UNIVERSIDADE DE LISBOA
FACULDADE DE CIÊNCIAS
DEPARTAMENTO DE GEOLOGIA
Caracterização Física e Petrográfica de Rochas para Fins Ornamentais
Widnélia Nils Manuel Lopes
Mestrado em Geologia
Especialização em Geoquímica, Mineralogia e Petrologia
Dissertação orientada por:
Maria Isabel Gonçalves Fernandes, FCUL
Maria Matilde Mourão de Oliveira Carvalho Horta Costa e Silva, IST
2018
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Dedicatória e agradecimentos
À Deus por me ter dado vida, saúde e persistência para ultrapassar os desafios.
À Universidade de Lisboa e ao seu corpo docente, que acima de tudo contribuíram para o término deste ciclo académico.
Agradeço à minha orientadora, Professora Isabel Fernandes, pelo apoio e incentivo, desde a fase de obtenção dos provetes de ensaio até às correções finais da Dissertação. É facto de que esta Dissertação de Mestrado não seria a mesma sem a sua colaboração.
À Professora Matilde Costa e Silva, a disponibilidade pela coorientação desta Dissertação, pela ajuda incansável relativamente aos ensaios laboratoriais feitos no Instituto Superior Técnico e revisão final da Dissertação.
Aos professores e técnicos da Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, em especial ao Coordenador do Mestrado em Geologia, o Professor João Mata, às técnicas do laboratório, Cyntia Mourão e Vera Lopes.
Aos professores e técnicos do Instituto Superior Técnico da Universidade de Lisboa, nomeadamente a Professora Maria Amélia Dionísio, o Professor Manuel Francisco, o Professor Gustavo Peneiro e o técnico de laboratório, Paulo Fernandes.
À Professora Isabel Duarte da Universidade de Évora pela ajuda na amostragem. À Dra. Joana Ferreira pela ajuda no tratamento dos dados da análise química.
Aos meus pais, Conceição e António Lopes, que sempre me apoiaram e tornaram possível a conclusão do 2º ciclo académico nesta universidade, apesar das adversidades sempre me incentivaram a dar o meu melhor. E é graças a vocês que somo mais uma conquista académica.
À minha irmã, Yanérsia Lopes, que mesmo distante nunca me deixou só e sempre acreditou que com esforço e dedicação eu conseguia alcançar o inimaginável. Ao meu irmão, Oldrezn Lopes, pela ajuda e companhia.
Ao Willy Santos, que sempre esteve disponível, e incentivou-me a melhorar em todos os aspetos da minha vida.
À minha amiga Francisca Chilombo, que acompanhou todo este percurso e sempre se mostrou disponível para o que fosse.
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Resumo
Esta Dissertação de Mestrado em Geologia na especialização de Mineralogia, Petrologia e Geoquímica da Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, cujo título é a Caracterização Física e Petrográfica de Rochas para fins Ornamentais, tem como principal objetivo a caracterização das rochas com base no conhecimento de parâmetros físicos, mecânicos, mineralógicos e aspetos que condicionam a durabilidade das rochas quando aplicadas na indústria da construção. Este estudo tem um foco direcionado para o sector mineiro da economia angolana.
As rochas que serviram como provetes de teste são rochas ígneas intrusivas, comercialmente caraterizadas por granitos, nomeadamente o granito Rosa HMA, Cinza HMA, Maria Teresa, Negro Cohiba, Negro Mingué e Negro Angola. Estas rochas são provenientes do Noroeste, Oeste e Sudoeste de Angola, respetivamente, nas províncias do Cuanza Norte, Benguela, Huíla e Namibe.
Nesta perspetiva, o que interessa considerar são as propriedades petrográficas, físicas e tecnológicas das
rochas,para tal foram realizados ensaios para a determinação da absorção de água à pressão atmosférica,
determinação da porosidade aberta e da densidade aparente, determinação da cor, do coeficiente de expansão linear térmica, da resistência à flexão, da velocidade das ondas P e S, da resistência à compressão, que são propriedades imprescindíveis para garantir a durabilidade e aplicação em segurança do revestimento da pedra ornamental.
Com base nos resultados obtidos, os provetes de ensaio de Rosa HMA, Cinza HMA e Maria Teresa apresentam baixo índice de absorção de água, porosidade aberta e massa volúmica aparaente média e valores de resistência muito altos. E, os provetes de Negro Cohiba, Negro Mingué e Negro Angola apresentam índices de absorção de água é muito baixos, as porosidades abertas e massas volúmicas aparentes são médias a elevadas e os valores de resistência são altos.
Relativamente à aplicabilidade das rochas, tendo em conta aos resultados obtidos nos ensaios tecnológicos, as rochas podem ser usadas em paredes internas, externas e partições, em tetos suspensos, em acabamentos de paredes internos e externos.
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Abstract
This Master's Dissertation in Geology in the specialization of Mineralogy, Petrology and Geochemistry of the Faculty of Sciences of the University of Lisbon, with title is the Physical and Petrographic Characterization of Rocks as Dimension Stones, has as main objective the characterization of rocks based on the knowledge of physical, mechanical, mineralogical characteristics and aspects that condition the durability of rocks when used as dimension stone. This study has a focus on the mining sector of the Angolan economy.
The rocks that served as test samples are intrusive igneous rocks, commercially designated as granites, namely Rosa HMA granite, Gray HMA, Maria Teresa, Negro Cohiba, Negro Mingué and Negro Angola. These rocks come from the Northwest, West and Southwest of Angola, respectively, in the provinces of Cuanza Norte, Benguela, Huíla and Namibe.
In this perspective, what is important to consider are the petrographic, physical and technological properties of the rocks. For this, tests were carried out to determine the water absorption at atmospheric pressure, determination of open porosity and apparent density, determination of color, coefficient of linear thermal expansion, bending strength, P and S wave velocity, compressive strength, which are essential properties to ensure the durability and safe application of dimensional stone.
Based on the results obtained, Rosa HMA, Gray HMA and Maria Teresa test samples have low water absorption index, open porosity and medium particle density and very high resistance values. And Negro Cohiba, Negro Mingué and Negro Angola test samples have very low water absorption indexes, open porosities and bulk density are medium to high and the resistance values are high.
Regarding the applicability of rocks, taking into account the results obtained in the technological tests, the rocks can be used in internal, external walls and partitions, in suspended ceilings, in interior and exterior wall finishes.
