caracterização de placa de rocha

Manual de Rochas Ornamentais para Arquitetos 172

10. PARMETROS TCNICOS DE ROCHAS ORNAMENTAIS E SEUSIGNIFICADO PRTICO

Entre os principais ensaios e anlises necessrios caracterizao

(especificao) tecnolgica do material a ser utilizado na construo civil cabem

destacar:

Anlise petrogrfica; Anlise granulomtrica; Determinao de impurezas; Determinao de ndices fsicos (massa especfica aparente,

porosidade aparente e absoro dgua);

Determinao do desgaste por atrito (desgaste Amsler); Determinao do coeficiente de dilatao trmica; Determinao da resistncia ao impacto; Determinao da resistncia compresso uniaxial simples; Determinao da resistncia compresso uniaxial aps

congelamento e degelo;

Determinao do mdulo de deformabilidade esttico; Determinao da resistncia flexo; Determinao da velocidade de vibrao e da constante elstica de

ultra-som em rochas

10.1. ANLISE PETROGRFICA

A petrografia permite a definio da natureza da rocha, identificao

dos minerais existentes, seu fraturamento, seus graus de alterao e granulao,

textura (ou trama) e estrutura (ou desenho e movimentao).

A norma ABNT-NBR-12.768 sugere um roteiro para a realizao da

anlise petrogrfica.


Inicia-se a anlise petrogrfica com o exame macroscpico da rocha

para identificao da estrutura, colorao e estado geral de sanidade do material,

seguido do estudo de lminas delgadas ao microscpio ptico de luz transmitida

para identificao e quantificao dos minerais, seu estado de alterao, sua

granulao e avaliao microfissural da rocha, a natureza dos seus contatos e seu

arranjo espacial. A microscopia pode ser combinada com outras tcnicas, caso da

colorao seletiva de minerais e difratometria de raios-X, a cor da pedra determinada pela colorao predominante de seus minerais e pode ser afetada pela

presena de constituintes mineralgicos friveis, alterados e alterveis ou solveis,

que comprometem o lustro e o desempenho das rochas. A durabilidade da cor

essencial nos revestimentos, sendo que o polimento da pedra favorece sua

resistncia ao do tempo. A durabilidade da cor influenciada pela presena de

minerais que se decompem facilmente liberando substncias que mancham as

rochas, comprometendo no s o material de revestimento esteticamente, mas

tambm em sua durabilidade. Dentre esses destacam-se os minerais sulfetados

(piritas e calcopiritas) e xidos de ferro (Figura 58 e Foto 103).

A cor tem importncia fundamental nas rochas ornamentais, por seu

papel de acabamento e decorao. Rochas com cores raras, caso do azul (Granito

Azul Bahia) e do verde escuro (Granito Verde Ubatuba so de elevado custo.

FIGURA 58 ESQUEMA MOSTRANDO A ALTERABILIDADE DE MINERAISEM ROCHAS ORNAMENTAIS DE REVESTIMENTO, CUJACARACTERSTICA ESSENCIAL DEVE SER A ESTTICA

ROCHA ORNAMENTALSEM DETERIORAO

OXIDAO DE MINERAISFERROSOS

COMPROMETENDO AAPARNCIA DO MATERIAL

REAES

COM AGENTESPOLUENTES E/OU

MATERIAIS DELIMPEZA

AGRESSIVOS


A textura (trama) da rocha fundamental na caracterizao doselementos mineralgicos de uma rocha ornamental, de acordo com o grau de

cristalizao, as dimenses absolutas e relativas, forma de seus constituintes, sua

posio espacial e o tipo de contato entre eles. A textura define as espcies minerais

que compem a rocha e o grau de fraturamento dos minerais e permite, entre outros

aspectos avaliar qualitativamente a maior ou menor capacidade de absoro d'gua.

As microfissuras, pequenas fraturas visualizadas na superfcie polidada rocha (Figura 59), ou a presena de fissuramento razoavelmente intenso (seja

devido ao intemperismo fsico, ocorrido na jazida, seja no processo de lavra ou na

prpria serragem), possibilitam a percolao de substncias fluidas quimicamente

FOTO 103 MINERAIS OXIDADOS EM GRANITO DE PISO DE SACADA EM APARTAMENTO,REVESTIDA COM GRANITO - BOTUCATU, SP

2,5 cm


ativas pelo material rochoso, tais como gua carregando impurezas, produtos de

limpeza, leos, agentes manchantes, etc.

Decorrente dessa alterao, o granito muitas vezes perde sua aptido

ao polimento, no apresentando um fechamento eficaz no polimento (Foto 104). Ao

se procurar alcanar o grau de polimento desejado, promove-se uma solicitao

mecnica excessiva que conduz a danos na trama mineralgica da superfcie da

placa que inicialmente imperceptvel a olho nu manifesta-se, posteriormente pelo

surgimento de aspereza na superfcie, perdendo lustro, ou pelo desenvolvimento de

manchas pela percolao de substncias.

A origem, quantidade, dimenses e o embricamento dos minerais, alm

da porosidade influenciam a resistncia mecnica das rochas. Rochas silicificadas,

cuja composio predominantemente quartzosa, como o granito so mais

resistentes que as calcrias, como o mrmore. Em outro caso, duas rochas de

mesma origem diferem-se quanto resistncia mecnica, de acordo com o tamanho

relativo das partculas (minerais), pois pedras com granulometria fina so mais

resistentes que as de granulometria grossa.

FIGURA 59 ESQUEMAMOSTRANDO A OCORRNCIADE MICROFISSURAS, QUEAUMENTAM A POROSIDADE DAROCHA E INTENSIFICAM OPERCOLAMENTO DE FLUIDOSNO SEU INTERIOR

FOTO 104 FOTO ILUSTRANDO OESQUEMA: MICRO EMACROFISSURAS EM MRMOREPREENCHIDAS POR CALCITADISSOLVIDA E REPRECIPITADA

1 cm


10.2. NDICES FSICOS

Denominam-se ndices fsicos, na qualificao das rochas ornamentais,

a densidade (ou massa especfica), a porosidade e a absoro dgua.Na determinao desses ndices segue-se a norma da ABNT NBR

12.766, que especifica 10 amostras cilndricas com 5 a 7 cm de dimetro. Esses

corpos-de-prova so lavados e levados estufa ventilada submetida a temperatura

entre 110o e 115o C, por 24 horas. Aps a secagem so pesados (massa A) e, em

seguida, so saturados em gua, com auxlio de bomba a vcuo por 24 horas, e

pesados (massa B). Depois so submersos novamente e pesados (massa C).

10 CORPOS DE PROVA

MASSA A

SATURAO (24 HORAS)

PESAGEM AO AR MASSA B

SUBMERSO

PESAGEM SUBMERSA MASSA C

PESAGEM AO AR

ESTUFA (110O a 115O C)


Esses valores obtidos so substitudos nas seguintes expresses,

Massa especfica aparente seca: CB

A (Kg/ m

3)

Massa especfica aparente saturada: CB

B (Kg/ m

3)

Porosidade aparente (em %): 100CBAB

Absoro dgua (em %): 100AAB

A massa especfica expressa pela relao entre a massa da rocha eseu volume. Esse ndice reflete o estado de sanidade do material, pois rochas

alteradas possuem massas especficas menores que as mesmas no estado so.

Dessa maneira a massa especfica representa importante diagnstico para a

caracterizao tecnolgica da rocha e preveno de problemas tcnicos aps seu

assentamento.

A maior densidade de uma rocha revela uma maior resistncia da

mesma, por outro lado, representa inconvenientes para sua utilizao, pois refletir

em maior peso morto, requerendo-se cuidados adicionais no dimensionamento das

placas para compatibilizar com a resistncia dos dispositivos de ancoragem.

Porosidade o volume de espaos "vazios" (poros) de uma rocha, eest relacionada ao tipo de rocha (Tabela 7) e seu grau de alterabilidade da rocha.


TABELA 7 - POROSIDADE DE ALGUMAS ROCHAS(Fonte: POPP, 1984)

Esta propriedade no determina, isoladamente que a rocha seja

impermevel ou que apresente baixa absoro, pois estes fatores dependem alm

da porosidade tambm de sua permeabilidade.

