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Pedras naturais como material de construção Apresentação As rochas constituem os elementos em que são instaladas as obras civis como fundações, túneis, pontes, galerias, etc. Esses materiais são utilizados em construção em sua forma natural, beneficiada ou industrializada. Cada rocha possui suas características próprias, como mineralogia, textura, estrutura atômica, etc. que devem ser compreendidas e estudadas para que os projetos sejam executados conforme o escopo inicial, tendo como resultado uma obra com qualidade, durabilidade e segurança. Nesta Unidade de Aprendizagem você vai estudar sobre aplicação de pedras naturais em construção civil, suas características e propriedades. Bons estudos. Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Identificar os principais minerais e suas propriedades.• Conceituar pedras naturais e elencar suas principais características.• Listar aplicações destes materiais.• Desafio Imagine que você seja o responsável pela obra de uma pizzaria situada à beira-mar de uma cidade do litoral. Diante das exigências você deve optar entre uma rocha carbonática ou silicática como rocha ornamental para o piso do hall de entrada e rocha de revestimento para a fachada do prédio. Explique ao cliente quais os principais minerais representam cada tipo e qual o mais adequado. Infográfico As rochas, que se formam na crosta terrestre, são materiais estudados em diversas áreas de estudo, tais como Geologia, Geografia, Paleontologia, Química, Engenharia Civil, Engenharia Química, Ciência dos Materiais entre outras. O conceito que difere as classes de materiais é explicada pela sua respectiva aplicação. Observe no infográfico. Conteúdo do livro Os basaltos são rochas eruptivas encontradas em uma variedade de ambientes tectônicos na Terra, por exemplo, dorsais meso-oceânicas, arcos de ilhas, grandes províncias ígneas e riftes intracontinentais. Se considerarmos todas as rochas vulcânicas observadas na superfície terrestre, as variedades de basalto são as que ocorrem em maior volume. Para aprofundar ainda mais seu conhecimento, acompanhe o capítulo Pedras Naturais como Material de Construção do livro Materiais de Construção que norteia as discussões presentes nesta Unidade. MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO André Luis Abitante Ederval de Souza Lisboa Catalogação na publicação: Poliana Sanchez de Araujo – CRB 10/2094 A148m Abitante, André Luís. Materiais de construção [recurso eletrônico] / André Luís Abitante, Ederval de Souza Lisboa. – Porto Alegre : SAGAH, 2017. Editado como livro impresso em 2017. ISBN 978-85-9502-009-2 1. Materiais de construção. I. Lisboa, Ederval de Souza. CDU 691 Livro_Materiais_construcao.indb IILivro_Materiais_construcao.indb II 12/01/2017 15:07:4812/01/2017 15:07:48 Pedras naturais como material de construção Objetivos de aprendizagem Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Identifi car os principais minerais e suas propriedades. Conceituar pedras naturais e elencar suas principais características. Listar aplicações destes materiais. Introdução As rochas constituem os elementos em que são instaladas as obras civis como fundações, túneis, pontes, galerias, entre outros. Esses materiais são utilizados em construção em sua forma natural, beneficiada ou industrializada. Já que cada rocha possui suas características próprias, como mine- ralogia, textura, estrutura atômica, etc., você, como profissional, deve compreendê-las e estudá-las para que seus projetos sejam executados conforme o escopo inicial, e o resultado seja uma obra com qualidade, durabilidade e segurança. Portanto, neste capítulo você vai estudar sobre aplicação de pedras naturais em construção civil, suas características e propriedades. Os minerais e suas propriedades Materiais chamados pedras naturais são todos aqueles encontrados/extraídos prontos para uso ou que passam por processos e tratamentos simplifi cados para acabamento, como lavagem, polimento, redução de tamanho, fl ambagem, Materiais_construcao_U1_C01.indd 1Materiais_construcao_U1_C01.indd 1 22/12/2016 15:00:5222/12/2016 15:00:52 apicoamento, jateamento (com areia) e/ ou espelhamento (polimentos sucessivos com equipamento especializado e utilização de abrasivos). As rochas, ou “pedras naturais”, são associações compatíveis e estáveis de um ou mais minerais. Sua formação se dá nos ambientes geológicos geradores, que variam pelos elementos atuantes de pressão, temperatura ou composição química. Veja a seguir os tipos de rochas: Rochas magmáticas: resultam do resfriamento de um líquido pastoso complexo, denominado magma, gerado pela fusão parcial de rochas no interior da Terra. As principais rochas magmáticas são granitos (feldspato e quartzo), dioritos (feldspato e anfibólio), sienitos (feldspato), gabros (feldspato, piroxênio e olivina) e basalto (feldspato, piroxênio e olivina). Rochas sedimentares: resultam da acumulação e compactação dos produtos gerados pelo intemperismo de rochas pré-existentes, produtos estes denominados de sedimentos, que se depositam de forma estra- tificada (em camadas). O intemperismo pode ser químico ou físico. No primeiro caso os minerais da rocha pré-existente são alterados quimicamente com a produção de novos, com destaque para as argilas formadas à custa do feldspato e dos minerais ferromagnesianos (micas, anfibólios, piroxênios, olivinas). Rochas metamórficas: resultam de rochas pré-existentes que sofreram aquecimento e deformação posterior por esforços no interior da Terra. Pelo aquecimento os minerais das rochas pré-existentes reagem entre si formando novos – os minerais metamórficos. São exemplos de rochas metamórficas a pedra mineira, as ardósias, os itabiritos, os micaxistos e os gnaisses. Por metamorfismo as rochas naturais