caracterização de placa de rocha
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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.
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Manual de Rochas Ornamentais para Arquitetos 173
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
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Manual de Rochas Ornamentais para Arquitetos 174
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
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Manual de Rochas Ornamentais para Arquitetos 175
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
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Manual de Rochas Ornamentais para Arquitetos 176
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)
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Manual de Rochas Ornamentais para Arquitetos 177
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.
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Manual de Rochas Ornamentais para Arquitetos 178
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%
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Manual de Rochas Ornamentais para Arquitetos 179
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
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Manual de Rochas Ornamentais para Arquitetos 180
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)
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Manual de Rochas Ornamentais para Arquitetos 181
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
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Manual de Rochas Ornamentais para Arquitetos 182
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.
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FIGURA 105 - INFILTRAO DE GUA NA ENTRADA DE ESTABELECIMENTO COMERCIAL,ACARRETANDO O MANCHAMENTO DAS PLACAS 30x30 cm) - BAURU - SP
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Manual de Rochas Ornamentais para Arquitetos 183
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.
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Manual de Rochas Ornamentais para Arquitetos 184
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
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Manual de Rochas Ornamentais para Arquitetos 185
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%
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Manual de Rochas Ornamentais para Arquitetos 186
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).
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Manual de Rochas Ornamentais para Arquitetos 187
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
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Manual de Rochas Ornamentais para Arquitetos 188
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)
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Manual de Rochas Ornamentais para Arquitetos 189
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
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Manual de Rochas Ornamentais para Arquitetos 190
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)
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Manual de Rochas Ornamentais para Arquitetos 191
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
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Manual de Rochas Ornamentais para Arquitetos 192
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
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Manual de Rochas Ornamentais para Arquitetos 193
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
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Manual de Rochas Ornamentais para Arquitetos 194
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
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Manual de Rochas Ornamentais para Arquitetos 195
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
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Manual de Rochas Ornamentais para Arquitetos 196
ocasio da especificao do material quanto por assentamento irregular,
descontnuo (Fotos 112 e 113).
FOTO 112 FRATURAMENTO DE PEA CERMICA EM GARAGEM - BOTUCATU, SP
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Manual de Rochas Ornamentais para Arquitetos 197
FOTO 113 FRATURAMENTO E LASCAMENTO DE LAJOTA CERMICA EM GARAGEM -BOTUCATU, SP
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Manual de Rochas Ornamentais para Arquitetos 198
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
-
Manual de Rochas Ornamentais para Arquitetos 199
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
-
Manual de Rochas Ornamentais para Arquitetos 200
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
-
Manual de Rochas Ornamentais para Arquitetos 201
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
-
Manual de Rochas Ornamentais para Arquitetos 202
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
-
Manual de Rochas Ornamentais para Arquitetos 203
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
-
Manual de Rochas Ornamentais para Arquitetos 204
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
-
Manual de Rochas Ornamentais para Arquitetos 205
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
-
Manual de Rochas Ornamentais para Arquitetos 206
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
-
Manual de Rochas Ornamentais para Arquitetos 207
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
-
Manual de Rochas Ornamentais para Arquitetos 208
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
-
Manual de Rochas Ornamentais para Arquitetos 209
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
-
Manual de Rochas Ornamentais para Arquitetos 210
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
-
Manual de Rochas Ornamentais para Arquitetos 211
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
-
Manual de Rochas Ornamentais para Arquitetos 212
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
-
Manual de Rochas Ornamentais para Arquitetos 213
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.
-
Manual de Rochas Ornamentais para Arquitetos 214
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.)
-
Manual de Rochas Ornamentais para Arquitetos 215
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)
-
Manual de Rochas Ornamentais para Arquitetos 216
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
-
Manual de Rochas Ornamentais para Arquitetos 217
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
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Manual de Rochas Ornamentais para Arquitetos 218
FOTO 117 DESCOLAMENTO DE PLACA PTREA EM FACHADA DEBANCO - BAURU, SP
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Manual de Rochas Ornamentais para Arquitetos 219
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
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Manual de Rochas Ornamentais para Arquitetos 220
FOTO 118 FRATURAMENTO DE ROCHA POR EXPOSIES TRMICAS - BOTUCATU, SP
-
Manual de Rochas Ornamentais para Arquitetos 221
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
-
Manual de Rochas Ornamentais para Arquitetos 222
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
-
Manual de Rochas Ornamentais para Arquitetos 223
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
-
Manual de Rochas Ornamentais para Arquitetos 224
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
-
Manual de Rochas Ornamentais para Arquitetos 225
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
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Manual de Rochas Ornamentais para Arquitetos 226
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)
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Manual de Rochas Ornamentais para Arquitetos 227
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)
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Manual de Rochas Ornamentais para Arquitetos 228
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
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Manual de Rochas Ornamentais para Arquitetos 229
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)