Permeabilidade, por sua vez, a intensidade do fluxo de um fluidoatravs de uma rocha, isto , depende da maior ou menor conexo entre os

espaos vazios de uma rocha. Esta conexo pode ser direta ou indireta. No caso de

conexo direta, os poros se tocam diretamente. No caso de conexo indireta, o

contato entre os poros promovido por microfraturas. Portanto, o grau de

fraturamento e a disposio espacial (orientada ou no) das fraturas, caractersticas

determinadas pela anlise petrogrfica, so fatores importantes para a porosidade.

A porosidade e a permeabilidade so controladas, basicamente pela

granulao, textura e sanidade da rocha.

As Figuras 60 e 61 mostram a mudana da porosidade e

permeabilidade em rochas compostas apenas por gros de uma mesma dimenso,

apresentando apenas mudana de textura.

As Figuras 62 e 63 mostram a alterao da porosidade e

permeabilidade em relao s Figuras 60 e 61, pela variao das dimenses dos

gros constituintes dessas rochas.

As Figuras 64 e 65 mostram, novamente, a influncia de gros com

mesmas dimenses e com dimenses variveis na porosidade e permeabilidade das

rochas e ressalta a importncia do tipo de contato entre os minerais constituintes da

rocha.

ROCHA POROSIDADE (%)

Granito 0,5% a 1,5%

Arenito 10% a 20%

Calcrio 5% a 12%

Argila 45% a 50%


A Figura 66 mostra a influncia da alterao ou reao de gros da

rocha sob os efeitos de alterao natural (intemperismo) e artificial (produtos de

limpeza) no aumento da porosidade e da permeabilidade das rochas.

As Figuras 67 e 68 mostram uma maior porosidade e permeabilidade

em rochas metamrficas em funo do aumento progressivo de sua deformao.

FIGURA 60 - ROCHA SEDIMENTAR MUITO POROSA DE ALTAPERMEABILIDADE

FIGURA 61 - DIMINUIO DA POROSIDADE E DA PERMEABILIDADEPELA MUDANA DA DISPOSIO DOS GROS DA FIGURAANTERIOR

FIGURAS 62 E 63 - DIMINUIO DA POROSIDADE E DAPERMEABILIDADE DAS FIGURAS 59 E 60, PELA EXISTNCIA DEVARIAO NAS DIMENSES DOS GROS (COM GROS PEQUENOSOCUPANDO OS INTERSTCIOS ENTRE OS GROS MAIORES)

FIGURA 62

FIGURA 63


FIGURA 64 - ROCHA COM TEXTURA DE CALAMENTO (OUSACARIDE), MUITO POROSA E PERMEVEL, PERMITINDO AMOVIMENTAO DE FLUIDOS AO LONGO DE CONTATOSRETILNEOS CONECTADOS (EXEMPLO: MRMORE CRISTALINO)

FIGURA 66 - AUMENTO DA POROSIDADE E PERMEABILIDADE DAROCHA, PELA ALTERAO (OU REMOO) DE MINERAISSENSVEIS AOS AGENTES DO INTEMPERISMO OU DE ARTIGOS DELIMPEZA (EXEMPLO: GRANITO ALTERADO, NO QUAL OS MINERAISREMOVIDOS SO REPRESENTADOS EM PRETO)

FIGURA 67 - AUMENTO DA PERMEABILIDADE DA ROCHA, PELAORIENTAO DOS CRISTAIS SEGUNDO PLANOS PARALELOS,FACILITANDO A PERCOLAO DOS FLUIDOS (EXEMPLO: GNAISSESE XISTOS)

FIGURA 68 - AUMENTO DA PERMEABILIDADE DA PORDEFORMAO MAIS INTENSA, ACENTUANDO A ESTRUTURAPLANO-PARALELA DA ROCHA E GERANDO FRATURAS DECISALHAMENTO (EXEMPLO: GNAISSES MUITO DEFORMADOSCOMO NO CASO DA PEDRA MIRACEMA)

FIGURA 65 - DIMINUIO DA POROSIDADE E DA PERMEABILIDADEDA ROCHA, PELA MUDANA DA TEXTURA DE CALAMENTO PARAUM TEXTURA ENGRENADA OU SERRILHADA E PELO AUMENTO DAVARIAO DAS DIMENSES DOS CRISTAIS CONSTITUINTES DAROCHA (EXEMPLO: GRANITO)


A Figura 69 mostra os efeitos da deformao de gros inicialmente

eqidimensionais, com a gerao de gros alongados e fratura de cisalhamento, que

aumentam a permeabilidade da rocha.

Nota-se, que usualmente os granitos empregados como revestimento

de piso, comparadas aos componentes cermicos possuem baixa porosidade que

geralmente no ultrapassa 1,5%.

Ao contrrio das pedras naturais, que no so classificadas de acordo

com a porosidade, os produtos cermicos so divididos em grs, semi-grs e

normais, para materiais respectivamente com capacidade de absoro dgua

menor que 1,5%, entre 1,5 e 4% e mais que 4%. Quanto menor a absoro de gua,

melhores as qualidades mecnicas do piso, pois a porosidade interfere na

resistncia mecnica na razo inversa de sua quantidade, ou seja:

POROSIDADE RESISTNCIA

=

PRESSO

PRESSO

ESFERA

ESFERADEFORMADA

PLANOS DECISALHAMENTO

FIGURA 69 - ESQUEMA EXEMPLIFICANDO O DESENVOLVIMENTO DE FRATURAS DECISALHAMENTO EM UMA ESFERA DEFORMADA CONCOMITANTEMENTE COM ODESENVOLVIMENTO DE HBITO ALONGADO


Absoro dgua a propriedade pela qual certa quantidade delquido capaz de ocupar os vazios da rocha sendo expressa pela relao entre o

volume de gua absorvida pelo volume de poros intercomunicantes.

Rochas porosas devem ser evitadas em ambientes midos por

permitirem a absoro de fluidos que mancham a rocha (Foto 105). A elevada

absoro tambm acarreta uma baixa durabilidade da rocha e a progressiva reduo

de sua resistncia mecnica ao longo do tempo.

.

FIGURA 105 - INFILTRAO DE GUA NA ENTRADA DE ESTABELECIMENTO COMERCIAL,ACARRETANDO O MANCHAMENTO DAS PLACAS 30x30 cm) - BAURU - SP


Os materiais cermicos tambm classificam seus produtos de acordo

com a porcentagem de absoro dgua relacionando-a com a resistncia mecnica

de cada revestimento (Tabela 8).

TABELA 8 ABSORO DGUA(Fonte: Cermica: Tcnica e Arte, 1999a)

CLASSE ABSORO DGUA (%) RESISTNCIA MECNICA

B I a 10 Baixa

Nas pedras, quando capacidade de absoro dgua ultrapassar

valores acima de 0,4% h possibilidade da ocorrncia de manchamentos,

principalmente, quando a fixao das pedras for executada com argamassa

convencional. Por outro lado a prpria colorao da pedra pode evidenciar as

manchas em maior ou menor intensidade. Os granitos claros (branco ou cinza, por

exemplo), propiciam maior contraste decorrentes de manchas indelveis (Foto 106),

ou de umidade (que podem desaparecer quando da evaporao da gua) do que os

escuros (marrons e vermelhos, Foto 107), mesmo que a capacidade de absoro

dgua seja semelhante.

A rocha com maior ndice de absoro dgua e maior permeabilidade,

seja pela presena de microfraturas ou pelas relaes de contato entre os gros,

ser rapidamente deteriorada e poder perder as suas caractersticas principais

(estticas: brilho, cor, capacidade de polimento e fsicas: resistncia abraso, ao

ataque qumico e manchamento, dureza, resistncia trao), que lhe conferem a

funo de embelezamento e proteo contra reagentes agressivos.


FOTO 107 - PLACAS REVESTINDO (20x180 cm) ESPELHO DE DEGRAU EM RESIDNCIA,MANCHADAS PELA INFILTRAO DE GUA, PORM A TONALIDADE ESCURA DO MATERIALNO PERMITE A VISUALIZAO NTIDA DAS MANCHAS

FOTO 106 - MACHAS EM PLACAS DE GRANITO (30x30 cm) REVESTINDO PISO EXTERNO,PROVOCADAS PELA ABSORO D'GUA NITIDAMENTE MARCADAS DEVIDO COLORAODA ROCHA (COR CLARA) - BAURU, SP


Produtos cermicos fornecem ndices limtrofes de absoro dgua

para os diferentes ambientes onde o material ser aplicado (Tabela 9), direcionando

o arquiteto na escolha da cermica correta em cada espao, facilidade no oferecida

no setor de rochas ornamentais.