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Índice
Lista de Figuras ... 7 Lista de Tabelas ... 8 Lista de Símbolos ... 11 Lista de Abreviaturas... 13 1. Introdução ... 14 2. Enquadramento ... 15 2.1. Geográfico ... 15 2.2. Geomorfológico ... 15 2.3. Geológico ... 17 3. Rocha Ornamental ... 203.1. Rochas Ornamentais em Angola ... 21
3.2. Prioridades no Desenvolvimento do Sector ... 22
4. Marcação CE ... 24
5. Materiais e Métodos ... 26
5.1. Materiais ... 26
5.2. Métodos ... 27
5.2.1. Análise química de rocha total ... 27
5.2.2. Difração de raios-X ... 27
5.2.3. Análise petrográfica ... 27
5.2.4. Critério de Denominação ... 29
5.2.5. Índices Físicos ... 29
5.2.5.1. Absorção de água à pressão atmosférica ... 30
5.2.5.2. Massa volúmica aparente e porosidade aberta ... 31
5.2.6. Cor ... 33
5.2.7. Determinação do coeficiente de expansão linear térmica ... 34
5.2.8. Determinação da velocidade de propagação do som ... 36
5.2.8.1. Estimação do Módulo de elasticidade dinâmico ... 37
5.2.9. Resistência à flexão ... 38
5.2.10. Ensaio de carga pontual ... 38
5.2.11. Resistência à Compressão Uniaxial ... 41
6. Resultados e Discussão ... 42
6.1. Análise química de rocha total ... 42
6.2. Análise petrográfica ... 44
6
6.4. Determinação da absorção de água à pressão atmosférica ... 48
6.5. Determinação da massa volúmica aparente e da porosidade aberta ... 49
6.6. Determinação da Cor ... 50
6.7. Determinação do coeficiente de expansão linear térmica ... 56
6.8. Velocidade de propagação do som ... 57
6.9. Módulo de Elasticidade Dinâmico ... 58
6.10. Resistência à flexão ... 59
6.11. Ensaio de carga pontual ... 60
7. Fichas Técnicas das Rochas Estudadas ... 64
8. Conclusão ... 76
7
Lista de Figuras
Figura 2.1 Localização geográfica de Angola e respetivos locais de extração das amostras. ... 15
Figura 2.2 Carta Geológica de Angola. Fonte: Araújo et al. (1988). ... 18
Figura 5.1 Esquema do ensaio de flexão em três pontos (Frazão e Paraguassu, 1998). ... 38
Figura 5.2 Relação de dimensões dos provetes a satisfazer nos ensaios de carga pontual (ISRM, 1981)……… ... ... 40
Figura 5.3 Fraturas válidas e não válidas nos ensaios de carga pontual (ISRM, 1981). ... 40
Figura 5.4 Correlação entre a carga pontual e a compressão uniaxial (ISRM, 1981). ... 41
Figura 6.1 Gráfico Na2O+K2O vs. SiO2 com projeção das seis amostras analisadas. ... 43
Figura 6.2 Imagens ao microscópio óptico da amostra Rosa HMA (N// e NX). ... 44
Figura 6.3 Imagens ao microscópio óptico da amostra Cinza HMA (N// e NX). ... 45
Figura 6.4 Imagens ao microscópio óptico da amostra Maria Teresa (N// e NX). ... 45
Figura 6.5 Imagens ao microscópio óptico das amostras Negro Cohiba, Negro Mingué e Negro Angola (N// e NX). ... 46
Figura 6.6 Relação entre os parâmetros luminosidade (L*) e o croma (C*) para as amostras: Rosa HMA e Cinza HMA ... 53
Figura 6.7 Relação entre os parâmetros luminosidade (L*) e o croma (C*) para as amostras: Maria Teresa, Negro Cohiba, Negro Mingué e Negro Angola………53
Figura 6.8 Relação entre os parâmetros a* e b* do croma da amostra Rosa HMA. ... 53
Figura 6.9 Relação entre os parâmetros a* e b* do croma da amostra Cinza HMA. ... 54
Figura 6.10 Relação entre os parâmetros a* e b* do croma da amostra Maria Teresa. ... 54
Figura 6.11 Relação entre os parâmetros a* e b* do croma da amostra Negro Cohiba. ... 54
Figura 6.12 Relação entre os parâmetros a* e b* do croma da amostra Negro Mingué. ... 55
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Lista de Tabelas
Tabela 2.1 Síntese cronológica do desenvolvimento dos ciclos orogénicos em Angola (Silva, 2005). 16 Tabela 3.1 Parâmetros tecnológicos de rochas ornamentais (adaptado de ASTM C1528, in Frascá, 2002).
... 20
Tabela 4.1 Normas de ensaio de pedra natural, com designação genérica “Métodos de ensaio para pedra natural”. ... 25
Tabela 5.1 Descrição geográfica dos seis tipos litológicos das amostras ensaiadas. ... 26
Tabela 5.2 Valores publicados de porosidade para diferentes tipos litológicos (Iamaguti, 2001)……… ... … 29
Tabela 5.3 Constantes elásticas das rochas (Vallejo et al., 2002)……… ... ……... 37
Tabela 5.4 Estimativas de resistência à compressão uniaxial e de carga pontual (modificada de Brown, 1981)... 41
Tabela 6.1 Limites estabelecidos e sugeridos para rochas ornamentais graníticas (Frazão e Farjallat ,1995, 1996). ... 42
Tabela 6.2 Resultados da análise química da rocha total. ... 43
Tabela 6.3 Percentagem de minerais normativos (CIPW) em cada amostra. ... 44
Tabela 6.4 Composição mineralógica da amostra Rosa HMA obtida por difração de raios-X. ... 47
Tabela 6.5 Composição mineralógica da amostra Cinza HMA obtida por difração de raios-X. ... 47
Tabela 6.6 Composição mineralógica da amostra Maria Teresa obtida por difração de raios-X. ... 47
Tabela 6.7 Composição mineralógica da amostra Negro Cohiba obtida por difração de raios-X. ... 47
Tabela 6.8 Composição mineralógica da amostra Negro Angola obtida por difração de raios-X. ... 47
Tabela 6.9 Composição mineralógica da amostra Negro Mingué obtida por difração de raios-X... 48
Tabela 6.10 Valores médios calculados de absorção de água à pressão atmosférica (%) dos provetes das seis amostras. ... 48
Tabela 6.11 Valores de porosidade aberta (%) e massa volúmica aparente (g/cm3) da amostra Rosa HMA... 49
Tabela 6.12 Valores de porosidade aberta (%) e massa volúmica aparente (g/cm3) da amostra Cinza HMA... 49
9
Tabela 6.13 Valores de porosidade aberta (%) e massa volúmica aparente (g/cm3) da amostra Maria
Teresa. ... 49
Tabela 6.14 Valores de porosidade aberta (%) e massa volúmica aparente (g/cm3) da amostra Negro
Cohiba. ... 49
Tabela 6.15 Valores de porosidade aberta (%) e massa volúmica aparente (g/cm3) da amostra Negro
Mingué. ... 50
Tabela 6.16 Valores de porosidade aberta (%) e massa volúmica aparente (g/cm3) da amostra Negro
Angola. ... 50 Tabela 6.17 Valores médios calculados dos parâmetros L* (%), a* (%), b*(%) , croma e hue-angle (º) da amostra Rosa HMA. ... 51 Tabela 6.18 Valores médios calculados dos parâmetros L* (%), a* (%), b* (%) , croma e hue-angle (º) da amostra Cinza HMA. ... 51 Tabela 6.19 Valores médios calculados dos parâmetros L* (%), a* (%), b* (%), croma e hue-angle (º) da amostra Maria Teresa. ... 51 Tabela 6.20 Valores médios calculados dos parâmetros L* (%), a* (%), b* (%), croma e hue-angle (º) da amostra Negro Cohiba. ... 51 Tabela 6.21 Valores médios calculados dos parâmetros L* (%), a* (%), b* (%), croma e hue-angle (º) da amostra Negro Mingué. ... 52 Tabela 6.22 Valores médios calculados dos parâmetros L*(%), a* (%), b* (%), croma e hue-angle (º) da amostra Negro Angola. ... 52
Tabela 6.23 Valores de coeficiente de expansão linear térmica (ºc-1) para as seis amostras. ... 56
Tabela 6.24 Valores médios da velocidade das ondas P e S para os seis tipos de amostras (m/s). ... 58 Tabela 6.25 Valores calculados do módulo de elasticidade dinâmico para os seis tipos de amostras. . 59 Tabela 6.26 Valores obtidos na determinação da resistência à flexão para as seis amostras (MPa). .... 59 Tabela 6.27 Parâmetros calculados para a determinação da carga pontual e de compressão uniaxial (UCS) para a amostra Rosa HMA. ... 60 Tabela 6.28 Parâmetros calculados para a determinação da carga pontual e de compressão uniaxial (UCS) para a amostra Cinza HMA. ... 61 Tabela 6.29 Parâmetros calculados para a determinação da carga pontual e de compressão uniaxial (UCS) para a amostra Maria Teresa. ... 61
10 Tabela 6.30 Parâmetros calculados para a determinação da carga pontual e de compressão uniaxial
(UCS) para a amostra Negro Cohiba. ... 62
Tabela 6.31 Parâmetros calculados para a determinação da carga pontual e de compressão uniaxial (UCS) para a amostra Negro Mingué. ... 62
Tabela 6.32 Parâmetros calculados para a determinação da carga pontual e de compressão uniaxial (UCS) para a amostra Negro Angola. ... 63
Tabela 7.1 Ficha Técnica da amostra Rosa HMA. ... 64
Tabela 7.2 Ficha Técnica da amostra Cinza HMA. ... 66
Tabela 7.3 Ficha Técnica da amostra Maria Teresa. ... 68
Tabela 7.4 Ficha Técnica da amostra Negro Cohiba. ... 70
Tabela 7.5 Ficha Técnica da amostra Negro Mingué. ... 72
Tabela 7.6 Ficha Técnica da amostra Negro Angola. ... 74
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Lista de Símbolos
𝐴𝑏 absorção de água à pressão atmosférica, expressa em percentagem.
a* coordenada a (conteúdo de vermelho a verde). b* coordenada b (conteúdo de amarelo a azul). C* croma.
∆𝑡 (60±1) ºC, é a variação da temperatura entre (20±0,5) ºC a (80±0,5) ºC.
∆𝑙𝑟 variação do comprimento do provete de referência (barra de ferro) em mm.
∆𝑙𝑠 variação do comprimento do provete de ensaio em mm.
𝜀𝑠𝑖 unidade de expansão linear térmica do provete na direção “i” em 10-6 (mm/mm).
