Spectres conditionnés et mesures d'intensité

6.5.6.1. Técnicas e suas aplicações em produtos cerâmicos  Microscópio petrográfico

A microscopia petrográfica, tem sido amplamente utilizada para a caracterização de rochas e betões. Para o seu uso nestes materiais existem normas com as metodologias e procedimentos a seguir, ASTM C1721-09 e ASTM C-856-11, respectivamente.

Contudo, a microscopia petrográfica pode também representar uma ferramenta útil na observação de outros geomateriais (Ingham, 2010), nomeadamente, os cerâmicos. Pode ser empregue para investigar a composição e condição dos materiais cerâmicos, podendo ser complementada por outras técnicas como difracção de raio X ou microscopia electrónica de varrimento (Pavía & Caro, (2007) e Kopar & Ducman, (2005)).

Este método, tem sido amplamente utilizado na caracterização de peças resultantes de achados arqueológicos. Neste âmbito, é bastante relevante, por exemplo, para o conhecimento da proveniência da matéria-prima, como para o conhecimento dos processos e metodologias que lhe deram origem (Fitzpatrick et al. 2008).

A microscopia petrográfica pode ainda fornecer informações úteis na identificação de causas que deram origem a defeitos como a perda de adesão ou a fracturação devido ao uso de materiais de colagem não apropriados, através da observação do material de colagem e preenchimento de juntas e pela avaliação da morfologia das fracturas (Ingham, 2010).

Assim, permite genericamente:

 Identificação dos minerais presentes no material em estudo;  Quantificação expedita das suas percentagens;

 Identificar orientações preferenciais dos minerais;

 Avaliar o estado de alteração química e física dos minerais;  Identificar a presença de fracturas;

 Avaliar as dimensões dos grãos;

 Distinguir a fase amorfa da fase cristalina.

No âmbito desta dissertação, pretende-se uma identificação preliminar dos minerais principais presentes nos produtos, bem como na possível presença de fracções vítreas, não quantificadas por difracção de raio X. Pretende também identificar a principal dimensão dos grãos de cada amostra.

Este método pressupõe a utilização dois elementos essenciais: uma lâmina delgada do material a estudar e um microscópio petrográfico.

Para a elaboração das lâminas delgadas, é necessária a utilização de parte do material em estudo. Este é usualmente obtido por corte com dimensões que não excedam as dimensões da lâmina a utilizar. Este deverá apresentar a mais reduzida espessura possível, para facilitar os processos que se seguem.

Sucede-se a colagem desta “talisca” de material à lâmina propriamente dita. Existem no mercado diversos tipos de cola, sendo as mais usuais as colas de dois componentes como a resina epóxi.

O conjunto resultante desta colagem, deve ser submetido a um processo de desbaste seguido de polimento, até que a espessura do material a estudar se apresente tão reduzida que permita a passagem de luz.

Após a conclusão deste processo, a lâmina poderá ser introduzida no microscópio petrográfico e alvo de observações e diversos estudos.

Poderia também proceder-se à elaboração de lâminas dos produtos no seu estado inicial, tendo como finalidade a sua introdução na câmara de nevoeiro salino, paralelamente às amostras. Seria realizada uma monitorização precisa da alteração dos minerais ao longo dos ciclos.

 Difracção de raio X

Como já foi possível constatar, em capítulos anteriores, um dos principais factores que contribuem para as características finais dos produtos cerâmicos, são os parâmetros de cozedura. Como já foi igualmente possível verificar, a composição mineralógica destas peças varia durante o processo de cozedura.

Assim, as principais características que ditam o desempenho de uma peça em utilização, são influenciadas pela variação da composição mineralógica ocorrida durante o processo de

cozedura. Estas alterações mineralógicas podem ser monitorizadas pela difracção de raio X (Grattan-Bellew & Litvan, 1978).

Alguns estudos têm sido realizados neste contexto. Na tentativa de descobrir temperaturas de cozedura e a proveniência da matéria-prima de achados arqueológicos cerâmicos, têm-se empregue o método de difracção de raio X para obtenção da composição mineralógica, à semelhança do que tem ocorrido na microscopia petrográfica, por exemplo, Bellavia (2006) e Ionescu et al. (2007).