Num pas de clima tropical como o Brasil, a absoro d'gua muito

importante, vista a alta pluviosidade. Esse fator, aliado poluio de regies

urbanas e industriais, traz consigo cidos dissolvidos que corroem os minerais das

pedras carbonticas (mrmores), quando em revestimentos externos, alm de

provocar reaes com outros minerais ocasionando manchamentos (em alguns

casos permanentes) e decomposies minerais.

Nos pases do Hemisfrio Norte, de clima frio, a porosidade e a

absoro dgua tambm representam fatores importantes a serem considerados. A

gua ao congelar-se sofre um aumento de 10% do seu volume original, portanto

materiais com ndices de absoro dgua superiores a 0,5% no tm utilizao

recomendvel, pois o congelamento dgua nos interstcios dos gros pode provocar

fissuras na rocha e comprometer sua resistncia e esttica.

TABELA 9 TABELA DE RECOMENDAES (absoro dgua)(Fonte: Cermica: Tcnica e Arte, 1999a)

AMBIENTES ABSORO DGUA (%)Paredes externas 0 a 3% (em regies sujeitas a neve)

0 a 10% (em outras regies)

Paredes internas 0 a 20%

Pisos residenciais Banheiros: 0 a 6%Quartos e salas: 0 a 10%

Cozinhas: 0 a 6%

Quintais/terraos: 0 a 6%

Escadas e rampas 0 a 6%

Pisos para garagens e caladas 0 a 6%

Piscinas 0 a 3% (em regies sujeitas a neve)0 a 20% (em outras regies)

Pisos industriais 0 a 6%

Pisos de cozinhas industriais e supermercados 0 a 6%


10.3. RESISTNCIA AO DESGASTE ABRASIVO

Abraso o desgaste superficial, por atrito, que as placas ptreas

sofrem e est intimamente relacionada composio mineralgica da rocha (dureza

dos mineras) e ao embricamento (trama) dos mesmos. A resistncia abraso

mede, portanto, a capacidade que o material rochoso tem de no se desgastar

atritado. Este aspecto especialmente importante nos casos dos pisos (trfego de

pessoas, carros).

De acordo com as diretrizes da Norma ABNT NBR-12.042, os ensaios

visam verificar a reduo da espessura (em mm) que duas placas de rocha de 7 x 7

x 2 cm apresentam aps um percurso abrasivo de 1.000 m. O equipamento utilizado

denominado Mquina Amsler, que dispe de uma pista circular mvel de ao (1 m

de permetro), onde so assentados, sob pequena presso, os dois corpos-de-

prova. Estes sero desgastados pela ao de areia quartzosa. O valor do desgaste

Amsler expresso pelo valor mdio da reduo de altura dos corpos-de-prova.

Existe boa correlao entre o desgaste Amsler e a real abraso de pisos revestidos

com rochas, uma vez que a abraso e funo tanto intensidade do trfego quanto da

limpeza do ambiente (gros de quartzo preso sola do sapato).

Rochas ricas em quartzo como os granitos apresentam menor

desgaste abrasivo devido dureza deste material. J rochas ricas em minerais de

baixa dureza (ver Figura 1) s podem ser utilizados como pisos em ambientes de

baixo trfego e elevada limpeza. principalmente o caso dos mrmores.

A no observncia dessas caractersticas, no momento da

especificao, implica na ocorrncia de problemas futuros como perda de brilho das

placas (Foto 108) e at mesmo escoreao da superfcie (Figura 70).


ATRITO

AREIAESBURACAMENTO

PEDRA

SITUAO 1 SITUAO 2

FIGURA 70 ESQUEMA MOSTRANDO O APARECIMENTO DE PEQUENAS DEPRESSESEM PLACAS PTREAS DEVIDO AO SEU ELEVADO DESGASTE POR ABRASO. NESSASREAS OBSERVA-SE O EMPOAMENTO DE GUA, PERDA DE BRILHO, MANCHAS, ETC.

FOTO 108 PERDA DE BRILHO DE PISO POLIDO, DEVIDO AO ATRITO DECORRENTE DE ALTOTRFEGO, EM HALL DE ENTRADA DE EDIFCIO - BOTUCATU, SP

1,60 m


ROCHAS ENSAIO: DESGASTE AMSLER (mm) Mdia Variao

Granitos 0,7 0,3 2,0

Mrmores 3,6 1,3 8,1

O desgaste das rochas pode ser tambm provocado pela escarificao

(arranque) dos gros minerais, o que est condicionado tanto composio, quanto

textura da rocha. A textura metamrfica dos mrmores sobretudo do tipo

sacaride, menos resistente escarificao que aquelas comuns nos granitos. Por

outro lado a granada, de elevada dureza (antigamente as lixas eram feitas com p

de granada) em relao aos feldspatos faz com que este mineral possa ser

arrancado (escorificado) da textura rochosa.

No caso dos pisos cermicos a durabilidade depende da relao entre

a dureza e a intensidade do trfego sobre ele. Sendo um material com grande

controle na produo, com composio e processo de fabrico diversificados, existem

produtos com dureza varivel adaptados a diferentes situaes de trfego. A dureza

das cermicas definida pelo seu valor (classe) PEI Porcelain Encemel Institute,

nome do instituto nos EUA, onde foi desenvolvido um mtodo de avaliao visual

subjetiva para estimar-se a dureza das cermicas. Assim, a classe PEI representa

uma orientao em termos de desgaste. Sua classificao varia de 1 a 5, onde 5 a

classe de maior resistncia ao desgaste, indicado para uso em locais de altssimo

trfego (Tabela 11). Obviamente revestimentos verticais demandam produtos com

PEI menor que os de cermica aplicados em revestimentos horizontais.

TABELA 10 VALORES MDIOS E INTERVALOS DE VARIAO OBTIDOS PARAPROPRIEDADES TECNOLGICAS DOS PRINCIPAIS TIPOS DE ROCHAS ORNAMENTIAS

BRASILEIRAS(Fonte: Chiodi Filho, C., Rodrigues, E. P. , 1997)


TABELA 11 CARACTERSTICAS DA RESISTNCIA AO DESGASTE (ABRASO) DA CLASSIFICAOPEI

(Fonte: Cermica: Tcnica e Arte, 1999a)

AMBIENTES RESISTNCIA ABRASO(PEI)

Paredes externas No necessria

Paredes internas No necessria

Pisos residenciais Banheiros: 1Quartos e salas: 2

Cozinhas: 3

Quintais/terraos: 4

Escadas e rampas 5

Pisos para garagens e caladas 4

Piscinas No necessria

Pisos industriais 5

Pisos de cozinhas industriais e supermercados 5

10.4. RESISTNCIA AO IMPACTO

A maior ou menor capacidade de uma rocha suportar ao mecnica

instantnea (golpe ou impacto) denomina-se tenacidade, que por sua vez depende

dos minerais formadores das rochas, bem como da trama (estrutura e textura)

rochosa.

A resistncia ao impacto determinada atravs da altura de queda de

um corpo slido que provoca ruptura do corpo-de-prova.

Estes ensaios, executados conforme as diretrizes da Norma ABNT-

NBR 12.764, so realizados com 5 corpos-de-prova na forma de placas retangulares

de 20x20x30 cm, apoiados em um colcho de areia de 10 cm de espessura e

submetidas ao impacto pela queda de uma bola de ao de 1 Kg. A altura inicial da

CLASSES DE RESISTNCIA ABRASO(PEI)

1 = baixa2 = mdia

3 = mdia alta4 = alta

5 = altssima e de fcil limpeza


queda de 20 cm, sendo aumentada de 5 em 5 cm at o fraturamento das placas

(Figura 71). O resultado, denominado de mdulo de ruptura, a mdia aritmtica

dos cinco testes e expresso em Kg/cm2.

O valor da energia liberada pelo impacto de um corpo, que provoque a

ruptura de uma placa importante para subsidiar o dimensionamento e a

caracterizao dos materiais utilizados em revestimentos de pisos, soleiras, degraus,

mesas, balces, pias. Quanto menores os valores encontrados, menor a resistncia

ao choque do material, tornando-se, imprescindvel, cuidados quanto ao transporte,

estocagem e colocao.

