Tipos de Rochas e suas Características

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MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO
ROCHAS PARA CONSTRUÇÃO CIVIL
AGREGADOS PARA CONCRETO
Noções básicas de Geologia e Petrografia
Noções básicas de Geologia e Petrografia
Grupos minerais:
Feldspatos
Piroxênios, anfibólios
Quartzo
Micas, argilo-minerais
Carbonatos, óxidos e sulfetos, haloides
Olivinas
Epidotos, alumo-silicatos, zeólitas
Noções básicas de Geologia e Petrografia
Hematita
Magnetita
Noções básicas de Geologia e Petrografia
De acordo com seu modo de formação, as rochas compõem três grandes grupos, cada qual contemplando uma imensa variedade de tipos passíveis de uso na construção civil
Ígneas
Sedimentares
Metamórficas
Noções básicas de Geologia e Petrografia
Rocha ígneas ou magmáticas: resultam da solidificação de material rochoso parcial a totalmente fundido (denominado de magma), gerado no interior da crosta terrestre.
Plutônicas ou intrusivas: resultam de lentos processos de resfriamento e solidificação do magma, em profundidade.
Material cristalino geralmente de granulação grossa
Exemplos: granitos, gabros, sienitos, dioritos e outros
Vulcânicas ou extrusivas: formadas na superfície terrestre pelo extravasamento de lava por orifícios vulcânicos
Rápido resfriamento não permitem os minerais se formarem, resulta em material vítreo ou cristalino de granulação fina
Exemplos: riólitos, basaltos e outros
Noções básicas de Geologia e Petrografia
Basalto
Granito
Diorito
Noções básicas de Geologia e Petrografia
Noções básicas de Geologia e Petrografia
Diorito X Granito
O diorito é composto de feldspato e de diversos minerais escuros. O granito é composto por quatro minerais: feldspato, mica, quartzo e hornblenda. Apresentam-se em formas variadas, dando-lhe uma diversidade maior que o diorito.
O granito é menos denso que o diorito. O primeiro é um material rochoso de granulação grosseira. Ambos não são porosos, no entanto, o granito ainda menos, tornando-o mais adequado para pavimentação e bancadas. Como o diorito é mais denso, é mais resistente e tem mais durabilidade para uso em paisagismo.
O diorito é mais raro.
Noções básicas de Geologia e Petrografia
Rochas sedimentares: formadas por meio da erosão, transporte (fluvial, marítimo ou eólico) e deposição de sedimentos (clastos ou detritos) derivados da desagregação e decomposição de rochas na superfície terrestre, da precipitação química ou, ainda, do acúmulo de fragmentos orgânicos.
Noções básicas de Geologia e Petrografia
Rochas sedimentares
Arenito
Calcário
Noções básicas de Geologia e Petrografia
 Rochas metamórficas: derivadas de outras preexistentes que, no decorrer dos processos geológicos, exibem mudanças mineralógicas, químicas e estruturais, no estado sólido, em resposta a alterações nas condições físicas e químicas impostas em profundidades.
Noções básicas de Geologia e Petrografia
Ardósia
Quartzito
Mármore
Gnaisse
Noções básicas de Geologia e Petrografia
Rochas para a Construção Civil
Rochas para a Construção Civil
Generalidades
Cada rocha tem suas características intrínsecas, exclusivas e inerentes à natureza geológica do corpo rochoso que condicionam suas propriedades, designadas de engenharia, por orientarem seu uso na construção civil.
Propriedades Relevantes
Composição mineralógica: reflete a composição química e as condições de formação e de alteração de cada mineral constituinte da rocha. Tem influência decisiva nas propriedades e na durabilidade.
Propriedades Relevantes
Estrutura: compreende a orientação e as posições de massas rochosas em uma determinada área, bem como as feições resultantes dos diversos processos geológicos.
Rochas ígneas: usualmente, são maciças → características físicas e mecânicas homogêneas (isotropia).