sofrem as seguintes alterações: Os calcários transformam-se em mármores. Os arenitos em quartzitos. Os basaltos e gabros em anfibolitos. Os granitos em gnaisses e migmatitos. Outra rocha metamórfica típica é o esteatito (pedra sabão), constituído por uma mistura de talco e serpentina, com estruturas maciças ou planares. Materiais de construção2 Materiais_construcao_U1_C01.indd 2Materiais_construcao_U1_C01.indd 2 22/12/2016 15:00:5322/12/2016 15:00:53 São gerados a partir de rochas magmáticas magnesianas como os dunitos, peridotitos e piroxenitos. Figura 1. Vista geral de uma jazida de basalto. Fonte: Yoeml / Shutterstock.com. Minerais constituintes Tradicionalmente os minerais formadores de rochas são classifi cados em minerais silicatados e não silicatados. Os minerais silicáticos mais comuns nas rochas naturais são: O quartzo (incolor, leitoso, róseo, esverdeado, cinzento, azulado, cas- tanho, preto). Os feldspatos (brancos, cor de creme, róseos, cor de carne, cinzentos). Os feldspatóides (cinzentos, azuis). As micas (prateadas, esverdeadas, castanhas, pretas). Os piroxênios (cinzas, azuis, verde-claros, verde-escuros, pretas). As olivinas (cinza-esverdeadas). 3Pedras naturais como material de construção Materiais_construcao_U1_C01.indd 3Materiais_construcao_U1_C01.indd 3 22/12/2016 15:00:5322/12/2016 15:00:53 As granadas (vermelhas). As dumortieritas (azuis). O talco (branco, amarelado, acastanhado). A serpentina (branca, verde, castanha, amarelada). A caulinita (é o principal componente de argilas). Entre os minerais não silicáticos destacam-se: Os carbonatos (calcita, magnetita, dolomita, siderita) – componentes principais dos calcários e mármores. Nos itabiritos o óxido de ferro (hematita, magnetita) – este mineral confere à rocha uma cor escura reluzente que pode variar para um preto esverdeado quando associado à clorita, uma mica verde ou anfibólibo (grumerita e odinolita). Propriedades das pedras naturais São as qualidades exteriores que caracterizam e distinguem os materiais.Um determinado material é conhecido e identifi cado por suas propriedades e por seu comportamento perante agentes exteriores. Bauer (2008) defi ne algumas das principais propriedades físicas dos materiais, dentre as quais as de maior infl uência nas características das rochas, destacam-se: Massa: a quantidade de matéria e é constante para o mesmo corpo, esteja onde estiver. Peso: definido como a força com que a massa é atraída para o centro da Terra varia de local para local. Massa específica: a relação entre sua massa e seu volume. Peso específico: a relação entre seu peso e seu volume. Densidade: a relação entre sua massa e a massa do mesmo volume de água destilada a 4ºC. Porosidade e compacidade: a propriedade que tem a matéria de não ser contínua, havendo espaços (vazios) entre as massas. Dureza: definida como a resistência que os corpos opõem ao serem riscados. Tenacidade: a resistência que o material opõe ao choque ou percussão. Materiais de construção4 Materiais_construcao_U1_C01.indd 4Materiais_construcao_U1_C01.indd 4 22/12/2016 15:00:5322/12/2016 15:00:53 Durabilidade: a capacidade que os corpos apresentam de permanecerem inalterados com o tempo. Desgaste: a perda de qualidades ou de dimensões com o uso contínuo. Estas propriedades físicas são fundamentais aos materiais de construção, pois estes estão constantemente submetidos a solicitações como cargas, peso próprio, ação do vento, entre outros – os chamados esforços. Os principais esforços solicitantes aos quais os materiais podem ser submetidos, caracteri- zando as rochas mecanicamente, são: Compressão: esforço aplicado na mesma direção e sentido contrário que leva a um “encurtamento” do objeto em que está aplicado. Tração: esforço aplicado na mesma direção e sentido contrário que leva o objeto a sofrer um alongamento na dire ção em que o esforço é aplicado. Flexão: esforço que provoca uma deformação na direção perpendicular ao qual é aplicado. Torção: esforço aplicado no sentido da rotação do material. Cisalhamento: esforço que provoca a ruptura por cisalhamento. Em relação às propriedades geológicas das rochas naturais, é importante a clivagem, o fraturamento e a alterabilidade: Clivagem: são planos de rompimento potenciais ou reais, paralelos, que refletem planos de fraqueza na estrutura cristalina regular dos minerais. As micas são minerais caracterizados por um sistema de clivagem muito bem desenvolvido e cerrado, fato que permite “esfoliá– las”, subdividindo um mineral mais espesso em numerosas folhas finas. As serpentinas e o talco também apresentam esse tipo de clivagem. Minerais com clivagens bem desenvolvidas e grandes coeficientes de dilatação não devem ser expostos a amplas variações térmicas. As sucessivas dilatações e contrações destes minerais enfraquecem progressivamente a trama da rocha e aumentam as infiltrações de agentes líquidos. Fraturas: são fendas irregulares em minerais não controladas por sua estrutura cristalina. A maior ou menor facilidade de um mineral ao fraturamento (ou quebra) depende do seu coeficiente de elasticidade. Minerais que sofrem quebra são denominados de quebradiços. A quebra 5Pedras naturais como material de construção Materiais_construcao_U1_C01.indd 5Materiais_construcao_U1_C01.indd 5 22/12/2016 15:00:5322/12/2016 15:00:53 depende tanto do valor do esforço aplicado quanto da velocidade de sua aplicação. Alterabilidade: minerais silicáticos são mais ou menos inertes aos agentes do intemperismo e a produtos da indústria química e de limpeza. O quartzo resiste a todos os agentes com exceção do ácido fluorídrico, que não tem uso em residências. A alteração de micas escuras, anfibó- lios, piroxênios e granadas sempre se associa à liberação de óxido de ferro, que mancha a rocha, comprometendo sua estética. Carbonatos, por