AREIA

1 Kg

FIGURA 71 ESQUEMA ILUSTRANDOENSAIO DE IMPACTO EM PLACAS DEROCHA(Fonte: Frazo, E. B. & Paraguassu, A. B., 1998)


PISOPLACAPTREA

CONTRA -PISO

IMPACTO(ao mecnica instantnea)

SITUAO 1

FIGURA 72 ESQUEMA ILUSTRANDO SOLEIRA REVESTIDA COM PEDRA EM AMBIENTE DEALTO TRFEGO PEDESTRE OU DE CARGAS

PISOPLACAPTREA

CONTRA -PISO

POSSVEL FRATURA DO MATERIAL,RESULTANTE DE ESFORO

SUPERIOR SUA RESISTNCIA DEIMPACTO

SITUAO 2

FRAGMENTOREMOVIDO PORFRATURAMENTO


A resistncia ao impacto envolve muitos instantes da vida cotidiana:

queda de objetos, carga nos cantos de degraus de escada por transeuntes, carga de

automveis em parques, carga por equipamentos pesados, etc.

FOTO 109 CANTO DE SOLEIRA FRATURADO POR EXCESSO DE CARGA INSTANTNEA EMESTABELECIMENTO COMERCIAL - BOTUCATU, SP

10 cm


IMPACTO(ao mecnica instantnea)

PLACA

CONTRA -PISO

LASCAMENTOTRINCAMENTO

SITUAO 1

SITUAO 2A SITUAO 2B

FIGURA 73 ESQUEMA ILUSTRANDO POSSVEIS CONSEQNCIAS DO IMPACTO SOBRE PISOREVESTIDO COM PLACAS PTREAS: LASCAMENTO (2A) OU TRINCAMENTO (2B) DA SUPERFCIEDO MATERIAL


FOTO 110 FRATURAMENTO (SITUAO 2A DA FIGURA 72) EM CALADA NA ENTRADA DEGARAGEM RESIDENCIAL - BOTUCATU, SP

FOTO 111 TRINCAMENTO (SITUAO 2B DA FIGURA 72) EM CALADA DE ENTRADA DEGARAGEM RESIDENCIAL - BOTUCATU, SP


Nos revestimentos cermicos, sua resistncia ao impacto est

intimamente ligada absoro dgua pelo material, sendo tanto maior quanto

menor for a capacidade de absoro (Tabela 12).

TABELA 12 RELAO ENTRE ABSORO DGUA E RESISTNCIA AO IMPACTO DEREVESTIMENTOS CERMICOS

(Fonte: Cermica: Tcnica e Arte, 1999a)

ABSORO(%)

CLASSE MDULO DE

RUPTURA (Kg/cm2)

USO RECOMENDADO

0 0,5% B I a 350 500 Piso e parede

0,5 3% B I b 300 450 Piso e parede

3 6% B II a 220 350 Piso e parede

6 10% B II b 120 - 220 Parede

O mdulo de ruptura uma caracterstica intrnseca de cada material.

Entretanto, a resistncia ao impacto de uma pea como um todo no depende

somente do mdulo, mas tambm de suas dimenses. Enquanto as dimenses das

peas cermicas so geralmente padronizadas em 3 ou 4 formatos bsicos, o

mesmo no ocorre nas rochas ornamentais, nas quais as dimenses das peas

variam muito.

Para revestimentos de parede a resistncia mecnica pode ser baixa.

J em ambientes submetidos circulao de cargas (como pisos de garagens) e a

impactos (cozinha, quartos de crianas, postos de gasolina) so necessrios

revestimentos que suportem alta carga de ruptura.

Quando uma pessoa com sapatos, em cujas solas esto grudados

gros de areia, sobe uma escada os degraus so submetidos simultaneamente ao

impacto e abraso. O mesmo vlido para os pneus de um carro que adentra uma

garagem pouca distncia da rua.

A resistncia ao impacto fortemente influenciada pela relao angular

do corte da placa ptrea e seu plano de fraqueza mais proeminente (diaclasamento,

foliao, acamamento, etc.).

Os esquemas ilustrados nas Figuras 72 e 73 tambm se aplicam s

cermicas quando no observadas as condies de submisso carga tanto por


ocasio da especificao do material quanto por assentamento irregular,

descontnuo (Fotos 112 e 113).

FOTO 112 FRATURAMENTO DE PEA CERMICA EM GARAGEM - BOTUCATU, SP


FOTO 113 FRATURAMENTO E LASCAMENTO DE LAJOTA CERMICA EM GARAGEM -BOTUCATU, SP


10.5. RESISTNCIA COMPRESSO UNIAXIAL

A resistncia compresso de rochas exprime a resistncia ruptura a

material ptreo quando submetido a uma carga vertical contnua. Entretanto,

raramente as placas de rocha so utilizadas como elementos estruturais (colunas,

pilares) submetidos a esforos de compresso (Figura 74).

Os ensaios de compresso uniaxial, orientados pela Norma ABNT-NBR

12.767, visam quantificar o esforo (carga/unidade de superfcie) que provoca a

ruptura da rocha, quando submetida compresso uniaxial. Para a execuo

preparam-se cinco corpos-de-prova, de forma cbica com arestas de 7 cm, tambm

podem ser adotados corpos cilndricos de 5 ou 7 cm de dimetro (), por 10 ou 12cm de altura (h) (Figura 75) . Esses corpos-de-prova so submetidos lentamente a

cargas, em uma prensa hidrulica com capacidade de 200 t, at a sua ruptura.

A tenso de ruptura calculada pela frmula e expressa em MPa:

PILAR MACIODE ROCHA

CARGA(COMPRESSO)

LAJE DE PISO SUPERIOR OU COBERTURA

PISO

FIGURA 74 ESQUEMA ILUSTRANDO SITUAO DE COMPRESSO EM PILAR, OU COLUNA DEPEDRA


As rochas que apresentam elevada resistncia compresso

apresentam, geralmente, valores adequados de outras caractersticas, como baixa

porosidade, alta resistncia flexo, etc. A resistncia compresso influenciada

pela textura (granulao absoluta e relativa, Figuras 78 e 79, dos tipos de contatos

interminerais, Figura 78, da disposio espacial dos minerais, Figura 79), e pela

estrutura (foliao, xistosidade, gnaissificao, baldeamento, acamamento, Figura

80) da rocha. Quanto granulao absoluta, rochas de granulao fina, mdia ou

grossa, de um mesmo tipo petrogrfico, possuem resistncia decrescente

compresso, respectivamente (Figura 76). Quanto granulao relativa, rochas

eqigranulares so mais resistentes compresso uniaxial que rochas

ineqigranulares ou porfirticas (Figura 77). Por outro lado, rochas com contatos

intergranulares serrilhados (textura engrenada) resistem mais que rochas com

contatos intergranulares dominantemente planares (trama poligonal ou de mosaico)

(Figura 78), rochas formadas por minerais com arranjo espacial aleatrio resistem

mais compresso uniaxial que rochas formadas dominantemente por minerais iso-

orientados (Figura 79). Ela pode ser macia ou homognea (granitos, sienitos,

basaltos), ou orientada ou heterognea (gnaisses, xistos, ardsias).

onde: =r tenso de ruptura (MPa) P = esforo de ruptura (KN) aplicada pela prensa

A = rea de carga do corpo-de-prova (m2) submetida ao esforo

AP

R =P

REA (A) = 5 a 7 cm

h = 10 a 12 cm

FIGURA 75 - MEDIDAS DE CORPOSCILNDRICOS SUBMETIDOS AENSAIOS DE COMPRESSOUNIAXIAL


P

GRANULAOFINA

P

GRANULAOMDIA

P

GRANULAOGROSSA

DIMINUIO DA COMPRESSO UNIAXIAL

FIGURA 76 ESQUEMA ILUSTRANDO A INFLUNCIA DA GRANULAO DAROCHA NA MAIOR OU MENOR RESISTNCIA COMPRESSO UNIAXIAL

DIMINUIO DA RESISTNCIA COMPRESSO UNIAXIAL

FIGURA 77 ESQUEMA ILUSTRANDO A INFLUNCIA DO TAMANHODOS CRISTAIS NA MAIOR OU MENOR RESISTNCIA COMPRESSO UNIAXIAL

P

MINERAISEQIGRANULARES

MINERAISINEQIGRANULARES

OU PORFIRTICAS

P


A estrutura influencia decisivamente a resistncia compresso de

uma rocha. Em rochas com estruturas planares (estratificao, foliao, xistosidade)

a resistncia compresso uniaxial na direo perpendicular estrutura

(acamamento, foliao, clivagem) ser sensivelmente maior que na direo paralela

ou inclinada da estrutura planar, respectivamente (Figura 80).

