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• USO DE MATERIAIS ROCHOSOS NA CONSTRUÇÃO CIVIL Rocha: primeiro material de construção utilizado pelo homem. – Classificação tecnológica das rochas: Rochas silicosas predomínio da sílica (SiO2). Alta resistência mecânica e alta durabilidade. Granitos, gnaisses. Basalto incluído no grupo por semelhança de comportamento mecânico. Rochas calcáreas predomínio do carbonato de cálcio (CaCO3). Boa resistência mecânica e média durabilidade. Mármore. Rochas argilosas predomínio da argila. Baixa resistência mecânica e baixa durabilidade. Ardósia. – Forma granular AGREGADOS – Forma de placas PEDRAS DE REVESTIMENTO Grupo Geotecnia - FURG Escola de Engenharia Universidade Federal do Rio Grande - FURG Materiais Rochosos Pirâmides (Egito) Stonehenge (Inglaterra) • AGREGADOS Materiais granulares, sem forma e volume definidos. Principais Tipos de Agregados – Filler material que passa na peneira no. 200 (0,075 mm). Se proveniente de britagem de rocha pó de pedra. – Areia material encontrado na natureza que passa na peneira no. 4 (4,8 mm). Se proveniente de britagem de rocha pedrisco (ou ainda areia artificial). – Seixo rolado material encontrado fragmentado na natureza (fundo de leitos de rios ou jazidas), retidos na peneira no. 4 (4,8 mm). – Pedra britada ou brita material obtido por trituração da rocha, retido na peneira no. 4 (4,8 mm). Grupo Geotecnia - FURG Escola de Engenharia Universidade Federal do Rio Grande - FURG Materiais Rochosos Classificação dos Agregados • Quanto à origem – Naturais sem processo de fragmentação. Areia, seixo rolado. – Artificiais passam por processo de fragmentação. Brita, pedrisco. • Quanto ao peso específico – Leves g < 10 kN/m3. Pedra-pomes, vermiculita, argila expandida. – Pesados g > 20 kN/m3. Barita, magnetita, limonita. – Normais 10 kN/m3 < g < 20 kN/m3. Areia, brita. • Quanto ao tamanho – Graúdo diâmetro mínimo > 4,8 mm. Pedra britada. – Miúdo diâmetro mínimo 4,8 mm. Areia. Grupo Geotecnia - FURG Escola de Engenharia Universidade Federal do Rio Grande - FURG Materiais Rochosos • Escala Granulométrica (ABNT – NBR 6502/95) NOME DIÂMETRO DOS GRÃOS Argila < 0,002 mm Silte 0,002 < < 0,06 mm Areia Fina 0,06 < < 0,2 mm Média 0,2 < < 0,6 mm Grossa 0,6 < < 2 mm Pedregulho Fino 2 < < 6 mm Médio 6 < < 20 mm Grosso 20 < < 60 mm Pedra de mão 60 < < 200 mm Matacão 200 < < 1000 mm Grupo Geotecnia - FURG Escola de Engenharia Universidade Federal do Rio Grande - FURG Materiais Rochosos • Brita numerada (denominação comercial) • Brita 0 4,8 mm < < 9,5 mm • Brita 1 9,5 mm < < 19 mm • Brita 2 19 mm < < 25 mm • Brita 3 25 mm < < 50 mm • Brita 4 50 mm < < 76 mm • Brita 5 76 mm < < 100 mm • Brita graduada presença de fragmentos numa seqüência contínua de dimensões. Grupo Geotecnia - FURG Escola de Engenharia Universidade Federal do Rio Grande - FURG Materiais Rochosos Utilização dos Agregados 1. Concreto Hidráulico • Ligante: cimento portland. • Os agregados exercem as seguintes funções: Contribuir na resistência do concreto aos esforços solicitantes, ao desgaste e à ação das intempéries. Reduzir variações de volume. Reduzir custos. • Os agregados devem atender aos seguintes requisitos de qualidade: – Adequada distribuição granulométrica. – Forma a mais eqüidimensional possível. – Rugosidade adequada. – Resistência adequada. – Composição mineralógica adequada. – Ausência de impurezas. Grupo Geotecnia - FURG Escola de Engenharia Universidade Federal do Rio Grande - FURG Materiais Rochosos 2. Concreto Betuminoso • Ligante: betume (asfalto). • Os agregados exercem as seguintes funções: Resistir e distribuir os esforços verticais provenientes