sua vez, são facilmente solúveis em ácidos. Uma característica que depende diretamente das propriedades físicas, mecânicas e geológicas é a trabalhabilidade, isto é, a facilidade de moldar a pedra de acordo com o uso. Depende de fatores como a dureza e a homoge- neidade da rocha. Como visto anteriormente, a dureza é a resistência ao risco ou ao corte e no caso da trabalhabilidade das rochas indicará o meio de corte mais adequado. De acordo com Petrucci (1975), peças mais brandas podem ser cortadas com serras de dentes enquanto peças mais duras demandam corte com diamante. Segundo o mesmo autor, uma rocha homogênea é aquela que apresenta as mesmas propriedades em amostras diferentes e que ao choque do martelo se quebra em pedaços e não em grãos, como ocorre nas rochas não-homogêneas. Dessa forma, a homogeneidade permite a obtenção de peças com formatos adequados. Pedras naturais Obviamente é muito mais fácil construir com tijolos ou blocos de concreto perfeitamente moldados, mas também é possível construir belas e sólidas obras com pedras. Paredes de pedra, por exemplo, apresentam excelente massa térmica, o que signifi ca que absorvem a temperatura externa, con- servam-na no lado de dentro e a irradiam pelo ambiente. As estruturas de pedra são extremamente duráveis, mas muito trabalhosas. Durante um dia quente, as paredes com massa térmica absorvem e armazenam o calor do sol, enquanto o interior do ambiente permanece fresco. À noite, quando as temperaturas externas caem, o calor do dia, armazenado nas paredes, irradia para dentro para aquecer o ambiente. A massa térmica pode tornar a energia efi ciente uma vez que o ambiente esquenta e esfria sozinho, e não precisa de aquecedores e sistemas de calefação nem de condicionadores de ar. Materiais de construção6 Materiais_construcao_U1_C01.indd 6Materiais_construcao_U1_C01.indd 6 22/12/2016 15:00:5322/12/2016 15:00:53 Figura 2. Pedras mais utilizadas pela indústria da construção civil. Ao tratarmos de pedras naturais para agregados, compostos por minerais fundamentais (pedras britadas, seixos etc.), as propriedades geológicas básicas são: massa específica e dureza. Aplicação de pedras naturais Pedras naturais como agregados Os materiais granulosos naturais são encontrados na natureza já na forma particulada, se não já com o tamanho aplicável, e são submetidos à diminuição 7Pedras naturais como material de construção Materiais_construcao_U1_C01.indd 7Materiais_construcao_U1_C01.indd 7 22/12/2016 15:00:5322/12/2016 15:00:53 de suas dimensões; ou seja, são divididos em partículas de formatos e tamanhos mais ou menos uniformes para atuar como material inerte em argamassas e concretos, aumentando, assim, a resistência mecânica e o volume da mistura, além de reduzir seu custo. Segundo Petrucci (1975), define-se como agregado o material granular, sem forma e volume definidos, geralmente inerte de dimensões e propriedades adequadas para a engenharia. Os agregados juntamente com os aglomerantes − especificamente o cimento − formam o principal material de construção brasileiro: o concreto. Classificação Os agregados naturais mais comuns e utilizados são a areia, siltes, seixos, e as britas. Veja as suas subdivisões a seguir. Quanto à massa unitária Agregados leves: são os agregados com massa unitária inferior a 1120 kg/ m3. Essa menor massa é devido à sua microestrutura celular e altamente porosa. Sua aplicação principal é na produção de concretos leves. Como exemplo temos os produtos artificiais que você vai estudar mais adiante neste capítulo. Agregados normais: são os agregados com massa unitária entre 1500 e 1800 kg/m3. Temos como exemplos areia lavada de rio, britas graníticas e calcárias, entre outras. Agregados pesados: são os agregados com massa unitária superior a 1800 kg/m3. A maior massa destes agregados é devido à presença dos minerais de bário, ferro e titânio na estrutura dos agregados. Como exemplos, podemos citar barita, hematita, entre outros. Materiais de construção8 Materiais_construcao_U1_C01.indd 8Materiais_construcao_U1_C01.indd8 22/12/2016 15:00:5322/12/2016 15:00:53 Quanto à dimensão das partículas – granulometria A ABNT NBR 7211:2009 classifi ca as pedras naturais em agregados pelo seu tamanho como: Agregado graúdo: materiais com diâmetro de suas partículas entre 75 mm e 4,8 mm. Como exemplos temos: seixo rolado, cascalho e britas. Esses fragmentos são retidos na peneira com malha de abertura de 4,8 mm. Agregado miúdo: materiais com diâmetro de suas partículas entre 4,8 mm e 0,075 mm. Temos como exemplos: pó de pedra, areia e siltes. Esses fragmentos passam na peneira com malha de 4,8 mm de abertura. Pedras como agregados miúdos Pó de pedra Por meio da mistura de pedrisco e fi ller tem-se o pó de pedra, que pode subs- tituir a areia em algumas aplicações. Altamente utilizados nas argamassas e concretos para aumentar a resistência mecânica e o volume da mistura, reduzindo seu custo. Juntamente com os aglomerantes − especifi camente o cimento − formam o principal material de construção brasileiro: o concreto. Filler Entende-se por fi ller o pó mineral muito fi no, tendo dimensões granulares inferiores a 0,075 mm. Este pode ser: calcário, pó de pedra, carvão, cinzas, etc. Pedras como agregado graúdo (ou grosso) É um agregado originado principalmente da britagem ou diminuição de tama- nho de uma rocha maior, que pode ser do tipo basalto, granito, gnaisse, entre outras. O processo de britagem dá origem a diferentes tamanhos de pedra, que são utilizadas nas mais diversas aplicações. De acordo com a dimensão que a pedra adquire depois de fraturada, recebe nomes diferentes, classifi cados resumidamente assim por Bauer (2008): 9Pedras naturais como material de construção Materiais_construcao_U1_C01.indd 9Materiais_construcao_U1_C01.indd 9 22/12/2016 