DIMINUIO DA RESISTNCIA COMPRESSO UNIAXIAL

FIGURA 78 ESQUEMA ILUSTRANDO A INFLUNCIA DOSCONTATOS INTERMINERAIS NA RESISTNCIA COMPRESSOUNIAXIAL DE UMA ROCHA

TRAMA ENGRENADA

P

TRAMA POLIGONALOU DE MOSAICO

P

AUMENTO DA RESISTNCIA COMPRESSO UNIAXIAL

FIGURA 79 ESQUEMA ILUSTRANDO A INFLUNCIA DOARRANJO ESPACIAL DOS CRISTAS NA RESISTNCIA DA ROCHA COMPRESSO UNIAXIAL

ARRANJO"ALEATRIO" OU

"CATICO"

P

ARRANJO"ORIENTADO" OU

"PARALELO" OU "ISO-ORIENTADO"

P


10.6. RESISTNCIA FLEXO

A flexibilidade de um corpo exprime a sua resistncia quando submetido

simultaneamente a compresso e trao resultantes da aplicao de uma carga em

sua superfcie (Figura 81). Em outras palavras, exprime a sua capacidade de

"vergar-se" antes de sua ruptura.

P P P

COMPRESSOPARALELA ESTRUTURA

COMPRESSOOBLQUA

ESTRUTURA

COMPRESSOPERPENDICULAR

ESTRUTURA

AUMENTO DA RESISTNCIA COMPRESSO UNIAXIAL

FIGURA 80 ESQUEMA ILUSTRANDO A INFLUNCIA DE UMA ESTRUTURA PLANAR NAMAIOR OU MENOR RESISTNCIA COMPRESSO UNIAXIAL DE UMA ROCHA

P

MATERIAL

APOIO

COMPRESSO (C)

TRAO (T)

SITUAO 1

SITUAO 2

FIGURA 81 ESQUEMA ILUSTRANDO MECANISMO DA FLEXO EM CORPO BI-APOIADO. EMRESPOSTA A UMA CARGA (P) SURGEM AS REAES (R) NOS APOIOS, ESFOROS DECOMPRESSO (C) NA PARTE SUPERIOR DO CORPO E ESFOROS DE TRAO (T) NASUPERFCIE OPOSTA (PARTE INFERIOR)

R R


As placas que revestem edificaes, e que so fixadas por ancoragem

metlica, sem argamassa (Figura 82), sofrem a ao da fora dos ventos, sendo

solicitadas flexo (Figura 83). Nestas condies o revestimento ter que ser

relativamente flexvel para absorver tanto acomodaes de suporte quanto as foras

do vento que exercem uma presso sobre a placa (fora/superfcie). As relaes

entre a velocidade do vento e o mdulo de flexo mnimo do material a ser

empregado so definidas pela Norma ABNT-NBR 6.123 (Foto 114).

FIGURA 82 ESQUEMA MOSTRANDO OS PRONCIPAIS TIPOS DE ANCORAGEM DE PLACAS DEROCHA EM REVESTIMENTO DE FACHADAS: POR DISPOSITIVO METLICO (1) COMCHUMBADOR TIPO RABO DE ANDORINHA (2) OU TIPO PARAFUSO DE EXPANSO (3); PORGANCHO DE FIXAO (5) COM TELA METLICA (4)(Fonte: Frazo, E. B. & Paraguassu, A. B., 1998)

1

2

3

4

5


PAREDE(SUPORTE)

PLACAS

PEA METLICAPARA ANCORAGEM

SITUAO 1

PAREDE(SUPORTE)

PLACAS

PEA METLICAPARA ANCORAGEM

VENTO

SITUAO 2

FIGURA 83 ESQUEMA ILUSTRANDO A FLEXO DE PLACAS ANCORADAS FACHADA SOB OEFEITO DA FORA DO VENTO


As solicitaes de flexo tambm so grandes durante o polimento e

transporte das chapas.

Os ensaios utilizados para a caracterizao do mdulo de flexo de

rochas submetidas a esforos flexivos, regulamentados pela Norma ABNT-NBR

12.763, so dois:

1) Ensaio de flexo por carregamento em 3 pontos. Opera corpos-de-prova

de 20x10x5 cm (Figura 84), sob solicitao feita em 3 pontos de carregamento lento

e progressivo at a sua ruptura. Este ensaio d indicaes sobre a resistncia

potencial do bloco de rocha, mais do que do produto obtido (placas).

Os corpos so medidos com um paqumetro e permanecem em estufa

durante 24 horas aps serem serrados.

FOTO 114 PLACA TRINCADA PELA FORA DO VENTO QUE SUPEROU SUA TENSO DERUPTURA NA FLEXO DA ROCHA(Fonte: Giafarov, P.F., 1997)

7 cm


Posteriormente os corpos so colocados em suportes (cutelos) paralelos entre si e

perpendiculares ao eixo maior do corpo-de-prova (Figura 85). Os corpos so

apoiados em dois cutelos inferiores (de reao) e um superior (de ao). Ento,

abaixa-se o cutelo de compresso da prensa causando o rompimento do corpo-de-

prova (Figura 86).

FIGURA 84 - DIMENSES DO CORPO DE PROVA

5 cm

20 cm

10 cm

FIGURA 86 ESQUEMA DO ENSAIO DE FLEXO POR CARREGAMENTO EM 3 PONTOS(Fonte: Frazo, E. B. & Paraguassu, A. B., 1998)

P

b = 20 cm

d = 5 cm

L

CORPO-DE-PROVA

CUTELODE AO

CUTELO DEREAO

SUPORTEDO CUTELODE REAO

FIGURA 85 - ESQUEMA DA DISPOSIO DOS SUPORTES DOS CUTELOS DE AO EREAO EM RELAO AO CORPO DE PROVA (VISTA EM PLANTA)

20 cm

10 cmCUTELO DE

REAO SOB OCORPO DE

PROVA

VISTA SUPERIORDO CORPO DE

PROVA

CUTELO DEREAO SOB O

CORPO DEPROVA

CUTELO DE AOSOBRE O CORPO DE

PROVA


A tenso de ruptura flexo (R) calculada pela seguinte expresso:

Os valores determinados indicam a tenso mxima de flexo que a rocha

suporta. Esta tenso depende muito da superfcie e espessura de placas externas a

serem ancoradas.

No caso dos granitos, segundo a Norma Americana ASTM C 615,

valores abaixo de 10,34 MPa so considerados restritivos, exigindo placas de

espessuras maiores e reas menores, para suportar tais solicitaes (Fotos 115 e

116)

223bdPLR =

onde:R = tenso de ruptura na flexo (MPa)P = fora de ruptura (KN)L = distncia entre os suportes inferioresb = largura do corpo-de-prova (m)d = espessura do corpo-de-prova (m)

FOTO 115 PLACA POLIDA DE GRANITO"AMNDOA IMPERIAL" CARACTERIZADO POR R =11,3 MPa, BAIXA RESISTNCIA FLEXOQUANDO COMPARADO COM O LIMITEESPECIFICADO PELA NORMA ASTM C 615 (10,34Mpa)

1 cm


Os mrmores apresentam resistncias menores em relao aos granitos

(Tabela 13).

ROCHAS ENSAIO: RESIST. FLEXO (MPa) Mdia Variao

Granitos 18 8 - 28

Mrmores 18 6 - 28

2O.) Ensaio de flexo por carregamento em 4 pontos. O ensaio segue as

diretrizes da Norma ASTM 880 (Figura 89). Utilizam-se corpos-de-prova de

espessura mnima de 2,5 cm, largura igual a 1,5 vezes a espessura e comprimento

de 10 vezes a espessura (Figura 87). Este ensaio, executado nas mesmas

condies do anterior, mais apropriado para avaliar a resistncia efetiva das

placas e permitir seu melhor dimensionamento geomtrico.

