Introdução
A argila vermelha queimada é uma relíquia especial formada por antigas atividades humanas relacionadas ao fogo, amplamente encontrada em sítios residenciais, fornos de cerâmica, fossos de sacrifício e outros vestígios que datam desde a Idade Neolítica até os períodos históricos. Ela serve como evidência física direta para o estudo da tecnologia de uso do fogo, das técnicas arquitetônicas e das estratégias de subsistência dos humanos antigos [1]. Como um importante índice físico-químico da argila vermelha queimada, a temperatura original de queima não apenas reflete a capacidade dos antigos seres humanos de controlar o fogo e o grau de maturidade da tecnologia de queima, mas também fornece uma base importante para inferir a produtividade social e os padrões de utilização de recursos [2].
Determinação da temperatura de queima
A dilatometria (DIL) tornou-se gradualmente uma das técnicas mais utilizadas para determinar a temperatura de queima da argila vermelha queimada de origem arqueológica, devido à sua facilidade de uso, ao dano mínimo causado à amostra, à alta precisão de medição e à boa repetibilidade. A argila vermelha queimada passou por desidratação, deshidroxilação, transformação de fase e SinterizaçãoA sinterização é um processo de produção para formar um corpo mecanicamente forte a partir de um pó cerâmico ou metálico. sinterização inicial durante a queima antiga, formando uma microestrutura estável. Portanto, durante a requeima, quando a temperatura está abaixo da temperatura de queima original, a amostra apresenta apenas expansão térmica reversível da rede cristalina; assim que a temperatura excede a temperatura de queima original, as fases amorfas residuais e as microrregiões não sinterizadas no interior da amostra passam por uma densificação adicional, produzindo um efeito de retração que suprime sua expansão térmica[3]. Esse método tem sido amplamente aplicado em pesquisas de determinação de temperatura de vestígios arqueológicos.
A amostra utilizada neste estudo é argila vermelha queimada, fresca e não intemperizada, proveniente de um determinado sítio arqueológico, processada em um paralelepípedo retangular com seção transversal regular e comprimento de aproximadamente 25 mm (figura 1). Os testes foram realizados utilizando um NETZSCH DIL 402 Expedis Classic .
Os parâmetros do teste estão detalhados na tabela 1. Foram realizados cinco ciclos de aquecimento, dois deles com temperatura final de 400 °C e três com temperatura final de 500 °C. Após cada ensaio, a amostra foi resfriada no forno até a temperatura ambiente para garantir um estado inicial consistente para cada ciclo de aquecimento e eliminar a interferência de diferentes estados iniciais nos resultados do ensaio.
Tabela 1: Condições de medição
| Instrumento | DIL 402 Expedis Classic |
|---|---|
| Dimensões da amostra | Prisma retangular, aprox. 10 x 10 x 25 mm |
| Taxa de aquecimento | 5 K/min |
| Força estática | 100 mN |
| Suporte de amostra | Suporte de sílica fundida |
| Faixa de temperatura | Temperatura ambiente (TA) – 400 °C, TA – 500 °C |
| Atmosfera | Nitrogênio (atmosfera inerte) |
Resultados e Discussão
Conforme mencionado na literatura [3], durante o processo de queima original, os minerais argilosos presentes na argila vermelha queimada (por exemplo, ilita, montmorilonita) passam por desidratação, deshidroxilação e reorganização estrutural em temperaturas específicas, formando uma microestrutura metaestável. Quando a temperatura de requeima está abaixo do limiar de queima original, não ocorre nenhuma nova mudança de fase no interior da amostra, e apenas ocorre expansão térmica física; assim, as duas curvas de aquecimento se sobrepõem. Quando a temperatura de requeima excede a temperatura de queima original, reações irreversíveis adicionais ocorrem durante o primeiro aquecimento (por exemplo, remoção de água estrutural residual, correção de defeitos na rede cristalina), resultando em um maior grau de densificação. Consequentemente, durante o segundo aquecimento, a capacidade de expansão térmica da amostra diminui, o que se reflete macroscopicamente em uma inclinação reduzida e em um deslocamento geral para baixo da curva dL/L₀. Com base nisso, é possível determinar a faixa da temperatura de queima original.
Conforme mostrado na Figura 2, pode-se observar que:
- No intervalo de temperatura ambiente (RT) a 400 °C: a primeira curva de requeima (Curva [1]) e a segunda curva de requeima (Curva [2]) se sobrepõem quase completamente durante todo o processo de aquecimento, com inclinações (coeficientes de expansão térmica) praticamente idênticas na região linear e sem desvio ou deslocamento para baixo evidentes.
- No intervalo de temperatura ambiente (RT) a 500 °C: a tendência da terceira curva de recozimento (Curva [3]) é consistente com as Curvas [1] e [2] abaixo de 400 °C. No entanto, a quarta curva de requeima (Curva [4]) apresenta uma mudança significativa durante o aquecimento, com um deslocamento geral para baixo e uma inclinação marcadamente menor do que as três curvas anteriores. Para verificar o resultado, foi realizada uma quinta requeima (Curva [5]) até 500 °C. Pode-se observar que a Curva [5] se sobrepõe quase completamente à Curva [4], confirmando que a amostra se torna estável após o aquecimento a 500 °C.
O coeficiente médio de expansão térmica (m.Coeficiente de Expansão Térmica Linear (CLTE/CTE)O coeficiente de expansão térmica linear (CLTE) descreve a mudança de comprimento de um material como uma função da temperatura. CTE) de cada curva de requeima está listado na tabela 2. Com base nos resultados dos testes, pode-se inferir que a faixa de temperatura de queima original da amostra é > 400 °C e ≤ 500 °C.
Tabela 2: mCTE de cada curva de reaquecimento
| Faixa de temperatura | Curva [1] | Curva [2] | Curva [3] | Curva [4] | Curva [5] |
| RT – 400 °C | 9,71×10⁻⁶ K⁻¹ | 9,73×10⁻⁶ K⁻¹ | 9,60×10⁻⁶ K⁻¹ | 9,33×10⁻⁶ K⁻¹ | 9,29×10⁻⁶ K⁻¹ |
| RT – 500 °C | - | - | 11,40×10⁻⁶ K⁻¹ | 10,76×10⁻⁶ K⁻¹ | 10,69×10⁻⁶ K⁻¹ |
Resumo
O uso da dilatometria (DIL) para analisar as temperaturas de queima de argilas queimadas baseia-se na irreversibilidade do comportamento térmico dos minerais argilosos. Ao identificar a variação na inclinação da curva de expansão durante a requeima, é possível determinar com precisão a faixa original de temperatura de queima da argila vermelha queimada de origem arqueológica. Esse método se destaca por ser fácil de aplicar, possuir critérios claros, alta precisão e causar danos mínimos à amostra, tornando-o adequado para vestígios arqueológicos valiosos. Trata-se de uma técnica confiável para determinar a temperatura máxima de aquecimento de relíquias queimadas à base de argila. Processos que possam causar danos à amostra devem ser excluídos.