A caracterização tecnológica de rochas é realizada por meio de ensaios e análises, cujo principal objetivo é a obtenção de parâmetros petrográficos, químicos, físicos e mecânicos do material in natura, que permitem a qualificação da rocha para uso no revestimento de edificações.
Os ensaios procuram representar as diversas solicitações às quais a rocha estará submetida durante todo o processamento até seu uso final, quais sejam, extração, esquadrejamento dos blocos, serragem destes em chapas, polimento, corte em placas e ladrilhos etc.
chapas polidos), que visem a parâmetros de previsão de desempenho e durabilidade de rochas para revestimento de fachadas e pisos. Em geral, propõem-se à determinação de parâmetros físicos e mecânicos para o dimensionamento das placas para revestimento de fachadas e pisos.
Os ensaios e/ou análises realizados visaram à caracterização química, petrográfica, mineralógica e tecnológica dos materiais rochosos selecionados, para o reconhecimento das propriedades naturais, bem como das possíveis alterações impostas pelas solicitações mecânicas durante o desdobramento dos blocos em placas e posterior polimento.
A caracterização química objetivou determinar a composição das rochas, verificar as proporções dos diferentes elementos e subsidiar a interpretação das alterações observadas nos ensaios intempéricos realizados.
Como parâmetros físicos, foram determinados densidade, porosidade, absorção d’água e velocidade de propagação de ondas ultra-sônicas e, como parâmetros mecânicos, as resistências à compressão e à flexão.
Os ensaios se basearam nos procedimentos de ensaios e análises da ABNT, ASTM – American Society for Testing and Materials, BSI – British Standard Institution e CEN – European Committee for Standardization , listados na Tabela 2.3.
Tabela 2.3 – Ensaios de caracterização de rochas ornamentais e respectivas normas utilizadas.
ENSAIO NORMA
Densidade e porosidade/ absorção
ABNT NBR 12 766 (ABNT, 1992a) ASTM C97 (ASTM, 1996) CEN prEN WI 036 (CEN, 1998a)*
BS EN 1936 (BSI, 1999a)
Capilaridade BS EN 1925 (BSI, 1999b)
Compressão Uniaxial ABNT NBR 12.767 (ABNT, 1992b) ASTM C170 (ASTM,1990)
Choque Térmico CEN prEN WI 016 (CEN, 1998b)
Análise Petrográfica ABNT NBR 12.768 (ABNT, 1992c) BS EN 12407 (BSI, 2000)
Flexão ASTM C 880 (ASTM, 1998)
Velocidade de Propagação de Ondas ASTM D 2845 (ASTM, 2000)
* Em consulta na Internet (http://bsonline.techindex.co.uk), verificou-se que esse projeto de norma foi
publicado, em 2002, pela British Standard Institution: BS EN 13755:2002 – Natural stone. Test method.
Determination of water absorption at atmospheric pressure.
semelhantes àquelas em que as rochas estarão expostas após sua aplicação no revestimento de edificações: fatores climáticos (choque térmico), comportamento perante atmosferas poluídas ou quimicamente agressivas (exposição em câmaras climáticas de dióxido de enxofre e névoa salina, respectivamente) e ação da cristalização de sais (imersão parcial em soluções ácida e alcalina).
As modificações diante dessas simulações foram monitoradas visualmente e controladas por ensaios físicos (medida de velocidade de ondas ultra-sônicas longitudinais e absorção de água) e mecânicos (resistência à flexão). Técnicas petrográficas (microscopia óptica e difratometria de raios X) auxiliaram a análise dos resultados.
Os índices físicos e velocidades de propagação de ondas ultra-sônicas longitudinais, juntamente com o estudo petrográfico, são parâmetros de controle fundamentais, pois caracterizam e melhor refletem os aspectos intrínsecos das rochas.
Análises estatísticas exploratórias, especialmente regressão linear e determinação de coeficientes de correlação de Pearson (R), procuraram estabelecer as possíveis correlações entre as características intrínsecas das várias rochas estudadas e as alterações nos ensaios intempéricos adotados (aspectos extrínsecos).
