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ROCHAS
ORNAMENTAIS
Ensaios e análises para caracterização tecnológica de rochas ornamentais revestimento
ANÁLISE PETROGRÁFICA
A petrografia microscópica permite analisar os estados de alteração e
microfissural, importantes para se prever a durabilidade da rocha em solicitações de
atrito, esforço compressores e flexores e presença de líquidos.
A textura é um parâmetro muito importante na previsão do desempenho e
durabilidade das rochas. Corresponde ao aspecto microscópico geral da rocha, no
qual se incluem a forma dos minerais, sua granulometria e a forma como se
distribuem.
Diferenças granulométricas podem corresponder a diferenças na alteração
potencial diante de líquidos agressivos.
A norma NBR 12768 da ABNT sugere um bom roteiro para a realização de
uma análise petrográfica.
Tipos de bordas de grãos, contatos a serem
identificados nas rochas estudadas.
ÍNDICES FÍSICOS
Os índices físicos são as propriedades de
massa específica seca e saturada, porosidade aparente e
absorção d’água da rocha, segundo as diretrizes da norma
NBR 12766 da ABNT.
Fornecem uma idéia sobre a incidência de
microdescontinuidades nas rochas.
Os valores de absorção d’água e porosidade
são bem correlacionados com os de resistência mecânica
da rocha.
O coeficiente de absorção d’água constitui, por
sua vez, elemento de avaliação preliminar de
compactação, resistência e durabilidade da rocha, sendo
um fator decisivo na escolha do material para usos que
envolvam prolongados contatos com as água meteóricas.
Tração na flexão(módulo de ruptura. Detalhe
de corpo-de-prova retangular, com 5cm de
espessura, rompido após a aplicação de
esforços. Notar a aplicação de carga no cento do
corpo-de-prova.
Relação entre a foliação e o
eixo
de
compressão
considerado
nos
ensaios
mecânicos de módulo de
ruptura (A) e resistência à
compressão (B).
Flexão. Detalhe de corpo-de-prova, obtido a partir
de rocha beneficiada, rompido após a aplicação de
esforços. Notar aplicação de carga em dois pontos,
a 1/3 das laterais direita e esquerda do corpo-deprova.
DETERIORAÇÃO E ALTERABILIDADE DE ROCHAS – CONCEITOS
A alteração de uma rocha é a sua desagregação e decomposição levadas a cabo por
agentes físicos e químicos naturais, que transformam essa rocha noutro produto
natural, agora em equilíbrio físico-químico com o meio ambiente.
Os principais tipos de alteração que afetam as rochas são a alteração deutérica,
primária ou hipogênica, e a alteração meteórica, secundária ou supergênica.
A alteração deutérica ou primária refere-se às transfomações, no geral
metassomáticas originadas nos estágios tardios de consolidação magmática ou
como sua conseqüência.
A alteração meteórica ou secundária traduz a sua adaptação e determinado
ambiente geológico exógeno. Estes ambientes são, no geral, regiões de interação
da litosfera com a atmosfera e a hidrosfera. As principais variáveis que controlam
a natureza e a taxa dos vários processos de intemperismo são a composição e
estrutura da rocha, o clima e o tempo de atuação do processo intempérico. O efeito
dos vários agentes e processos intempéricos reagindo com as rochas é mostrado
por mudanças mineralógicas, químicas e granulométricas.
A deterioração de materiais rochosos usados como revestimento ou em
monumentos é mais pronunciada nos centros urbanos e industriais, e muitas vezes
podem ser sentidos até em áreas localizadas distantes destes centros. O meio
ambiente urbano, enriquecido em poluentes de variadas fontes, acelera e modifica a
degradação destes materiais, ou seja, altera/acelera os processos naturais.
