Influência do teor de alumina (Al₂O₃) na performance mecânica de porcelanatos sob diferentes condições de queima
Influence of alumina (Al₂O₃) content on the mechanical performance of porcelain tiles under different firing conditions
Influencia del contenido de alúmina (Al₂O₃) en el comportamiento mecánico de las baldosas porcelánicas bajo diferentes condiciones de cocción
Reginaldo Francisco Zeferino Junior, Fábio Rosso, Reinaldo Luiz da Silva Boaroli, Ana Paula Martins
Resumo
O porcelanato é um revestimento cerâmico com ampla visibilidade no mercado nacional e internacional na área de construção civil, sendo empregado em aplicações internas e externas, em razão de sua baixa absorção de água, elevada resistência mecânica e boa durabilidade. Entretanto, apesar destas propriedades, o produto pode apresentar fraturas durante as etapas de manuseio, transporte e instalação, além de custos logísticos elevados associados à sua espessura e massa específica. Diante deste contexto, este trabalho teve como objetivo avaliar a influência da adição de óxido de alumínio (Al₂O₃) em massas de porcelanato esmaltado, visando à melhoria das propriedades mecânicas do material e redução de sua espessura. Para tal, formulou-se massas com diferentes teores de Al₂O₃ e foram realizados ensaios de absorção de água, resistência mecânica à flexão e densidade aparente, em corpos de prova sinterizados em diferentes temperaturas. Os corpos de prova confeccionados para os testes não possuíam aplicação de camada vítrea (não esmaltados), para permitir avaliar exclusivamente a influência do teor de Al₂O₃ na matriz cerâmica. Os resultados demonstraram que o aumento do teor de Al₂O₃ foi responsável por promover um incremento significativo na resistência mecânica à flexão, especialmente quando empregadas temperaturas de queima superiores às usualmente empregadas na produção convencional de porcelanatos. Contudo, observou-se que ganhos semelhantes de resistência podem ser alcançados sem o aumento da temperatura de queima, desde que seja realizado um balanço químico adequado da composição da massa cerâmica. Em relação aos testes realizados, os ensaios de absorção de água e densidade aparente se mostraram pouco sensíveis tanto a variação do teor de alumina quanto às temperaturas de queima adotadas, permanecendo praticamente constantes em todas as condições avaliadas. Assim, os resultados obtidos fornecem subsídios para ampliação do estudo e posterior aplicação industrial em porcelanatos esmaltados.
Palavras-chave
Abstract
Porcelain tile is a ceramic covering with widely used n the national and international markets in buildings, being used in internal and external applications due to its low water absorption, high strength, and durability. However, despite these properties, the product can present fractures during handling, transport, and installation stages, in addition to high logistical costs associated with its thickness and specific mass. In this context, this work aimed to evaluate the influence of adding aluminum oxide (Al₂O₃) to glazed porcelain tile bodies, aiming to improve the material's mechanical properties and reduce its thickness. To this end, bodies with different Al₂O₃ contents were formulated, and tests of water absorption, flexural strength, and apparent density were performed on specimens sintered at different temperatures. The specimens prepared for the tests did not have a vitreous layer applied (unglazed), to allow for the exclusive evaluation of the influence of the Al₂O₃ content on the ceramic matrix. The results showed that increasing the Al₂O₃ content resulted in a significant increase in flexural strength, especially when firing temperatures higher than those usually employed in conventional porcelain tile production were used. However, it was observed that similar strength gains can be achieved without increasing the firing temperature, provided that an adequate chemical balance of the ceramic body composition is performed. Regarding the tests performed, the water absorption and apparent density tests proved to be relatively insensitive to both variations in alumina content and the firing temperatures adopted, remaining practically constant under all evaluated conditions. Thus, the results obtained provide support for expanding the study and subsequent industrial application in glazed porcelain tiles.
Keywords
Resumen
El porcelánico es un revestimiento cerámico ampliamente utilizado en los mercados nacionales e internacionales de la construcción, tanto en interiores como en exteriores, debido a su baja absorción de agua, alta resistencia y durabilidad. Sin embargo, a pesar de estas propiedades, el producto puede presentar fracturas durante su manipulación, transporte e instalación, además de los elevados costes logísticos asociados a su espesor y masa específica. En este contexto, este trabajo tuvo como objetivo evaluar la influencia de la adición de óxido de aluminio (Al₂O₃) a los cuerpos de azulejo de porcelana esmaltada, con el fin de mejorar las propiedades mecánicas del material y reducir su espesor. Para ello, se formularon cuerpos con diferentes contenidos de Al₂O₃ y se realizaron ensayos de absorción de agua, resistencia a la flexión y densidad aparente en probetas sinterizadas a diferentes temperaturas. Las probetas preparadas para los ensayos no tenían capa vítrea aplicada (sin esmaltar), para permitir la evaluación exclusiva de la influencia del contenido de Al₂O₃ en la matriz cerámica. Los resultados mostraron que el aumento del contenido de Al₂O₃ produjo un incremento significativo en la resistencia a la flexión, especialmente al utilizar temperaturas de cocción superiores a las empleadas habitualmente en la producción de baldosas porcelanánicas convencionales. Sin embargo, se observó que se pueden lograr aumentos de resistencia similares sin incrementar la temperatura de cocción, siempre que se mantenga un equilibrio químico adecuado en la composición del cuerpo cerámico. En cuanto a los ensayos realizados, las pruebas de absorción de agua y densidad aparente demostraron ser relativamente insensibles tanto a las variaciones en el contenido de alúmina como a las temperaturas de cocción adoptadas, manteniéndose prácticamente constantes en todas las condiciones evaluadas. Por lo tanto, los resultados obtenidos respaldan la ampliación del estudio y su posterior aplicación industrial en baldosas de porcelana esmaltada.
Palabras clave
Submitted date:
01/12/2026
Reviewed date:
03/03/2026
Accepted date:
03/11/2026