𝜀𝑟 unidade de expansão linear térmica do provete de referência em 10-6 (mm/mm).
hº tonalidade. L* luminosidade.
𝐿 comprimento em mm.
𝑙𝑠𝑖20 comprimento inicial do provete à temperatura de (20±0,5) °C em mm.
𝑙𝑠𝑖80 comprimento final do provete à temperatura de (80±0,5) °C em mm.
𝑙𝑟20 comprimento inicial do provete de referência (barra de ferro) à temperatura de (20±0,5) °C em mm.
𝑙𝑟80 comprimento final do provete de referência (barra de ferro) à temperatura de (80±0,5) °C em mm.
𝑚𝑑 massa da amostra seca, em gramas.
𝑚ℎ massa do provete imersa na água, em gramas.
𝑚𝑖 massas sucessivas do provete durante o ensaio, em gramas.
𝑚𝑠 massa do provete saturado, em gramas.
𝑚𝑒 massa do provete moído e seco (para os ensaios usando o picnómetro ou voluminímetro), em
gramas.
𝑚1 massa do picnómetro cheio de água e do provete húmido, em gramas.
𝑚2 massa do picnómetro cheio de água, em gramas.
p porosidade total do provete, em percentagem.
𝜌𝑏 massa volúmica aparente do provete, em quilogramas por metro cúbico.
𝜌𝑟 massa volúmica real do provete, em quilogramas por metro cúbico.
𝜌𝑚 massa volúmica da água, em quilogramas por metro cúbico.
𝑝𝑜 porosidade aberta do provete, em percentagem.
𝑇 tempo que a vibração leva para percorrer todo o comprimento, em microssegundos. 𝑉 velocidade em km/s.
𝑉𝑏 volume aparente do provete, em mililitros.
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𝑉𝑠 volume do líquido deslocado pela massa 𝑚𝑒 (ensaio do voluminímetro).
𝛼𝑖 coeficiente de expansão linear térmica.
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Lista de Abreviaturas
ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas AFNOR Association Français du Normalisation ASTM American Society for Testing and Materials CE Conformidade Europeia
DIN Deutsch Institut für Normung DRX difração de Raios-X
EEE Espaço Económico Europeu EN European Standard
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1. Introdução
A caraterização física e petrográfica de rochas para fins ornamentais abordada nesta Dissertação de Mestrado, tem o intuito de aplicar ensaios de caracterização tecnológica nomeadamente análises petrográficas, determinações de propriedades índice e mecânicas de modo que se conheça e possa prever o comportamento mecânico e físico de algumas rochas de Angola quando são submetidas às aplicações como rochas ornamentais. Neste caso específico, as rochas usadas nos ensaios têm acabamento polido a partir da lustração, obtendo-se uma superfície lisa e brilhante.
A utilização das rochas ornamentais está relacionada com fatores geológicos que são identificados pela cor, textura, homogeneidade, nível de deformação associado resultante de processos e condições de pressão, temperatura a que a rocha foi submetida aquando da sua formação; propriedades mineralógicas, físicas e químicas. Estes parâmetros condicionam o uso mais específico das rochas ornamentais, porque o seu ambiente de formação é responsável pela sua durabilidade quando sujeitas ao intemperismo, abrasão e outros fatores extrínsecos.
Os ensaios de caracterização tecnológica simulam diversos processos a que a rocha é submetida desde o momento da sua extração até ao emprego final, incluindo várias formas de aplicação para um uso específico. Deste modo é necessária a padronização dos procedimentos, ou seja, a normalização, que tem como finalidade a obtenção de parâmetros numéricos obtidos em ensaios que possam ser reproduzidos em diferentes laboratórios para as várias propriedades. Os ensaios de caracterização tecnológica são normalizados por entidades internacionais como ASTM, EN, ABNT, DIN, AFNOR e outras entidades.
A normalização permite estimar o comportamento dos materiais rochosos de forma rigorosa, segura e simplificada, visto que resulta da investigação e inovação tendo como foco a economia de matérias-primas e a redução do desperdício.
Esta Dissertação compreendeu várias etapas, desde a obtenção dos provetes e envio dos mesmos de Luanda para Lisboa, seguido de um conjunto de análises e ensaios laboratoriais realizados na Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa e no Instituto Superior Técnico da Universidade de Lisboa. Relativamente à composição mineralógica das amostras, obteve-se através da análise química de rocha total, da caracterização petrográfica e da difração de raios-X (DRX).
As características físico-mecânicas foram determinadas com base nas normas European Standard (EN) e normas da American Society for Testing and Materials (ASTM), organizações que desenvolvem normas incluindo as aplicadas à indústria de matérias-primas.
Os resultados obtidos nos ensaios foram interpretados de modo que se pudesse distinguir os tipos de rochas com melhores propriedades físico-mecânicas para o seu emprego como rochas ornamentais.
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2. Enquadramento
2.1. Geográfico
As rochas ornamentais utilizadas neste estudo são provenientes de Angola. A República de Angola localiza-se geograficamente no Hemisfério Sul, na parte Ocidental da África Austral, entre os paralelos 4º 22´ e 18º 02´ e os meridianos 4º 05´ e 11º 41´ a Este de Greenwich. O território angolano ocupa uma
área de 1.246.700 Km2, sendo limitada a Norte pela República do Congo e uma parte da República
Democrática do Congo, a Leste pela República da Zâmbia e por outra parte da República Democrática do Congo, a Sul pela República da Namíbia e a Oeste pelo Oceano Atlântico (INE, 2013) (Figura 2.1).
2.2. Geomorfológico
Geomorfologicamente a superfície de Angola, segundo Marques (1977), distribui-se por sete unidades e oito subunidades que são caracterizadas por uma certa paisagem e estabilidade do relevo. Tais unidades tentam integrar as formas de relevo, a litologia, a tectónica, as bacias hidrográficas, o clima, os solos e a vegetação e estão relacionadas com os ciclos orogénicos que ocorreram na área (Tabela 2.1). Em função destes fatores foram consideradas as seguintes unidades (Silva, 2005):
I - Planalto Antigo - É uma extensa superfície, distribuída pelas regiões do Bié, Huambo e uma estreita faixa até ao Lubango e perto do rio Cunene. Representa um resíduo de aplanação do Cretácico Superior
Figura 2.1 Localização geográfica de Angola e respetivos locais de extração das amostras.
Legenda
local de extração das amostras
16 soerguido no final do Cretácico ou início do Terciário, constitui um meio físico estabilizado desde há muito. A relação pedogénese/morfogénese é favorável à pedogénese.
Tabela 2.1 Síntese cronológica do desenvolvimento dos ciclos orogénicos em Angola (Silva, 2005).
II - Cadeia Marginal de Montanhas – É representada por relevos de desníveis muito acentuados, consequência da movimentação da flexura do flanco Atlântico. Situam-se aqui as maiores altitudes de Angola, atingindo cerca de 2.620 metros. Esta unidade morfológica ocorre num meio muito instável entre a região a Sudeste da Gabela, Oeste de Huambo e a Nordeste de Lubango. A relação pedogénese/morfogénese é favorável à morfogénese;
III - Zona de Transição – Ao resultar do regojo da flexura continental esta grande unidade ter-se-á modelado a partir da superfície do Terciário médio. Constitui uma larga faixa paralela ao Oceano Atlântico desde o interior de Cabinda, S. Salvador, Uíge, N´Dalatando, Oeste de Lubango, até ao rio Cunene. Representa vários patamares de uma só aplanação possível ou, então, aplanações mais modernas. Pode ter havido grande influência das oscilações climáticas;
Nota: as amostras de Rosa HMA, Cinza HMA, Maria Teresa, Negro Cohiba, Negro Mingué e Negro Angola estudadas neste trabalho estão inseridas na Unidadade III - Zona de transição.
17 IV - Orla Meridional da Bacia do Congo – Relaciona-se com a bacia hidrográfica do rio Congo ou Zaire (rios Cuango, Cassai e outros), embora inclua parte da bacia hidrográfica do médio e alto rio Cuanza. Situa-se a Leste de Uíge, em Malange, Saurimo e a Leste de Bié;
V - Orla Setentrional da Bacia do Calaári – Seu relevo ocorre condicionado pela evolução da bacia endorreica do Namibe. Sua drenagem processa-se pelos rios Cunene, Cubango e Cuito.
VI - Bacia do Zambeze – Toda a região relacionada com esta unidade é drenada pelo rio Zambeze e seus afluentes Lungué-Pungo e Cuando. É um meio estável relativamente recente.