Aires-Barros define alterabilidade de rochas como um conceito dinâmico,
que se refere à aptidão de uma rocha em se alterar, em função do tempo. O tempo,
que é considerado na alteração intempérica como um “tempo geológico”, na
alterabilidade é um “tempo humano”, à escala do homem e das suas obras de
engenharia.
A ASTM por sua vez, define durabilidade como a medida da capacidade
da rocha ornamental de manter as características essenciais e distintivas de
estabilidade, resistência à degradação e à aparência. A durabilidade é baseada no
período de tempo em que a rocha pode manter suas características inatas, em uso.
Este tempo dependerá do meio ambiente e do uso da rocha em questão (p. ex., em
exteriores ou interiores).
Em última análise, pode-se concluir que:
a alterabilidade de uma rocha está ligada a sua durabilidade, que poderá, por sua vez, ser
ampliada por processos de conservação.
MECANISMOS DE DETERIORAÇÃO
Os mecanismos que atuam na alteração e deterioração de rochas para
revestimento são essencialmente os mesmos que atuam nos processos
intempéricos.
O efeito dos vários agentes e processos intempéricos nas rochas é mostrado por
mudanças mineralógicas, químicas e granulométricas, evidenciado pela parcial ou
total decomposição de alguns minerais, oxidação de ferro ferroso à férrico (de
Fe2+ para Fe3+), parcial ou total mobilização de elementos maiores e menores, e
outras. As reações são controladas tanto pela solubilidade dos constituintes
minerais como pela porosidade da rocha.
Principais reações químicas envolvidas no intemperismo.
ALTERAÇÕES MINERAIS
Dissolução – é a completa dissociação de um mineral em um solvente, como a
água. As águas das chuvas, ou aquelas acidificadas com dióxido de carbono ou
ácidos orgânicos em solução, podem exercer ação dissolvente sobre diversos
minerais, particularmente importante no caso das rochas calcárias.
Como exemplo, cita-se a produção do ácido carbônico pela solução de dióxido de
carbono:
H 2O
água
+
CO2
→
dióxido de
carbono
H2CO3 →
H+
+
ácido
íon
carbônico
hidrogênio
(HCO3)íon
bicarbonato
e de dissolução da rocha carbonática por ácido carbônico:
CaCO3
calcita
+
H2CO3
→
ácido
carbônico
Ca2+
íon
cálcio
+
2(HCO3)íon
bicarbonato
ALTERAÇÕES MINERAIS
Oxidação-Hidratação – os fenômenos de oxidação são particularmente ativos
sobre os minerais de ferro e os compostos orgânicos. Na maior parte das rochas
ígneas, o ferro ocorre sobre a forma de compostos ferrosos. Quando as
moléculas complexas dos silicatos são destruídas, há a rápida mudança de ferro
ferroso para ferro férrico. Esse é o fenômeno responsável pela geração de
hidróxidos de ferro que impregnam minerais de alteração e conferem a cor
amarelada e/ou alaranjada de certas rochas metamórficas conhecidas como
“granitos amarelos”, de cor originalmente branca ou branca-esverdeada.
Este processo, especialmente intenso nas regiões quentes, tropicais e
subtropicais, dá origem aos sesquióxidos de ferro, responsáveis pela coloração
amarelada de várias rochas.
4Fe2+O
+
óxido de ferro
2H2O
água
→
O2
+
oxigênio
4Fe3+O OH
goethita
Os sulfetos de ferro transformam-se, por ação da água e do oxigênio nela
dissolvido, em sulfatos, ferrosos ou férricos, e em hidróxido férrico;
concomitantemente pode-se origina o ácido sulfúrico. É a presença desse ácido
que explica a maior intensidade das ações intempéricas quando há abundância
de pirita.
Parede (A) e piso (B) revestidos de mármore, com manchamentos amarelados
ALTERAÇÕES MINERAIS
Hidrólise – mostram-se estreitamente relacionadas com as reações de
hidratação, facilitando mutuamente o trabalho de decomposição das rochas
frequentemente acompanhada por aumento de volume.
