Capítulo 8 – PROPRIEDADES DAS ROCHAS

Capítulo 8 – PROPRIEDADES DAS ROCHAS
I – QUÍMICAS
Composição química
Reatividade
Durabilidade
II – FÍSICAS
Cor
Densidade
Porosidade
Permeabilidade
Absorção
Dureza
Módulo de Elasticidade
Coeficiente de Poisson
III – GEOLÓGICAS
Composição mineralógica
Textura
Estrutura
Estado de alteração
Fraturas
Gênese
IV - MECÂNICAS Resistência à compressão
Resistência ao choque
Resistência ao desgaste
Resistência ao corte
Resistência à britagem
V - GEOTÉCNICAS
Grau
Grau
Grau
Grau
de alteração
de resistência à compressão simples
de consistência
de fraturamento
I. PROPRIEDADES QUÍMICAS
1. COMPOSIÇÃO QUÍMICA
• Por si só não é um elemento suficiente par definir uma rocha;
• A composição varia muito de uma amostra pra outra;
• Existem limites de erros permitidos nas diferentes dosagens.
2. REATIVIDADE
• Algumas rochas possuem elementos químicos capazes de reagir, como
p.ex, o silicato e a sílica mineral (reagem com álcalis do cimento Portland);
• Reações – cimento/agregado: provocam a deteriorização do concreto;
• Outros tipos: transformação do anidrito em gesso (túneis), dissolução dos
carbonatos, lixiviação de rochas em obras hidráulicas, etc.
3. DURABILIDADE
• Resistência da rocha à ação do intemperismo;
• Julgamento é feito na prática pela preservação de monumentos antigos e
por meio de ensaios.
II. PROPRIEDADES FÍSICAS
1. COR
•
•
•
•
•
•
Fator de classificação fraco devido a grande variabilidade, até mesmo
dentro de uma mesma jazida;
Podem ser: monócronas (uma única coloração uniformemente distribuída)
e polícronas (duas ou mais cores);
Rochas compactas (sedimentares) → coloração devido a pigmentações ou
difusão de grãos;
Amarela, alaranjada ou vermelha → pigmentação de hidróxido de ferro;
Cinzenta e preta → pigmentos carbonosos ou betuminosos;
Verde → depende de compostos de ferro (sulfetos) e de níquel.
2. PESO ESPECÍFICO
• Depende do peso específico dos seus elementos constituintes e de sua
porosidade;
• Determinado em laboratório:
- Peso específico aparente (d ou p.e.) =
W0
W s − Wa
Onde: W o = peso da amostra
Ws = peso da amostra saturada
Wa = peso da amostra dentro da água
- Peso específico real (d ou p.e.) =
•
W0
W0 − Ws
Fatores que influenciam na densidade das rochas:
a) Estado de alteração:
• reações químicas dos minerais densos em minerais menos
densos;
• aumento de volumes desses minerais.
b) Porosidade e compacidade:
• rocha porosa com vazios isolados diminui a densidade real,
enquanto que, se interligados, a densidade real será maior;
• rochas muito porosas são de baixa densidade;
• resistência à compressão cresce com a densidade;
• resistência ao desgaste cresce com a densidade;
• dificuldade de corte cresce com a densidade.
3. POROSIDADE
• É a propriedade das rochas em conter espaços vazios (relação entre o
volume dos vazios e o volume total da rocha);
• Dependente de:
a) Tipo de rocha:
• sedimentares: grande volume de vazios dando-lhes maior
porosidade mas, quanto cimentadas, a porosidade diminui;
• ígneas: extrusivas possuem maior porosidade que as intrusivas;
• metamórficas: baixa porosidade e varia com o grau de
metamorfismo, sendo que, quanto mais intenso, mais porosa é a
rocha.
b) Estado de alteração:
• tem influência através do fenômeno de lixiviação e dissolução;
• resistência à compressão diminui com a porosidade;
• classificação: extremamente porosa (50%), muito porosa (10 a
30%), bastante porosa (5% a 10%), medianamente porosa (2,5% a
5%), pouco porosa (1 a 2,5%) e muito compacta (1%).
Rocha
Granito
Arenito
Calcário
Argila
Porosidade (%)
0,5 a 1,5
10 a 20
5 a 12
45 a 50
4. PERMEABILIDADE
• Maior ou menor facilidade que a rocha oferece à percolação da água;
• Primária → existe desde a sua formação;
• Secundária
→ devido à lixiviação, dissolução de componentes
mineralógicos, etc;
• Metamórficas possuem baixa permeabilidade e sedimentares, maior valor.
5. ABSORÇÃO
• É a propriedade na qual uma certa quantidade de líquido é capaz de
ocupar os vazios de uma rocha, ou parte desses vazios;
•
É dada por: A =
Pa − Ps
x100
Ps
Sendo: P a = peso após longa imersão e Ps = peso seco
6. DUREZA
• Resistência ao risco, dada pela escala de Mohs;
• Na prática:
a) riscável pela unha ou exageradamente fácil pelo canivete;
b) riscável pelo canivete;
c) dificilmente ou não riscáveis pelo canivete.
