ENSAIO DE CICLAGEM ACELERADA, CONSIDERAÇÕES SOBRE A NBR PARA LITOTIPOS BASALICOS

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Ensaio de ciclagem acelerada: considerações sobre a NBR 
12696/1992 para litotipos basálticos 
 
Patricia Casarotto de Oliveira 
Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Toledo, Brasil, patriciac@utfpr.edu.br 
 
Josiele Patias 
Itaipu Binacional, Foz do Iguaçu, Brasil, jpatias@itaipu.gov.br 
 
Lázaro Valentin Zuquette 
Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, Brasil, 
lazarus1@sc.usp.br 
 
RESUMO: A utilização de rochas na área da engenharia civil é bastante ampla. De acordo com sua 
aplicação e o nível de rigor estabelecido em projeto, são necessárias metodologias específicas 
capazes de caracterizar geológico-geotecnicamente o material rochoso, as quais permitirão 
qualificar e quantificar os parâmetros de interesse. Nestes estudos é importante considerar as 
análises de alteração e de alterabilidade de materiais rochosos, relacionados com as características 
intrínsecas da rocha e com a agressividade do meio de exposição. Ensaios de ciclagem acelerada são 
bastante utilizados com esta finalidade, principalmente para identificar minerais expansivos na 
matriz rochosa. Com a alternância entre ciclos de saturação e secagem em estufa, estes minerais 
sofrem alteração de volume e desagregam o material rochoso por tensões de tração. Contudo, 
estudos realizados em diferentes litotipos basálticos – basalto denso, vesículo-amigdaloidal e brecha 
basáltica - mostram que os ciclos de alteração definidos na NBR 12696/1992 (Agregados – 
Verificação do comportamento mediante ciclagem artificial água-estufa) podem não ser válidos para 
todas as variações litológicas de rocha. Até mesmo amostras com presença de argilominerais a 
perda de massa foi inferior 2% ao longo dos 120 ciclos sugeridos pela normativa de referêcia. Um 
ensaio de velocidade de absorção d’água (adaptado de Hamrol, 1960) mostra que alguns litotipos de 
rocha necessitam de tempos de saturação e de secagem em estufa superiores aos recomendados pela 
norma brasileira. Neste sentido, o presente trabalho propõe a reavaliação dos ciclos da NBR 
12696/1992, sobretudo para os litotipos basálticos analisados. 
 
PALAVRAS-CHAVE: basalto, ciclagem acelerada, alteração, NBR 12696/1992. 
 
 
1 INTRODUÇÃO 
 
A utilização de rochas na área da engenharia 
civil é bastante ampla e possui diversas 
aplicações, seja como material de construção ou 
como suporte para as diferentes estruturas civis. 
De acordo com sua aplicação e o nível de rigor 
estabelecido em projeto, são necessárias 
metodologias específicas capazes de 
caracterizar geológico-geotecnicamente o 
material rochoso, as quais permitirão qualificar 
e quantificar os parâmetros de interesse. 
Nestes estudos é importante considerar a 
análise de alterabilidade do material rochoso, 
que está relacionada com as características 
intrínsecas da rocha e com a agressividade do 
meio de exposição. Para tanto, faz-se necessário 
conhecer o estado atual de alteração, bem como 
a velocidade em que se processam as 
modificações na natureza da rocha. 
Durante décadas vários autores buscaram 
encontrar métodos eficazes para estimar em 
laboratório a alteração de materiais rochosos, 
contudo ainda não há um consenso sobre o 
assunto. São eles: Reiche (1943), Hamrol 
(1961), Struillou (1969), Parker (1970), Aires-
Barros (1971), Farjallat (1971), Rocha (1971), 
Yoshida (1972), Nesbitt e Young (1982), 
Ladeira e Minette (1984a, 1984b e 1984c) 
Harnois (1988), Frazão (1993), Fedo et al. 
(1995), Guzzi (1995), Maia et al. (2001, 2002 e 
2003), Sadisun et al. (2005), Angeli et al. 
(2006) e Ceryan (2008), entre outros. 
Neste sentido, o presente trabalho tem como 
objetivo avaliar a eficiência dos ciclos de 
alteração da NBR 12696/1992 para diferentes 
litotipos basálticos, tais como: basalto denso, 
basalto vesículo-amigdaloidal e brecha 
basáltica. Esta normativa brasileira é 
amplamente utilizada para acelecerar em 
laboratório os efeitos dos agentes intempéricos 
em materiais de construção naturais. 
Os ensaios foram desenvolvidos em litotipos 
basálticos oriundos da região da Barragem de 
Itaipu. O uso destes materiais justifica-se tendo 
em vista a grande variação de litotipos, oriundos 
de quatro derrames basálticos distintos. 
Acrescenta-se que este artigo é continuação 
do trabalho de Oliveira et al. (2013), em que foi 
analisado o comportamento destes litotipos 
basálticos ao longo de 80 ciclos de alteração 
pela NBR 12696/1992. Neste trabalho são 
apresentados os resultados do estudo de 120 
ciclos desta mesma normativa. 
 