do tráfego. Melhorar as condições da capa de rolamento, o que diz respeito ao conforto e à segurança. Resistir aos esforços horizontais (cisalhantes). • Os agregados devem atender aos seguintes requisitos de qualidade: – Boa resistência à abrasão e ao impacto. – Boa resistência à compressão. – Ausência de minerais alteráveis. – Boa adesividade ao betume. – Forma a mais eqüidimensional possível. Grupo Geotecnia - FURG Escola de Engenharia Universidade Federal do Rio Grande - FURG Materiais Rochosos Fonte: ABGE (1998) 3. Lastro de Ferrovia • Os agregados exercem as seguintes funções: Distribuir uniformemente as cargas dos dormentes. Assegurar boa drenagem. Preencher os vazios entre os dormentes. Dificultar o crescimento da vegetação. Impedir a subida de lama da plataforma. Permitir elasticidade para a via. • Os agregados devem atender aos seguintes requisitos de qualidade: – Alta resistência ao impacto compactação e peso das composições. – Esforços verticais alta resistência à compressão. – Esforços horizontais alta resistência à abrasão. – Ausência de minerais alteráveis. – Forma adequada embricamento e estabilidade. Fonte: ABGE (1998) Grupo Geotecnia - FURG Escola de Engenharia Universidade Federal do Rio Grande - FURG Materiais Rochosos 4. Enrocamento • Os agregados exercem as seguintes funções: Compor o maciço das barragens de terra. Compor muros de arrimo. Formar camada de proteção – aterros viários, taludes costeiros, barragens de terra e pilares de pontes – erosão devido às ondas. Compor quebra-mares (molhes). Elemento de transição para evitar carreamento de partículas. Barramento provisório – ensecadeiras. • Os agregados devem atender aos seguintes requisitos de qualidade: – Baixa alterabilidade por oscilação do nível d´água. – Resistência mecânica adequada impacto de ondas. – Forma adequada embricamento e estabilidade. Fonte: ABGE (1998) Grupo Geotecnia - FURG Escola de Engenharia Universidade Federal do Rio Grande - FURG Materiais Rochosos 5. Filtro de Barragem • Os agregados exercem as seguintes funções: Criar meio poroso para garantir a interceptação de fluxos preferenciais de água, e conduzi-los para jusante da barragem. Promover a drenagem da fundação, com redução das subpressões prejudiciais à estabilidade da barragem. • Os agregados devem atender aos seguintes requisitos de qualidade: – Ser mais permeável que o solo a ser protegido. – Ter distribuição granulométrica adequada, evitando o carreamento de partículas de solo. – Material não-desagregável e insolúvel. Grupo Geotecnia - FURG Escola de Engenharia Universidade Federal do Rio Grande - FURG Materiais Rochosos Fonte: ABGE (1998) • PEDRAS DE REVESTIMENTO Materiais rochosos que servem de elemento decorativo em revestimentos verticais de exteriores e interiores e de piso de edificações, degraus de escadarias, balcões e tampos de pisos. Fonte: ABGE (1998) Grupo Geotecnia - FURG Escola de Engenharia Universidade Federal do Rio Grande - FURG Materiais Rochosos Principais Tipos de Pedras – Chapa material rochoso no formato laminado com espessura menordo que 4 cm, de contorno não necessariamente regular. – Placa componente com geometria e dimensões padronizadas obtidas de uma chapa. – Laje corpo rochoso planar que não passou por processo de afeiçoamento mecanizado. – Ladrilho componente com geometria e dimensões padronizadas obtidas de uma chapa. Funções das Pedras de Revestimento • As pedras de revestimento exercem as seguintes funções: Manter os aspectos estéticos ao longo do tempo. Promover isolamento (ou conforto) térmico na edificação. Proteger as estruturas do intemperismo. Facilitar a limpeza e manter a higiene no