPa were prepared and fired at temperatures ranging from 500 to 1100 ºC in a laboratory furnace. The properties evaluated were bulk density, diametral shrinkage, water absorption and mechanical strength. The microstructure of the ceramics was evaluated by scanning electron microscopy and mercury porosimetry. The results showed that no significant changes occurred in the evaluated properties of the compositions upon firing between 500 and 900 ºC. For higher firing temperatures, an abrupt decrease in the porosity resulted in a decrease in water absorption and an increase in mechanical strength. The incorporation of 5 wt.% of grog practically did not alter the properties of the ceramic. However, it was observed that higher amounts of grog decreased the fired mechanical strength of the clayey ceramic.

O município de Campos dos Goytacazes, RJ, possui um pólo cerâmico com mais de 100 indústrias cerâmicas e uma produção mensal estimada de 90 milhões de peças compreendidas entre lajotas, blocos e telhas. Muitos desses artefatos acabam gerando resíduos e impactos ambientais na região devido às falhas no processo produtivo e logístico das indústrias. Este trabalho propõe a incorporação do resíduo cerâmico em argamassas, avaliando as diversas proporções dos constituintes por meio do planejamento de experimentos em rede simplex buscando soluções técnicas, sem o tradicional empirismo existente na indústria, com o objetivo de alcançar um desempenho satisfatório da propriedade analisada, capacidade de retenção de água e, sem dúvida, favorecendo o desenvolvimento sustentável. O procedimento experimental foi baseado nas normas ABNT 13276, 13277 e 13281. A partir destes ensaios foram tomados dez pontos experimentais cujos teores máximos de cimento, areia e resíduo cerâmico são 20, 80 e 20% em massa, respectivamente, que delimitou a superfície de resposta para as argamassas de índice de consistência 265±30 mm. Este índice mostrou-se mais próximo da aplicação real para o modelo estatístico, porém, pouco acima do valor normalizado. O modelo em rede simplex cúbico especial mostrou melhor ajuste aos resultados experimentais, estimando respostas estatisticamente mais adequadas para as misturas. A superfície de resposta gerada apresentou capacidade de retenção de água da argamassa de 88 a 94,5%, classificando-a como normal e alta, segundo a norma ABNT 13281. Mesmo com valor superior ao índice de consistência padrão (valor acima do estabelecido por norma) conseguiu-se uma capacidade de retenção padronizada com adição de resíduo na argamassa.

The district of the Campos dos Goytacazes, RJ, Brazil, has a ceramic pole with more than 100 ceramic industries, with a 90 million monthly production (brick masonry, ceramic blocks and tiles). Due to failure in the productive industrial process, some of these materials have been generating wastes that produce environmental impacts. This work proposes the incorporation of the ceramic waste in mortars to evaluate the representative proportions through the lattice simplex experiments design, looking for technical solutions, without the industrial empiricism. These solutions could reach a satisfactory performance of the analyzed property, of the water retention capacity, and favor the sustainable development. The experimental procedure was based on standard test methods (ABNT 13276, 13277 e 13281). Starting from these lab tests, ten experimental points were taken with maximum content of cement, sand and ceramic waste 20, 80 and 20% mass, respectively, that delimited the surface response for the mortars with a consistence index around 265±30 mm. This index means the real application for the statistical model, being however higher than the normalized value. The special cubic simplex model showed to best fit the experimental results leading to more statistically appropriate responses for the mixtures. The response surface generated showed a water retention capacity in mortar varying from 88 to 94.5%, that could be classified as normal and high according to ABNT 13281. Even with the higher values than the standard consistence index (established value by the standard method), it was possible to obtain a standardized water retention capacity with the addition of ceramic waste into the mortar.

Foi avaliado o efeito da substituição de areia por um resíduo de beneficiamento de rocha ornamental, finos de gnaisse, em uma massa de cerâmica vermelha utilizada para fabricação de telhas. Foram preparadas telhas prensadas, do tipo "portuguesa", para queima a 900 ºC em forno industrial. As seguintes propriedades foram determinadas: retração linear, absorção de água e carga de ruptura na flexão. Além disso, avaliaram-se as características das matérias-primas e a plasticidade das composições por meio dos limites de Atterberg. Os resultados indicaram que a utilização de finos de gnaisse em substituição à areia possibilitou uma melhoria na trabalhabilidade/plasticidade da massa cerâmica e acarretou uma pequena redução na absorção de água das telhas. A resistência mecânica não se alterou, dentro da precisão estatística das medidas.

