Tenacidade

Tenacidade é a propriedade que a rocha apresenta de resistir ao impacto, ou choque mecânico, exercido sobre ela por um corpo sólido.

A tenacidade é uma propriedade importante para qualificação de rochas para uso em revestimento de edificações, principalmente para placas aplicadas nas partes baixas dos revestimentos verticais e, também, em pisos elevados e naqueles de grande severidade de tráfego.

A determinação da resistência ao impacto é executada em corpos-de-prova com uma forma aproximada daquela em que rocha será utilizada no revestimento. Assim, um corpo-de-prova de 20cm x 20cm x 3cm é assentado sobre um colchão de areia com espessura de 10cm e recebe golpes de uma esfera de aço de 1kg em queda livre, mas de alturas crescentes, até que a placa se frature.

Este ensaio pode ser executado conforme a norma NBR 15845 – Parte 8 (ABNT, 2015c). A Figura 5.3 ilustra esquematicamente o ensaio de impacto de placas.

Os resultados são expressos pela altura que provoca a ruptura da placa. Pode-se também expressar os resultados na forma de energia (em Joule) despendida para romper o material.

Figura 5.3 – (A) Dispositivo para determinação da resistência ao impacto de corpo duro, mostrando o tubo (t) por onde a esfera de aço (e) se desloca em queda livre para atingir o corpo de prova assentado sobre colchão de areia; (B) Detalhe mostrando a ruptura do corpo de prova. Laboratório de Geologia de Engenharia do Departamento de Geotecnia da EESC/USP.

5.4.4 Propriedades térmicas

As rochas apresentam propriedades térmicas cujo conhecimento é importante para diversos tipos de utilização: condutividade, calor específico, dilatação, difusividade, resistividade etc.

A dilatação térmica é a mais importante para rochas que se destinam a revestir edificações, porque as chapas utilizadas em fachadas e em pavimentos de exteriores poderão estar sujeitas a variação de temperatura de até 50°C, no clima vigente no Brasil. O coeficiente de dilatação apresentado pela rocha serve para cálculo do espaçamento entre placas de revestimento e para dimensionamento dos seus elementos de fixação.

As outras propriedades térmicas são importantes por envolver troca de energia calorífica entre o ambiente e a rocha e, com isto, influir no conforto térmico do meio. 5.4.4.1 Condutividade térmica

A condutividade térmica é uma propriedade que o material possui de transmitir, através da sua espessura, um fluxo térmico resultante da diferença de temperatura entre as faces opostas do material. Trata-se de propriedade importante, também, para materiais que se destinam a revestir paredes de edificações que tenham funções calorífugas.

A condutividade pode ser expressa pelo coeficiente de condutividade (λ), assim representado:

λ

S T1 T2!Z

onde: λ= coeficiente de condutividade (kcal/m.h.°C); Q = quantidade de calor que atravessa uma parede (kcal); a = espessura da parede (m); S = área da superfície (m2); T1-T2 = diferença de temperatura entre as faces da parede (°C); Z = tempo de migração do calor entre as faces (h);

A condutividade térmica (λ) depende da porosidade do material, das características dos poros, da natureza do material, da umidade, da massa específica aparente e da temperatura média de transmissão de calor.

Nos materiais porosos, o fluxo térmico se propaga através da matéria sólida e dos vazios cheios de ar. O ar se opõe ao caminhamento do calor. O λ será tanto menor quanto maior for a porosidade, ou quanto mais baixa for a massa específica aparente. A dimensão dos poros tem influência no λ. Os materiais de poros menores são menos condutores que os de poros maiores. Os materiais de poros não comunicantes são menos condutores do que os de poros comunicantes.

A umidade tem grande influência na condutividade, pois os poros cheios de água conduzem mais facilmente o fluxo térmico do que poros cheios de ar.

O aumento da temperatura na qual se efetua a transmissão de calor influi no aumento do coeficiente de condutividade.

A estrutura do material tem influência também no coeficiente de condutividade térmica. Se a estrutura é estratificada ou fibrosa, com sentido bem determinado das fibras, o λ dependerá da direção do fluxo em relação à estrutura, sendo maior quando paralelo às fibras e menor quando perpendicular.

5.4.4.2 Calor específico

O calor específico ou capacidade calorífica é a propriedade da matéria de absorver certa quantidade de calor quando é aquecida, que pode ser expresso por um coeficiente, C, (em kcal/kg°C):

C Q

M T1 T2!