 
2 MATERIAIS E MÉTODOS 
 
2.1 Rocha Basáltica em Estudo 
 
As amostras analisadas referem-se a grupos de 
rochas de diferentes litotipos basálticos, 
oriundos de quatro derrames superficiais da 
fundação da barragem de Itaipu (fronteira entre 
Foz do Iguaçu/Brasil e Cidade do 
Leste/Paraguai): basalto denso, basalto 
vesículo-amigdaloidal e brecha basáltica. 
 Estas amostras foram coletadas de pilhas de 
rocha que formavam o ensaio de Ciclagem 
Natural de Itaipu (1975 a 1981). Este estudo, 
em conjunto com outras análises de campo e 
laboratoriais, foi de grande relevância para 
direcionar os materiais rochosos oriundos das 
escavações obrigatórias para material de 
construção (ITAIPU, 1978), tais como: 
agregado para concreto, zonas de transição, 
enrocamento, rip rap, entre outros. 
Após estudos aplicados a construção dessa 
barragem, as amostras do ensaio de alteração 
natural constinuaram no local original de 
ciclagem até meados de 2010, quando 
completaram 36 anos de exposição natural aos 
agentes intempéricos locais (Figura 1). 
Nesta época as pilhas de rochas foram 
removidas da área original, devido a uma 
ampliação das estruturas civis da usina. Uma 
parte das amostras de rocha foi direcionada para 
novo local de ensaio e a outra parte para 
análises qualitativas e quantitativas no 
Laboratório de Geotecnia da EESC/USP 
(Escola de Engenharia de São Carlos, Estado de 
São Paulo). 
 
 
Figura 1. Pilhas de rocha em ensaio de ciclagem natural, 
com 36 anos de exposição. 
 
 Em etapa preliminar às análises 
quantitativas, as amostras foram classificadas 
segundo seu grau de alteração (Classificação da 
ISRM/1981) e selecionadas para ensaios 
somente os blocos com características 
compatíveis aos ensaios de laboratório: classe 
de alteração entre W1 (inalterada) e W3 
(moderadamente alterada). 
Os blocos de rocha com maior estágio de 
decomposição são associados à presença de 
argilominerais do grupo da esmectita, conforme 
caracterização mineralógica solicitada por Itaipu 
(relatório técnico produzido por Patrício et al., 
2010). 
 
 
2.2 Classificação do grau de alteração 
 
A classificação do grau de alteração deu-se por 
observações tátil-visuais (ISRM, 1978) e análise 
em microscópio digital 200X. 
2.3 Ciclagem Acelerada – NBR 12696/1992 
 
Este ensaio consiste em submeter amostras de 
rocha a 120 ciclos de secagem (8±1 horas em 
estufa a 110°C) e imersão em água (14±1 
horas). O objetivo é analisar visualmente os 
efeitos da ciclagem (fadiga) e determinar a 
perda de massa da rocha ao longo do ensaio. 
 Esta normativa deve ser aplicada a partículas 
de dimensões entre 19 e 76 mm. O presente 
trabalho testou esta metologia em blocos de 
rocha irregulares, com dimensões entre 40 e 100 
mm, aproximadamente. 
 