The effect of replacing sand for gnaisse sawing waste into a red ceramic body used for roofing tile fabrication was evaluated. Pressed roofing tiles, "portuguese" style, were prepared before firing at 900 ºC in an industrial furnace. The following properties were evaluated: linear shrinkage, water absorption and load rupture strength. The plasticity of the elaborated compositions was determined by the Atterberg limits. The results show that the use of gnaisse fines replacing the sand, improved the workability of the ceramic body and promoted a slight decrease on the water absorption of the roofing tiles. The mechanical strength was not changed within the statistical error.

Este trabalho tem por objetivo adicionar tanto o fundente nefelina sienito, disponível no Estado do Rio de Janeiro, quanto o talco, fornecido por uma mineradora, em uma argila caulinítica para a obtenção de revestimento cerâmico gresificado. Foram preparadas formulações com 0%, 30% e 50% em peso de nefelina sienito em mistura com a argila, com e sem a adição de 3,5% em peso de talco. O comportamento de queima das formulações foi avaliado por dilatometria óptica. Corpos-de-prova foram obtidos por prensagem uniaxial a 30 MPa para queima a 1175 ºC. Nas amostras queimadas foram realizados ensaios tecnológicos para determinação da densidade aparente, retração linear, resistência mecânica por flexão em três pontos e absorção de água. Análise microestrutural foi feita por microscopia eletrônica de varredura e difração de raios X. Os resultados mostraram que a as formulações com nefelina sienito e talco apresentam potencial para a obtenção de revestimento gresificado, reduzindo significativamente a porosidade da cerâmica argilosa pura.

This work had for objective to add both the nepheline-syenite flux, available in the State of Rio de Janeiro, and the talc, purchased from a mining company, into a kaolinitic clay to obtain vitrified ceramic tile. Mixtures were prepared with addition of 0, 30 and 50 wt.% of nepheline-syenite to a kaolinitic clay. The talc was added in the amount of 0 and 3.5 wt.%. The firing behavior of the formulations was evaluated by optical dilatometry. Specimens were prepared by uniaxial pressure at 30 MPa followed by firing at 1175 ºC. The fired specimens were submitted to the following tests: bulk density, linear shrinkage, three point bending mechanical strength and water absorption. Microstructural analysis was carried out by scanning electron microscopy and X-ray diffraction. The results showed that the formulations with both nepheline-syenite and talc addition have a potential to obtain vitrified ceramic, by significantly decreasing the porosity of the pure clayey ceramic.

Este trabalho tem por objetivo caracterizar um resíduo siderúrgico, a lama de alto forno, e avaliar o efeito da sua incorporação até 20% em peso nas propriedades e na microestrutura de uma massa argilosa. O resíduo foi submetido a ensaios de caracterização mineralógica, química, física e morfológica. Foram preparados corpos de prova por prensagem uniaxial a 20 MPa para queima em forno de laboratório a 900 ºC. As propriedades físicas e mecânicas avaliadas foram: retração linear, absorção de água e tensão de ruptura à flexão. A microestrutura das cerâmicas queimadas foi avaliada por microscopia eletrônica de varredura. Os resultados mostraram que a lama de alto forno é constituída predominantemente de compostos de ferro e de material carbonoso. A granulometria deste resíduo é favorável à incorporação em cerâmica vermelha. Entretanto, o resíduo ocasionou um efeito deletério nas propriedades físicas e mecânicas da cerâmica queimada.

This work has for objective to characterize a steel making plant waste, the blast furnace sludge, and to evaluate the effect of its incorporation, up to 20 wt.%, on the properties and microstructure of a clayey ceramic used for the fabrication of bricks and roofing tiles. The waste was submitted to mineralogical, chemical and physical tests. In order to determine the physical and mechanical properties such as linear shrinkage, water absorption and flexural rupture strength, specimens were prepared by uniaxial mold-press at 20 MPa and then fired in a laboratory furnace at 900 ºC. The microstructure of the fired ceramics was evaluated by scanning electron microscopy. The results showed that the blast furnace sludge is predominantly composed of iron compounds and carbonaceous material. The particle size of the waste is appropriated for its incorporation into red ceramics. However, the waste incorporation resulted in deleterious effect on the physical and mechanical properties on the fired ceramics.