VII - Orla Litoral – Constitui a região contígua ao Oceano Atlântico que, a Norte de N´Gunza Cabolo (Sumbe) até Cabinda, apresenta uma largura de 100 a 200 km. É uma região de aplanação recente devido à abrasão marinha, a Oeste, e ao recuo da escarpa litoral, a Leste. Está em equilíbrio a relação pedogénese/morfogénese.
2.3. Geológico
Na Figura 2.2 apresenta-se a Carta Geológica de Angola (Araújo et al., 1988) produzida pelo Instituto Nacional de Geologia à escala 1:1.000.000.
Toda a informação neste capítulo foi obtida na Notícia Explicativa da Carta Geológica a escala 1: 1.000. 000 da Geologia de Angola.
O território angolano é constituído por rochas metamórficas, ultrametamórficas, vulcano-sedimentares e rochas plutónicas do Arcaico, Proterozoico e Fanerozoico.
O Proterozoico divide-se em Proterozoico Inferior e Superior. O Proterozoico Inferior é constituído por rochas verdes e depressões, afloram o Escudo Maiombe (Zona do Lufico-Cabinda) e o Escudo Angola (Zona do Cassinga). As rochas verdes e depressões estão constituídas por rochas vulcano-sedimentares de grande espessura.
O Arcaico em Angola foi dividido em: Arcaico Inferior (Grupo Inferior e Superior) e Arcaico Superior. O Arcaico Inferior está representado por rochas metamórficas tais como: gnaisses biopiroxénicos, biotíticos, anfibolíticos, em algumas ocasiões eclogitos e quartzo ferruginoso, estas rochas são típicas de fácies granulíticas e anfibolíticas.
O Grupo Inferior do Arcaico Inferior aflora no Escudo do Maiombe, Angola e Cassai, e é composto por plagiognaisses piroxénicos, anfibolitos, eclogitos, gnaisses cordieríticos, silimaníticos, lagiomagmatito, plagiogranito e chanorquito.
O Grupo Superior do Arcaico Inferior aflora no Escudo do Maiombe, Angola, Cassai e Bangwelo, é composto por gnaisses biotíticos-hornblendicos, biotíticos hipersténicos com granadas, grafitosos, anfibolitos, eclogitos, quartzitos, tonalitos, plagiogranitos e plagiomigmatitos. As rochas ultrametamórficas predominantes são os migmatitos de composição diorítica e granodiorítica.
O Arcaico Superior aflora no Escudo Maiombe, Angola e do Cassai, composto por rochas metasedimentares afetadas por metamorfismo de fácies anfibolítica, epídoto-anfibolítico e de xistos-verdes.
18
Figura 2.2 Carta Geológica de Angola. Fonte: Araújo et al. (1988). Legenda
Rochas sedimentares (arenitos, argilitos, siltitos, quartzitos)
Fanerozoico (570 M.a.)
Proterozoico (2800-570 M.a.)
Rochas magmáticas e ultramagmáticas, rochas sedimentares (calcários azuis)
Arcaico (3500-2800 M.a.) Rochas ígneas e metamórficas (Escudo cristalino de
19 O Proterozoico em Angola foi dividido em Proterozoico Inferior e Superior. O Proterozoico Inferior apresenta nas zonas verdes intenso vulcanismo andesítico e basáltico, posteriormente substituído por vulcanismo representado por riólitos e dacitos. Dentro das rochas vulcano-sedimentares, acumularam-se depósitos de ferro e ocorrência de cobre na Zona de Cassinga e Jamba. Nas depressões lineares e arqueamentos regionais formaram-se sequências terrígenas de pequena espessura. No contato entre rochas verdes e os arqueamentos regionais afloram riólitos na Zona de Oendolongo.
No final do Proterozoico Inferior, continua a formação de granitos dentro das zonas de rochas verdes e arqueamentos regionais como resultado da atividade tectónica.
A ativação da orogenia deu origem a um conjunto de intrusões graníticas, transformando a crusta pré-existente em crusta continental.
O Proterozoico Inferior culmina com a formação de estruturas vulcano-plutónicas em condições continentais.
O Proterozoico Superior divide-se em Rifeano Inferior, Rifeano Médio e Rifeano Superior. É caraterizado pela formação da cobertura Pré-câmbrica. Dentro do aulacógeno em condições de mar epicontinental acumularam-se as sequências terrígenas carbonatadas. Além de apresentarem dobramentos e falhas no aulacógeno seguido por metamorfismo de xistos verdes.
O Fanerozoico ocupa vastas áreas do território representadas por rochas de idade Paleozoica, Mesozoica e Cenozoica.
O Paleozoico (530-230 Ma) carateriza-se pela continuação da formação da plataforma, nas depressões continentais das Zonas do Baixo Cunene, Lunda. Depositaram-se sedimentos continentais terrígenos avermelhados (Grupo Lutoe, Ecca e Cassanje parte Inferior).
O Mesozoico (230 Ma) carateriza-se pela continuação da formação da plataforma, tanto no interior do continente assim como na bordadura.
No Triásico – Jurássico Inferior, em condições de bacias epicontinentais e continentais de águas pouco profundas na placa de Okavango e do Congo, acumularam-se depósitos argilo-arenosos e raramente carbonatados acompanhado com derrames de lavas de composição básica e ácida produzidas pela reativação da plataforma (Grupo Stomberg Superior).
No Jurássico deu-se inicio à formação das depressões Perioceânica dentro dos limites das falhas profundas, surgiram as depressões e os gabros onde se depositaram sedimentos grosseiros do Jurássico Superior e Cretácico Inferior (Formações Cuvo, Luvo, Lucala). Na Zona do Cuanza esta sedimentação foi acompanhada por vulcanismo.
No Meso-Cenozoico a parte continental do país é predominada por condições continentais.
No Jurássico Superior e Cretácico Inferior, as depressões de Okavango foram preenchidas por depósitos avermelhados da formação continental intercalar.
A transição do Cretácico Inferior ao Cretácico Superior foi marcada pela ativação tectono-magmática da plataforma africana que culminou com a instalação de corpos quimberlíticos, rochas alcalinas, ultrabásicas e carbonatitos dentro do rift de Lukapa.
No Cretácico – Paleogénico, dentro dos limites das zonas profundas originaram-se rochas intrusivas e efusivas básicas e ácidas.
Em Angola, desde o Paleogénico até actualidade, ocorrem levantamentos irregulares em diversas partes do território.
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3. Rocha Ornamental
A American Society for Testing and Materials (ASTM C1528) define pedra ornamental como qualquer material rochoso natural serrado, cortado em chapas e em placas, com ou sem acabamento mecânico, excluindo produtos acabados baseados em agregados artificialmente constituídos, compostos por fragmentos e pedras moídas e britadas. As rochas ornamentais são caracterizadas pela cor, estrutura e composição mineralógica.
Atualmente as rochas ornamentais são utilizadas na arquitetura essencialmente com função estética, sendo aplicadas em revestimento de fachadas e paredes internas (vertical) e/ou pisos de exteriores e interiores (horizontal).
A ASTM distingue as rochas ornamentais utilizadas no revestimento de edificações e com outras finalidades estéticas, sendo as rochas denominadas por “granitos” as que mais são usadas em revestimentos. Na Tabela 3.1 apresenta-se uma síntese dos parâmetros principais a analisar e valores máximos ou mínimos admitidos para cada parâmetro (Frascá, 2002).
Do ponto de vista comercial as rochas são geralmente agrupadas em “mármores” e “granitos”. Os mármores englobam as rochas carbonatadas e os granitos abrangem, genericamente, as rochas siliciosas que englobam os granitos, serpentinitos, gnaisses, gabros, basaltos, dioritos, etc. (Moreiras, 2005). Relativamente à especiação das rochas siliciosas, é necessário especificá-las de forma a harmonizar as suas propriedades tecnológicas com as solicitações mecânicas e do meio ambiente das edificações (Moreiras, 2005). A Tabela 3.2 apresenta as normas e valores especificados das rochas para revestimento, e a Tabela 3.3 apresenta os principais ensaios de caraterização tecnológica de rochas ornamentais e para revestimento em função do local e do ambiente a que vão estar expostas.
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Tabela 3.2 Normas para Especificação Tecnológica de Rochas de Revestimento (adaptado de Filho e Rodrigues, 2009).