15:00:5322/12/2016 15:00:53 Fonte: Adaptado de Bauer (2008, p. 64). Denominação Diâmetro Bloco de pedra maior que 1,00 m Matacão maior que 25 cm Pedra de mão / Rachão entre 7,60cm e 25 cm Brita entre 4,80mm e 76 mm Quadro 1. Classificação dos agregados graúdos. Britas Conforme visto, são produtos naturais que provêm da desagregação (fratura- mento) das rochas em britadores e, que, após passar em peneiras selecionadoras, são classifi cadas de acordo com sua dimensão média (4,80 mm a 76,00 mm), processo que será mais bem explicado adiante. Procedência das britas: O processo de extração da pedra brita começa em blocos, que são fragmentos de rochas retirados das jazidas, com dimensões maiores (lados) de 1 m. A Figura 3 mostra um local de extração de blocos de rocha. Esses blocos alimentam o britador primário, que é o equipamento responsável pela primeira diminuição de tamanho da rocha. O subproduto do britador primário é a bica corrida primária, que pode ter aplicações específicas ou ser encaminhada ao britador secundário para dar continuidade ao processo de fabricação de pedras com tamanhos menores. Quando a fração maior que 76 mm é separada da bica-corrida primária, temos um tipo específico de pedra conhecido como rachão. Após a rocha passar pelo britador secundário, onde ocorre mais uma dimi- nuição de tamanho, temos a bica corrida secundária. Em algumas britagens pode-se ter um terceiro britador. A bica-corrida secundária passa por uma série de peneiras com diferentes aberturas, que separam o agregado conforme o tamanho dos grãos. Os fragmentos de rocha que ficam retidos em cada Materiais de construção10 Materiais_construcao_U1_C01.indd 10Materiais_construcao_U1_C01.indd 10 22/12/2016 15:00:5322/12/2016 15:00:53 peneira são transportados por meio de correias para as pilhas de estocagem, classificadas, correspondentes a cada tamanho. Figura 3. Esquema geral do processo de britagem. Fonte: Bauer (2008, p. 73). Classificação: As britas são comercializadas de acordo com seu diâmetro máximo, classificadas por Petrucci (1982) conforme o quadro abaixo: 11Pedras naturais como material de construção Materiais_construcao_U1_C01.indd 11Materiais_construcao_U1_C01.indd 11 22/12/2016 15:00:5322/12/2016 15:00:53 Fonte: Adaptado de Petrucci (1975, p. 262-304). Número Tamanho dos grãos (mm) Mínimo Máximo 0 4,8 9,5 1 9,5 19,0 2 19,0 25,0 3 25,0 50,0 4 50,0 76,0 5 76,0 100,0 Quadro 2. Classificação das britas. As principais características determinadas para esses agregados são gra- nulometria, massa unitária, massa específica e capacidade de absorção. A determinação da granulometria do agregado graúdo é realizada da mesma maneira que a realizada para o agregado miúdo, mudando apenas a série de peneiras utilizadas (Quadro 3) e a amostra mínima que deve ser determinada, veja no Quadro 4. Série normal Intermediária (mm) 76,0 mm 50,0 mm 38,0 mm 32,0 mm 25,00 mm 19,0 mm 12,50 mm Quadro 3. Peneiras série normal e intermediária. (Continua) Materiais de construção12 Materiais_construcao_U1_C01.indd 12Materiais_construcao_U1_C01.indd 12 22/12/2016 15:00:5322/12/2016 15:00:53 Fonte: Associação Brasileira de Normas Técnicas (1997, 2010a, 2010b). Série normal Intermediária (mm) 9,50 mm 6,30 mm 4,80 mm 2,40 mm 1,20 mm 0,60 mm 0,30 mm 0,15 mm Quadro 3. Peneiras série normal e intermediária. Fonte: Adaptado de Associação Brasileira de Normas Técnicas (2003). Dmáx (mm) Massa mínima (kg) < 4,8 a 6,3 3,0 > 9,5 a < 25,0 5,0 32,0 a 38,0 10,0 Quadro 4. Amostras mínimas para ensaio. A determinação da massa unitária do agregado graúdo é realizada da mesma maneira que a realizada para o agregado miúdo, já a massa específica pode ser feita por imersão de uma amostra de agregado graúdo seco ao ar em uma proveta graduada de 1000 ml, que contenha cerca de 500 ml de água. A massa específica é determinada pela divisão da massa da amostra pelo volume de água deslocado (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NOMAS TÉCNICAS, 2009a). Agregados normais, com massa unitária entre 1500 e 1800 kg/m3, tem sua principal aplicação na produção de concretos e argamassas convencionais, (Continuação) 13Pedras naturais como material de construção Materiais_construcao_U1_C01.indd 13Materiais_construcao_U1_C01.indd 13 22/12/2016 15:00:5322/12/2016 15:00:53 como, por exemplo, britas graníticas e calcárias, entre outras. Esses agregados fazem parte da composição das argamassas e concretos de cimento Portland, pois contribuem para diminuição da contração volumétrica da argamassa, tornando-a mais econômica. Utilizadas também em concretos betuminosos, pavimentos rodoviários, base para assentamento de paralelepípedos (calça- mento), confecção de filtros para tratamento de água e efluentes, filtros para interior de barragens, entre outras aplicações. Brita (bica) corrida É a mistura de britas, sem classifi cação prévia, inclusive com pó de pedra, no estado em que se encontra a saída do britador, onde todos os tamanhos ainda estão misturados. Chama-se bica primária, quando deixa o britador primário (graduação na faixa de 0 a 300 mm) e, bica secundária, quando deixa o britador secundário (graduação na faixa de 0 a 76 mm). As mais utilizadas são as britas número 1 e 2, normalmente para a confecção de concretos, podendo ser obtidas de pedras graníticas e ou calcárias. Britas calcárias apresentam menor dureza e normalmente menor preço. Para concreto armado a escolha da granulometria baseia-se no fato de que o tamanho da brita não deve exceder ⁄ da menor dimensão da peça a concretar. As britas podem ser utilizadas também soltas sobre pátios de estacionamento, como isolante térmico em pequenos terraços, em correção de solos, aterros, pavimentos rodoviários (concreto betuminoso), lastros de estradas de ferro, etc. Agregados pesados, com massa unitária superior a 1.800 