Este trabalho tem por objetivo caracterizar a chamada "fração argila", isto é, com fração granulométrica < 2 µm, e avaliar por meio de dilatometria, análise termogravimétrica e térmica diferencial, e difração de raios X, seu efeito no comportamento de queima de uma argila sedimentar caulinítica. A amostra foi obtida por técnica de sedimentação baseada na lei de Stokes e submetida à caracterização mineralógica, química e morfológica por meio de difração de raios X, fluorescência de raios X e microscopia eletrônica de transmissão. Os resultados indicaram que a fração granulométrica < 2 µm da argila apresenta uma composição mineralógica constituída de caulinita, haloisita, mineral micáceo, goetita e gibsita. Durante a queima, a "fração argila" é a principal responsável pela sinterização da argila.

This work has for objective to characterize the so-called "clay fraction", i.e., that fraction with particle size < 2 µm, and to evaluate by dilatometry, thermogravimetric and differential thermal analysis, and X-Ray diffraction, its effect on the firing behavior of a sedimentary kaolinitic clay. The "clay fraction" sample was obtained by the sedimentation technique based on the Stokes law and submitted for mineralogical, chemical and morphological characterization by X-Ray diffraction, X-Ray fluorescence and transmission electron microscopy. The results showed that the clay's granulometric fraction with size < 2 µm displays a mineralogical composition formed by kaolinite, haloisite, micaceous mineral, goethite and gibbsite. During the firing, this "clay fraction" is the main responsible for the sintering of the clay body.

The objective of this work was to evaluate the possibility of using a clay from the city of Silva Jardim, State of Rio de Janeiro, Brazil, in the composition of porcelain tile body. The clay investigated was a plastic kaolinitic type with white color. Initially, a typical porcelain body composed of the mixture of this clay with feldspar, quartz, kaolin and talc was prepared. Specimens were then obtained from this porcelain mixture by uniaxially pressing samples until a dry density of 2.0 g/cm3 was achieved. These specimens were then fired at 1180°C in a laboratory furnace. Physical and mechanical properties related to linear shrinkage, water absorption and flexural rupture strength, determined by Weibull statistical method, were evaluated. Microstructural analysis for the experimental body was performed by scanning electron microscopy, X-ray diffraction and mercury porosimetry. The technological properties of the elaborated composition satisfied the porcelain tile standard specifications. The microstructural analysis displayed small pores as well as a glassy matrix. The presence of quartz, mullite and plagioclase were also detected in the fired porcelain tile. These results indicated that the clay presents satisfactory characteristics to be used in porcelain tile body.

Este trabalho tem como objetivo utilizar resíduo proveniente da serragem de rochas ornamentais em mistura com argila, para obtenção de porcelana elétrica, com aplicação como isolador de baixa tensão. Foram estudadas três formulações com 40, 50 e 60 % em peso de resíduo do corte de gnaisse fino e misturado com argila caulinítica. Corpos de prova prismáticos foram preparados por prensagem uniaxial e sinterizados a 1200°C, por 15 minutos. Os corpos de prova sinterizados foram submetidos a ensaios físicos e mecânicos para a determinação da absorção de água, retração linear e tensão de ruptura à flexão. As fases cristalinas foram identificadas por difração de raios X e a microestrutura das composições foi avaliada por microscopia eletrônica de varredura, acoplada com sistema de espectroscopia por dispersão de energia (EDS). O melhor desempenho das características físicas e mecânicas foi apresentado pela amostra com 60 % em peso do resíduo, sendo compatível com o comportamento esperado de materiais cerâmicos. A microestrutura após sinterização também foi similar às apresentadas pelas porcelanas tradicionais, constituída de mulita, quartzo e fase vítrea. Os resultados mostram que o resíduo proveniente da produção industrial de rochas ornamentais pode substituir quartzo e feldspato da massa típica de porcelana, além de reduzir a temperatura de sinterização.

This work has as objective to use waste from the sawing of ornamental rocks in mixture with clay, for obtaining of electric porcelain, with application as insulator of low tension. Three formulations with 40, 50 and 60 % in weight of waste from the cutting of fine gnaisse mixed with kaolinitic clay were studied. Prismatic bars were prepared by uniaxial molding process and submitted to a sintering temperature at 1200°C, for 15 minutes. The fired bodies were submitted the physical and mechanical tests for the determination of the water absorption, skrinkage and bending strength. The crystalline phases were identified for X ray diffraction and the microstructure of the compositions was evaluated by scanning electron microscopy equipped with microanalysis by energy dispersion (EDS). The best acting of the physical and mechanical characteristics were presented by the sample with 60% in weight of the waste, being compatible with the behavior of ceramic materials. The microstructure of sintered bodies was also similar to presented for the traditional porcelains, composed of mullite, quartz and glassy phase. The results show that the waste of the industrial production of ornamental rocks is possible to substitute quartz and feldspar of the typical mass of porcelain, besides reducing the sintering temperature.