Ensaio Unidade Norma Resultado Exigível
Densidade Aparente Seca kg/m3 EN 1936 ≥ 2560 kg/m
3 (granitos)
Absorção de água % EN 13755 ≤ 0,40% (granitos)
Porosidade aparente % EN 1936 Sem especificação
Compressão Uniaxial Simples MPa EN 1926 ≥ 131 MPa (granitos)
Dilatação Linear Térmica mm/mºC .106 EN 14581 Sem especificação
Resistência à Flexão (3 Pontos) MPa EN 12372 ≥ 8,27 MPa (granitos)
Módulo de Deformabilidade Estático GPa EN 14580 Sem especificação
Velocidade de Propagação das Ondas
Ultra-Sónicas m/s EN 13579 Sem especificação
Tabela 3.3 Propriedades para escolha e utilização de rochas em revestimento conforme o emprego (Moreiras, 2005).
Características Tecnológicas Pisos Paredes Fachadas Tampos de cozinha Interior Exterior Interior Exterior
Análise Petrográfica x x x x x x Absorção de água x x x x x x Resistência ao Desgaste Amsler x x Resistência à Compressão x x x Resistência à Flexão x x x x Coeficiente de Dilatação Térmica Linear x x x Acabamento superficial x x x x x Resistência a agentes de limpeza x x x x x x Durabilidade x x x x
3.1. Rochas Ornamentais em Angola
De acordo com o estudo executado pela CESO CI (2006), as principais jazidas de rochas ornamentais em Angola localizam-se nas províncias da Huíla e do Namibe e evidenciam um potencial de viabilização comercial destes recursos devido a ocorrências de rochas suscetíveis de aproveitamento como rocha ornamental.
As principais rochas ornamentais extraídas são os “granitos” e os “mármores”. Relativamente aos granitos, os mais conhecidos a nível mundial são os Granitos Negros comercialmente conhecidos como Negros de Angola, que também foram estudados neste trabalho (CESO CI, 2006)
22 Segundo CESO CI (2006), os “granitos”, como designação comercial, incluem rochas como anortositos, gabros, noritos, hiperitos e outras rochas básicas, que formam uma extensa mancha no Sul de Angola que se alonga por várias dezenas de quilómetros, a Leste do Lubango com orientação geral N-S, desde o Kipungo a Norte, até a fronteira com a Namíbia a Sul.
Nesta extensa mancha há zonas em que, do ponto de vista comercial, a rocha se apresenta com granularidade mais fina, mais homogénea, sem a ocorrência de nódulos que desvalorizam significativamente a pedra. São estas zonas que interessa considerar para valorização como rocha ornamental. A mancha gabro-anortosítica do Sul de Angola, é donde se extraem os famosos “granitos Negros de Angola”.
Do ponto de vista do aproveitamento dos granitos negros com fins ornamentais, podemos considerar a existência nas suas ocorrências de alguns fatores, positivos e negativos que condicionam aquele aproveitamento (CESO CI, 2006).
Como fatores negativos, destacam-se:
1. Fornecimentos com variações significativas de coloração (de tonalidade e de granularidade); 2. Defeitos frequentes em blocos com “galhos”, “carvão” ou “fios”;
3. Inexistência de tipos padrão no que respeita a cor e granularidade e garantia de manutenção das suas características.
Os fatores positivos englobam:
1. Potencial aceitação no mercado mundial, com reduzida concorrência;
2. Existência de três planos preferenciais de fratura, ortogonais, permitindo a exploração em enormes blocos, dos quais, com facilidade e custo reduzido, se podem retirar os blocos com as dimensões aceites comercialmente.
3. Presença de maciços aflorantes em enormes monólitos, possibilitando uma extração fácil do ponto de vista técnico e sem necessidade de empregar grandes meios mecânicos.
Surge evidente a possibilidade de minimizar os fatores negativos, desde que se aprofunde o conhecimento das ocorrências destas rochas, na perspetiva do seu aproveitamento como rocha ornamental. Como de resto sucede com a quase totalidade dos recursos minerais de Angola, está por realizar um esforço de aprofundamento do conhecimento científico e técnico que permita melhor caracterizar os “ativos” naturais do País.
É possível concluir que as reservas de rochas cristalinas são, praticamente, ilimitadas. As reservas aproximadas de pedras em bloco, em 20 das áreas mais importantes, foram avaliadas em 1,18 biliões de metros cúbicos (CESO CI, 2006).
3.2. Prioridades no Desenvolvimento do Sector
O futuro do sector das rochas ornamentais em Angola é indissociável da dinâmica de reconstrução nacional, a qual continuará, a médio / longo-prazo, a ser fortemente tributária do sector da construção civil e obras públicas e do subsector dos materiais de construção (CESO CI, 2006).
Por outro lado, e conforme já referido, os recursos em rochas ornamentais concentram-se em duas províncias de Angola, nomeadamente Huíla e Namibe, pelo que a evolução deste sector é indissociável das próprias visões de desenvolvimento destas duas províncias (CESO CI, 2006).
23 Relativamente à província de Benguela prevê-se a localização de uma matriz industrial nos sectores da metalomecânica (construção naval, estruturas metálicas, equipamentos de transporte e estocagem), da madeira/papel (produtos de celulose), de materiais de construção (cimento, cerâmica vermelha, produtos siderúrgicos e produtos de fibrocimento) (CESO CI, 2006).
A província do Cuanza Norte é caraterizada por ser um subsector de minerais para construção civil incluindo areias, burgau, brita, argila e calcários.
Existe uma estratégia global que está em curso relativamente à implementação de uma tática de desenvolvimento a curto-prazo do sector geológico-mineiro, que assenta no facto de que a indústria mineira deve ser um dos sectores-chave de desenvolvimento económico do País. O desenvolvimento mineiro deve ser prosseguido, preferencialmente com a iniciativa e investimento privados, e ser estimulado pelo Estado, mediante a concessão de incentivos, de natureza fiscal e aduaneira, de financiamento e formação (CESO CI, 2006).
A aplicação da Politica de Diversificação no Aproveitamento de Recursos Minerais, deve ser assegurada com a adoção de prioridades e promoção do desenvolvimento económico e industrial do território nacional, de forma equilibrada e harmoniosa (CESO CI, 2006).
Assim sendo, é necessário que haja:
1. Investimento na cartografia geológica, como forma de aprofundar o conhecimento das riquezas minerais do País;
2. Desenvolvimento de soluções imediatas para as áreas mineiras e de potencial mineiro afetadas pela guerra.
3. O licenciamento e a outorga de direitos mineiros devem merecer particular atenção, favorecendo os recursos minerais que ofereçam garantia de rentabilização e criação de postos de trabalho, bem como os recursos cujo desenvolvimento acarreta benefícios e induza um considerável impacto socioeconómico.
4. Constrangimentos financeiros, humanos e de organização implicam a concentração de esforços num conjunto restrito de recursos minerais estratégicos.
5. A política de reinvestimento no País, dos lucros, por parte das empresas detentoras de direitos mineiros, deve ser incentivada para assegurar a continuidade do desenvolvimento dos projetos mineiros e das comunidades.
6. Adoção de medidas particulares relativas a capacitação e valorização dos recursos humanos, a todos os níveis, do sector.
7. Apoiar a mineração de pequena escala, visando a construção de uma mentalidade mineira junto das comunidades.
O princípio da diversificação implícito na estratégia de desenvolvimento do sector, pressupõe uma atuação seletiva sobre alguns recursos minerais, o que, espera-se, deverá resultar na dinamização das atividades mineiras exequíveis, com consequente aumento da produção e das receitas fiscais e melhoria das condições de vida das comunidades em que as mesmas se inserem.
24
4. Marcação CE
A marcação CE é um indicativo de conformidade obrigatória para todos os materiais de construção comercializados no Espaço Económico Europeu.
O REGULAMENTO (UE) N.° 305/2011 do Parlamento Europeu do Conselho de 9 de Março de 2011, que estabelece condições harmonizadas para a comercialização dos produtos de construção e que revoga a Directiva 89/106/CEE do Conselho, o Artigo 8.º indica os princípios gerais e utilização da marcação CE, sendo que:
A marcação CE deve ser aposta nos produtos de construção que forem objecto de declaração de desempenho feita pelo fabricante nos termos dos artigos 4. ° e 6.°. Se a declaração de desempenho não tiver sido feita pelo fabricante nos termos dos artigos 4. ° e 6. °, a marcação CE não pode ser aposta. Ao apor ou mandar apor a marcação CE no produto de construção, os fabricantes indicam que assumem a responsabilidade pela conformidade do produto com o seu desempenho declarado, bem como pelo cumprimento de todos os requisitos aplicáveis estabelecidos no presente regulamento e noutros instrumentos relevantes da legislação de harmonização da União que prevêem a sua aposição.