A Figura 2.4 sintetiza o conjunto de procedimentos utilizados e seus principais objetivos.
FLUXOGRAMA DE ENSAIOS
1 – caracterização química e determinação do estado de
alteração inicial e de feições potencialmente alteráveis PARÂMETROS:
- composição mineralógica
- feições petrográficas: microfissuramento, tamanho dos grãos, heterogeneidade
textural, minerais alterados - composição química
TÉCNICAS EMPREGADAS: - petrografia
- difratometria de raios X - análises químicas
2 – determinação das propriedades físicas e mecânicas
PARÂMETROS:
- absorção de água, porosidade, densidade aparente
- resistência à compressão, resistência à flexão
- velocidade de propagação de ondas ultra- sônicas longitudinais
TÉCNICAS EMPREGADAS:
- determinações de propriedades físicas e de resistências mecânicas baseadas em normas
nacionais e internacionais
3 – ensaios de alteração
- secagem em estufa e imersão imediata em água (choque térmico) - imersão parcial em soluções ácida e alcalina, em condições ambientais - câmaras climáticas, por exposição ao dióxido de enxofre e névoa salina
4 – caracterização pós-alteração
PARÂMETROS:
- feições petrográficas e modificações mineralógicas
- velocidade de propagação de ondas ultra- sônicas
- variações de peso e absorção de água - variações nas propriedades mecânicas
TÉCNICAS EMPREGADAS: - ensaios físicos e mecânicos
- microscopia óptica - difratometria de raios X
Figura 2.4 – Fluxograma dos ensaios de caracterização petrográfica, física, mecânica e de
CAPÍTULO 3
DETERIORAÇÃO DE ROCHAS
A alteração intempérica das rochas se inicia, na natureza, quando estas entram em contato com as condições atmosféricas reinantes na superfície terrestre.
A degradação ou deterioração dessas rochas, ao serem utilizadas na construção civil, ocorre por meio de mudanças nas propriedades desses materiais, em contato com o ambiente natural, no decorrer do tempo (Viles, 1997). Inclui mudanças físicas e químicas, que resultam na diminuição da resistência da rocha e modificações na aparência estética; desde incipientes alterações cromáticas até esfoliações de camadas superficiais.
Nesse estudo, os termos degradação, deterioração e intemperismo serão empregados como sinônimos, para as rochas para revestimento.
A deterioração de materiais rochosos usados no revestimento de edificações, ou em monumentos, é mais pronunciada nos centros urbanos e industriais, pois o ambiente urbano, enriquecido em poluentes de variadas fontes, acelera e modifica os processos de alteração destes materiais (Figuras 3.1 a 3.3), ou seja, altera ou acelera os processos naturais. Devido principalmente à ação dos ventos, os efeitos nocivos das atmosferas urbanas também podem ser observados nas regiões rurais.
Fonte: Keller (1996)
Figura 3.1 – Acrópole, Atenas, Grécia. As
estátuas foram de tal forma danificadas, que as originais foram guardadas no interior dos edifícios, em containeres de vidro.
Fonte: Winkler (1997)
Figura 3.2 – Escultura de arenito, no castelo Herten (Alemanha), construído em 1702. Foto à
esquerda, de 1908, mostrando leve a moderada alteração. À direita, foto de 1969, mostrando destruição quase completa.
Fonte: Giacomelli; Perego (s.d.)
Figura 3.3 – Estátua de calcário travertino
na fachada da Basílica de São Pedro (Vaticano) deteriorada pela ação de poluentes trazidos para a superfície da rocha pelo ar (na forma de gases ou aerossóis) ou pela água (chuva ácida).
A taxa e o tipo de degradação são determinados pela natureza dos materiais envolvidos e do ambiente ao qual estão expostos. Segundo Viles (1997), a deterioração é um problema notável quando uma ou mais das três condições a seguir são encontradas:
o ambiente é naturalmente corrosivo, tal qual áreas costeiras e desérticas com abundantes aerossóis salinos; e/ou
os materiais são relativamente fracos, já predispostos a degradar e desintegrar. a atuação humana acelera a deterioração por causa da poluição atmosférica,
manutenção inadequada etc.;
edifícios e monumentos de grande valor ou significância são afetados.