Rochas metamórficas e sedimentares: podem exibir estruturas e isorientação mineral → anisotropia (variação espacial das propriedades mecânicas, conforme o plano de orientação dos minerais). As maiores resistências mecânicas, em geral, estão no plano ortogonal à estruturação geral da rocha.
Propriedades Relevantes
Figura: Exemplo de rocha granítica, com estrutura maciça – Rosa Itupeva (SP)
Figura: Exemplo de rocha gnáissica, com estrutura orientada – Amarelo Santa Cecília (ES)
Propriedades Relevantes
Granulação: refere-se ao tamanho dos grãos → diferencia, macroscopicamente, rochas ígneas vulcânicas (mais finas: afaníticas) e plutônicas (mais grossas: faneríticas) e responde pela maior resistência mecânica das primeiras, devido ao maior imbricamento e coesão dos minerais.
Textura: é o arranjo espacial microscópico dos minerais, muitas vezes exclusivos para alguns tipos de rochas, e está intimamente relacionada à mineralogia e às condições físicas vigentes durante a formação. A porosidade/permeabilidade e as resistências mecânicas, em parte, dependem da textura, que também reflete o grau de coesão da rocha.
Caracterização Tecnológica
Realizada em laboratórios especializados, de acordo com ensaios e análises normalizados.
Compreendem a obtenção de parâmetros petrográficos, físicos e mecânicos que permitam a caracterização tecnológica da rocha para uso na construção civil ou no revestimento de edificações.
Procuram representar as diversas solicitações às quais a rocha é submetida, desde a extração, esquadrejamento, serragem dos blocos em chapas, polimento das placas, recorte em ladrilhos, etc., até seu emprego final, incluindo- se as variadas formas de aplicação de cargas que poderá vir a suportar no uso especificado.
Propriedades Petrográficas
O estudo petrográfico estabelece a classificação da rocha. Compreende a descrição macroscópica (estruturação, cor) e microscópica (mineralogia, textura, granulação).
Para a engenharia enfatiza as características (alteração, deformação, padrão de microfissuramento e outros) que possam influenciar o comportamento mecânico e a durabilidade sob as condições de uso a que será submetida.
Propriedades Físicas
Dureza
Microdureza Knoop (HK ou HKN): objetiva a dureza das rochas. É realizada ao microscópio e consiste em pressionar a superfície polida da rocha com uma força conhecida, com uma ponta de diamante.
Desgaste abrasivo por atrito, simulando o tráfego de pessoas ou veículos: adota-se o tribômetro Amsler, que consiste na medição da redução de espessura (mm) que placas de rocha apresentam após um percurso abrasivo de 1.000 m, com o uso de areia essencialmente quartzosa como abrasivo.
Propriedades Físicas
Densidade: importante parâmetro para o cálculo de cargas em construções, o dimensionamento de embalagens, os custos e meios de transporte, entre outras aplicações.
Absorção de água: considerada, em rochas para revestimento, como o valor numérico que reflete a capacidade de incorporação de água.
Porosidade: relativamente baixa nas rochas ígneas e metamórficas, quando comparada à de rochas sedimentares. Os “poros”, naquelas, não são representados por “vazios”, como nas sedimentares, mas sim pelas microfissuras, alterações em minerais, contatos entre grãos, etc.
Propriedades Físicas
Dilatação Térmica
As rochas, como vários materiais de construção, dilatam- se quando se aquecem e contraem-se ao esfriarem, implicando variações nas dimensões e no volume.
Para a determinação do coeficiente de dilatação térmica linear (10-3 mm/m.°C) a rocha é submetida a variações de temperatura em um intervalo entre 0°C e 50°C.
Finalidade: dimensionamento do espaçamento das juntas em revestimentos, destacadamente, de exteriores (pisos, paredes e fachadas).
Propriedades Mecânicas
Compressão
Importante indicativo da integridade física da rocha.
A presença de descontinuidades (fissuras, fraturas), alteração ou outros aspectos que interfiram na coesão dos minerais → em valores menores do que aqueles característicos para o tipo rochoso em questão.
