ANALYSIS OF THE PLASTICITY CHARACTERISTICS OF APODI CLAY FOR USE IN THE CERAMICS INDUSTRY
REGISTRO DOI: 10.69849/revistaft/ni10202507312020
Marcelo Gomes de Lira Filho1; Marcondes Mendes de Souza 1; Antonio Pedro Ferreira Souza2; Ana Júlia da Silva Vitaliano1; Nadia Diniz Melo2; Luís Otávio Araújo Varella1; Kauã Victor Diniz Ramiro1; Isadora Maria Cruz Eneas1
Resumo
Este estudo analisa as características de plasticidade da argila de Apodi, no Rio Grande do Norte, visando sua aplicação na indústria cerâmica. A plasticidade, essencial para a moldagem de peças cerâmicas, depende da umidade e da composição mineralógica. Foram determinados os limites de liquidez (LL), plasticidade (LP) e o índice de plasticidade (IP) pelo método de Casagrande (1958), conforme as normas NBR 6457 e NBR 6459. Os resultados mostraram um índice de plasticidade de 11,96%, classificando a argila como mediamente plástica, o que a torna adequada para uso cerâmico. Argilas com maior plasticidade oferecem melhor moldabilidade e resistência mecânica. A pesquisa também apontou que a quantidade de argila no solo influencia diretamente no limite de liquidez. Conclui-se que a argila de Apodi apresenta boas características plásticas, sendo uma excelente matéria-prima para a fabricação de peças cerâmicas, com potencial de uso industrial significativo na região.
Palavras chave: Argila; Plasticidade; Liquidez; Cerâmica.
Abstract
This study analyzes the plasticity characteristics of clay from Apodi, in Rio Grande do Norte, with a view to its application in the ceramics industry. Plasticity, which is essential for molding ceramic pieces, depends on humidity and mineralogical composition. The liquidity limit (LL), plasticity limit (LP) and plasticity index (IP) were determined using the Casagrande method (1958), in accordance with the NBR 6457 and NBR 6459 standards. The results showed a plasticity index of 11.96%, classifying the clay as moderately plastic, which makes it suitable for ceramic use. Clays with greater plasticity offer better moldability and mechanical resistance. The research also showed that the amount of clay in the soil directly influences the liquidity limit. It is concluded that Apodi clay has good plastic characteristics and is an excellent raw material for making ceramic pieces, with significant potential for industrial use in the region.
Keywords: Clay; Plasticity; Liquidity; Ceramics
INTRODUÇÃO
A plasticidade é a propriedade que um sistema rígido possui de deformar-se, sem romper-se, pela aplicação de uma força e de reter essa deformação quando a força aplicada é retirada. Se o sistema argila-água não fosse adequadamente plástico, não seria possível a moldagem de produtos de cerâmica vermelha por extrusão, como descrito por Bicalho [1].
Segundo Andrade [2] os fatores que influenciam a plasticidade podem ser relacionados ao tipo de argila, tais como, umidade, criando uma pequena película de água, fazendo as partículas se deslizarem uma sobre a outra, composição mineralógica que cada uma possui um sistema cristalino diferente, presença de sais, que certos íons dissolvidos afetam na interação das partículas e matéria orgânica a matéria orgânica atua como um agente lubrificante, reduzindo o atrito entre as partículas de argila, todos esses fatores influenciam na plasticidade da argila. O mecanismo de plasticidade nas argilas tem sido um tema muito estudado e discutido, principalmente para seu uso na indústria cerâmica, Segundo Angeleri [3] para a indústria cerâmica e a plasticidade é uma propriedade importante, já que a argila é um material fundamental para a composição da massa cerâmica.
Isso se dá pois quanto mais plástica a argila, maior a facilidade para moldá-la e maior a resistência mecânica da peça. Uma argila mais arenosa dificulta o processo de compactação, já que não liga bem as partículas, consequentemente, liberando mais material durante e após o processo de sinterização. Quando há uma quantidade significativa de desperdício de matéria-prima, o custo de produção aumenta consideravelmente, o que torna a operação economicamente inviável.
Uma das lacunas existentes, para o estudo de argilas desconhecidas, é a falta de especificações relativas às características de plasticidade, que poderá ser parcialmente sanada através destes estudos propostos que trataram especificamente das argilas para uso na confecção de materiais cerâmicos.