TABELA 13 VALORES MDIOS E INTERVALOS DE VARIAO OBTIDOS PARAPROPRIEDADES TECNOLGICAS DOS PRINCIPAIS TIPOS DE ROCHAS ORNAMENTIAS

BRASILEIRAS(Fonte: Chiodi Filho, C., Rodrigues, E. P., 1997)

FOTO 116 PLACA POLIDA DE GRANITO "PRETOAPI" MUITO RESISTENTE FLEXO (R = 26,0MPa), QUANDO COMPARADO AO VALOR CRTICODETERMINADO PELA ASTM (10,34 Mpa)

1 cm


Os corpos devem permanecer em estufa durante 24 horas aps serem

serrados. Posteriormente os corpos so colocados em suportes (cutelos) paralelos

entre si e perpendiculares ao eixo maior do corpo-de-prova (Figura 88). Os corpos

so apoiados em dois cutelos inferiores (de reao) e dois superiores (de ao).

Ento, abaixa-se o cutelo de compresso da prensa, que deve ficar a meia distncia

dos suportes de apoio e paralelos a este, causando o rompimento do corpo-de-prova

(Figura 86).

FIGURA 87 - DIMENSES DO CORPO DE PROVA

2,5 cm

d x 10 = 25 cm

d x 1,5 = 3,75cm

FIGURA 88 - ESQUEMA DA DISPOSIO DOS SUPORTES DOS CUTELOS DE AO EREAO EM RELAO AO CORPO DE PROVA (VISTA EM PLANTA)

25 cm

3,75 cmCUTELO DE

REAO SOB OCORPO DE

PROVA

VISTA SUPERIORDO CORPO DE

PROVA

CUTELO DEREAO SOB O

CORPO DEPROVA

CUTELOS DE AOSOBRE O CORPO DE

PROVA


Aps o rompimento dos corpos-de-prova, utiliza-se a seguinte frmula

para clculo da tenso mxima de flexo suportada pela amostra, antes da sua

ruptura:

A resistncia flexo bastante dependente da estrutura e da textura

da rocha, assim como a resistncia compresso. Estruturas orientadas, ou

bandadas, conduzem a resistncias diferentes, conforme as solicitaes se dem no

plano perpendicular ou paralelo a estas (Figura 90). A textura que resultar de menor

embricamento dos cristais, ou de granulao grossa, apresentar diferentes planos

de fraqueza, pelos quais a rocha, ou a placa, pode se romper (Figura 91).

243dPLR =

onde:R = tenso de ruptura na flexo (MPa)P = fora de ruptura (KN)L = distncia entre os suportes inferioresd = espessura do corpo-de-prova (m)

FIGURA 89 ESQUEMA DO ENSAIO DE FLEXO POR CARREGAMENTO EM 4 PONTOS

P

b = d x 10 cm

d = 2,5 cm

L

CORPO-DE-PROVA

P

CUTELODE AO

CUTELODE

REAO

SUPORTEDO CUTELODE REAO


A resistncia flexo fator importante no dimensionamento das chapas

de rochas ornamentais, pois, semelhana da resistncia compresso, o mdulo

de flexo caracterstico para cada material.

AUMENTO DA RESISTNCIA FLEXO

FIGURA 90 ESQUEMA ILUSTRANDO A INFLUNCIA DA ORIENTAO DA ESTRUTURA DAROCHA NA MAIOR OU MENOR RESISTNCIA FLEXO (R)

P

TENSO PARALELA ESTRUTURA

P

TENSO OBLQUA ESTRUTURA

P

TENSO PERPENDICULAR ESTRUTURA

DIMINUIO DA RESISTNCIA A ESFOROS DE PRESSO

FIGURA 91 ESQUEMA ILUSTRANDO A MAIOR OU MENOR RESISTNCIA FLEXO EM FUNODA TEXTURA DA ROCHA

P

GRANULAO FINA

P

GRANULAO MDIA

P

GRANULAO GROSSA


10.7. COEFICIENTE DE DILATAO TRMICA LINEAR

As variaes de temperatura provocam variaes no volume dos

objetos. Uma maior agitao entre as molculas (mais energia, mais calor, maior

temperatura) faz com que haja aumento na distncia mdia entre elas e,

conseqentemente do volume total do material. Este fenmeno chamado de

dilatao trmica.

As rochas, como a maioria dos materiais, apresentam variao de

volume com a variao de temperatura, dilatando-se com o aquecimento e

contraindo-se ao serem resfriadas. Este comportamento importante para

revestimentos com pedras, seja em pisos ou paredes, que estejam sujeitos

variao de temperatura.

Uma placa ptrea (ou de outro material de revestimento), mantida

numa temperatura T1 apresenta um comprimento inicial L1. Quando submetida a um

acrscimo de temperatura T (sendo T2 > T1) seu comprimento sofre um acrscimode L, apresentando um comprimento final L2 (Figura 92).

A determinao do coeficiente de dilatao trmica efetuada de

acordo com a Norma ABNT NBR 12.765. So utilizados dois corpos-de-prova

cilndricos de 3,2 cm de dimetro e 7 cm de comprimento. So aquecidos em gua,

L1 L

T1

T2

L2

FIGURA 92 - ESQUEMA ILUSTRANDO A VARIAO DEVOLUME DE UMA PLACA PTREA EM FUNO DAVARIAO DE TEMPERATURA NELA INCIDENTE


numa temperatura variando na faixa de 0o a 50oC, com o registro resultando nas

variaes no comprimento do corpo-de-prova (Figura 93).

Sabe-se que, para alguns slidos so necessrios pr-

condicionamentos e uma programao de testes especficos, para uma correta

avaliao do comportamento da expanso trmica. No caso das rochas, por

exemplo, o efeito de histerese (microfraturamentos) comum devido a dilataes

diferenciadas entre os gros minerais quando existe variao brusca de

temperatura. No ensaio, evita-se a histerese variando a temperatura numa taxa

constante de 0,3oC/min.


A partir dos dados obtidos calcula-se o coeficiente de dilatao trmica

linear pela grandeza:

FIGURA 93 - ESQUEMA ILUSTRANDO EQUIPAMENTO UTILIZADO PARA OENSAIO DE DILATAO TRMICA(Fonte: NBR 12.765, 1992C.)


A dilatao geralmente medida de modo linear e expressa na forma

de um coeficiente, mas sua manifestao tridimensional, portanto volumtrica.

O coeficiente de dilatao trmica de uma rocha depende de vrios

parmetros:

1. Da mineralogia da rocha e de sua composio mineralgica volumtrica (moda).

Cada espcie mineral tem um coeficiente de dilatao trmica especfico e que

varia de acordo com a direo cristalogrfica do mineral. Minerais do sistema

cbico, onde todas as direes cristalogrficas so iguais, s apresentam um

coeficiente trmico. Minerais dos sistemas tetragonal, trigonal e hexagonal, onde

duas direes cristalogrficas so iguais e outra diferente, apresentam dois

coeficientes de dilatao trmica. Minerais dos sistemas monoclnico, triclnico e

ortorrmbico, onde as trs direes cristalogrficas so distintas, apresentam trs

coeficientes de dilatao trmica (Figura 94).

2. Da porosidade da rocha e de sua capacidade de absoro d'gua

(permeabilidade).

3. Da trama da rocha envolvendo tanto os contatos interminerais, quanto a

disposio espacial da rocha.

4. Da estrutura da rocha, principalmente quando lineares (clivagem, foliao,

xistosidade, gnaissificao, bandeamento).

5. Do grau de microfissuramento da rocha (100 x no de microfissuras / mm2).

TLL

o =

onde: = coeficiente de dilatao trmica linear (mm/moC)L = diferena de comprimento (m)T = diferena de temperatura (oC) Lo = comprimento inicial (m)


Rochas porosas, permeveis e microfraturadas tm coeficiente de

dilatao trmica menor que rochas macias e compactas, pois parte do aumento do

volume durante o aquecimento absorvido pelo fechamento dos poros e fissuras.