 
2.4 Velocidade de Absorção d’Água 
 
Este ensaio utilizou o princípio do método de 
absorção rápida de Hamrol (1961), o que 
permitiu desenvolver um ensaio capaz de 
analisar a velocidade de absorção-d’águae o 
tempo necessário para saturação e secagem de 
blocos de rocha em estufa. 
 Para realização do ensaio foram selecionados 
três blocos de rocha com massa entre 150 e 250 
gramas. Inicialmente os blocos foram limpos 
com jato de ar e secos em estufa a 110°C até 
massa constante. O resfriamento deu-se em 
dissecador com substância desidratante (sílica). 
 Após a fase de preparação, as amostras 
foram submergidas em água deionizada e a cada 
intervalo de tempo realizavam-se as leituras de 
massa. Para estas leituras os blocos eram secos 
em superfície com pano levemente úmido. 
No primeiro dia de ensaio as leituras eram 
registradas para os tempos aproximados de 0, 
10, 20, 30, 45, 60, 120, 180, 240, 300, 360, 480 
e 600 minutos de submersão. Do segundo até o 
quinto dia, eram realizadas duas leituras por dia 
devido à pequena variação de massa. Após 
estabilização das leituras também foi 
acompanhada a velocidade de secagem em 
estufa a 110°C, com tempos iniciais de leitura 
de aproximadamente 0, 30, 60, 120, 210, 300, 
390 e 570 minutos, seguindo em diferentes 
intervalos até atingir massa constante. 
 Com relação à velocidade de absorção 
d’água, trata-se do coeficiente angular das retas 
de absorção d’água pelo tempo, em escala 
logarítmica. O tempo necessário para saturação 
da amostra foi considerado como aquele até que 
a variação entre uma leitura e outra de absorção 
d’água fosse inferior a 5%. Os dados de 
saturação tenderam a uma assíntota e os de 
secagem foram registrados até massa constante. 
 
 
3 RESULTADOS E DISCUSSÕES 
 
A Figura 2 apresenta as amostras de rocha em 
perfil geológico esquemático. Destaca-se que 
nas pilhas de amostras de rocha 4D, 6C e 6C’, 
muitos blocos já se encontravam em estado de 
decomposição. Contudo, foram selecionados 
para este estudo somente aqueles com grau de 
alteração entre W1 e W3. 
 
 
Figura 2. Descrição das amostras de rocha em perfil 
geológico esquemático (adaptado de Oliveira e Zuquete, 
2014). 
 
A análise em microscópio digital 200X 
possibilitou a verificação da alteração dos 
minerais plagioglásios com maior clareza 
(Figura 3). Estas observações são de grande 
importância para análise dos resultados dos 
ensaios de laboratório. 
Especificamente sobre os basaltos densos 
verificou-se uma leve descoloração nos 
plagioglásios das amostras 10B e 5DC. No 
grupo 5DC este fenômero está mais 
pronunciado, sendo a descoloração da matriz 
observada até mesmo a olho nú. No grupo 4D, 
basalto denso com argilomineral, os 
plagioclásios encontram-se bastante alterados e 
descoloridos. 
Na matriz dos basaltos vesículo-
amigdaloidais e brechas basálticas, com 
excessão do grupo 9B, a análise da alteração 
dos plagiocásios é prejudicada pela dimensão e 
disposição dos mesmos na matriz. Contudo, é 
nítida a alteração da matriz, principalmente nas 
amostras dos grupos 6C e 6C’. No grupo 2DV 
não foram observados índicios de alteração.
 
Figura 3. Imagens microscópicas (200X) das amostras. As setas indicam os plagioclásios (Oliveira et al., 2014). 
Durante o ensaio de ciclagem acelerada 
verificou-se que a perda de massa foi inferior a 
1,2 % em todas as amostras de rocha analisadas 
(Figura 4). Observou-se ainda, que algumas 
amostras apresentavam massa superior aquelas 
registradas no início da ciclagem, 
principalmente as dos grupos de basalto denso. 
 
 
 
Figura 4. Perda de massa ao longo de 120 ciclos de 
saturação e secagem em estufa. 
 