Finalidade: fornecer parâmetros para o dimensionamento do material rochoso utilizado como elemento estrutural, ou seja, com a finalidade de suportar cargas.
Propriedades Mecânicas
Resistência à compressão (MPa):
tensão que provoca a ruptura da rocha, quando submetida a esforços compressivos.
É determinada nas condições seca e saturada, concordante e paralelamente à estruturação da rocha (no caso de gnaisses, migmatitos etc.)
Figura: Determinação da resistência à compressão, perpendicular (esquerda) e paralelamente (direita) à estruturação
Propriedades Mecânicas
Tração na flexão (módulo de ruptura): solicitações de flexão em rochas empregadas em edificações - telhas (ardósias), pisos elevados, degraus de escadas, tampos de pias e balcões. Nesses casos, também são produzidos esforços de tração em certas partes da rocha.
Figura: Ilustração esquemática da determinação da resistência à tração na flexão
Propriedades Mecânicas
Flexão (ou flexão por carregamento em quatro pontos): esforços flexores em placas de rocha, simulando o esforço do vento em placas de rocha fixadas em fachadas com ancoragens metálicas 
Figura: Ilustração esquemática da determinação da resistência à flexão
Velocidade de Propagação de Ondas Ultra-sônicas Longitudinais
Finalidade: avaliar, indiretamente, o grau de alteração e de coesão das rochas.
Importante: por se tratar de um dos poucos ensaios não destrutivos disponíveis para verificação de propriedades rochosas.
Muito empregado na avaliação da degradação de rochas, especialmente nos estudos sobre o estado de conservação de monumentos históricos
Rochas Ornamentais e para Revestimentos - conceitos
Rochas Ornamentais e para Revestimentos - conceitos
Rochas ornamentais: todos os materiais rochosos aproveitados pela sua aparência estética e utilizados como elemento decorativo, em trabalhos artísticos e como materiais para construção.
Rochas para revestimento: constituem uma aplicação específica das rochas ornamentais, compreendendo os produtos do desmonte de materiais rochosos em blocos, de seu subsequente desdobramento em chapas, processamento e corte em placas, ladrilhos e tampos para uso na construção civil.
Rochas decorativas: rochas cujas propriedades físicas e mecânicas não permitem sua utilização extensiva na construção civil, mas que pela sua apreciada aparência estética, são usadas em ambientes internos, como peças especiais, ou em acabamentos personalizados.
Rochas Ornamentais e para Revestimentos – Classificação Comercial
Tradicionalmente, duas grandes categorias:
“granitos”, na qual se incluem as rochas silicáticas (ígneas e metamórficas)
“mármores”, entendidos como qualquer rocha carbonática, tanto de origem sedimentar (calcários) ou metamórfica, passível de polimento.
Rochas Ornamentais e para Revestimentos – Classificação Comercial
Mármores Comerciais
Rochas Ornamentais e para Revestimentos – Classificação Comercial
Mármores Comerciais
Rochas Ornamentais e para Revestimentos – Classificação Comercial
Granitos Comerciais
Rochas Ornamentais e para Revestimentos – Classificação Comercial
Granitos Comerciais
Rochas Ornamentais e para Revestimentos – Classificação Comercial
Granitos Comerciais
Características diferenciais dos principais tipos comerciais
Rochas Ornamentais e para Revestimentos – Usos: granito
Rochas Ornamentais e para Revestimentos – Usos: gnaisse
Rochas Ornamentais e para Revestimentos – Usos: mármore
Rochas Ornamentais e para Revestimentos – Usos: travertino
Rochas Ornamentais e para Revestimentos – Usos: quartzitos
Rochas Ornamentais e para Revestimentos – Usos: ardósia
Rochas Ornamentais e para Revestimentos – Usos: arenitos
Rochas Ornamentais e para Revestimentos – Usos
Principal aplicação: em revestimento, como placas ou ladrilhos, em pisos e escadas de interiores e exteriores (também denominados revestimentos horizontais), fachadas e paredes de interiores e exteriores (ou revestimentos verticais). Também são consumidas na forma de peças acabadas e semi-acabadas, como tampos de mesas e de bancadas de cozinhas ou de lavatórios e arte funerária.