O coeficiente de dilatao importante para dois aspectos do

revestimento:

1. O dimensionamento da espessura das juntas de dilatao entre placas

sucessivas. Juntas muito delgadas entre blocos com alto coeficiente de dilatao

fazem com que a temperaturas elevadas as placas se toquem com o surgimento

de uma enorme compresso horizontal que pode fragment-las e/ou solt-las do

seu substrato de assentamento (Figura 95 e Foto 117).

LaLbLc

FIGURA 94 - COEFICIENTES DE DILATAO LINEAR DE MINERAIS PERTENCENTES AOSISTEMA CRISTALOGRFICO CBICO (A), TETRAGONAL, HEXAGONAL E TRIGONAL(B) E MONOCLNICO, TRICLNICO E ORTORRMBICO (C)

La = Lb = Lc

A

LaLb

Lc

La = Lb Lc

B

LaLb

LcLa Lb Lc

C

LaLb

Lc


2. A durabilidade da rocha. Em rochas com elevado coeficiente de dilatao trmica

sucessivamente aquecidos (durante o dia) e resfriados ( noite) ocorre uma

gradual fadiga e enfraquecimento da trama da rocha, o que resulta na queda da

sua qualidade tecnolgica e propicia uma maior infiltrao de agentes qumicos.

Em rochas com forte estrutura planar, o processo de repetidas expanses e

contraes pode levar ao destacamento de leitos rochosos com espessura

milimtricas, paralelas estrutura planar (esfoliao, descascamento,

escamamento).

SITUAO 1 ESTADO INICIAL

SITUAO 2 DILATAOTRMICA E TENSIONAMENTOENTRE AS PLACAS

SITUAO 3 RETORNO AOESTADO INICIAL: OTENSIONAMENTO PROVOCOU ODESCOLAMENTO DA PLACACENTRAL

FIGURA 95 ESQUEMA ILUSTRANDO O DESCOLAMENTO DE PLACAS DE REVESTIMENTOPTREO POR M DIMENSIONAMENTO DAS JUNTAS DE DILATAO

PLACADESCOLADA


FOTO 117 DESCOLAMENTO DE PLACA PTREA EM FACHADA DEBANCO - BAURU, SP


DESCRIO DOMATERIAL

COEFICIENTE DE DILATAOTRMICA LINEAR10-6x(1OC-1)(mm/m1OC)

Basalto 5,4

Diabsio 5,4

Granito 6,0 - 9,0

Quartzito 11,0

Arenito 5,0 - 12,0

Calcrio 5,0 - 8,9

Mrmore 3,0 -15,0

Alumnio 22,8 - 26,0

FIGURA 96 ESQUEMA MOSTRANDO CONSEQNCIAS DADILATAO E CONCENTRAO TRMICA REPETIDA:AFROUXAMENTO DA TRAMA DA ROCHA E APARECIMENTO DEFISSURAS QUE COMPROMETEM A RESISTNCIA DO MATERIAL

SITUAO 1 SITUAO 2

AQUECIMENTO

TABELA 14 - VALORES DE COEFICIENTES DE DILATAO TRMICA LINEAR DEALGUMAS ROCHAS E DO ALUMNIO


FOTO 118 FRATURAMENTO DE ROCHA POR EXPOSIES TRMICAS - BOTUCATU, SP


10.8. MDULO DE DEFORMABILIDADE ESTTICO

O mdulo de deformabilidade (ou elasticidade) esttico caracteriza a

faixa de carregamento que determinado material suporta antes de sofre uma

deformao irreversvel (deformao plstica ou ruptura). Deformaes plsticas

caracterizam materiais dcteis e rupturas materiais elsticos (ou quebradios)

(Figura 97).

As rochas, assim como os outros materiais, deformam-se quando

submetidas a esforos compressivos estticos. O carregamento esttico, assim

como a compresso uniaxial, no uma solicitao comum aos revestimentos de

pedra, s ocorrendo quando esta assume papel estrutural na construo (pilares,

colunas, pedestais) ou no caso de expanso trmica de placas ptreas sucessivas

separadas por juntas de dilatao insuficientes.

O ensaio segue as recomendaes da Sociedade Internacional de

Mecnica de Rochas ISRM, cujo procedimento compatvel com a Norma ASTM

D 3148.

SITUAO 1 SITUAO 2 SITUAO 3

FIGURA 97 ESQUEMA ILUSTRANDO UM CORPO EM ESTADOINICIAL, ANTES DA APLICAO DE ESFOROS (situao 1); ADEFORMAO ELSTICA DO MESMO DEVIDO APLICAO DECOMPRESSO ESTTICA EXERCIDA (situao 2); E ARECUPERAO DA FORMA INICIAL, APS CESSADA AAPLICAO DOS ESFOROS (situao 3)

L

L'

P P


Este ensaio visa determinar a deformabilidade da rocha quando

submetida a esforos compressivos estticos. Utilizam-se, para tanto, corpos com

forma cilndrica com faces planas dispostas perpendicularmente em relao ao seu

eixo longitudinal. A relao altura/dimetro deve situar entre 2 e 3. O dimetro,

preferencialmente, no deve ser inferior a 54 mm.

Os corpos so submetidos a uma tenso equivalente cerca de 50 a

75% da sua tenso de ruptura utilizando-se a mesma prensa hidrulica usada no

ensaio de resistncia compresso uniaxial (Figura 98). Durante esse procedimento

variaes no comprimento do corpo-de-prova so medidos continuamente com

instrumentos especficos.

FIGURA 98 - ESQUEMA ILUSTRANDO A PRENSA HIDRULICA UTILIZADA TANTOPARA O ENSAIO DE COMPRESSO UNIAXIAL COMO PARA A DETERMINAO DOMDULO DE DEFORMABILIDADE ESTTICO

SENSOR DEDEFORMAOLONGITUDINAL"STRAIN GAGE"

SENSOR DEDEFORMAOTRANSVERSAL

"CLIP GAGE"

PRATOSUPERIOR

RTULA

PRATOINFERIOR


O mdulo de deformabilidade a relao entre a tenso de esforo (P) e a

deformao longitudinal do material (L + L'). Quanto maior o valor do mdulo, menos

deformvel a rocha.

O ensaio permite obter uma curva do tipo deformao x tenso

uniaxial, podendo-se calcular o mdulo atravs da expresso:

O mdulo de deformabilidade esttica de importncia restrita no dia-a-dia do

arquiteto pois muito rara a especificao de pilares de rochas macias em

projetos. Quando utilizados estes pilares tm em sua maioria papel de decorao e

no de sustentao. Mas, por outro lado, o valor do mdulo de deformabilidade de

grande utilidade para a avaliao da qualidade de uma pedra destinada ao

revestimento. Valores elevados de mdulos (baixa deformabilidade) sugerem, dentre

outras caractersticas, baixa porosidade, altas resistncias mecnicas e baixo grau

de alterao.

ROCHAS ENSAIO: RESIST. FLEXO (MPa) Mdia Variao

Granitos 37 20,5 - 47,0

Mrmores 55,5 55,3 - 55,8

=eE

onde:eE = mdulo de deformabilidade esttico (Mpa) = incremento de tenso axial no intervalo

considerado (Mpa) = incremento da deformao axial

TABELA 15 VALORES MDIOS E INTERVALOS DE VARIAO OBTIDOS PARA MDULOSDE DEFORMABILIDADE ESTTICO DE GRANITOS E MRMORES


10.9. DETERMINAO DA VELOCIDADE DE VIBRAO E DOCOEFICIENTE ELSTICO DE ULTRA-SOM EM ROCHAS

Este ensaio regulamentado pela norma americana ASTM D2845, 90

e destina-se a:

1. medir a velocidade de vibrao das ondas de compresso e de cisalhamento na

rocha, ou seja, a velocidade (V) de propagao de uma onda longitudinal, em um

percurso (D), que efetivamente infinito (:) na extenso lateral (Figura 99). Pode-se, desta forma, estimar as condies fsicas (sanidade da rocha) em que se

encontra o referido corpo-de-prova, atravs de alteraes observadas nas

velocidades de vibrao das ondas;

2. determinar as constantes elsticas de ultra-som. Essas constantes determinadas

neste ensaio, so denominadas de ultra-som quando as freqncias de vibrao

usadas so superiores ao alcance auditivo.

Este mtodo vlido para determinar velocidades de ondas em rochas,

embora as velocidades obtidas em rochas polidas possa sofrer influncia de fatores

como direo e distncia percorridas.

