As propriedades de densidade, porosidade e absorção d’água, geralmente designadas de índices físicos, são consideradas, pela grande maioria dos pesquisadores, como características muito influentes na alterabilidade da rocha, pois seriam fatores determinantes para a resistência e durabilidade da rocha (Winkler, 1997).
Os valores de densidade, porosidade e absorção fornecem indicação do estado fissural e de alteração de rochas, que podem ser utilizados para a avaliação comparativa de um conjunto de rochas.
A porosidade é a relação entre o volume de vazios e o volume total, em porcentagem.
Nas rochas ígneas, em geral, há pouco espaço poroso devido à grande pressão e temperatura de sua formação. Os poros são representados principalmente pelas microfissuras, alterações em minerais (ex. núcleos de feldspatos sericitizados), contatos entre grãos, etc.
Nas rochas metamórficas, de composição granítica, a isorientação mineral – lineações, xistosidade, etc. – constitui planos de descontinuidade que podem contribuir para o incremento da porosidade.
A absorção é a capacidade de assimilação ou incorporação de água pela rocha. Segundo Winkler (1997), capilares menores que 0,1 m não absorvem água, mas, sob vácuo, a maioria deles é preenchida. A norma ASTM C 97 (ASTM, 1996) considera que a determinação dessas propriedades é útil para indicar as diferenças de absorção entre vários tipos de rochas ornamentais ou fornecer elemento comparativo para rochas do mesmo tipo.
Para essa pesquisa foram efetuadas várias determinações de índices físicos, baseadas em diversos procedimentos de ensaio estabelecidos por diferentes entidades normatizadoras: ABNT NBR 12 766 (ABNT, 1992a), ASTM C 97 (ASTM, 1996), CEN prEN WI 036 (CEN, 1998a), BS EN 1936 (BSI, 1999a), que serão doravante referidas pelas citações bibliográficas ou pela sigla da instituição de normalização.
Os procedimentos das normas adotadas estão sumariados na Tabela 5.2.
Registra-se que em todas as determinações, independentemente da norma em execução, após a saturação em água, foram obtidos os pesos saturados e submersos (Figura 5.1).
O objetivo da determinação desses parâmetros, por meio das várias normas disponíveis, foi verificar se os resultados são comparáveis e se a incorporação de água nos corpos-de-prova é mais ou menos eficiente conforme a situação de saturação.
A principal modificação introduzida foi a utilização de corpos-de-prova obtidos de ladrilhos polidos das rochas em estudo e nos tamanhos e formatos destes. A razão disso é que o material objeto desse estudo é a alteração acelerada de rochas para revestimento, ou seja, a rocha já beneficiada e acabada; e, portanto, os parâmetros físicos a serem conhecidos e controlados são aqueles referentes a esses materiais.
Figura 5.1 – Determinação do peso
Tabela 5.2 – Procedimentos e parâmetros obtidos nas determinações de índices físicos.
NORMA OBJETIVO
ABNT 12766 determinação da massa específica aparente (seca e saturada com a superfície seca), porosidade e absorção d’água aparentes de rochas, que se destinam ao uso como materiais de revestimento de edificações.
ASTM C97 testes para determinação da absorção e massa específica de todos os tipos de rochas ornamentais, exceto ardósia. prEN WI 036 método para a determinação da absorção de água a pressão atmosférica
BS EN 1936 método para a determinação da densidade real, densidade aparente, e da porosidade total e aberta de rochas ornamentais (natural stone). CORPOS-DE-PROVA (CPs)
ABNT 12766 dez para cada amostra, com diâmetro ao redor de 7 cm ou peso ao redor de 250g. ASTM C97 pelo menos três para cada amostra. Podem ser cubos, prismas, cilindros, com a menor dimensão não inferior a 50,8 mm e a maior não superior a 76,2 mm. prEN WI 036 pelo menos seis CPs representativos da rocha testada, com forma cúbica, cilíndrica ou prismática, obtidos por corte em serra ou perfuratriz.
BS EN 1936 idem prEN WI 036.
PROCEDIMENTO ABNT 12766
secar em estufa por 24h: mseca (massa seca);
imergir em água até o tempo total de 24h, ou proceder à saturação com auxílio de bomba
de vácuo por 3h: msat (massa saturada) e msub (massa submersa).