ambiente. Grupo Geotecnia - FURG Escola de Engenharia Universidade Federal do Rio Grande - FURG Materiais Rochosos Grupo Geotecnia - FURG Escola de Engenharia Universidade Federal do Rio Grande - FURG Materiais Rochosos Mármores São compostos essencialmente de calcita (carbonato de cálcio). Os mármores são mais indicados para interiores e pisos de baixo tráfego. São também utilizados em algumas fachadas. Os mármores e os calcários são os mais fáceis de serem cortados, pois são formados por minerais com dureza entre 3 e 4. Bege Bahia Carrara Pedra Mineira – É um quartzito. A rocha é composta essencialmente por quartzo sericita. Como são extraídas em placas e geralmente não recebem polimento (são muito “duras”, mais resistentes à abrasão), são muito indicadas para pisos exteriores, especialmente em ambientes molháveis (bordas de piscina). Quando estão em locais sombreados podem apresentar limo, provavelmente por ficarem muito tempo com poças de água. A limpeza constante previne isso. Tem facilidade de ser desplacada na mina. A extração é facilitada pela orientação planar dos minerais micáceos (muscovita, sericita ou biotita) que promovem o desenvolvimento de zonas de fraqueza, por onde se desplaca o material. Ardósia – Composta por sericita, quartzo e clorita. Indicada para pisos de baixo tráfego. Aplicada em exteriores ou ambientes molháveis pode propiciar escorregões e quedas de pessoas. Não recomendada para fachadas porque pode desplacar com a alternância de umidade (chuvas) e calor (insolação) a médio prazo. Tem facilidade de ser desplacada na mina. A extração é facilitada pela orientação planar dos minerais micáceos (muscovita, sericita ou biotita) que promovem o desenvolvimento de zonas de fraqueza. Miracema – Tecnicamente um gnaisse, ou seja, tem composição de granito com razoável quantidade de mica (biotita) e orientação dos minerais. O nome está mais relacionado aos pequenos e finos “ladrilhos” que hoje estão sendo muito usados na pavimentação de calçadas. Não se deve lavá-las com ácido muriático, pois isso torna as pedras esbranquiçadas. Tem facilidade de ser desplacada na mina. A extração é facilitada pela orientação planar dos minerais micáceos (muscovita, sericita ou biotita) que promovem o desenvolvimento de zonas de fraqueza. Granitos Todos são compostos por quartzo, feldspatos e minerais silicáticos ferro- magnesianos. Normalmente podem ser usados no revestimento de pisos e paredes (internas e externas). Granitos com acabamento flameado são indicados para pisos exteriores e ambientes molháveis como borda de piscina. Os granitos são mais resistentes ao corte, principalmente devido aos minerais formadores terem dureza entre 6 e 7. Os granitos mais ricos em feldspatos e os alterados são relativamente “mais brandos”. Amarelo Verde Branco Ceará Fonte: Revista Téchne no. 61 (2002) Outras Rochas Metamórficas Origem Tipo petrográfico Mineralogia essencial / secundários Textura Estrutura Alguns tipos comerciais brasileiros Granitos Feldspatos, quartzo, mica / anfibólio Grossa média fina Compacta; raramente bandada Cinza Mauá Kinawa Bahia Branco Ceará ÍGNEA Sienitos Dioritos Monzonitos Charnockitos Feldspatos, piroxênios, mica, feldspatóides Grossa a média Compacta; ás vezes bandada Marrom Imperial Azul Bahia Preto Tijuca Preto Bragança Verde Labrador Gabro Diabásio Basalto Feldspatos, piroxênio / argilas Grossa a fina Compacta Diversos tipos em fase de viabilidade comercial Norito Piroxenitos Olivina, piroxênios Grossa Compacta Preto São Gabriel SEDI- Arenitos Quartzo, argila, sílica amorfa Média a fina Estratificada Rosa Bahia MENTAR Dolomitos Dolomita Média Compacta Branco Espírito Santo