Rochas Ornamentais e para Revestimentos – Usos
Pavimentação: empregadas em calçadas, ruas, sarjetas etc., geralmente em estado natural, sem processamento, na forma de paralelepípedos e lajotas.
Rochas Ornamentais e para Revestimentos – Usos
Alvenaria
Elementos estruturais em edificações, compondo principalmente paredes. Além das funções estéticas, desempenham importante função de sustentação, suportando cargas compressivas
Empregada na forma natural na construção de muros, comum em várias regiões do Brasil, executados por artífices que empregam técnicas artesanais, cujos métodos praticamente não foram objetos de registro.
Rochas Ornamentais e para Revestimentos – Usos
Figura: Exemplo de uso da pedra como alvenaria (A), pavimento (P) e revestimento de parede (R)
Figura: Exemplo de uso da pedra no revestimento de piso
Rochas Ornamentais e para Revestimentos – Critérios de Escolha
Rochas Ornamentais e para Revestimentos – Solicitações de Uso
Rochas Ornamentais e para Revestimentos – Propriedades relevantes x Uso
Rochas Ornamentais e para Revestimentos – Acabamento Superficial da Rocha
O tipo de acabamento é determinante, conforme o uso:
Acabamento rústico ou com rugosidade é obrigatório no revestimento de pisos em exteriores ou áreas frequentemente molhadas
Alguns tipos de acabamentos:
Polido: plano, liso, lustroso e altamente refletivo produzido por abrasão mecânica e polimento.
Levigado: plano e não refletivo; produzido por abrasão mecânica, em diferentes graus.
Térmico (ou Flameado): realizado por meio de uma rápida exposição do material a uma chama em alta temperatura (maçarico), resultando na esfoliação da superfície da rocha, tornando-a rugosa.
Rochas Ornamentais e para Revestimentos – Alteração das Rochas
Alteração das rochas é um fenômeno natural, que ocorre ao serem expostas na superfície terrestre, em resposta às novas condições e pela atuação do intemperismo.
Principais agentes intempéricos (principalmente em rochas para revestimento:
umidade, independente da origem (chuva, névoa, umidade relativa do ar, solo)
temperatura do ar, que pode acelerar as reações químicas
insolação e resfriamento noturno, responsáveis pelos movimentos térmicos
vento e energia cinética, que promovem ação abrasiva sobre as paredes
constituintes do ar e poluentes atmosféricos (gasosos e aerossóis), que condicionam as taxas de ataque químico 
Rochas Ornamentais e para Revestimentos – Alteração das Rochas
Deterioração, numa definição simples, é o conjunto de mudanças nas propriedades dos materiais de construção no decorrer do tempo, quando em contato com o ambiente natural. Implica a degradação e o declínio na resistência e aparência estética, nesse período (Viles, 1997).
Relativamente às rochas:
alteração é considerada qualquer modificação do material, mas não implica necessariamente o empobrecimento de suas características
degradação ou deterioração, por sua vez, é uma modificação do material rochoso que supõe sempre uma degeneração, sob a óptica da conservação 
Rochas Ornamentais e para Revestimentos – Alteração das Rochas
Patologia, em rochas para revestimento, são as degradações que ocorrem durante ou após uma obra, como resultado de procedimentos inadequados de colocação, de limpeza e de manutenção, muitas vezes em decorrência da adoção de critérios incorretos na escolha e dimensionamento da rocha.
Envelhecimento são as que modificações (acomodações naturais) que ocorrem ao longo do tempo, sob condições adequadas de uso e manutenção.
Rochas Ornamentais e para Revestimentos – Conservação, Manutenção e Limpeza
Conservação se refere a qualquer ação para prevenir a degradação de materiais (Feilden, 1994).
