CAPTULO VI

ENSAIOS DE CARACTERIZAO TECNOLGICA

VI.1 Introduo

Um dos enfoques da pesquisa foi a realizao de um conjunto de ensaios e anlises laboratoriais

visando o conhecimento de parmetros fsicos e mecnicos, mineralgicos, e dos aspectos

condicionantes da alterabilidade observveis em condies quimicamente agressivas.

As caractersticas de uma rocha (cor, dureza, densidade, grau de alterabilidade etc.) esto diretamente

ligadas aos seus minerais constituintes, granulaao e aos seus padres texturais. Uma das maneiras de

conhecer seus comportamentos diante das solicitaes a que so submetidas nas aplicaes como

rochas ornamentais por ensaios de caracterizao tecnolgica.

Para os ensaios tecnolgicos, os objetos de estudo foram os seguintes tipos litolgicos: esteatitos (ACA,

FUR, LUN); quartzitos (ITA e LAG) e granitos lato sensu comercialmente denominados (s de Paus

(AZP); Branco Eliane (BRE); Caf Imperial (CI) e Preto Rio (PR). Nem todos os materiais ptreos em

questo foram analisados para todos os ensaios de caracterizao tecnolgica e de alterabilidade, em

funo da disponibilidade de corpos de prova e de suas aplicaes atuais.

Os ensaios de caracterizao tecnolgica incluram anlises petrogrficas, mineralgicas e qumicas;

determinaes da densidade, absoro de gua e porosidade, resistncias compresso, flexo 3 pontos

e ao desgaste abrasivo.

Para os ensaios de alterabilidade, procurou-se simular em laboratrio as variveis prprias das

condies onde esto e/ou podem ser aplicadas s rochas, para observar seus comportamentos do ponto

de vista da alterabilidade, numa escala de vida humana. Estes ensaios se constituram na simulao da

ao climtica (choque trmico), de atmosferas agressivas (ensaios com solues cidas).

A simulao de parmetros que representem os ambientes exgenos em laboratrios de difcil

execuo, pela necessidade de se reproduzirem certas condies (umidade, temperatura, tempo de

exposio, contaminantes atmosfricos etc.) que inviabilizam a condio real do que acontece na

natureza. Apesar disso, os ensaios de alterabilidade em condies aceleradas ainda um dos poucos

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meios de que disponveis para averiguar a resposta de materiais ptreos s mais adversas condies

ambientais e climticas e, portanto constitui ferramenta importante no auxlio aos profissionais do setor

de ornamentais e de revestimento que pretendem utilizar esses materiais com maior segurana e

confiabilidade.

VI.2. - Anlises Petrogrficas e Mineralgicas

A anlise fundamenta-se na observao de sees delgadas das rochas com espessura de 30m ao

microscpio ptico de luz transmitida, segundo as normas de caracterizao petrogrfica de rochas de

revestimento (ABNT/NBR 12678/1992a).

uma ferramenta muito til para anlise dos dados tecnolgicos, podendo esclarecer os diferentes

comportamentos das propriedades fsicas e/ou mecnicas de rochas aparentemente semelhantes.

Tambm essencial na etapa de diagnstico e caracterizao das deterioraes em edificaes,

especialmente histricas.

Os materiais descritos como granitos lato sensu provieram de marmorarias de Belo Horizonte e as

escolhas levaram em conta a importncia em termos de valor dessas rochas no mercado de construo

civil, a freqncia de uso desses materiais.

Algumas feies como diferenas nos padres de alterao intemprica entre as amostras no puderam

ser reconhecidas ao microscpio. O estudo de microfissuras intergranulares e intragranulares no foi

detalhado nesse trabalho, exceto microfissuras visveis macroscopicamente na superfcie das placas

polidas.

VI. 2.1 - Anlise por Microssonda Eletrnica e Microscopia Eletrnica

A microanlise permite a determinao quantitativa do contedo dos principais xidos: SiO2, Fe2O3,

Al2O3, Na2O, MgO, K2O e CaO, por anlises pontuais. Assim, possvel avaliar a susceptibilidade ou

no de diferentes tipos de minerais de se alterarem em funo da presena de elementos mais ou menos

estveis (Na, Ca, K, etc) em suas composies.

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Neste tipo de anlise se produz um feixe de eltrons restritamente focalizado sobre a amostra que gera

raios X, os quais so analisados atravs do comprimento de onda ou a intensidade das linhas no

espectro de raios X. Os elementos presentes podem ser identificados e suas concentraes estimadas

com grande preciso. Nas anlises quantitativas, as intensidades das linhas de raios X da amostra so

comparadas com aquelas originadas por padres de composio conhecida.

Para a realizao das anlises WDS foi utilizado o microscpio eletrnico JEOL modelo JSM 840A,

com tenso de acelerao de 25,0 KV, corrente do feixe de 6x10-11, abertura da objetiva 3 e distncia de

trabalho de 38 mm. O equipamento pertence ao consrcio dos Departamentos de Fsica, Qumica e

Geologia da Universidade Federal de Minas Gerais.