Gnaisses graníticos Feldspatos, quartzo, mica Grossa a média Bandada Jacarandá Verde Candeias META- MÓRFICA Quartzito Quartzo, mica Média Compacta / “estratificada” Azul Macaúbas Black Diamond/ Pedra Mineira Pedra Goiás Pedra S. Tomé Ardósias Argilas, mica Fina Folheada Diversos tipos Mármores Calcita, dolomita, sílica amorfa, argilas Grossa a fina Compacta e bandada Azul Acquamarina Rosa Patamuté Branco Paraná Fonte: ABGE (1998) Grupo Geotecnia - FURG Escola de Engenharia Universidade Federal do Rio Grande - FURG Materiais Rochosos Qualidades desejáveis das Pedras de Revestimento • As pedras de revestimento devem atender aos seguintes requisitos de qualidade: – Facilidade de afeiçoamento (corte e polimento). – Alta resistência ao intemperismo e a agentes químicos agressivos. – Baixa capacidade de absorção de líquidos (manchamento – deterioração). – Baixa dilatação térmica. – Alta resistência ao desgaste e à flexão. – Aspecto estético agradável. PATOLOGIAS CAUSAS Descolamentos Má aderência ao substrato, geralmente associada ao processo de assentamento e à falta de controle da qualidade no processo de fixação Desgastes Ocorrem principalmente em revestimentos de pisos e estão associados às propriedades físico-químicas da rocha Fissuras Ocasionadas pela movimentação do revestimento por: Esforços adicionais Características e propriedades da rocha Deficiência no dimensionamento das juntas Deficiência do projeto Manchas Alterações que se manifestam com pigmentação acidental e localizada na superfície. Podem estar ligadas a reações químicas na rocha ou à presença de material estranho ao substrato. Grupo Geotecnia - FURG Escola de Engenharia Universidade Federal do Rio Grande - FURG Materiais Rochosos • OBTENÇÃO DE MATERIAIS ROCHOSOS Agregados Naturais: 1. Tipos de Jazida – Bancos jazida formada acima do leito do terreno. – Minas jazida formada no subterrâneo. – De rio jazida formada no leito ou nas margens de rios. Normalmente em pontos de alargamento ou curvas (redução de velocidade). – De mar jazida formada em praias ou fundo do mar. Grupo Geotecnia - FURG Escola de Engenharia Universidade Federal do Rio Grande - FURG Materiais Rochosos 2. Métodos de Exploração – Cava Seca escavação no piso e nos taludes de uma escavação seca. – Cava Submersa dragagem no piso e nos taludes de uma escavação preenchida com água. – Lavra em Leito de Rio dragagem em leito de rio. Grupo Geotecnia - FURG Escola de Engenharia Universidade Federal do Rio Grande - FURG Materiais Rochosos 3. Equipamentos de Dragagem – Dragas de sucção bombas de alta capacidade de sucção fixadas em flutuadores, balsas, barcaças e embarcaçõesde pequeno porte. – “Draglines” ou “clamshells” equipamentos com caçambas: (a) draglines (b) bucket chain (c) bucket wheel (d) clamshells Fonte: ABGE (1998) Grupo Geotecnia - FURG Escola de Engenharia Universidade Federal do Rio Grande - FURG Materiais Rochosos 4. Beneficiamento – Lavagem. – Peneiramento. – Rejeito fino volta ao meio ambiente. – Rejeito grosso utilizado para aterro. Grupo Geotecnia - FURG Escola de Engenharia Universidade Federal do Rio Grande - FURG Materiais Rochosos Grupo Geotecnia - FURG Escola de Engenharia Universidade Federal do Rio Grande - FURG Materiais Rochosos Fonte: SARILHO (2000) CAVA SUBMERSA Fonte: PEDREIRA (2000) Grupo Geotecnia - FURG Escola de Engenharia Universidade Federal do Rio Grande - FURG Materiais Rochosos LAVRA EM LEITO DE RIO Fonte: SARILHO (2000) Grupo Geotecnia - FURG Escola de Engenharia Universidade Federal do Rio Grande - FURG Materiais Rochosos Fonte: SARILHO (2000) PENEIRAMENTO E REJEITO GROSSO Fonte: PEDREIRA (2000) Grupo Geotecnia - FURG Escola de