É importante reconhecer que a deterioração também é um fenômeno natural e, portanto, um “problema” não inteiramente induzido pela atividade humana e que possa ser inteiramente “resolvido” (Viles, 1997).
A deterioração envolve mudanças físicas e químicas da superfície do material, ou da camada superficial onde materiais porosos são incluídos. Isto resulta em numerosos efeitos visíveis e invisíveis, como descoloração, formação de crostas e manchas ferruginosas, escurecimento superficial e produção de cavidades, descamação superficial, buracos e fragmentação (Figura 3.4). Também resultam em custos financeiros ligados à necessidade de reparação dos danos, limpeza e restauração.
Figura 3.4 – Inchamento e destacamento de minerais da superfície polida de granito “Santa
Cecília”, assentado em piso, com argamassa.
Aires-Barros (1991) aponta três tipos principais de degradação de rochas para revestimento ou de monumentos:
químico: considera as reações químicas que se processam na superfície e nas descontinuidades das rochas, com a formação de minerais secundários;
físico: resulta de fenômenos de expansão e/ou retração diferencial dos minerais, provocados por variações térmicas, abalos físicos de várias origens, e ainda por expansões decorrentes da geração de minerais secundários (hidratação de minerais argilosos expansivos, ação da tensão superficial da água no decurso de processos naturais de saturação e secagem e ação das forças de cristalização de sais);
biológico: provocado pelo crescimento de microorganismos sobre as rochas. Feilden (1994) atribuiu à deterioração das construções e seus materiais as seguintes causas:
externas: relacionadas aos fenômenos climáticos e agentes biológicos/ botânicos;
internas: relacionadas à umidade ou secura excessivas, ar contaminado e negligência;
humana: incluindo a poluição ambiental, vibrações, vandalismo e outros.
Para Viles (1997), as causas da deterioração estão ligadas tanto aos fatores ambientais como arquitetônicos, esses compreendendo o posicionamento e modo de colocação da rocha, defeitos inerentes (propriedades intrínsecas a algumas rochas, que reduzem a sua durabilidade), projeto e técnicas inadequadas de manutenção.
O tipo litológico (mineralogia, alteração, textura e estrutura), a presença de fraturas e/ou fissuras (porosidade) e o clima (temperatura e intensidade de chuvas, entre outros) podem ser considerados os fatores que mais influenciam a susceptibilidade e taxa do intemperismo físico e químico em rochas para revestimento. Adicionalmente, há a ação dos poluentes atmosféricos, nos ambientes urbanos, e o emprego de processos inadequados para o assentamento e manutenção de rochas.
Amoroso; Fassina (1983) apontam que o grau de alteração depende da alterabilidade dos minerais constituintes, da homogeneidade da rocha e da superfície específica exposta aos agentes degradadores.
Modificações físicas das rochas para revestimento atribuídas às técnicas empregadas na extração e de beneficiamento, podem levar ao aumento do fissuramento, porosidade e outros (Dib et al., 1999), que irão contribuir para a acentuação dos efeitos deletérios dos agentes intempéricos ou da ação antrópica (manutenção e limpeza inadequadas, entre outras) (Frascá; Quitete, 1999).
tendo em vista as condições climáticas e técnicas construtivas empregadas no Brasil, conforme Frascá (2002a), são:
clima tropical (intensas variações de temperatura e umidade);
agentes de limpeza, os quais atuam através de diversas substâncias químicas, cujos componentes podem causar modificações, especialmente no aspecto estético das rochas;
poluição ambiental, na qual os diversos elementos dispersos na atmosfera têm grande influência;
cristalização de sais, principalmente quando as rochas são usadas no revestimento de pisos e assentadas com argamassa.
Com foco nos aspectos anteriormente relatados, apresenta-se uma compilação dos principais conceitos e informações ligados à degradação intempérica de rochas, ou seja, o estado da arte conforme trabalhos anteriores, cujos conceitos e experimentos serão considerados para orientar o presente trabalho.