kg/m3, sua aplica- ção principal é na produção de concretos pesados, utilizados para blindagens de radiação – reatores nucleares. Rachão ou pedra de mão É o agregado constituído do material que passa no britador primário com grãos de maiores dimensões, sendo retidos na peneira 76 mm (pode chegar até a250 mm). Qualidades exigidas das britas, bicas e rachões: a) Limpeza: ausência de matéria orgânica, argila, sais, etc. b) Resistência: no mínimo possuírem a mesma resistência à compressão requerida do concreto. c) Durabilidade: resistir às intempéries e às condições adversas. d) Serem angulosas ou pontiagudas: para melhor aderência. Materiais de construção14 Materiais_construcao_U1_C01.indd 14Materiais_construcao_U1_C01.indd 14 22/12/2016 15:00:5322/12/2016 15:00:53 Os rachões são utilizados normalmente na confecção de concreto ciclópico e calçamentos. Fonte: Revers / Shutterstock.com. Cascalho ou seixo rolado De acordo com Bauer (2008), o cascalho é um sedimento fl uvial (encontrados em leitos de rios) de rocha ígnea formado por grãos de diâmetro em geral supe- rior a 5 mm, podendo chegar a 100 mm. Estes grãos são de forma arredondada devido ao atrito causado pelo movimento das águas onde se encontravam, por este motivo, também são conhecidos como pedregulho ou seixo rolado. Apresenta grande resistência ao desgaste, por já ter sido exposto a condições adversas no seu local de origem. Devem ser lavados para utilização em concretos como agregado graúdo, porém, apresentam em igualdade de condições, maior trabalhabilidade e menor resistência que os preparados com brita. 15Pedras naturais como material de construção Materiais_construcao_U1_C01.indd 15Materiais_construcao_U1_C01.indd 15 22/12/2016 15:00:5322/12/2016 15:00:53 Fonte: Associação Brasileira de Normas Técnicas (2003). Denominação Dimensões Fino De 5 a 15 mm Médio De 15 a 30 mm Grosso Acima de 30 mm Quadro 5. Classificação dos cascalhos. Os seixos rolados, depois de lavados são utilizados em concretos como agregado graúdo, porém, apresentam-se em condições iguais, maior traba- lhabilidade e menor resistência que os preparados com brita. Ensaios com agregados e / ou rochas Ensaio 1 Massa específi ca (ou massa específi ca real): é a massa da unidade de vo- lume excluindo-se os vazios entre grãos e os permeáveis, ou seja, a massa de uma unidade de volume dos grãos do agregado. Sua determinação é feita através do picnômetro ou do frasco de Chapman, preferencialmente. Segundo Petrucci (1975), a massa específi ca real do agregado miúdo fi ca em torno de 2,65 Kg/dm3. Determinação da massa específica do agregado miúdo é feita por meio do frasco Chapman, seguindo-se o procedimento descrito na ABNT NBR NM 52:2009;. No agregado graúdo, a massa específica real é determinada pelo método da ABNT NBR NM 53:2009. Essa determinação é feita por meio da pesagem hidrostática de um cesto com agregado. É feita uma pesagem da amostra de agregado fora da água e, após, o agregado é pesado submerso na água. Dentro da água, o peso da amostra é menor em função da força de empuxo, que é igual ao peso do volume de água deslocado. O volume de água deslocado é o volume das pedras submersas. Dessa forma, determinamos o volume real do agregado. Materiais de construção16 Materiais_construcao_U1_C01.indd 16Materiais_construcao_U1_C01.indd 16 22/12/2016 15:00:5322/12/2016 15:00:53 Ensaio 2 Massa unitária (específi ca aparente): é o peso da unidade de volume, incluindo-se os vazios contidos nos grãos. É determinada preenchendo-se um recipiente paralepipédico de dimensões bem conhecidas com agregado deixando-o cair de uma altura de 10 a 15 cm. É também chamada de massa unitária. A areia, no estado solto, apresenta o peso unitário em forma de 1,50 kg/dm3. A determinação é feita através do ensaio descrito na ABNT NBR NM 45:2006. Ensaio 3 Teor de umidade: é a relação da massa de água absorvida pelo agregado que preenche total ou parcialmente os vazios, e a massa desse agregado quando seco. Sua determinação é feita, principalmente por meio da secagem em estufa; método da queima com álcool; método do speedy; frasco de Chapman, entre outros. O método mais prático para determinação em obras e controle de qualidade é o método do speedy test, por se constituir de um método rápido e prático de ser feito no canteiro de obras. Se a areia estiver úmida, por exemplo, e não se determinar essa umidade, a água incorporada à areia vai alterar o fator água / cimento do concreto, o que causa danos à resistência do mesmo. Conhecido o teor de umidade, você pode corrigir a quantidade de água a ser adicionada ao concreto, pois já terá conhecimento a respeito da quantidade de água que está incorporada à areia. Normas para determinação: Determinação da umidade superficial do agregado miúdo por meio do frasco de Chapman (ABNT NBR 9775:2011). Determinação da umidade superficial do agregado miúdo por secagem em estufa (ABNT NBR 9939:2011). Ensaio 4 Inchamento: é a propriedade dos agregados miúdos de aumentarem de volume com o aumento da umidade, o que provoca o afastamento entre os grãos, pela aderência da água a superfície dos agregados, e um inchamento do conjunto. Esse aumento de volume ocorre até determinado teor de umidade acima do qual o inchamento permanece praticamente constante. Esse teor de umidade é chamado Umidade Crítica. Para determinação do inchamento de agregado miúdo, você 17Pedras naturais como material de construção Materiais_construcao_U1_C01.indd 17Materiais_construcao_U1_C01.indd 17 22/12/2016 15:00:5322/12/2016 15:00:53 deve seguir o procedimento descrito na ABNT NBR 6467:2006. A determinação do inchamento é fundamental para a medição dos traços de concreto em volume e para a determinação do volume das padiolas de medição de areia. Ensaio 5 Granulometria: é a proporção relativa, em porcentagem, dos