MATERIAIS E MÉTODOS
Para a realização do trabalho, foi utilizada uma argila coletada no município de Apodi no Rio Grande do Norte e a partir dela, as características de plasticidade dos solos foram determinadas pelo método de Casagrande [4] (1958) e são constituídas pelo limite de plasticidade (LP), limite de liquidez (LL) e índice de plasticidade (IP). Os ensaios foram conduzidos no Laboratório de Processamento Mineral e Resíduos (LPMR) do Instituto Federal do Rio Grande do Norte (IFRN).
As características de plasticidade dos solos foi determinado pelo método de Casagrande e são constituídas pelo limite de plasticidade (LP), limite de liquidez (LL) e índice de plasticidade (IP), “também denominamos de índices de Atterberg” [5]. O limite de plasticidade é o teor de água, expresso em porcentagem de argila seca a 110 ºC de uma massa plástica, acima do qual a massa pode ser moldada na forma de cilindros de cerca de 3 mm a 4 mm de diâmetro e 15 cm de comprimento, as argilas que não formam esses cilindros com qualquer teor de água são consideradas não-plásticas. O limite de liquidez é o teor de água, expresso em porcentagem de argila seca a 110 ºC, acima do qual a massa flui como um líquido, quando agitada ligeiramente. O índice de plasticidade é a diferença entre o limite de liquidez e o limite de plasticidade.
O aparelho de Casagrande (Figura 1) é o dispositivo mecânico padrão para a determinação do LL do solo Detalhadamente, o aparelho é “constituído por uma concha semiesférica de latão e por um dispositivo mecânico que permite fazer levantar a mesma que em seguida é deixada cair, de uma altura regulável sobre uma base de madeira, borracha dura ou outro material de características idênticas”[6].
Figura 1: Aparelho de Casagrande e cinzel.
Complementando, o aparelho Concha de Casagrande dispõe “um contador de golpes e um riscador (cinzel) com o qual se executa um sulco que separa o solo em duas metades” [6]. Vale acentuar que, a quantidade de golpes necessária para o fechamento do sulco formado na amostra (Figura 2) permite a construção de uma linha reta, ilustrada na Figura 3, a qual representa a relação entre o número de golpes aplicados e o teor de umidade da amostra, no intervalo entre 6 e 35 golpes [7].
Figura 2: Sulco no ensaio de Casagrande
Após o uso dos equipamentos, foram calculadas em porcentagens os ensaios realizados e foram feitos tabelas e gráficos para melhor análise e discussão dos resultados.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Na figura 3, será apresentado o gráfico do Limite de Liquidez (LL), que apresenta os dados a partir do número de golpes e a umidade dos corpos de prova. Na tabela 1, será apresentado a porcentagem de cada ensaio (Limite de Liquidez, Limite de Plasticidade e Índice de Plasticidade).
Figura 3: Gráfico do Limite de Liquidez (LL)
Tabela I: Características de plasticidade da argila de Apodi com auxílio do aparelho de Casagrande.
| Amostra | LL (%) | LP (%) | IP (%) |
| Argila de Apodi | 31,37% | 19,42% | 11,96% |
Os resultados obtidos nos ensaios de Limite de Liquidez (LL), Limite de Plasticidade (LP) e Índice de Plasticidade (IP) indicam que a argila analisada possui características adequadas para aplicação na indústria cerâmica. Com um LL de 31,37% e um LP de 19,42%, obteve-se um IP de 11,96%, valor que classifica a argila como plasticidade média, segundo a norma NBR 6502 [8] e NBR 7181 [9] (Tabela 2). Segundo Filho (2024) as argilas é um material de extrema importância para a produção das cerâmicas que devem apresentar plasticidade suficiente para verificar a resistência mecânica na conformação por prensagem, certificando a integridade da peça no caminho entre a prensa e o forno, sendo ideal para processos cerâmicos como extrusão e prensagem, pois confere boa moldabilidade à massa sem tornar o material excessivamente pegajoso ou propenso a trincas durante a secagem. Além disso, essa plasticidade equilibrada favorece o controle de umidade no processo industrial, contribuindo para maior estabilidade e menor índice de perdas na fabricação de produtos como blocos, telhas e revestimentos cerâmicos.