O artigo 9. ° do regulamento enuncia as regras e condições para aposição da marcação CE, em que: 1. A marcação CE deve ser aposta de modo visível, legível e indelével no produto de construção ou numa etiqueta a ele fixada. Se a natureza do produto não o permitir ou justificar, a marcação CE deve ser aposta na embalagem ou nos documentos de acompanhamento.
2. A marcação CE é seguida pelos dois últimos algarismos do ano em que foi aposta pela primeira vez, pelo nome e pelo endereço registado do fabricante, ou por uma marca distintiva através da qual seja possível identificar facilmente e sem qualquer ambiguidade o nome e o endereço do fabricante, pelo código de identificação único do produto-tipo, pelo número de referência da declaração de desempenho, pelo nível ou classe de desempenho declarado, pela referência à especificação técnica harmonizada aplicada, pelo número de identificação do organismo notificado, se for caso disso, e pela utilização prevista constante da especificação técnica harmonizada aplicada.
3. A marcação CE deve ser aposta antes de o produto de construção ser colocado no mercado. Pode ser seguida por um pictograma ou por qualquer outra marca que indique, nomeadamente, um risco ou uma utilização especial.
Relativamente à colocação no mercado de um produto de construção abrangido por uma norma aprovada por um dos organismos europeus de normalização constantes do anexo I da Directiva 98/34/CE, com base num pedido emitido pela Comissão ao abrigo do artigo 6.° dessa Directiva norma harmonizada -, ou para o qual tenha sido emitida uma Avaliação Técnica Europeia deverá ser acompanhada de uma declaração de desempenho do produto de construção em função das suas características essenciais, de acordo com as especificações técnicas harmonizadas aplicáveis.
A declaração de desempenho deverá ser acompanhada de informações sobre a presença de substâncias perigosas no produto de construção, a fim de melhorar as possibilidades de construção sustentável e de facilitar o desenvolvimento de produtos respeitadores do ambiente. Estas informações deverão ser fornecidas sem prejuízo das obrigações, nomeadamente de rotulagem, fixadas noutros instrumentos legais da União aplicáveis às substâncias perigosas, e ser disponibilizadas ao mesmo tempo e no mesmo formato que a declaração de desempenho, a fim de chegarem a todos os potenciais utilizadores de produtos de construção.
25 As informações sobre a presença de substâncias perigosas deverão inicialmente limitar-se às substâncias referidas nos artigos 31. ° e 33. ° do Regulamento (CE) n.o 1907/2006 do Parlamento Europeu e do Conselho, de 18 de Dezembro de 2006, relativo ao registo, avaliação, autorização e restrição de substâncias químicas (REACH), que cria a Agência Europeia das Substâncias Químicas (1). No entanto, a necessidade específica de informações sobre a presença de substâncias perigosas nos produtos de construção deverá continuar a ser examinada, a fim de completar a gama de substâncias abrangidas para garantir um nível elevado de protecção da saúde e da segurança dos trabalhadores que utilizam produtos de construção e dos utilizadores de obras de construção, nomeadamente no que se refere à reciclagem e/ou à obrigação de reutilizar partes ou materiais.
Com base na norma harmonizada, existem diversas normas de ensaio para a determinação das propriedades gerais da pedra natural (Tabela 4.1).
Tabela 4.1 Normas de ensaio de pedra natural, com designação genérica “Métodos de ensaio para pedra natural”.
Referência Título
NP EN 1925 Determinação do coeficiente de absorção de água por capilaridade NP EN 1926 Determinação da resistência à compressão
NP EN 1936 Determinação da densidade real e densidade aparente e da porosidade aberta e total
NP EN 12370 Determinação da resistência à cristalização de sais NP EN 12372 Determinação da resistência à flexão sob carga centrada NP EN 12407 Examinação Petrográfica
NP EN 13161 Determinação da resistência à flexão sob momento constante NP EN 13373 Determinação das características geométricas em “unidades” NP EN 13755 Determinação da absorção de água à pressão atmosférica
(NP) EN 13919 Determinação da resistência ao envelhecimento pela ação de SO2 na presença de humidade
NP EN 14066 Determinação da resistência ao envelhecimento por choque térmico (NP) EN 14205 Determinação da knoop hardness
NP EN 14147 Determinação da resistência ao envelhecimento por nevoeiro salino NP EN 14157 Determinação da resistência à abrasão
NP EN 14158 Determinação da energia de rutura
NP EN 14231 Determinação da resistência ao deslize através do teste do pêndulo NP EN 14579 Determinação da velocidade de propagação do som
NP EN 14580 Determinação do módulo elástico-elástico NP EN 14581 Determinação do coeficiente de expansão termal
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5. Materiais e Métodos
5.1. Materiais
Os provetes de rocha ornamental utilizados nos procedimentos experimentais são comercialmente designados por “granitos” (Tabela 5.1).
É importante mencionar que as seis amostras analisadas perfazem um total de 36 provetes, correspondentes a seis tipos litológicos designados comercialmente por Rosa HMA, Cinza HMA, Maria Teresa, Negro Cohiba, Negro Mingué e Negro Angola, ou seja, para cada tipo litológico foram utilizados seis provetes para cada ensaio, totalizando os 36 provetes.
Como podemos observar na Tabela 5.1, as rochas analisadas têm diferentes proveniências dentro dos limites da República de Angola.
Tabela 5.1 Descrição geográfica dos seis tipos litológicos das amostras ensaiadas.
Descrição do
material Província Município Pedreira
Provetes de dimensão 180×60×30 (mm)
Rosa HMA Benguela Lucira Lucira
Cinza HMA Namibe Virei Virei
Maria Teresa Cuanza
Norte Dondo Beira Alta
Negro Cohiba Huíla Chibia Chibia
Negro Mingué Huíla Chibia Chibia
Negro Angola Huíla Chibia Chibia
Os provetes foram cortados com as seguintes dimensões: 180mm × 60mm × 30mm, correspondendo ao comprimento / largura / espessura, e apresentam acabamento polido.
Para se realizar o ensaio de resistência à flexão, as amostras foram cortadas para que estivessem de acordo com a norma NP EN 13161:2008, e as dimensões resultantes foram: 180mm × 45mm × 30mm, correspondendo ao comprimento / largura / espessura.
Após o ensaio de resistência a flexão, cada provete foi dividido em duas partes e cada uma dessas partes foi cortada para se realizar o ensaio de carga pontual de modo a que estivessem de acordo com a norma
27
ISRM (1981): Point Load Test, em que 0.3W < D < W e L > 0.5D, sendo W a espessura, D a altura e
L o comprimento. Assim sendo as dimensões resultantes foram: 50-50mm × 45-47mm × 30-35mm, correspondendo ao comprimento / largura / espessura.
5.2. Métodos
5.2.1. Análise química de rocha total
Os provetes usados para a análise química foram pulverizados. Este processo foi constituído por duas fases, a primeira no moinho de maxilas e, a segunda, no moinho de ágata.
Os provetes de rocha foram colocados no moinho de maxilas, foram fragmentados e triturados até que se obteve um tamanho de grão inferior a 5 mm.
Em seguida, os fragmentos foram pesados e quartejados em equipamento adequado (quarteador), e utilizaram-se cerca de 90 gramas de material para serem colocados no moinho de ágata durante 20 minutos, que transformou os fragmentos de rocha em pó. Entre cada passagem de material no moinho procedeu-se à limpeza cuidada do equipamento de forma a evitar contaminações entre as amostras. As amostras em pó foram utilizadas para fazer a análise química, ou seja, o conjunto de técnicas de laboratório utilizadas na identificação das espécies químicas envolvidas em uma reação química, bem como da quantidade percentual dessas espécies.
As análises de elementos maiores das seis amostras realizaram-se no laboratório Actlabs, de acordo com o método FUS-ICP (Fusion-Inductively Coupled Plasma).
5.2.2. Difração de raios-X
A análise com DRX é uma técnica utilizada para identificar minerais e outros materiais cristalinos, permitindo obter aproximadamente a proporção em que os minerais se apresentam. Este método baseia-se na emissão de raios-X sobre os materiais analisados, a partir de vários ângulos, que refletem na estrutura cristalina e são posteriormente captados por um detetor.
Para esta análise as amostras são também pulverizadas através de moagem como indicado acima. As amostras foram analisadas no Departamento de Engenharia Civil, Arquitetura e Georrecursos do IST no difractómetro modelo Panalytical X’PERT PRO, que utiliza um ânodo de cobre e está equipado com um detetor X’Celerator. A análise foi realizada entre 5º e 70º de ângulo 2θ, com espaçamentos de 0,033º e tempo de análise de 1 segundo por cada espaçamento. Utilizou-se intensidade no gerador de 35 mA e tensão elétrica de 40 kV. A identificação dos minerais foi obtida por difractograma através do software High Score Plus, que recorre à base de dados PDF-2.