A regra principal da conservação é a da mínima intervenção, e a prevenção é a ação mais indicada, devendo ser efetivada por meio de procedimentos adequados de manutenção e limpeza.
A preservação enfoca a manutenção do estado já existente, de modo a evitar a continuidade de deterioração porventura instalada.
Rochas Ornamentais e para Revestimentos – Normas Vigentes
Agregados
para Concreto
Generalidades
Generalidades
No início dos estudos sobre concreto, acreditava-se que os agregados tinham apenas o papel de enchimento, que embora ocupando de 70% a 80% do volume em concretos convencionais, tratava-se apenas de um material granular inerte destinado a baratear o custo final da produção do concreto.
Generalidades
Os problemas técnicos e econômicos decorrentes da seleção inadequada dos agregados, especialmente a partir dos anos 50, mostraram e induziram a necessidade de uma melhor compreensão do papel dos agregados na resistência mecânica, na durabilidade e também na estabilidade dimensional do concreto.
Generalidades
Muitas propriedades do concreto são influenciadas pelas características dos agregados, tais como:
Porosidade
Composição granulométrica
Absorção de água
Estabilidade
Forma e textura superficial dos grãos
Resistência mecânica
Módulo de deformação
Substâncias deletérias presentes
Generalidades
Generalidades
Portanto, o uso de agregados em concretos se dá por razões econômicas e técnicas:
Econômica: reduz custos.
Generalidades
Técnica:
Minimiza a retração;
Minimiza o calor de hidratação;
Aumenta a resistência química;
Aumenta a resistência à abrasão.
Definição
Agregado é o material particulado, incoesivo, de atividade química praticamente nula, constituído de misturas de partículas cobrindo extensa gama de tamanhos.
O termo “agregado” é de uso generalizado na tecnologia do concreto; nos outros ramos da construção é conhecido, conforme cada caso, pelo nome específico: fíler, pedra britada, bica-corrida, rachão etc.
Definição
Rochas
Considerando-se apenas a origem das rochas usadas na produção do agregado, pode-se a priori prever que comparativamente as rochas ígneas são aquelas com melhores condições como matéria-prima devido a sua composição mineralógica, textura e estrutura tendem a produzir microestruturas mais densas e compactas.
Exemplos típicos: granitos e basaltos*
*Exceto basaltos com estrutura vesicular – vazios na forma de cavidades.
Rochas
Rochas metamórficas também mostram um bom potencial como matéria-prima na produção de agregados para concreto, mas a textura orientada como, por exemplo, nos xistos pode ser limitante do seu uso.
Exemplos de rochas metamórficas que geram bons agregados: gnaisse e quartzito.
Rochas
Das famílias das rochas, a que menor apresenta aptidão na produção de agregados para concreto são as sedimentares. Sua porosidade quase sempre alta, menor resistência mecânica e, em alguns casos, estruturas em formas de camadas dificultam seu desempenho na forma granular e são utilizadas somente quando é baixo o nível de exigência técnica.
Exemplo: arenitos e argilitos.
Rochas
Tipo de rocha*
Resistência à Compressão (MPa)
Absorção (%)
Massa específica (kg/m³)
Módulo de deformação (GPa)
Média
Máximo
Mínimo
Granito
150
240
100
0,1 a 0,8
2600/2700
40/70
Basaltocompacto
220
280
180
0,1 a 0,6
2750/2950
60/100
Gnaisse
150
240
100
0,2 a 0,8
2550/2700
40/70
Calcário**
120
200
90
0,2 a 4,5
2600/2800
30/50
Xisto
120
180
100
1,2 a 4,5
2300/2500
25/40
Quartzito
260
400
130
0,1 a 0,8
2550/2700
50/100
Arenito
70
150
50
1,2 a 8,5
2200/2400
20/40
* Os valores variam nos intervalos assinalados para cada família de rocha e com o estado de alteração intempérica que apresentam.