Tabela II: ABNT NBR 6502 e ABNT NBR 7181.
| LL (%) | Classificação do solo |
| < 20% | Muito baixa plasticidade |
| 20% – 35% | Baixa a moderada plasticidade |
| 35% – 50% | Alta plasticidade |
| > 50% | Muito alta plasticidade |
A plasticidade média é particularmente desejável na fabricação de produtos de cerâmica vermelha, como blocos, telhas e revestimentos, pois permite um bom modelamento da massa cerâmica, facilitando os processos de extrusão e prensagem. Argilas com essa característica garantem que as peças mantenham sua integridade dimensional ao longo do processo produtivo, especialmente durante a secagem e queima, etapas críticas para evitar fissuras e deformações. Além disso, a presença de um teor de umidade adequado e a composição mineralógica da argila contribuem diretamente para o desempenho mecânico das peças moldadas, conferindo-lhes maior resistência e qualidade final.
Outro aspecto relevante é que a plasticidade média favorece o controle do teor de umidade da massa durante o processamento industrial, resultando em maior estabilidade do material e menor índice de perdas por defeitos ou retrabalhos. Isso torna o uso da argila de Apodi não apenas tecnicamente vantajoso, mas também economicamente viável, uma vez que contribui para a otimização dos recursos e redução de custos operacionais. A utilização de matérias-primas regionais como essa pode também fortalecer a cadeia produtiva local e reduzir a dependência de insumos externos, o que é benéfico do ponto de vista logístico e ambiental.
CONCLUSÕES
Com base nos ensaios realizados e na análise dos resultados obtidos, conclui-se que a argila proveniente do município de Apodi apresenta características físicas satisfatórias para aplicação na indústria cerâmica, especialmente no que se refere à sua plasticidade. Os valores obtidos nos testes de Limite de Liquidez (LL = 31,37%) e Limite de Plasticidade (LP = 19,42%) resultaram em um Índice de Plasticidade (IP) de 11,96%, classificando o material como de plasticidade média, conforme os critérios estabelecidos pelas normas ABNT NBR 6502 [8] e NBR 7181 [9]. Essa classificação é fundamental, pois demonstra que a argila possui uma plasticidade suficiente para a moldagem eficiente sem apresentar comportamento excessivamente pegajoso, o que favorece sua utilização em processos industriais.
Dessa forma, os resultados obtidos neste estudo demonstram o potencial da argila de Apodi como uma alternativa promissora para a indústria cerâmica. A sua classificação como argila de plasticidade média confirma sua aptidão para aplicações industriais de larga escala, promovendo a valorização dos recursos minerais locais e contribuindo para o desenvolvimento tecnológico e econômico da região. Recomenda-se, portanto, a continuidade de estudos complementares sobre sua composição química, comportamento térmico e desempenho em formulações cerâmicas específicas, a fim de ampliar o conhecimento técnico sobre esse importante recurso natural.
AGRADECIMENTOS
Gostaria de expressar minha profunda gratidão ao Laboratório de Processamento Mineral e Resíduos do IFRN, onde tive a oportunidade de desenvolver este trabalho. Aos meus colegas de laboratório, agradeço pela colaboração, apoio técnico e troca constante de ideias, fundamentais para o sucesso desta pesquisa. Agradeço a minha família pelo apoio constante e ao Professor Marcondes Mendes de Souza, cuja orientação, expertise e dedicação foram essenciais para a realização deste estudo.
REFERÊNCIAS
[1] BICALHO, Kátia Vanessa et al. Estudo dos valores do limite de liquidez obtidos pelos métodos de Casagrande e cone para diferentes argilas. Geotecnia, n. 140, p. 63-72, 2017.
[2] Andrade, F.A; Alqureshi, A., B. & Hotza, D. (2011). Measuring the plasticity of clays:_A review Apphed Clay Science slp 1-7.
[3] F. B Angeleri, Cerâmica 28, 151 (1982) 264.
[4] Casagrande, Geotechnique 8, 2 (1958) 84.
[5] J. Rawet, P. S. Santos, Cerâmica 26, 128 (1980) 199.
[6] SILVA, A. C. S. Definição de padrões de plasticidade de solos através do cone de penetração, por comparação com o método de Casagrande. 2013. 119f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Geotécnica e Geoambiente) – Instituto Superior de Engenharia do Porto, Departamento de Engenharia Geotécnica, Porto, 2013.
[7] CAPUTO, H. P. Mecânica dos Solos e suas aplicações. 7 ed. Rio de Janeiro: Editora Livros Técnicos e Científicos, 2015.
[8] ABNT. NBR 6502: Rochas e solos – Terminologia. Rio de Janeiro: ABNT, 1995.
[9] ABNT. NBR 7181: Solo – Análise granulométrica. Rio de Janeiro: ABNT, 2016.
1Instituto Federal do Rio Grande do Norte
2Universade Federal de Campina Grande
E-mail: lira.filho@escolar.ifrn.edu.br