5.2.3. Análise petrográfica
Para a análise petrográfica das amostras foi utilizada a norma NP EN 12407:2007 (Métodos de ensaio
para pedra natural – Estudo petrográfico) que especifica métodos para a elaboração de descrições
28 da natureza da rocha, identificação dos minerais existentes, sua textura e estrutura, granularidade e graus de alteração.
Para garantir que a classificação seja objetiva, é necessário que a caracterização das amostras seja a mais quantitativa possível. Para tal, realiza-se uma descrição macroscópica da amostra e produzem-se uma ou mais lâminas delgadas a partir da amostra, que são examinadas utilizando um microscópio petrográfico.
Segundo a NP EN 12407:2007, uma lâmina delgada é uma porção de material montada numa corrediça e mecanicamente reduzida a uma lâmina fina que mede (0,030 ± 0,005) mm de espessura, normalmente protegida por uma cobertura em vidro (lamela). Para a sua produção, as amostras são cortadas numa serra diamantada, obtendo-se taliscas de dimensões aproximadas 30x20x15 mm. As taliscas são impregnadas sob vácuo com resina epoxídica e seguidamente coladas em lâminas de vidro e cortadas com serra de precisão de forma a reduzir a sua espessura para cerca de 1 mm. Seguem-se várias fases de desgaste e polimento com pasta de alumina (5 μm a 12 μm) e com pastas de diamante sucessivamente de 14, 6, 3 e 1 µm até se obter uma espessura de 30 µm.
Para possíveis observações no microscópio de luz refletida para a determinação de minerais opacos ou análise à microssonda, devem ser preparadas superfícies polidas ou lâminas delgadas polidas, em que o lado polido permanece descoberto.
Os seguintes itens devem ser incluídos na descrição macroscópica de rochas ígneas (NP EN
12407:2007):
1- A cor geral ou faixa de cores da amostra de mão. A cor pode ser estimada por impressão
visual ou definida usando um gráfico de referência de cor (é recomendado o Gráfico de Cores de Rocha).
2- Textura.
3- Tamanho do grão (grosso, médio ou fino).
4- Fendas, poros e cavidades macroscópicas abertas (quando relevante).
5- Evidência de intemperismo e alteração: coloração por sulfureto, difusão de hidróxidos
de ferro, alteração de feldspatos, etc. (quando relevante).
6- Presença de macrofósseis (quando relevante).
7- Presença de intrusões xenolíticas e máficas (quando relevante).
De acordo com a mesma norma, alguns dos itens que devem ser incluídos na descrição microscópica de rochas ígneas são os seguintes:
1- Textura.
2- Constituintes (Minerais / Granularidade).
3- Percentagem em volume, especificando o método utilizado (estimativa, contador de pontos). 4- Dimensões: valor médio e intervalo de variação. A gama de tamanhos a utilizar será: muito grosseira (> 10 mm), grosseira (4 mm -10 mm), média (1 mm - 4 mm), fina (<1 mm).
5- Hábito (idiomórfico, anédrico).
6- Forma (isométrica, anisométrica, achatada, alongada). 7- Limites (retos, dentados).
8- Distribuição (homogénea, heterogénea). Entre outros.
29
5.2.4. Critério de Denominação
A denominação deve ser atribuída de acordo com a norma europeia, NP EN 12670:2008 (Pedra natural
– Terminologia).
As pedras naturais recebem uma descrição que inclui as seguintes partes: 1- Nome da pedra natural (nome tradicional).
O nome da pedra natural sob a qual é comercializada corresponde a um determinado tipo de rocha e a um local de origem específico. Os nomes geográficos não relacionados com o local real de origem da pedra e nomes de empresas devem ser evitados.
2- Petrologia. 3- Cor típica. 4- Local de origem.
A localização da área ou da pedreira deve ser o mais precisa possível, incluindo pelo menos a cidade, município, província e país, separados por uma vírgula.
5.2.5. Índices Físicos
Denominam-se índices físicos, na qualificação das rochas ornamentais, a densidade (ou massa volúmica), a porosidade e a absorção de água (Iamaguti, 2001). As propriedades de massa volúmica, porosidade e absorção de água fornecem informação sobre a existência de fissuras, poros e vazios, sendo fatores determinantes para a resistência e durabilidade na avaliação comparativa de um conjunto de rochas. Assim, a determinação dessas propriedades é útil para indicar as diferenças de absorção entre vários tipos de rochas ornamentais ou dados comparativos para rochas do mesmo tipo.
A massa volúmica é expressa pela relação entre a massa da rocha e o seu volume. Esse índice reflete a alteração do material, pois rochas alteradas possuem massas volúmicas menores que as mesmas no estado são. Dessa forma, a massa volúmica representa importante diagnóstico para a caracterização tecnológica da rocha e prevenção de problemas técnicos após a sua colocação (Iamaguti, 2001). A maior massa volúmica da rocha indica uma maior resistência, por outro lado, representa inconvenientes para a sua utilização, requerendo-se cuidados adicionais no dimensionamento das placas atendendo à resistência dos dispositivos de fixação.
A porosidade é o volume dos espaços vazios (poros) de uma rocha relativamente ao seu volume total (Tabela 5.2). Esta propriedade não determina isoladamente que a rocha seja impermeável ou que represente baixa absorção, pois estes fatores dependem também da porosidade eficaz (Iamaguti, 2001).
Tabela 5.2 Valores publicados de porosidade para diferentes tipos litológicos (Iamaguti, 2001) .
Rocha Porosidade (%)
Granito 0,5 % a 1,5 %
Arenito 10 % a 20 %
Calcário 5 % a 12 %
30 A permeabilidade é a intensidade do fluxo de um fluido através de uma rocha, isto é, depende da maior ou menor conexão entre os espaços vazios de uma rocha. Assim, o grau de fracturação e a disposição espacial das fraturas, características determinadas pela análise petrográfica, são fatores importantes para a porosidade eficaz (Iamaguti, 2001).
A porosidade e a permeabilidade são controladas basicamente pela granulometria, textura e alteração da rocha. Absorção de água é a propriedade pela qual certa quantidade de líquido é capaz de ocupar os vazios da rocha sendo expressa pelo quociente entre o volume de água absorvida pelo volume de poros intercomunicantes.
Rochas porosas devem ser evitadas em ambientes húmidos por permitirem a absorção de fluidos que mancham a rocha. A elevada absorção também acarreta uma baixa durabilidade da rocha e a progressiva redução de sua resistência mecânica ao longo do tempo.
Nas rochas quando a capacidade de absorção de água ultrapassa valores acima de 0,4%, há possibilidade de ocorrência de manchas, principalmente quando a fixação das pedras for executada com argamassa convencional. Por outro lado, a própria coloração da pedra pode evidenciar as manchas em menor ou maior intensidade.
A rocha com maior índice de absorção de água e maior permeabilidade, seja pela presença de microfraturas ou poros, será rapidamente deteriorada e poderá perder as suas características principais (estéticas: brilho, cor, capacidade de polimento e físicas: resistência a abrasão, ao ataque químico e manchamento, dureza, resistência à tração), que lhe conferem a função de embelezamento e proteção contra reagentes agressivos (Iamaguti, 2001).
Em países de clima tropical a absorção de água é muito importante devido à elevada pluviosidade.
5.2.5.1. Absorção de água à pressão atmosférica
A absorção de água a pressão atmosférica é realizada após a secagem até uma massa constante de cada provete, pesado e mergulhado em água à pressão atmosférica durante um período de tempo específico. Os provetes de ensaio devem ter a forma de um cilindro, cubo ou prisma com (70 ± 5) mm ou (50 ± 5) mm e devem ser obtidos por serragem com serra de diamante. O seu volume aparente calculado por medidas geométricas deve ser de pelo menos 60 ml. E a relação superfície / volume deve estar entre
0,08 mm-1 e 0,20 mm-1.
Nota: os provetes devem ser secos até massa constante a uma temperatura de (70 ± 5) ° C. A massa
constante é atingida quando a diferença entre duas pesagens sucessivas em um intervalo de (24 ± 2) h não é superior a 0,1% da primeira das duas massas. Os provetes devem ser mantidos em um exsicador até atingir a temperatura ambiente (20 ± 5) ° C.