De maneira geral, uma parte da água encontra-se sempre dissociada, em função
da temperatura, em ânions (OH)- e em cátions (H+).
A presença de outras substâncias dissolvidas (dióxido de carbono, ácidos
minerais e ácidos orgânicos) resulta numa considerável capacidade hdrolítica das
águas naturais, ou seja de provocar fenômenos de hidrólise, pela atuação de
seus íons (OH)- e (H+), e a decomposição de outras substâncias pela fixação
desses.
A hidrólise dos silicatos (feldspatos, micas, piroxênios, anfibólios, olivinas, etc.)
manifesta-se pela formação de minerais do grupo das argilas (caulinita,
montmorilonita), da clorita, das serpentinas e outros.
CAUSAS E FORMAS DE ALTERAÇÕES
No Brasil, as principais causas da degradação destes materiais são:
▪ clima tropical (intensas variações de temperatura e umidade);
▪ proximidade da orla marítima (presença de aerossóis marinhos ricos em NaCl);
▪ agentes de limpeza, os quais atuam através de diversas substâncias químicas
componentes podem causar modificações, especialmente no aspecto estético
das rochas;
▪ poluição ambiental, na qual têm grande influência os diversos poluentes
dispersos na atmosfera (SO2, NOx, CO e CO2);
▪ adoção de procedimentos de assentamento inadequados para materiais
rochosos.
As deteriorações mais comuns em rochas para revestimento são:
a) machamentos-pigmentação acidental e localizada na superfície;
b) subeflorescências-formação esbranquiçada, de aspecto cristalino, pulverulento
ou filamentoso sobre a superfície do material;
c) inchamento-levantamento superficial e localizado do material;
d) escamação-separação total ou parcial de zonas (escamas) do material original.
As escamas têm formas e espessuras irregulares e desenvolvimento
tridimensional. Geralmente estão constituídas de material aparentemente
intacto e embaixo delas podem se observadas eflorescências.
A esquerda deterioração pela ação de cristalização de sais (subeflorescências),
atingindo as proximidades de juntas e ladrilhos, com formação de protuberâncias
de cor branca. A direita deterioração pela cristalização de sais (subeflorescências),
atingindo o ladrilho inteiro, com formação de cavidades decorrentes do
desprendimento de minerais.
Os ensaios de alteração acelerada, em laboratório, visam o conhecimento da
durabilidade da rocha em relação aos agentes intempéricos, além da
investigação dos mecanismos de degradação para cada caso.
Atualmente, estão em desenvolvimento e implantação ensaios de alteração
objetivando a previsão e/ou mitigação de possíveis deteriorações decorrentes
da colocação, manutenção e/ou limpeza inadequados. As simulações de
alteração procuram verificar as respostas das denominadas características
intrínsecas à exposição a ambientes potencialmente degradadores.
As publicações referentes à degradação de rochas ornamentais são frutos de
estudos interdisciplinares que buscam explicar a causa específica de degradação
pelo meio, compreendendo o efeito do sinergismo do agente degradante, evidente
no produto de alteração de uma rocha. Estas pesquisas são enquadradas em três
categorias principais:
1- Indiretos:
- Caracterização petrofísica
2- Comparativos:
- Comparação de deterioração
3- Experimentais (ensaios de durabilidade):
- Em tempo real: exposição à intempérie.
- Acelerados: ensaios de envelhecimento artificial
- Básicos:
Ciclos de umedecimento e secagem
Ciclos de congelamento e degelo
Ciclos de cristalização de sais
- Atmosferas controladas:
Atmosferas contaminadas
Névoa salina
Chuva ácida
- Outros:
Ataque com soluções agressivas
Exposição à radiação ultravioleta
Desmoronamento
Ciclos térmicos
Ensaios combinados
PRINCIPAIS SOLICITAÇÕES EM ROCHAS PARA REVESTIMENTO