A difracção de raio X, em conjunto com outros métodos permite perceber as alterações ocorridas nos minerais de acordo com diversas temperaturas, possibilitando assim a optimização dos processos de cozedura. As diversas fases da composição mineralógica de determinada mistura argilosa podem ser interpretadas e escolhidas de acordo com as características fisícas, químicas e mecânicas do produto final pretendido.

Após este estudo inicial, na indústria torna-se impraticável o uso da difracção de raio x para fins de controlo de qualidade, contudo, este método pode ser usado na ajuda da resolução de problemas presentes nos produtos e processos de fabrico bem como em investigação (Grattan- Bellew & Litvan, 1978).

A caracterização mineralógica do produto final é um aspecto importante no auxílio do conhecimento nas características de durabilidade. Conhecendo as diferentes tendências dos minerais à alteração química, é possível prever a maior ou menor susceptibilidade à degradação do produto onde estão incluídos.

Por outro lado, em laboratório com o recurso a ensaios de envelhecimento acelerado, é também possível identificar eventuais transformações mineralógicas ocorridas, que podem ser as principais intervenientes na mudança de características mecânicas do produto.

O equipamento consiste sucintamente num emissor de raio-X, uma câmara onde é colocada a amostra e um detector que recebe os raios difractados. A técnica de ensaio baseia-se em fazer incidir um feixe de raio-X (com comprimento de onda conhecido) sobre a amostra. Quanto este atinge os minerais, difracta e provoca reflexões com os seus ângulos característicos, obtendo- se um difractograma (Alberts et al. 2002), (fig. 6.21).

Figura 6.21 – Exemplo de difractograma (Adaptado de Vieira et al. 2003).

6.5.6.2. Procedimento  Microscópio petrográfico

Foram elaboradas lâminas delgadas dos três tipos de produtos estudados no seu estado inicial. As fracções dos produtos a estudar foram individualizadas por corte e posteriormente colados nas lâminas com uma cola de dois componentes. Após a sua secagem, procedeu-se ao desbaste do excesso de material até uma espessura que permita a sua visualização no microscópio.

As amostras foram introduzidas no microscópio petrográfico de marca Nikon e procedeu-se à sua análise (figura 6.22). Paralelamente, com uma máquina fotográfica digital de marca

Olympus, foram tiradas fotografias a aspectos que se revelaram representantes da amostra total.

Figura 6.22 – Observação ao microscópio petrográfico.

 Difracção de raios X

As amostras utilizadas na elaboração do ensaio para obtenção dos difractogramas, para uma melhor representatividade dos minerais, são usualmente compostas pelo pó da amostra prensado. Devido a inexistência de equipamento adequado que permita executar tais “pastilhas” do material, utilizaram-se amostras de pequenas dimensões individualizadas por corte dos produtos. Caracterizaram-se mineralogicamente as amostras correspondentes aos três produtos no seu estado inicial (fase 0) e no seu estado final (fase 3).

A análise por difracção de raio X das amostras foi efectuada com um conjunto de equipamentos da marca Philips, formado por um gerador PW 1130/90, goniómetro PW 1050/70, microprocessador PW 1710 e registador PM 8203 A. Foi utilizada radiação CuKα (λ = 1.5405 Å) filtrada. As condições operacionais foram as seguintes: 20 mA, 30 KV, sensibilidade de 2×103, velocidade de rotação do goniómetro de 1 º/min, velocidade de deslocamento do papel de registo de 1 cm/min.

Os difractogramas das amostras foram obtidos através de um aparelho Philips X’Pert constituído por um gerador MPPC, um goniómetro PW 3050 e um microprocessador PW 3040/60 com registo numa impressora. Foi utilizada radiação CuKα (λ = 1.5405 Å), condições operacionais de 50 kV, 30 mA, scan contínuo, fenda de 1 º, um step size de 0.02º 2θ e scan step time de 1.05 s.

Para identificar os minerais presentes e para os semi-quantificar, os difractogramas foram interpretados manualmente. Nesta elaboração, pretendeu-se complementar a caracterização dos produtos em estudo obtida por outros métodos, nomeadamente a microscopia petrográfica.

7. Resultados e discussão