A determinação da absorção de água à pressão atmosférica é feita a partir da norma NP EN 13755:2008
(Métodos de ensaio para pedra natural – Determinação da absorção de água à pressão atmosférica), é expressa em percentagem, pela proporção da massa do provete saturado (obtida em
massa constante) e da massa do provete seco. A absorção de água a pressão atmosférica 𝐴𝑏 de cada
31
𝐴𝑏=
𝑚𝑠−𝑚𝑑
𝑚𝑑 × 100 % (5.1)
Onde:
𝑚𝑠 é a massa do provete saturado
𝑚𝑑é a massa do provete seco
Antes da realização do ensaio, os provetes são sujeitos a determinados procedimentos, nomeadamente: 1. São lavados com água a temperatura ambiente;
2. São colocados num tabuleiro e secos na estufa a 70 °C (Estufa MEMMERT referência CG38/04/POCTI-ISFL-5-263 da empresa LaboControle);
3. Os provetes, já secos, são colocados num exsicador com sílica gel na base e a tampa isolada com vaselina.
4. Os provetes são pesados sucessivamente até obter massa constante com precisão de 0,01g.
No estudo desenvolvido foram usados 6 provetes para cada ensaio, que é o mínimo de provetes aceitável que representam a amostra a ensaiar. Os provetes são pesados sucessivamente até obter massa constante com precisão de 0,01g.
Os provetes foram colocados no recipiente em cima do suporte fornecido, estando a 15 mm dos provetes adjacentes. De seguida, adicionou-se água da torneira a (20 ± 10) °C até a metade da altura
dos provetes (𝑡0).
No momento 𝑡0 + (60 ± 5) min, adicionou-se água da torneira até que o nível da água atingisse 3/4 da
altura dos provetes.
No momento 𝑡0 + (120 ± 5) min, adicionou-se água da torneira até que os provetes estivessem
completamente imersos até uma profundidade de (25 ± 5) mm de água.
No tempo 𝑡0+ (48 ± 2) h, os provetes foram retirados da água, limpos com um pano húmido e pesados
com uma precisão de 0,01 g (ml).
De seguida, mergulharam-se novamente os provetes na água e continuou-se o ensaio. Após (24 ± 2) h, os provetes foram retirados da água, e limpos com um pano húmido e depois pesados até 1 minuto com uma precisão de 0,01 g. Registaram-se as massas sucessivas dos provetes e prosseguiu-se com o ensaio até que a massa dos provetes fosse constante.
A absorção de água a pressão atmosférica 𝐴𝑏 de cada provete é obtida pela equação (5.1), e os resultados
expressos em percentagem com aproximação de 0,1%.
5.2.5.2. Massa volúmica aparente e porosidade aberta
A massa volúmica aparente e a porosidade aberta são determinadas por absorção de água assistida por vácuo e a pesagem submersa dos provetes.
Os provetes podem ter a forma de um cilindro, cubo ou prisma e devem ser obtidos por serragem de diamante ou carotagem. O volume aparente calculado por medidas geométricas deve ser de pelo menos
32 Os provetes devem ser secos a (70 ± 5) ° C até atingir uma massa constante e devem ser mantidos em exsicador até atingir a temperatura ambiente.
A determinação da massa volúmica aparente e da porosidade aberta é feita a partir da norma NP EN
1936:2008 (Métodos de ensaio para pedra natural – Determinação das massas volúmicas real e aparente e das porosidades aberta e total).
A massa volúmica é expressa (em quilogramas por metro cúbico) pela razão entre a massa do provete seco e o seu volume aparente pela equação:
𝜌𝑏 =
𝑚𝑑
𝑚𝑠−𝑚ℎ× 𝜌𝑟ℎ (5.2)
Onde:
𝜌𝑏 é a massa volúmica do provete em quilogramas por metro cúbico.
𝜌𝑟ℎ é a massa volúmica da água em quilogramas por metro cúbico.
𝑚𝑑 é a massa do provete seco em gramas.
𝑚𝑠 é a massa do provete saturado em gramas.
𝑚ℎ é a massa do provete imerso em água, em gramas.
A porosidade aberta é expressa (em percentagem) pela razão entre o volume dos poros abertos e o volume aparente do provete pela equação:
𝑝𝑜 =
𝑚𝑠−𝑚𝑑
𝑚𝑠−𝑚ℎ× 100 (5.3)
Onde:
𝑝𝑜 é a porosidade aberta do provete em percentagem.
𝑚𝑑 é a massa do provete seco em gramas.
𝑚𝑠 é a massa do provete saturado em gramas.
𝑚ℎ é a massa do provete imerso em água, em gramas.
O volume dos poros abertos (em mililitros) é expresso pela equação:
𝑉0=
𝑚𝑠−𝑚𝑑
𝜌𝑟ℎ × 1000 (5.4)
O volume aparente (em mililitros) é expresso pela equação:
𝑉𝑏=
𝑚𝑠−𝑚ℎ
𝜌𝑟ℎ × 1000 (5.5)
Nota: o valor da massa volúmica aparente da água 𝜌𝑟ℎ a 20ºc é 998 kg/m3.
No presente estudo, o ensaio foi realizado segundo a norma referida, utilizando 6 provetes de cada amostra, que é o número mínimo aceitável como representativo da amostra. Antes da realização do ensaio, os provetes foram secos a (70 ± 5) °C e pesados sucessivamente até que se obtivesse uma massa constante com precisão de 0,01g.
33 Após pesar cada provete, colocou-se num exsicador e baixou-se a pressão gradualmente para (2,0 ± 0,7) kPa = (15 ± 5) mm Hg. A pressão é mantida para eliminar o ar contido nos poros abertos dos provetes. Introduziu-se lentamente água desmineralizada a (20 ± 5) ° C no recipiente (a velocidade de subida da água foi tal que os provetes ficaram completamente imersos em 15 minutos).
Manteve-se a pressão de (2,0 ± 0,7) kPa durante a introdução de água. Quando todos os provetes estavam imersos, colocou-se o recipiente à pressão atmosférica e deixaram-se os provetes debaixo de água durante (24 ± 2) h à pressão atmosférica. Então, pesou-se o provete imerso em água e registou-se a massa (pesagem hidrostática), em seguida limpou-se o provete com um pano humedecido e determinou-se a massa do provete saturado em água.
5.2.6. Cor
A cor da pedra é determinada pela coloração predominante dos seu minerais e pode ser afetada pela presença de constituintes mineralógicos friáveis, alterados e alteráveis ou solúveis, que comprometem o lustro e o desempenho das rochas (Iamaguti, 2001). A durabilidade da cor é essencial nos revestimentos, sendo que o polimento da pedra favorece a sua resistência à ação do tempo. É influenciada pela presença de minerais que se decompõem facilmente libertando substâncias que mancham as rochas, comprometendo não só o material de revestimento esteticamente, mas também a sua durabilidade.
A cor tem importância fundamental nas rochas ornamentais pelo seu papel de acabamento e decoração. Segundo Pedrosa (2009) a perceção da cor está relacionada com três parâmetros básicos principais: a matiz, o valor, a luminosidade ou brilho e o croma.
A matiz corresponde à variedade do comprimento de onda da luz direta ou refletida, percebido como vermelho, amarelo, azul e demais cores resultantes dessa mistura.
O valor, luminosidade ou brilho designa o índice de luminosidade da cor.
O croma refere-se à saturação percebida como intensidade da cor. Ou seja, refere-se à pureza de uma cor ou saturação. As cores de croma alto parecem ricas e cheias. As cores de croma baixo podem parecer sombrias ou pálidas. As cores pastéis são de croma baixo, enquanto tons intensos são de croma alto. O croma e a tonalidade são aspetos distintos enquanto croma refere-se a pureza da cor, o tom refere-se ao seu valor.
De acordo a codificação CIE (Comissão Internacional da Iluminação, codificação CIE/Lab(L*a*b*)), as cores podem ser percebidas de forma diferente, dependendo de cada indivíduo e podem ser exibidas de forma diferente, dependendo do dispositivo de visualização. Por isso, a CIE estabeleceu padrões que permitem definir uma cor independentemente dos dispositivos utilizados e definiu também o critério baseado na perceção da cor pelo olho humano, graças a um triplo estímulo.
Em 1931, o CIE elaborou o sistema colorimétrico xyY, para representar as cores de acordo com a sua cromaticidade, que é a qualidade ou estado de ser cromático (eixos X e Y) e a sua luminância, que mede a densidade de uma luz refletida em uma determinada direção (eixo Y).
Em 1960, o CIE criou o modelo L*u*v*. Finalmente, em 1976, para remediar as lacunas do modelo, foi desenvolvido o modelo colorimétrico L*a*b* (também conhecido como CIE/Lab), no qual uma cor é
