Determinación de las fases presentes en pisos y revestimientos cerámicos a base de arcilla cocidos a diferentes temperaturas y su influencia en las propiedades técnicas

Abstract

En este estudio se determinaron las características finales y las fases amorfas y cristalinas presentes en 18 muestras de arcilla, cada una con composición química y mineralógica diferente, después de haber sido cocidas a tres temperaturas diferentes (1050°C, 1100°C y 1150°C), con el fin de identificar la influencia de estas fases en las propiedades técnicas cerámicas. A las 18 muestras de arcilla se les realizó caracterización química por medio de Fluorescencia de Rayos X, caracterización mineralógica por Difracción de rayos X y Análisis Térmico Diferencial; la determinación de las fases se efectuó por medio de Difracción de Rayos X. De esta forma se observó que las fases más frecuentes que se pueden encontrar en las probetas de arcilla cocidas son: Fase amorfa, Mullita, Cuarzo, Hematita, Cristobalita; cuando la arcilla presenta mineral de Clorita se forma la fase Enstatita y cuando existe Calcita o Dolomita en la arcilla se forma la fase Anortita. La fase amorfa y la mullita ayudan a incrementar la resistencia mecánica, sin embargo el porcentaje de fase amorfa debe estar en un rango de 55% y 65% para cumplir con esta propiedad ya que si se encuentra por encima de un 65% es perjudicial para las propiedades finales ya que genera deformaciones; la presencia de mullita en altas cantidades es beneficiosa ya que incrementa la resistencia mecánica. Cantidades altas de cuarzo pueden llevar a una disminución de la resistencia mecánica, por lo tanto este debe estar en valores de trabajo óptimos, los cuales se encuentran en un rango de 20% a un 30%. Los compuestos de magnesio actúan como fundentes y son responsables de la formación de la fase líquida que acelera el proceso de sinterización y por su parte la anortita es beneficiosa porque ayuda a dar estabilidad a las piezas cerámicas. Con los resultados obtenidos se proponen condiciones que permiten obtener un producto con características uniformes y con las mejores prestaciones tecnológicas. / Abstract. In this thesis were determined the final characteristics, and the amorphous and crystalline phases formed by the minerals present in 18 samples of clay each one with different chemical and mineralogical compositions, fired at three different temperatures (1050°C, 1100°C y 1150°C), identifying the influence of these phases in the ceramic technical properties. The 18 samples of clay were characterized by X-Ray Fluorescence, their mineralogical composition by X-Ray Diffraction and Differential Thermal Analysis. The identification of the phases was made through X-Ray Diffraction. The most common phases that can be found in fired clay specimens are: Amorphous Phase, Quartz, Hematite, Mullite, Cristobalite, when the clay has chlorite, the phase Enstatite can be found; when the clay has presence of calcite or dolomite, the phase Anorthite is formed. The amorphous phase and mullite help to increase the mechanical strength. However the percentage of amorphous phase must be in a range of 55% and 65% to achieve this property but if it is above 65% is detrimental to the final properties because generates deformations in the pieces. The presence of mullite in high amounts is beneficial because it increases the mechanical strength. High amounts of quartz can lead to a decrease in mechanical strength; therefore it must be in optimal working values, which are in a range of 20% to 30%. The magnesium compounds act as fluxes and are responsible of the formation of liquid phase which accelerates the sintering process. The anorthite is beneficial because it helps to stabilize the ceramic pieces. With the obtained results were proposed conditions for obtaining a product with uniform characteristics and the better technological features.