Onde: Q = quantidade de calor (kcal); M = massa do material (kg); T1-T2 = diferença de temperatura (°C);

O calor específico dos materiais é importante em edificações quando se trata de controlar a estabilidade ao calor de rochas usadas como revestimento de paredes. 5.4.4.3 Dilatação térmica

A dilatação térmica é uma propriedade que depende da composição mineralógica da rocha, da sua estrutura e da sua porosidade, podendo ser determinada por meio da norma NBR 15845 - Parte 3 (ABNT, 2015d).

Os minerais que compõem a rocha têm um coeficiente próprio de dilatação. Aliás, um mesmo mineral pode apresentar dois coeficientes de dilatação, um na direção paralela ao eixo cristalográfico outro na direção perpendicular a este eixo, como, por exemplo, o quartzo.

A dilatação térmica é influenciada pela estrutura da rocha, pois, numa rocha de estrutura bandeada, a dilatação será maior na direção paralela ao bandeamento e menor na perpendicular.

A dilatação térmica é também influenciada pela porosidade da rocha, pois, nas rochas porosas, os minerais tendem a se expandir na direção dos poros, diminuindo o valor da dilatação total.

Esta propriedade é importante por ter grande influência da estabilidade das chapas assentadas com argamassa. Sendo o coeficiente de dilatação das rochas muito diferente do das argamassas de assentamento, poderá haver descolamento das placas devido a uma movimentação relativa decorrente da dilatação e contração ocasionada pela oscilação da temperatura. Em placas fixadas pelo sistema de dispositivos metálicos em revestimentos de exteriores, este problema é minimizado ao se estabelecer um determinado espaçamento entre as placas e pelo fato dos dispositivos permitirem a acomodação da fachada.

Corpos-de-prova de rocha na forma de prismas de comprimento L1, submetidos a uma variação de temperatura (de -5ºC a 55ºC) , T1 - T2, apresentarão dilatação igual a L1 - L2 e seu coeficiente de dilatação β [em °C-1 ou mm/(m x °C)], será:

ΔT x L ΔL T T 1 x L L L β 1 1 2 1 1 2 = − − =

Para efeito de cálculo do espaçamento a ser deixado entre duas placas contíguas da fachada, adota-se:

∆L βxL1x∆T 5.4.5 Desgaste e abrasão

As rochas usadas em revestimentos estão sujeitas às solicitações de desgaste e de abrasão na sua superfície quando são utilizadas em pavimentos de edificações, seja na forma de placa ou de ladrilho.

Uma rocha será tanto mais desgastável, ou abrasível, quanto menor for a sua dureza. A dureza de uma rocha, por sua vez, é resultado da dureza dos seus minerais constituintes e do grau de compacidade, ou de coerência, da rocha. É definida como a propriedade que uma rocha possui de se opor à penetração de um corpo estranho mais duro ou de ser riscado por ele.

A determinação da dureza de uma rocha de forma direta é uma prática complexa e os resultados podem não refletir a real propensão da rocha a se desgastar. Isto ocorre porque os próprios minerais que a constituem apresentam diferentes graus de dureza entre si. Além disso, a dureza de cada mineral é influenciada pela sua clivagem, pela direção do eixo cristalográfico. Outro fato é a influência da textura e da estrutura da rocha e da direção da solicitação de desgaste em relação a estas feições.

A maneira mais usual de se determinar a dureza da rocha é por via indireta, por meio da simulação das solicitações de desgaste ou abrasão, às quais a rocha poderá estar sujeita. Neste caso o desgaste reflete resistência de um corpo-de-prova da rocha à remoção progressiva de constituintes de sua superfície, mensurável por diminuição de volume ou de altura ou por perda de massa deste.

Um corpo-de-prova de rocha com área S, altura inicial H1 e final H2, pode ter seu desgaste DH calculado pela seguinte relação:

D( H* H+ mm!

O equipamento mais utilizado no Brasil, para determinação do desgaste ou abrasão em rochas para revestimento, é a máquina “Amsler”. Nesse processo, dois corpos-de-prova na forma de placa, de 7,0 x 7,0 x 2,0 cm, são pressionados sobre um disco metálico de alta dureza sobre o qual é lançada areia quartzosa. O desgaste do corpo-de-prova ocorre à medida que o disco gira e promove o contato da areia com os corpos-de-prova. De acordo com as diretrizes da NBR 12042 (ABNT, 2012) os resultados são calculados, após 500 e 1.000 voltas, por meio da medição da redução de altura do corpo-de-prova, em mm.