VI.3. Ensaios Tecnolgicos

Na Tabela VI.1 esto relacionadas as caractersticas tecnolgicas e o nvel de importncia em relao

s suas aplicaes.

Tabela VI.1: Importncia das caractersticas tecnolgicas das rochas ornamentais em relao suas aplicaes: MI - Muito Importante, I - Importante e PI - Pouco Importante. Modificado de Aires-Barros (1991)

CARACTERSTICA TECNOLGICA

REVESTIMENTOINTERIORES

REVESTIMENTOEXTERIORES

PAVIMENTOS INTERIORES

PAVIMENTOSEXTERIORES

Descrio Petrogrfica I I I IPeso Especfico I I I I

Absoro Dgua PI I PI IResistncia Compresso PI I PI I

Resistncia Flexo PI I I IResistncia ao Desgaste PI PI I MIResistncia ao Choque - - I MI

Anlise Qumica PI PI PI PIMdulo de Elasticidade - I - I

Neste trabalho, foram realizados os seguintes ensaios tecnolgicos: ndices fsicos, resistncia

compresso uniaxial, flexo e desgaste Amsler. Os procedimentos das normas adotadas esto sumarizados

na Tabela VI.2.

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Tabela VI.2: Parmetros e procedimentos nas determinaes de ensaios tecnolgicos

Objetivo Corpos de Prova (Cps) Norma / Procedimentondices Fsicos (massa especfica aparente

seca e saturada, porosidade e absoro de

gua aparente)

10 cps para cada amostra, com

dimetro em torno de 7cm ou

peso em torno de 250 g

ABNT 12766, 1992b

Secagem em estufa por 24 h; peso da massa seca.

Imerso em gua at tempo total de 24 h, peso da

massa saturada e massa submersa

Compresso Uniaxial6 cubos com aresta variando

entre 7cm e 7,5cm

ABNT 12767, 1992c

Prensa FORNEY / FORTEC RT-1

Desgaste abrasivo Amsler

2 cps paraleleppedos regulares,

com os lados da base ~ 7cm e

altura ~ 7cm e 3cm.

ABNT 12042, 1992d

Mquina de desgaste Amsler e dispositivo para

medida da perda da espessura

2 cps sob presso, submetidos ao desgaste sob a

ao de areia quartzosa aps percurso de 1000m.

Resistncia Flexo 4 pontos

6 cps prismticos com

dimenses 3,8x1,0x3,2cm

ABNT 12763/1992e

Prensa hidrulica da marca TINIUS OLSEN,

modelo H 125 K-S UTM

VI.3.1 ndices Fsicos

A determinao dos ndices fsicos das rochas engloba a avaliao de parmetros como: massa

especfica aparente ou densidade, porosidade aparente e absoro de gua aparente, cujos ensaios

podem ser realizados segundo as normas NBR 12 766 (ABNT, 1992b).

As propriedades de densidade, porosidade e absoro d'gua fornecem indicao de fissuras, poros e

vazios, sendo fatores determinantes para a resistncia e durabilidade na avaliao comparativa de um

conjunto de rochas (Winkler, 1997). Assim, a determinao dessas propriedades til para indicar as

diferenas de absoro entre vrios tipos de rochas ornamentais ou dados comparativos para rochas do

mesmo tipo.

Nessa pesquisa foram feitos vrias determinaes de ndices fsicos para esteatitos, quartzitos e

granitos lato sensu, baseadas nos procedimentos estabelecidos pela NBR 12766 (ABNT, 1992a) cujos

clculos so dados pelas seguintes equaes:

Massa especfica aparente seca (kg/m3) seco = mseca / (msat-msub)

Massa especfica aparente saturada (kg/m3) a = msat/(msat-msub)

Porosidade aparente (%) a =(msat mseca) /(msat-msub) x 100

Absoro de gua (%) = (msat-mseca) / (mseca) x100

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Para os esteatitos e granitos, a modificao adotada em relao s demais rochas foi a utilizao de

corpos-de-prova obtidos de placas polidas, pois o objetivo fornecer dados sobre a alterao acelerada

em rochas com aplicao ornamental para revestimentos.

VI.3.2 Resistncia Compresso Uniaxial

Este ensaio mais freqentemente solicitado para a avaliao das resistncias dos materiais sobre os

quais vo atuar foras verticais. No entanto, ele constitui um ndice importante da qualidade das placas

de rochas a serem utilizadas como revestimento. Elevados valores de resistncia compresso

implicam, de uma maneira geral, em materiais de alta resistncia mecnica (Vidal et al. 1999).

A uniformidade da distribuio de tenses, num corpo de prova sob a ao de esforos compressivos

deve ser garantida. Portanto, o corpo de prova deve apresentar geometria bem regular e os seus topos

devem ser perfeitamente paralelos entre si.