7. DEFORMABILIDADE
a) MÓDULO DE ELASTICIDADE OU MÓDULO DE YOUNG
• Deformação elástica (a amostra tende a recuperar sua forma e tamanho
originais) ou plástica ou irreversível (parte da deformação permanece);
tensão unitária
(Kg/cm 2), aplicada a rochas isotrópicas
deformação unitária
•
É dado por: E =
•
(mesmas propriedades elásticas em todas as direções);
As propriedades elásticas normalmente é afetada pela anisotropia.
b) COEFICIENTE DE POISSON (ν )
• Relação entre as deformações transversais e longitudinais;
•
É dado por: ν =
∆B
∆L
B
L
III. PROPRIEDADES MECÂNICAS
1. RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO
• Grande variabilidade de resultados;
• Para rochas estratificadas: compressão paralela e perpendicular ao leito
de estratificação tanto no caso seco quanto saturado;
• Normalmente tem-se:
a) rochas de grãos finos, da mesma espécie que rochas de grãos grossos,
possuem maior resistência à compressão;
b) quanto mais forte for o ligamento entre os cristais, maior a resistência à
compressão;
c) as rochas silicificadas tem maior resistência;
d) os corpos de prova com compressão perpendicular aos planos de
estratificação apresentam maior resistência à compressão.
•
Tensão de ruptura dada por: Tr =
P
Smédia
2. RESISTÊNCIA AO CHOQUE (Rc)
• Resistência ao impacto de um peso que cai de uma certa altura;
• Medida pelo produto do peso pela altura de queda que provoca a ruptura
do corpo-de-prova;
• Importância quando usada p/ pavimentação de estradas e aeroportos;
• Ensaio – Resistência ao Impacto Treton;
•
É dado por: Rc =
peso inicial − peso final
x100
peso inicial
3. RESISTÊNCIA AO DESGASTE
• Resistência ao desgaste por atrito mútuo → resistência da rocha sob a
forma de agregado, quando submetida a atrito mútuo de seus fragmentos.
Em alguns métodos são acrescentada esferas de ferro fundido ou aço.
Conforme o tipo de máquina: resistência ao desgaste Los Angeles, Deval,
• Resistência ao desgaste por abrasão → resistência da rocha quando
submetida à abrasão de abrasivos especificados. Importância especial
quando a rocha for empregada sob a forma de pavimentos. Método
utilizado é o de resistência à abrasão Los Angeles;
•
É dado por: Ra =
peso inicial − peso final
x100
peso inicial
4. RESISTÊNCIA AO CORTE
• É a resistência de uma rocha se deixar cortar em superfícies lisas;
• Normalmente a resistência ao corte cresce com a dureza da rocha.
5. COMPORTAMENTO ANTE A BRITAGEM
• Propriedade da rocha em apresentar maior ou menor dificuldade de se
fragmentar quando submetida à britagem;
• Fatores de influência: fissuramentos, leitos de estratificação, planos de xistosidade, estados de alteração, etc;
• Pedra britada para pavimentação deve possuir um mínimo de fragmentos
lamelares e alongados.
IV. PROPRIEDADES GEOTÉCNICAS
1. GRAU DE ALTERAÇÃO
• São classificados em: praticamente sã, alterada e muito alterada;
• Tal classificação é muito subjetiva;
• Não está incluso na classificação a rocha extremamente alterada
(considerada material de transição ou solo de alteração de rocha).
2. GRAU DE RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO SIMPLES
• São divididos em:
Grau de resistência à compressão
simples
Rocha
Resistência (kg/cm 2)
muito resistente
> 1.200
resistente
1.200 – 600
pouco resistente
600 – 300
branda
300 – 100
muito branda
< 100
3. GRAU DE CONSISTÊNCIA
• São baseados em características físicas: resistência ao impacto
(tenacidade), resistência ao risco (dureza), friabilidade;
• São divididos em:
Rocha
•
muito
consistente
•
•
•
consistente
•
•
•
•
quebradiça
•
friável
•
•
Grau de consistência
Características
quebra com dificuldade ao golpe de martelo;
o fragmento possui bordas cortantes que resistem ao
corte por lâmina de aço;
superfície dificilmente riscada por lâmina de aço.
quebra com relativa facilidade ao golpe do martelo;
o fragmento possui bordas cortantes que podem ser
abatidas pelo corte com lâmina de aço;
superfície riscável por lâmina de aço.
quebra facilmente ao golpe de martelo;
as bordas do fragmento podem ser quebradas pela
pressão dos dedos;
a lâmina de aço provoca um sulco acentuado na
superfície do fragmento.
esfarela ao golpe do martelo;
desagrega sob pressão dos dedos.
4. GRAU DE FRATURAMENTO
• Apresentado em número de fraturas por metro linear ao longo de uma
dada direção;
• São consideradas somente as “originais”.
Grau de Fraturamento
Rocha
Número de fraturas por metro
ocasionalmente fraturada
<1
pouco fraturada
1–5
medianamente fraturada
6 – 10
muito fraturada
11 – 20
extremamente fraturada
> 20
em fragmentos
torrões ou pedaços de diversos
tamanhos, caoticamente dispostos
5. CARACTERIZAÇÃO GEOTÉCNICA DA ROCHA
• Expresso pela reunião dos parâmetros anteriores.
Classificação Caracterização geotécnica da rocha
Grau de
Grau de
Grau de
Grau de
petrográfica
alteração
resistência
consistência
fraturamento
(muito
(medianamente
Granito
(brando)
(quebradiço)
alterado)
fraturado)
(praticamente (resistente) (consistente)
(muito
Xisto
são)
fraturado)
(pouco
(ocasionalmente
Arenito
(alterado)
(consistente)
resistente)
fraturado)