ASTM C97 secar os CPs a (602)
oC por 48h, em estufa ventilada, até massa constante: m
seca;
imergir os CPs em água filtrada ou destilada a (222) oC por 48h: m
sat e msub.
prEN WI 036
secar os CPs a (705) oC, em estufa ventilada, até massa constante: m
seca ;
colocar os CPs em bandeja sob suporte plástico e colocar água, na temperatura ambiente,
até a metade da altura dos CPs (t0). Em t0 + (605) min, colocar água até ¾ da altura CPs
e em t0 + (1205) min imergir completamente os CPs. Continuar o ensaio por (722) h: msat
BS EN 1936
secar os CPs a (705) oC, em estufa ventilada, até massa constante: m
seca;
colocar os CPs sob vácuo, por aproximadamente (242) h;
introduzir água desmineralizada vagarosamente nos recipientes, manter a pressão durante a colocação da água e por (242) h subseqüentes
depois desse período, deixar os CPs por mais (242)h à pressão atmosférica: msat e msub
PARÂMETROS OBTIDOS
ABNT 12766
massa específica aparente seca (kg/m3) sec mseca (msatmsub) Eq. 1
massa especifica aparente saturada
(kg/m3) satmsat (msatmsub) Eq. 2
porosidade aparente (%) (msatmseca) (msatmsub)x100 Eq. 3
absorção d’água aparente (%) (msatmseca) (mseca)x100 Eq. 4
ASTM C97 massa específica (kg/m
3) ( ) 1000
sec m m x
m a sat sub Eq. 5
absorção, em peso (%) (msatmseca) (mseca)x100 Eq. 6
prEN WI 036 pressão atmosférica (%) coeficiente de absorção d’água a Ab (msatmseca) (mseca)x100 Eq. 7
BS EN 1936
volume de poros abertos (mL) Vo (msatmseca) (da)x1000 Eq. 8
densidade aparente seca (kg/m3) b(mseca (msatmsub))xda Eq. 9
5.2.1.1 Breve consideração sobre métodos e procedimentos adotados
A compilação apresentada anteriormente evidencia que os métodos normatizados disponíveis exibem diferenças que podem ser consideradas sutis, em vista das heterogeneidades do material em análise (a rocha) e as imprecisões inerentes. Outras fontes de imprecisão, mesmo em condições laboratoriais adequadas, são a homogeneidade de temperatura de secagem de corpos-de-prova e de procedimentos para obtenção do peso submerso, a repetitividade das mensurações, as diferenças de manuseio entre operadores e outros.
A norma NBR 12 766 (ABNT, 1992a) não especifica a temperatura de secagem dos corpos-de-prova e não é precisa quanto à sua imersão, em água. Assim, estabeleceu-se o seguinte procedimento no presente trabalho, que é basicamente aquele utilizado pelo Laboratório de Petrologia e Tecnologia de Rochas, da Divisão de Geologia do IPT – Instituto de Pesquisas Tecnológicas: secagem em estufa ventilada, a (1005) oC, por 24 h, e imersão em água deionizada, por um tempo total de 24h, após
3h sob vácuo.
Não foi apresentada a massa específica aparente saturada, pois esse parâmetro não é calculado em nenhuma outra norma, e seu valor pode ser facilmente obtido acrescentando-se o valor porcentual da absorção d’água ao da massa específica aparente seca.
Outra consideração é quanto à nomenclatura, pois, conforme o Sistema Internacional de unidades derivadas (http://physics.nist.gov/cuu/Units/units.html), o valor fornecido nas normas NBR 12 766 (ABNT, 1992a) e C 97 (ASTM, 1996) como massa específica é mais corretamente designado de densidade de massa (mass density), cuja unidade é kg/m3.
No tocante às normas CEN (1998a) e BSI (1999a), verificou-se que a massa dos corpos-de-prova tornava-se constante após cerca de 72 h em estufa ventilada, a (705) oC. Dessa forma, para todas as determinações, segundo essas normas,
estabeleceu-se que o peso seco foi aquele obtido depois de decorrido esse tempo. Tendo em vista tais considerações, os resultados obtidos serão apresentados, neste trabalho, conforme a seguir:
massa específica aparente – também chamada de densidade aparente, no texto – porosidade aparente e absorção d’água: determinadas segundo ABNT
NBR 12 766 (ABNT, 1992a), pois é similar à ASTM C 97 (ASTM, 1996);
densidade aparente e absorção: determinadas segundo prEN WI 036 (CEN, 1998a);
densidade aparente, porosidade aberta e poros abertos: determinadas segundo BS EN 1936 (BSI, 1999a).