Como se pode perceber, os ciclos utilizados 
para os litotipos em estudo não foram eficientes, 
pois não promoveram alterações significativas 
nas amostras de rocha. Até mesmo no grupo 
4D, com presença de argilomineral, as ações 
observadas foram apenas desprendimentos de 
fragmentos milimétricos de rocha dos cantos 
das amostras. Neste sentido, ao considerar que 
essas amostras foram obtidas de uma pilha de 
rocha em estágio avançado de alteração (Figura 
2), pode-se levantar duas hipóteses: (i) os ciclos 
de alteração em laboratório, especificamente os 
tempos de saturação e secagem, não foram 
eficientemente significativos para promover o 
efeito de fadiga desejado. Durante o ensaio de 
ciclagem natural os blocos de rocha estavam 
dispostos em plataformas de concreto, que 
acumulavam água na base das pilhas e 
associada às altas temperaturas da região podem 
ter acelerado o processo de alteração. (ii) o 
argilomineral presente nas amostras 
selecionadas pode não estar em seu estado 
completo de formação, apresentando-se ainda 
como possíveis zeólitas. 
De maneira a identificar o tempo ideal de 
saturação e secagem de cada litotipo, adaptou-se 
o método de ensaio de absorção d’água rápido 
de Hamrol (1961), conforme já apresentado em 
Oliveira et al. 2013. 
Para amostras de basaltos densos (Figura 5) 
já é possível verificar comportamentos distintos 
em termos de absorsão d’água. O litotipo com 
menor valor de velocidade de absorção d’água é 
o de basalto denso cinza escuro (1E, 7CC, 7CR 
e 10B), com αa,máx de 0,65±0,17 % e Vabs,máx de 
0,21±0,1 g/g/min. 
 
 
Figura 5. Velocidade de absorção-d’água, basaltos densos 
1E, 4D (com argilomineral), 5DB, 5DC, 7CC, 7CR e 10B. 
 
Na sequência verificam-se os basaltos densos 
rosados 5DC (αa,máx=1,32% e Vabs,máx =0,73 
g/g/min) e 5DB (αa,máx=1,82% e Vabs,máx =0,68 
g/g/min). A presença de plagioclásios alterados 
no subgrupo 5DB também influenciou 
levemente nos resultados, possivelmente pela 
microfissuração da matriz, pois a alteração dos 
plagioclásios também pode ser uma reação 
expansiva. Já o grupo de amostras 4D (com 
argilomineral) apresentou αa,máx de 2,6% e 
Vabs,máx de 0,91 g/g/min. 
Os basaltos vesículo-amigdalóides 
apresentaram valores superiores aos litotipos 
anteriores (Figura 6). A amostra 3DV por 
apresentar maior concentração de vesículas, 
atingiu αa,máx de 4,5 e Vasb,máx de 1,8 g/g/min. As 
amostras 6C e 9B possuem argilomineral na 
matriz e vesículas e amígdalas mais espaçadas 
que a anterior, sendo que na primeira há planos 
preenchidos com argilomineral. Os valores de 
αa,máx e de Vasb,máx foram próximos de 3,1 % e 
1,6 g/g/min, respectivamente, para ambas as 
amostras. 
 
 
Figura 6. Velocidade de absorção-d’água, basaltos 
vesículo-amigdalóides, 3DV, 6C e 9B, e brechas 
basálticas, 2DV, 6C’, 8BB e 8BV. 
Os maiores valores de αa,máx e de Vasb,máx 
foram observados para as porções vesiculares 
das brechas basálticas analisadas (2D, 6C’ e 
8B), com aproximadamente 6,4% e 2,1 g/g/min, 
respectivamente (Figura 6). Destaca-se o 
subgrupo 8BE, que apresentou valores de 8,8 % 
e 2,7 g/g/min, possivelmente, por apresentar 
maior concentração de argilomineral em relação 
às outras amostras. 
A Tabela 1 resume os valores de αa,máx e de 
Vasb para todas as amostras analisada, bem 
como os respectivos tempos de saturação e 
secagem. 
 