O procedimento utilizado durante a realizao dos ensaios, no Laboratrio de Caracterizao

Tecnolgica de Rochas Ornamentais do CPMTC, seguiu a norma NBR 12767 da Associao Brasileira

de Normas Tcnicas (ABNT, 1992c). Utilizou-se 6 corpos-de-prova cbicos (7 1cm de aresta) no

estado seco, que foram submetidos a esforos compressivos a uma taxa de carregamento de 600

Kilopascal (KPa/s), em uma prensa hidrulica marca TINIUS OLSEN, modelo H 25 K-S, acionamento

manual e capacidade mnima para 1000KN e divises de 2KN (Figura VI.1). Assim, o corpo de prova

de uma rocha com rea de topo S(m2) submetido a uma fora F(N), se romper com uma tenso

mxima mx (N/m2), dada pela equao: mx = F/S, onde: mx = tenso de ruptura compresso

(MPa); F: carga total de ruptura (KN); S = rea de aplicao da carga (m2).

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Figura VI.1: Prensa hidrulica, TINIUS OLSEN, modelo H 25 K-S para ensaio de resistncia compresso, Laboratrio de Caracterizao Tecnolgica de Rochas Ornamentais /CPMTC.

De acordo com Sugested Methods for the Quantitative Description of Descontinuites in Rock Masses -

ISRM (1977), as rochas podem ser classificadas com base na resistncia compresso simples de

acordo com a tabela VI.3 (A e B).

Tabelas VI.3 - Classificao das rochas de acordo com a resistncia compresso uniaxial. (a) ISRM (1977); (b) ISRM (1978).

(A) Classificao c (Mpa)Extremamente branda (solo) < 1

Muito branda 1 5

Branda 5 25

Resistncia mdia 25 50

Resistente 50 100

Muito resistente 100 250

Extremamente resistente > 250

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(B) IntervalosMPa (Kg/cm2) Smbolos Designaes

>200 (>2000) S160-200 (600 2000) S2

S1-2Muito elevadaElevada

Elevada

20-60 (200 600) S3 Mdia Mdia6-20 (60 200) S4

A prensa hidrulica, quando acoplada impressora, permite a visualizao do grfico correspondente

ao ensaio e o valor da carga mxima atingida quando da ruptura e fornece ainda grficos do tipo

carregamento (N) por flexo (mm). Os resultados so mostrados no captulo sobre anlise de dados.

A BFigura VI.2: Prensa hidrulica da marca TINIUS OLSEN, modelo H 25K-S para ensaios de resistncia flexo 4 pontos (A), e esquema de posicionamento dos cutelos (B), Laboratrio de Caracterizao Tecnolgica de Rochas Ornamentais /CPMTC.

VI.3.4 Resistncia ao Desgaste Abrasivo Amsler

O desgaste abrasivo a propriedade que uma rocha possui de resistir remoo progressiva de

constituintes minerais de sua superfcie, a qual pode ser medida por diminuio de volume ou de altura

do corpo de prova ou por perda de massa.

O processo mais comum para determinao do desgaste abrasivo em rochas para revestimento a

mquina Amsler (Figura VI.3). Nesse processo, o ensaio indica a reduo de espessura em milmetros

que placas de rochas apresentam aps um percurso abrasivo de 2m. Dois corpos de prova na forma de

placa de 7x7x 2 cm, so pressionados sobre um disco metlico de alta dureza sobre o qual lanada

areia quartzosa. O desgaste do corpo de prova ocorre medida que o disco gira e promove o contato da

areia com os corpos de prova. Os resultados so calculados, aps 500 voltas por meio da medio da

reduo de altura do corpo de prova, em mm, conforme a equao: D= H1- H2 (mm), onde H1 - altura

inicial e H2 - altura final.

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O ensaio de desgaste abrasivo Amsler foi realizado de acordo com as diretrizes da norma da ABNT-

NBR 12042/1992d, no LABTECRochas /CPMTC /UFMG em corpos de prova de esteatitos (ACA,

FUR, LUN), e granitos lato sensu (AZP, BRE, CI, PR).

(A)

(B)

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Figura VI.3: (A) Mquina Amsler para determinao do desgaste por abraso; (B) Equipamento para determinao das medidas sobre as diagonais do corpo-de-prova, Laboratrio de Caracterizao Tecnolgica de Rochas Ornamentais do CPMTC.

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CAPTULO VIENSAIOS DE CARACTERIZAO TECNOLGICAVI.2. - Anlises Petrogrficas e MineralgicasVI.3. Ensaios TecnolgicosTabela VI.2: Parmetros e procedimentos nas determinaes de ensaios tecnolgicosCompresso UniaxialVI.3.1 ndices FsicosVI.3.2 Resistncia Compresso Uniaxial