diferentes tamanhos dos grãos que constituem o agregado. A composição granulomé- trica tem grande infl uência nas propriedades das argamassas e concretos. É determinada através de peneiramento, com peneiras de determinada abertura, constituindo uma série padrão ABNT NBR NM 248:2003. A granulometria determina também mais dois parâmetros importantes. A dimensão máxima característica ou diâmetro máximo do agregado corres- pondente à abertura nominal, em milímetros, da malha da peneira da série normal ou intermediária, na qual o agregado apresenta uma porcentagem retida acumulada igual ou imediatamente inferior a 5% em massa. Outro índice importante determinado pela granulometria é o módulo de finura, que é a soma das porcentagens retidas acumuladas nas peneiras divididas por 100. No Quadro 3, foram apresentadas as peneiras da série normal para deter- minação da granulometria do agregado miúdo, que de acordo com a ABNT NBR NM 248:2003, são as da malha 4,8 mm a 0,15 mm. Deve-se utilizar uma amostra mínima de 0,5 kg para a análise de agregado miúdo. A amostra para peneiramento de agregado graúdo varia entre 3 e 30 kg, dependendo do diâmetro máximo do agregado. O ensaio granulométrico é preconizado na ABNT NBR 7211:2009. As diferenças principais do ensaio entre agregado miúdo e graúdo estão nas aberturas das peneiras utilizadas e o tamanho da amostra peneirada. Ensaio 6 Resistência à abrasão: A resistência à abrasão é a resistência ao desgaste superfi cial sofrido pelo agregado e é determinada pelo método descrito na ABNT NBR NM 51:2001. Esse ensaio também é chamado de “abrasão Los Angeles”, pois esse é o nome dado ao aparelho em que se realiza o ensaio. A amostra é colocada num cilindro oco, juntamente com bolas de ferro fundido. O cilindro é girado por um tempo determinado, provocando o choque das esferas com o agregado e entre agregados. Após a amostra, é peneirada na peneira 1,7mm e a porcentagem do material passante em relação à massa da Materiais de construção18 Materiais_construcao_U1_C01.indd 18Materiais_construcao_U1_C01.indd 18 22/12/2016 15:00:5322/12/2016 15:00:53 amostra original é o resultado do ensaio. Para aplicação em concretos e em pavimentos rodoviários, essa porcentagem não deve ultrapassar 50% e, para lastros de ferrovias, a porcentagem máxima é de 40%. Ensaio 7 Resistência ao esmagamento:É determinada pelo ensaio descrito na ABNT NBR 9938:2013, que consiste em submeter o agregado a um determinado esforço de compressão, capaz de causar fraturamento dos grãos. A amostra submetida ao ensaio é peneirada na peneira 2,4 mm e o peso retido, expresso em porcentagem da amostra inicial, constitui o resultado do ensaio. Agrega- dos que serão utilizados na confecção de pavimentos rodoviários devem ter uma boa resistência ao esmagamento, pois são constantemente submetidos a esforços de compressão de diferentes magnitudes. Ensaio 8 Formato dos grãos: De acordo com Bauer (2008), os grãos de agregados não têm forma geometricamente defi nida. Quanto à relação entre as dimensões “c” (comprimento), “l” (largura) e “e” (espessura), os agregados graúdos são classifi cados conforme mostrado no Quadro 6: Fonte: Bauer (2008, p. 86). Quadro 6. Relação entre lados do agregado graúdo. Normalmente, os agregados naturais têm grãos cuboides, de superfície arre- dondada e lisa, contrárias às superfícies angulosas e extremamente irregulares dos grãos dos agregados industrializados, o que torna a mistura com agregados naturais mais trabalhável do que com os industrializados. Assim, concretos com agregados de britagem exigem 20% mais de água de amassamento do 19Pedras naturais como material de construção Materiais_construcao_U1_C01.indd 19Materiais_construcao_U1_C01.indd 19 22/12/2016 15:00:5322/12/2016 15:00:53 que os preparados com agregados naturais, porém, têm maiores resistência ao desgaste e à tração devido à maior aderência entre os grãos e a argamassa. Grãos irregulares têm maior superfície específica que os cuboides e têm o inconveniente de poderem ficar presos entre as barras de armação do concreto armado resultando em enchimento irregular da fôrma. Quando se aumenta a porcentagem de grãos lamelares e alongados, o concreto perde trabalhabi lidade. Por outro lado, os grãos irregulares devido a sua forma e textura superficial, apresentam maior aderência da argamassa, resultando em maior resistência para um mesmo traço do que os constituídos com grãos cuboides e de superfície lisa. Dependendo da aplicação existem limitações quanto ao formato dos grãos, como no caso de agregados para pavimentos rodoviários, que podem ter no máximo 10% de grãos irregulares, já o agre gado para lastro ferroviário deve ter no mínimo 90% de seus grãos com formato cuboide. O tipo de rocha também influencia o formato do grão. O granito produz grãos de melhor forma que o basalto, que produz grande quantidade de grãos lamelares. Independentemente da área de aplicação, cada rocha tem características próprias que influenciam no seu comportamento. Entre as principais podemos citar: Composição mineralógica: refere-se aos minerais que compõem cada rocha. Textura: é o modo como os minerais estão distribuídos. Estrutura: refere-se à homogeneidade ou heterogeneidade dos cristais constituintes. Demais usos de pedras A pedra é a base da arquitetura tradicional e é muito utilizada ainda hoje. É particularmente útil devido à alta inércia térmica, resistência e durabilidade. Não é renovável, mas é abundante. Direcionando nosso estudo para as rochas brutas como parte da engenharia, podemos destacar as seguintes finalidades das mesmas: fundações de obras, material de base para túneis e galerias, blocos de vedação, componentes de misturas cerâmicas, pedras para revestimento e acabamento, matérias-primas da cal e do cimento. Materiais de construção20 