A principal vantagem do teste de ultra-som produzir velocidades de

ondas de compresso e cisalhamento, alm de fornecer valores de ultra-som para a

determinao das constantes elsticas de rochas compactas e homogneas.

Geralmente os valores das constantes elsticas no esto de acordo

com aqueles determinados por mtodos estticos em laboratrio ou "in situ". Do

mesmo modo que a velocidade da onda medida no est de acordo com as

D = :

D

FIGURA 99 - ESQUEMA ILUSTRANDO AS COMPONENTESLONGITUDINAL E LATERAL DE UMA ONDA


velocidades ssmicas, porm oferecem grandes aproximaes. A avaliao das

propriedades da rocha por ultra-som de grande valia para uma anlise prvia das

propriedades estticas do material. Alm de ser importante para se estimar os

efeitos da compresso uniaxial e da saturao de gua na velocidade de vibrao.

A determinao da velocidade de ultra-som no corpo rochoso est

relacionada com:

a distncia e o tempo percorridos pelas ondas no corpo; as ondas de compresso e cisalhamento em espcies rochosas, incluindo, ainda

as exigncias quanto instrumentao e os tipos de transdutores;

os mtodos de preparao; a granulometria e a geometria espacial dos minerais da rocha.

Os equipamentos para a realizao do teste (Figura 100) devem conter

componentes eletrnicos e procedimentos de proteo compatveis para garantir a

eficincia da transferncia de energia.

FIGURA 100 - ESQUEMA ILUSTRANDO COMPONENTES DO EQUIPAMENTO DEDETERMINAO DAS CONSTANTES DE VIBRAES DE ONDAS DE ULTRA-SOM. OSELEMENTOS EM LINHA TRACEJADA SO OPCIONAIS , DEPENDENDO DO MTODOUTILIZADO PARA A MEDIO DO PERCURSO E SENSIBILIDADE DE VOLTAGEM DOOSCILOSCPIO(Fonte: ASTM D 2845, 1990)

UNIDADEGERADORA

DEVIBRAES

alavancaproduo

produoprincipal

CORPO

TRANSMISSO

RECEPO

AMPLIFICADOR

TEMPO DECIRCUITOLENTO

CONTADOR ELETRNICO

comeo fim

OSCILOSCPIO

VIBRAO DIRETA

VIBRAO TRANSMITIDA


Da Figura 100 tm-se:

1. uma unidade de gerao de vibrao eletrnica e uma voltagem externa ou

amplificadores de potncia, caso necessrio. A repetio das vibraes devem

ser fixadas em 60 repeties/segundo.

2. transmissores responsveis pela converso de vibraes eltricas em mecnicas

na transmisso, e o inverso na recepo (Figura 101).

Condies ambientais como temperatura, umidade e impactos devem

ser considerados na seleo do elemento de transmisso.

3. amplificador de voltagem. Requer-se a amplificao da voltagem quando a

potncia desenvolvida relativamente baixa.

4. ctodo de oscilao de raios para visualizao das formas das ondas. Mostra a

voltagem da vibrao aplicada nos transdutores de transmisso e a voltagem

desenvolvida pelos mesmos.

A proporo entre a distncia percorrida pela onda e a medida mnima

lateral do corpo no deve exceder 5. A distncia percorrida pela onda deve ser 10

vezes maior que a mdia granulomtrica do corpo-de-prova, para possibilitar a

determinao da propagao das ondas.

O tamanho dos gros da rocha, a freqncia de ressonncia dos

transdutores e a medida lateral mnima do corpo-de-prova so fatores que podem

afetar os resultados do ensaio.

ROCHA T R

VIBRAESELTRICAS

VIBRAESELTRICAS

VIBRAESMECNICAS

VIBRAESMECNICAS

FIGURA 101 - ESQUEMA ILUSTRANDO A FUNO DOSTRANSMISSORES (T) E RECEPTORES (R)


10.9.1. DETERMINAO DA DISTNCIA PERCORRIDA EDENSIDADE

Posicionam-se os transdutores no corpo-de-prova em linha

perpendicular a cada superfcie. Mede-se a distncia percorrida pela onda de centro

a centro de rea de contato dos transdutores (Figura 102).

A densidade do corpo calculada atravs da massa e do volume do

corpo-de-prova:

10.9.2. DETERMINAO DA DURAO DA VIBRAO

Aumenta-se a voltagem produzida pelo gerador de vibrao, o alcance

do amplificador, e a sensibilidade do oscilador. Calcula-se um nvel otimizado, dando

uma elevada na vibrao inicial para permitir um tempo de medio mais preciso.

FIGURA 102 - ESQUEMA ILUSTRANDO O POSICIONAMENTO DETRANSMISSORES (T) E RECEPTORES (R) NA SUPERFCIE DOCORPO DE PROVA. NOTA-SE A MARCAO DA DISTNCIA (D)PERCORRIDA PELA ONDA

ROCHA T R

D

vmd =

onde:d = densidade (Kg/m3)m = massa do corpo-de-prova (Kg)v = volume do corpo-de-prova (m3)


Mede-se o tempo de durao com uma preciso de 1 parte para 100

de ondas de compresso e 1 parte para 50 de ondas de cisalhamento, usando

circuitos lentos, juntamente com o osciloscpio. Pode-se, ainda, posicionar o

contador para sua maior preciso.

O osciloscpio usado com um circuito lento para mostrar ambas as

vibraes, de compresso e de cisalhamento, desde a chegada da primeira vibrao

transmitida, e medir o tempo de percurso.

Zera-se o tempo do circuito incluindo ambos os transmissores, o

dispositivo para medir o tempo de percurso e aplica-se uma correo na medida de

durao de percurso. Este fator permanecer constante para um determinado nvel

de tenso da rocha, se as caractersticas do circuito no se alterarem.

A chegada da primeira onda transmitida corresponde onda de

compresso. A amplitude da onda de cisalhamento para a de compresso pode ser

aumentada e seu tempo de chegada determinada mais exatamente pela parte mais

grossa dos elementos transdutores de cisalhamento. Este tipo de elemento gera

alguma energia de compresso, assim ambas as ondas podem ser detectadas. A

energia de transmisso entre o corpo-de-prova e cada transmissor pode ser

melhorada usando-se uma fina camada de ligao tal como o vcuo, ou resina, e

pressionando-se o transmissor contra o corpo-de-prova com uma pequena fora de

assentamento.

Para corpos submetidos a esforos uniaxiais as primeiras vibraes de

ondas de compresso recebidas so bem definidas.

10.9.3. DETERMINAO DA CONSTANTE ELSTICA DEULTRA-SOM

A rocha pode ser isotrpica ou possuir um pequeno grau de anisotropia

se a constante elstica for calculada. Para se estimar o grau de anisotropia da rocha

mede-se a velocidade da onda de compresso em 3 direes ortogonais, e numa

quarta direo orientada a 45o de uma das outras trs, para checagem. As equaes

para uma mdia isotrpica no podem ser aplicadas se alguma das 3 velocidade de


ondas de compresso variar por mais de 2% do seu valor mdio. Para grandes

anisotropias a porcentagem de possibilidade de erro na constante elstica seria

grande.

Para se calcular a propagao das velocidades de ondas de

compresso (Vp) e de cisalhamento (Vs):

Se o grau da velocidade de anisotropia menor que 2%, calcula-se a

constante elstica assim:

No relatrio do ensaio deve contar:

identificao do corpo-de-prova, incluindo o tipo de rocha e localizao; ensaio de densidade do corpo; indicao gerais das condies de umidade do corpo; nvel de esforo do corpo; clculo da velocidade de vibrao para onda de compresso e cisalhamento com

direes e medida;

clculo da constante elstica de ultra-som (se o grau de anisotropia noultrapassar o limite permitido);

clculo da mdia entre transmisso e a espcie; propriedades fsicas, composio, petrografia, se for determinado.

p

pp T

LV =

s

ss T

LV =

onde:V = velocidade de propagao da vibrao (m/s)L = distncia percorrida pela vibrao (m)T = tempo de durao da vibrao (s)

22

22 )]43([ 2

sp

sps

VVVVdV

E =

onde:V = velocidade de propagao da vibrao (m/s)L = distncia percorrida pela vibrao (m)T = tempo de durao da vibrao (s)

caracterização de placa de rocha

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