** As propriedades dos calcários variam muito em função da diversidade dos processos genéticos que podem originá-los.
Quadro: Algumas propriedades típicas de rochas.
Classificação
Classificação
Figura: Jazida tipo leito de rio (Foto Anepac).
Classificação
Figura: Pedreira para produção de agregado (Foto Anepac).
Classificação
Composição Granulométrica
A composição granulométrica mostra a distribuição dos grãos que constitui os agregados, geralmente é expressa em termos de porcentagens individuais ou acumuladas retidas em cada uma das peneiras da chamada série normal ou intermediária que são estabelecidas na ABNT NBR 7211: 2009.
Composição Granulométrica
São também habitualmente utilizados como referência para avaliar a composição granulométrica a dimensão máxima característica e o módulo de finura.
Composição Granulométrica
Dimensão máxima característica: grandeza associada a distribuição granulométrica do agregado, correspondente 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 à 5% em massa.
Módulo de finura: soma das porcentagens retidas acumuladas em massa de um agregado, nas peneiras da série normal, dividida por 100.
Composição Granulométrica
Composição Granulométrica
A ABNT NBR 7211: 2009 apresenta curvas de distribuição granulométrica correspondente à zona utilizável e à zona ótima, que especifica limites granulométricos dos agregados para concretos convencionais.
Essa limitação tem diversas razões. As mais importantes são sua influência na trabalhabilidade e no custo do concreto.
Composição Granulométrica
Quadro: Limites da distribuição granulométrica do agregado miúdo.
Composição Granulométrica
Quadro: Limites da distribuição granulométrica do agregado graúdo.
Composição Granulométrica
Composição Granulométrica
Forma e Textura Superficial
A forma dos grãos, no caso dos agregados naturais e das partículas ou fragmentos que compõem os demais tipos de agregados para concreto, influenciam as propriedades do concreto no estado fresco.
Forma e Textura Superficial
Forma e Textura Superficial
Comparando-se as partículas arredondadas e lisas com as angulosas ou alongadas ásperas, nota-se em geral, a necessidade de aumento da quantidade de pasta de cimento, o que aumenta o seu custo de produção.
Forma e Textura Superficial
Agregados de forma arredondada e textura superficial lisa proporcionam diminuição no consumo de água e aumento de trabalhabilidade, contudo, perde-se em aderência com a pasta de cimento o que pode prejudicar o nível de resistência à tração do concreto especialmente nas primeiras idades.
Forma e Textura Superficial
Forma e Textura Superficial
Forma e Textura Superficial
Resistência Mecânica
Pode-se considerar que a resistência mecânica à compressão, a resistência à abrasão e o módulo de deformação são propriedades interligadas e são muito influenciadas pela porosidade do agregado.
Os agregados usados habitualmente na produção do concreto tem resistência mecânica muito superior à do próprio concreto, raramente se constituindo num fator limitante.
Resistência Mecânica
Figura: Ilustração do Ensaio de Los Angeles.
Absorção e Umidade Superficial
Absorção e Umidade Superficial
Capacidade de absorção é a quantidade total de água requerida para levar o agregado da condição seca em estufa para a condição saturada com superfície seca – SSS.
Absorção efetiva é a quantidade total de água requerida para levar o agregado da condição seca ao ar para a condição saturada com superfície seca – SSS.
Umidade superficial é definida como quantidade de água presente no agregado além daquela requerida para alcançar a condição SSS.
Absorção e Umidade Superficial
Os dados de absorção, a absorção efetiva e a umidade superficial são necessários para correção da proporção de água do traço do concreto em misturas realizadas a partir de materiais estocados sujeitos a variações climáticas ou mesmo a variações de umidade relativa do ar.
Absorção e Umidade Superficial
É importante lembrar que agregados miúdos sofrem o fenômeno de inchamento que modifica o volume total do agregado úmido em função da umidade presente.
Nos traços de concreto dosados em volume, é importante inserir as correções necessárias.