Materiais_construcao_U1_C01.indd 20Materiais_construcao_U1_C01.indd 20 22/12/2016 15:00:5422/12/2016 15:00:54 As alvenarias de pedras naturais dividem-se em: alvenarias de pedra bruta, de pedra aparelhada e em cantaria. As alvenarias em pedra bruta são formadas de fragmentos irregulares, sem preparo algum, na forma em que são obtidos nas pedreiras. Elas podem ser assentadas a seco ou por meio de argamassa. Alvenaria de pedra bruta é usada somente em construções secundárias. Os fragmentos são colocados em fiadas de altura irregular, consolidando-se, de distância em distância, com perpianhos, que são pedras de comprimento igual à sua espessura. Os intervalos, entre os blocos maiores são preenchidos com pedras menores, partidas convenientemente para se adaptarem melhor. Figura 5. Alvenaria em pedras brutas. Fonte: Piikcoro / Shutterstock.com Na alvenaria em pedra argamassada o procedimento é idêntico ao da alvenaria seca, apenas juntando-se às pedras com argamassa. As pedras devem ser previamente examinadas pelo pedreiro, pois elas têm saliências que podem dificultar o assentamento, e, neste caso, devem eliminadas com martelo, devendo ser experimentadas a seco para a perfeita execução. Após a experimentação o leito é preenchido com argamassa e a pedra colocada, batendo-se para refluir a argamassa e calça-se com lascas de pedra. Em se- guida, preenche-se a junta vertical também de lascas para os interstícios. 21Pedras naturais como material de construção Materiais_construcao_U1_C01.indd 21Materiais_construcao_U1_C01.indd 21 22/12/2016 15:00:5422/12/2016 15:00:54 Nas camadas sucessivas deve-se tomar o cuidado de fazer as juntas verticais desencontradas para a necessária amarração. A alvenaria de cantaria é a que utiliza pedras irregulares, porém com as faces aparelhadas (polidas). As pedras apresentam forma geométrica perfeita, com faces planas e arestas vivas; recebem denominações diversas, de acordo com o grau de acabamento, caracterizada pela última ferramenta utilizada na aparelhagem. Temos a cantaria de picão (martelo com duas faces pontiagudas e recurvadas), a de picola (martelo com duas faces em gume largo), a de escoada (duas faces com machadinha), a de bojarda (martelo com duas faces quadradas ou redondas, quadriculadas com pequenas pirâmides) e de brumida (lixada com ferramenta metálica). Rocha Principais aplicações Granito Bloco de fundação, muros, calçamentos, agregado para concreto, pisos, paredes, tampos de pias, lavatórios, bancadas e mesas, acabamentos. Basalto Agregados asfálticos, agregado para concreto, lastros de ferrovias, calçamentos, alvenarias, pisos e calçadas. Diorito Mesmas aplicações do granito e arte mortuária. Arenitos Revestimentos de pisos e paredes. Calcários e dolomitos Matéria-prima para a indústria cimenteira, de cal, vidreira, siderúrgica, corretor de solos, agregado. Ardósia Telhas, pisos, tampos e bancadas. Quartzitos Revestimentos, pisos e calçamentos. Mármores Revestimento de ambientes internos, pisos, paredes, lavatórios, lareiras, mesas, balcões, tampos e acabamentos. Gnaisses Rocha ornamental, agregado e pavimentação. Quadro 7. Tabela com síntese das rochas naturais e suas aplicações. Materiais de construção22 Materiais_construcao_U1_C01.indd 22Materiais_construcao_U1_C01.indd 22 22/12/2016 15:00:5422/12/2016 15:00:54 1. Correlacione a figura com as pedras naturais estudadas: a) Arenito. b) Basalto. c) Mármore. d) Granito. e) Calcário. 2. Assinale a alternativa que contenha uma Rocha Carbonática. a) Monzonitos. b) Calcários (limestones). c) Granodioritos. d) Sienitos. e) Dioritos. 3. Na figura em anexo, podemos observar a pedra-sabão. Este material é muito utilizado em artesanato, utensílios domésticos, etc. Assinale a alternativa que contenha uma característica deste material. a) Em sua constituição mineralógica temos quartzo e feldspato. b) Não deve ser considerada como uma rocha ultramáfica. c) Não resiste a altas temperaturas. d) Soapstone é uma pedra com características contrárias à pedra-sabão. e) Retém calor. 4. Com relação a propriedades dos materiais, assinale o texto que defina trabalhabilidade: a) É a facilidade de moldar a pedra de acordo com sua aplicação. b) É a capacidade que tem o material de manter suas propriedades iniciais e desempenhar sua função de acordo com a especificação no decorrer do tempo. c) Depende da textura, da estrutura e da coloração da pedra. d) Alterabilidade da pedra com o decorrer do tempo na aplicação. e) Resistência que a pedra oferece ao ser submetida a esforços mecânicos. 5. Assinale a alternativa que defina compacidade: a) É o volume de sólidos na unidade de volume da rocha natural. b) Resistência ao risco. c) Resistência à compressão. d) Resistência ao corte. e) Resistência ao choque. 23Pedras naturais como material de construção Materiais_construcao_U1_C01.indd 23Materiais_construcao_U1_C01.indd 23 22/12/2016 15:00:5422/12/2016 15:00:54 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 6467:2006 Versão Corrigida 2:2009. Agregados - Determinação do inchamento de agregado miúdo - Método de ensaio. Rio de Janeiro: ABNT, 2009. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 7211:2009. Agregados para concreto – Especificação. Rio de Janeiro: ABNT, 2009. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 9775:2011. Agregado miúdo – Determinação do teor de umidade superfi cial por meio do frasco de Cha- pman – Método de ensaio. Rio de Janeiro: ABNT, 2011. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 9938:2013. Agregados — Determinação da resistência ao esmagamento de agregados graúdos — Método de ensaio. Rio de Janeiro: ABNT, 2013. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 9939:2011. Agregado graúdo – Determinação do teor de umidade total – Método de ensaio. Rio de Ja- neiro: ABNT, 2011. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR NM 45:2006 . Agregados - Determinação da massa unitária e do volume de vazios. Rio de Janeiro: ABNT, 2006. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR NM 51:2001. Agregado graúdo - Ensaio de abrasão “Los Ángeles”. Rio de Janeiro: ABNT, 2001. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR NM 52:2009. Agregado miúdo - Determinação da massa específica e massa específica aparente. Rio de Janeiro: ABNT, 2009. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR NM 53:2009. Agregado graúdo - Determinação da massa específica, massa específica aparente e absorção de água. Rio de Janeiro: ABNT, 2009. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR NM 248:2003. Agregados - Determinação da composição granulométrica. Rio de Janeiro: ABNT, 2003. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR NM ISO 2395:1997. Peneira de ensaio e ensaio de peneiramento - Vocabulário. Rio de Janeiro: ABNT, 1997. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR NM ISO 3310-1:2010. Pe- neiras de ensaio - Requisitos técnicos e verificação Parte 1: Peneiras de ensaio com tela de tecido metálico (ISO 3310-1, IDT). Rio de Janeiro: ABNT, 2010a. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR NM ISO 3310-2:2010 . Peneiras de ensaio - Requisitos técnicos e verificação Parte 2: Peneiras de ensaio de chapa metálica perfurada (ISO 3310-2:1999, IDT). Rio de Janeiro: ABNT, 2010b. BAUER, L. A. F. Materiais de construção. 5. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2008. Materiais de construção24 Materiais_construcao_U1_C01.indd 24Materiais_construcao_U1_C01.indd 24 22/12/2016 15:00:5422/12/2016 15:00:54 PETRUCCI, E. G. R. Concreto de cimento portland. 9. ed. Rio de Janeiro: Globo, 1982. PETRUCCI, E. G. R. Pedras naturais. In: PETRUCCI, E. G. R. Materiais de construção. Porto Alegre: Globo, 1975. p. 262-304. Leituras recomendadas ARQUITETURA E CONSTRUÇÃO. São Paulo: Abril, 1985- BORGES, A. C. Prática das pequenas construções. 9. ed. São Paulo: Edgard Blucher, 2009. v. 1. EQUIPE DE OBRA. São Paulo: Pini, 2005-. Disponível em: <http://www.equipedeobra. com.br/>. Acesso em: 27 nov. 2016. FINESTRA/BRASIL. São Paulo: Arco Editorial, 1995- SILVA, M. R. Materiais de construção. São Paulo: PINI, 1991. TÉCHNE: REVISTA DE TECNOLOGIA DAS CONSTRUÇÃO. São Paulo: Pini, 1992- VERCOSA, E. J. Materiais de construção. Porto Alegre: Sagra Luzzatto, 1984. YAZIGI, W. A técnica de edificar. 10. ed. São Paulo: Pini, 2009. 25Pedras naturais como material de construção Materiais_construcao_U1_C01.indd 25Materiais_construcao_U1_C01.indd 25 22/12/2016 15:00:5422/12/2016 15:00:54 Dica do professor Para definir se um material é adequado para determinada aplicação, é importante o estudo de suas propriedades e como estas correspondem ao seu comportamento durante a utilização. A seguir você vai assistir as principais rochas utilizadas como material de construção e algumas de suas características mais importantes. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://fast.player.liquidplatform.com/pApiv2/embed/cee29914fad5b594d8f5918df1e801fd/de63643e9647601f442df76445902aa2 Exercícios 1) Correlacione a figura com as pedras naturais estudadas: A) Arenito. B) Basalto. C) Mármore. D) Granito. E) Calcário. 2) Assinale a alternativa que contenha uma Rocha Carbonática. A) Monzonitos. B) Calcários (limestones). C) Granodioritos. D) Sienitos. E) Dioritos. 3) Na figura em anexo, podemos observar a pedra-sabão. Este material é muito utilizado em artesanato, utensílios domésticos, etc. Assinale a alternativa que contenha uma característica deste material. A) Em sua constituição mineralógica temos quartzo e feldspato. B) Não deve ser considerada como uma rocha ultramáfica. C) Não resiste a altas temperaturas. D) Soapstone é uma pedra com características contrárias à pedra-sabão. E) Retém calor. 4) Com relação a propriedades dos materiais, assinale o texto que defina trabalhabilidade: A) É a facilidade de moldar a pedra de acordo com sua aplicação. B) É a capacidade que tem o material de manter suas propriedades iniciais e desempenhar sua função de acordo com a especificação no decorrer do tempo. C) Depende da textura, da estrutura e da coloração da pedra. D) Alterabilidade da pedra com o decorrer do tempo na aplicação. E) Resistência que a pedra oferece ao ser submetida a esforços mecânicos. 5) Assinale a alternativa que defina compacidade: A) É o volume de sólidos na unidade de volume da rocha natural. B) Resistência ao risco. C) Resistência à compressão. D) Resistência ao corte. E) Resistência ao choque. Na prática Conheça uma pedra natural muito usada na construção civil.. O granito é uma pedra ideal para aplicação em projetos de interiores como paredes, divisórias, pisos (baixo tráfego) e escadas. Para aplicação em bancadas é necessário impermeabilizar o material. Caso sejam aplicados a ambientes externos, a granada não poderá conter traços férricos e faz-se necessária a execução de ensaios complementares como: durabilidade, resistência à cristalização de sais, choque térmico. Portanto o engenheiro responsável pelo projeto deve conhecer o ambiente em que a pedra será aplicada e suas respectivas características. Saiba + Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do professor: Propriedades dos Minerais Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. Rochas e Minerais Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. Extração de Granito Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. Maravilhas Modernas: Minas de Diamante https://www.youtube.com/embed/aGG9tZmAZcI https://www.youtube.com/embed/e9E7yUP6k7A https://www.youtube.com/embed/Q9o9fuIoUV8 Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://www.youtube.com/embed/F0NMVzAKJA8
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