Engenharia Universidade Federal do Rio Grande - FURG Materiais Rochosos PILHAS DE AREIA REJEITO FINO Fonte: SARILHO (2000) Fonte: SARILHO (2000) Fonte: Revista Téchne no. 74 (2003) Grupo Geotecnia - FURG Escola de Engenharia Universidade Federal do Rio Grande - FURG Materiais Rochosos Areia eólica Características físicas: granulometria média-fina, grãos arredondados e lisos. Utilização: principalmente em argamassas, produção de cimento-cola e outras argamassas industrializadas. Usada em concretos com a finalidade de substituir parcialmente a areia média-grossa. Procedência: antigos desertos e regiões litorâneas. Areia de cava ou areia de barranco Características físicas: tem grande quantidade de argila. O processo de beneficiamento exige lavagem para eliminar o excesso de finos. Muito diversificada mineralogicamente. Utilização: para alguns tipos de argamassas e concretos. Procedência: vales e depósitos sedimentares. Areia de leito de rio Características físicas: é a mais tradicional, de granulometria variável, grãos irregulares com textura áspera e grande diversidade mineralógica. Utilização: para produção de concretos e argamassas. Procedência: proveniente de rios. Areia de britagem Características físicas: subproduto da produção de pedra britada. Cada vez mais utilizada em grandes centros por causa da exaustão das jazidas de areia natural. Utilização: principalmente na produção de concreto de pavimentação. Procedência: o tipo de rocha utilizada para a produção pode ser gnaisse, granito ou calcário. Agregados Artificiais e Pedras de Revestimento: • Condicionantes para Escolha do Local para Implantação de uma Pedreira Situação: – Localização geográfica e posição topográfica. – Acesso às vias de transporte. – Distância à obra ou centro consumidor. – Existência de habitações na vizinhança. – Disponibilidade e custo de mão-de-obra na região. – Vulto dos trabalhos de de preparação. – Disponibilidade de água e energia elétrica. – Área disponível para estocagem. Grupo Geotecnia - FURG Escola de Engenharia Universidade Federal do Rio Grande - FURG Materiais Rochosos Características da rocha: – Classificação (mineralógica e petrográfica) da rocha. Pedra britada: normalmente granito, basalto e gnaisse. Admitem-se também calcáreo, diorito, gabro, quartzito e arenito. Pedra ornamental: vários tipos. – Estado de alteração. – Estrutura e textura. – Presença de minerais prejudiciais. Características da lavra: – Volume de material estéril recobrindo o maciço. – Quantidade de rocha explotável. – Modalidade de estruturação do maciço ou dos matacões. Grupo Geotecnia - FURG Escola de Engenharia Universidade Federal do Rio Grande - FURG Materiais Rochosos • Caracterização das Lavras Quanto ao tipo – Desmonte em massa pedra britada. – Desmonte regular blocos. Quanto ao método de desmonte – Desmonte a frio sem explosivos. É feito por encunhamento, com ferramentas manuais (marteletes), com argamassas expansivas ou por corte com fios (helicoidal ou diamantado). – Desmonte a fogo com dinamite. – Desmonte com fogacho com pólvora negra. – Desmonte misto frio e com fogacho. Grupo Geotecnia - FURG Escola de Engenharia Universidade Federal do Rio Grande - FURG Materiais Rochosos • Produção de Pedra Britada: 1. Fase pré-desmonte – Retirada do capeamento estéril (se existir). – Preparo da frente da pedreira (ou frente de ataque); aprumo da pedreira, para permitir a queda dos fragmentos na praça de serviço. – Planejamento do desmonte por bancadas, de preferência paralelas às eventuais descontinuidades naturais do maciço bandeamentos, fraturas, etc. (planos de corrida). 