 
Tabela 1. Parâmetros de absorção d’água máxima, velocidade de absorção d’água, saturação e tempo de secagem para 
litotipos basálticos. 
Amostra Descrição 
aa,R 
máx 
Vabs,A 
(W%/min) 
Vabs,B 
(W%/min) 
Vabs,S 
(W%/min) 
T,Sat 
(horas) 
T,Sec 
(horas) 
10B 
Basalto denso cinza 
escuro 
0,41 0,06 0,16 7,05 48,0 9,2 
7CC 0,75 0,09 0,24 9,49 24,0 22,4 
1E 0,77 0,12 0,34 12,68 38,8 13,4 
7CR 0,66 0,13 0,10 4,77 27,4 22,8 
5DB 
Basalto denso rosado 
1,82 0,19 0,68 15,91 48,0 28,5 
5DC 1,32 0,23 0,73 9,22 48,0 24,9 
4D 
Basalto denso com 
argilomineral 
2,6 0,39 0,91 21,77 22,7 28,5 
9B 
Basalto vesículo-
amigdalóide 
3,17 0,54 1,31 26,0438,8 24,9 
6C 3,09 0,59 1,57 23,37 48,5 25 
3DV 4,54 0,71 1,76 46,62 44,0 32,1 
6C’ 
Brecha basáltica 
6,46 1,45 2,08 49,3 24,6 24,5 
8BV 6,45 1,55 2,42 46,2 24,6 24,5 
2DV 6,44 1,87 0,42 44,99 24,6 24,5 
8BB 8,75 2,65 0,65 66,99 9,1 24,5 
 
Por meio do ensaio de velocidade de 
absorção d’água, também foi possível analisar o 
tempo necessário para saturação e secagem das 
amostras. De maneira geral, para blocos de 
rocha basáltica com massa entre 150 e 250 
gramas, 24 horas em estufa a 110°C é suficiente 
para secagem da maioria das amostras (última 
coluna da Tabela 1). Este tempo estaria em 
excesso para as amostras 1E e 10B e 
insuficiente para as amostras 3DV, 4D e 5DB, 
que exigiria um tempo de até 31 horas para 
secagem. Com relação ao tempo de saturação, 
este varia entre 20 e 48 horas, com exceção do 
subgrupo 8BB que necessitaria de apenas 9 
horas. 
As variações nos tempos de secagem e 
saturação para os mesmos grupos de litotipos 
basálticos podem ser associados à alteração dos 
plagioclásios, conforme análise das imagens de 
microscópio, uma vez que se tem verificado que 
quanto maior o grau de alteração, maior é 
absorção d’água do material rochoso. 
 
 
4 CONCLUSÕES 
 
Este estudo pode constatar que o tempo de 
estufa e de saturação estabelecido pela NBR 
12696/1992, para cada ciclo de alteração, não 
foi eficiente para os litotipos de basalto 
analisados. As amostras não evoluíram no grau 
de alteração, até mesmo para aquelas com 
presença de argilominerais (4D, 6C e 6C’). 
Associa-se este ocorrido ao fato de que os 
períodos de secagem em estufa e de saturação 
em água são insuficientes. Consequentemente, 
este as amostras não atingiram seu potencial 
máximo de alteração em laboratório. 
Neste sentido, recomenda-se que o ensaio de 
velocidade de absorção d’água (adaptado de 
Hamrol, 1961) seja realizado preliminarmente 
ao de ciclagem acelerada água-estufa, de 
maneira a definir ciclos efetivos de alteração 
para cada amostra de interesse. Como 
mostraram os resultados, amostras de um 
mesmo litotipo, mas de derrames diferentes, 
apresentaram valores distintos de saturação e 
secagem, como os grupos 1E e 7C. 
Quanto às variações dos tempos de ciclo 
observadas em grupos de um mesmo litotipo 
rochoso, podem ser relacionadas à alteração 
incipiente da matriz, muitas vezes não 
identificada em observações macroscópicas. 
 
 
AGRADECIMENTOS 
 
Os autores agradecem à Itaipu Binacional, ao 
Centro de Estudos Avançados em Segurança de 
Barragens (CEASB), à Fundação Parque 
Tecnológico de Itaipu (FPTI) e à Escola de 
Engenharia de São Carlos pelo apoio e 
incentivo à pesquisa. 
 
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