2. Execução do desmonte – Realização das perfurações e colocação dos explosivos, de acordo com o plano de fogo. – Deflagração da explosão espoletas (simples ou elétricas), estopim ou cordão detonante. Detonações em série (ao mesmo tempo), em paralelo (seqüenciadas) ou em série-paralelo (combinadas). Grupo Geotecnia - FURG Escola de Engenharia Universidade Federal do Rio Grande - FURG Materiais Rochosos Fonte: ABGE (1998) Grupo Geotecnia - FURG Escola de Engenharia Universidade Federal do Rio Grande - FURG Materiais Rochosos GEOMETRIA DE UM DESMONTE FERRAMENTAS DE PERFURAÇÃO 3. Fragmentação – Britadores primário e secundário. Rebritadores. De rolos Giratórios De martelos ou de bolas De mandíbulas Fonte: PETRUCCI (1978) Grupo Geotecnia - FURG Escola de Engenharia Universidade Federal do Rio Grande - FURG Materiais Rochosos 4. Classificação (Peneiramento) Peneira rotativa cilíndrica Peneiras planas vibratórias Fonte: PETRUCCI (1978) Fonte: PETRUCCI (1978) Grupo Geotecnia - FURG Escola de Engenharia Universidade Federal do Rio Grande - FURG Materiais Rochosos Grupo Geotecnia - FURG Escola de Engenharia Universidade Federal do Rio Grande - FURG Materiais Rochosos DESMONTE A FOGO Fonte: PEDREIRA (2000) Grupo Geotecnia - FURG Escola de Engenharia Universidade Federal do Rio Grande - FURG Materiais Rochosos Fonte: PEDREIRA (2000) BRITADOR PRIMÁRIO Grupo Geotecnia - FURG Escola de Engenharia Universidade Federal do Rio Grande - FURG Materiais Rochosos BRITADOR SECUNDÁRIO Fonte: PEDREIRA (2000) Grupo Geotecnia - FURG Escola de Engenharia Universidade Federal do Rio Grande - FURG Materiais Rochosos PENEIRAMENTO Fonte: PEDREIRA (2000) • Produção de Pedras de Revestimento Lavra de matacões– Desmonte por encunhamento ou misto, aproveitando os planos de fraqueza naturais da rocha. – Esquadrejamento do bloco desmontado 3,0 x 1,3 x 1,05 m. – Desbaste regularização da superfície do bloco. Lavra de maciço rochoso – Mármores e granitos. – Corte por fio helicoidal, com água e areia para abrasão produz superfícies planas, evitando posterior desbaste. – Corte por fio diamantado. – Corte a fogo furação do granito com maçarico a ar comprimido. Fragmentação dos minerais (quartzo e feldspato). – Corte com água furação com jatos d´água a alta pressão. Grupo Geotecnia - FURG Escola de Engenharia Universidade Federal do Rio Grande - FURG Materiais Rochosos Industrialização – Desdobramento realizado nas serrarias. Serragem dos blocos em teares, com lâminas de aço em movimento de vai-e-vem. – Beneficiamento realizado nas marmorarias. Levigamento (aplainamento), polimento (alisamento), lustro (abrilhantamento), apicoamento (rugosidade e anti- derrapagem), flamejamento (granitos – efeito de aspereza) e recorte das chapas no tamanho desejado. Grupo Geotecnia - FURG Escola de Engenharia Universidade Federal do Rio Grande - FURG Materiais Rochosos POSSÍVEIS EFEITOS NO MEIO AMBIENTE AREIAS SOLO ROCHAS Rio Planície aluvionar Duna Praia Argiloso Arenoso Pedreiras Blocos Destruição da vegetação X X X X X X Expulsão da fauna X X X X X Inviabilização de lotes X X X X X X Turbidez da água X Instabilidade de estruturas X X X Descaracterização paisagística X X X X X X X Destruição de dunas X Destruição de sítios arqueológicos X Quebra de perfil de equilíbrio da costa X Destruição do solo X X X Processos erosivos X X X Deslizamentos / desmoronamentos X X X X Assoreamento da rede de drenagem X X X Destruição de nascentes X X X Equipamentos poluidores X X Ondas de choque (explosões) X Emissão de ruídos e pó X X Arremesso de fragmentos X Grupo Geotecnia - FURG Escola de Engenharia Universidade Federal do Rio Grande - FURG Materiais Rochosos
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