Made available in DSpace on 2014-06-11T19:26:14Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-09-17Bitstream added on 2014-06-13T19:54:19Z : No. of bitstreams: 1 carvalho_cs_me_rcla.pdf: 8151114 bytes, checksum: e14fc35948f60546fa7a69931710c333 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / As rochas ornamentais Verde Amazonas, Preto Cajugram e Bege Ipanema exploradas no estado do Espírito Santo, respectivamente um charnockito, um hiperstênio monzodiorito e um ortognaisse, foram submetidas a uma bateria de ensaios físico-mecânicos e de resistência ao ataque químico sob ação controlada dos compostos NH4Cl, NaClO, C6H8O7, HCl e KOH presentes na composição de produtos de uso doméstico e de determinadas soluções concentradas dos ácidas HCl, H2SO4 e HNO3 simulando atmosferas agressivas. A avaliação dos efeitos dos agentes químicos foram realizadas à luz das variações da propagação de ondas ultrassônicas, da resistência à flexão 4 pontos e do lustro da superfície polida das rochas testadas, bem como pela caracterização dos produtos de subeflorescências e eflorescências geradas pelas reações com os ácidos. Os resultados dos diferentes testes realizados foram confrontados com as propriedades petrográficas de cada rocha. Os resultados obtidos para os parâmetros físico-mecânicos e de alterabilidade química indicam, com algumas reservas, que as três rochas são detentoras de boas qualidades para utilização como rochas ornamentais e para revestimentos em obras civis. Os estudos revelaram que o comportamento tecnológico e de alterabilidade química dos materiais avaliados é controlado pela inter-relação dos aspectos composicionais, estruturais e texturais das rochas. O charnockito Verde Amazonas, rocha verde escura megaporfirítica gnaissificada com matriz de granulação média a grossa e com elevado grau de microfissuramento transgranulares, apresentou bom desempenho no tocante a resistência mecânica, mas foi o material que mostrou maior sensibilidade aos efeitos da maioria dos agentes químicos com desbotamento, clareamento, amarelamento e ofuscamento das superfícies polidas. O Preto Cajugram com estrutura isotrópica, textura equigranular... / The Amazon Green, Cajugram Black and Ipanema Beige dimension stones explored in the state of Espirito Santo, respectively, a charnockite, a hypersthene monzodiorite and a orthogneiss, underwent a serie of physical-mechanical and resistance to chemical attack tests under controlled action of the chemicals NH4Cl, NaClO, C6H8O7, HCl and KOH, present in the composition of household products and certain concentrated solutions of the acids HCl, H2SO4 and HNO3, simulating aggressive atmospheres. The evaluation of the effects of the chemical agents was performed in the light of changes in the propagation of ultrasonic sound waves, the 4-point flexural strength and gloss of the polished surface of the tested rock samples, as well as the characterization of the products of efflorescences and subefflorescences, generated by reactions with the acids. The results of the different tests were compared with the petrographic properties of each rock. The obtained results for the physic-mechanical parameters and for the chemical alterability indicates, with some reservations, that the three rocks shows good quality for use as dimension stones and coatings in civil works. Studies show that the behavior of technology and chemical alterability of the tested materials is controlled by the interrelation of the compositional, structural and textural aspects of the rocks. The charnockite Verde Amazonas, dark green megaporphyritic gneissic rock, with medium to coarse grained matrix and a high degree of transgranular microcracking, showed good performance regarding mechanical strength, but was the most sensitive material to the effects of most chemical agents as fading, bleaching, yellowing and glare from the polished surfaces. The Preto Cajugram, with isotropic structure, medium equigranular texture, and low degree of microcracking, has the highest mechanical strengths. On the other hand, it displays the highest... (Complete abstract click electronic access below)

[pt] Este trabalho apresenta um estudo experimental do comportamento de maciços de enrocamento, considerando as variações de deformabilidade e resistência provocadas pela alteração da rocha e pelas variações das características intrínsecas do enrocamento, tais como, litologia, granulometria, efeito de escala, umidade e as características das partículas. Foram considerados o enrocamento de basalto da Barragem de Marimbondo, com cerca de 25 anos de alteração natural no campo, o basalto da Pedreira Rio Grande, semelhante ao utilizado na construção de Marimbondo, e o enrocamento de granito da Barragem de Serra da Mesa. Foi elaborada uma metodologia para avaliar a alterabilidade dos materiais de enrocamento, envolvendo ensaios nos materiais intacto e alterados no campo e no laboratório. A alteração no basalto da Pedreira em laboratório simulou, de forma acelerada, a alteração natural do basalto de Marimbondo no campo, sendo realizada através de ensaios de lixiviação contínua e de ciclos de umidade. A lixiviação em corpos de prova de enrocamento foi feita em um equipamento soxhlet de grandes dimensões desenvolvido no Laboratório da PUC-Rio. O comportamento geomecânico dos enrocamentos foi avaliado a partir dos parâmetros mais relevantes das partículas, da rocha e do maciço de enrocamento. A caracterização do enrocamento como meio granular é obtida através de ensaios de compressão unidimensional, de compressão triaxial e de cisalhamento direto, em equipamentos de grandes dimensões. Os resultados mostram que as características intrínsecas do enrocamento têm um papel importante no comportamento do material. Além disso, a alteração do basalto no campo ou no laboratório pode provocar variações significativas dos parâmetros dos materiais de enrocamento, dentre as quais destacam-se a redução da rigidez e resistência do enrocamento, bem como o aumento do desgaste das partículas. Este estudo também indica que a lixiviação no equipamento soxhlet de grandes dimensões mostrou-se adequada para a simulação da alteração natural do basalto em condições aceleradas no laboratório, possibilitando a previsão, a longo prazo, do comportamento de enrocamentos. Considerando um período de 75 anos de alteração natural no campo, o trabalho apresenta a previsão de comportamento do enrocamento de Marimbondo em termos de resistência ao fraturamento, desgaste das partículas, módulo de compressibilidade M, módulo de deformabilidade E , resistência à compressão uniaxial que envoltória de resistência. / [en] This work presents an experimental study of the behavior of rockfills, focusing on the changes caused by rock alteration on the physical and mechanical characteristics, such as, lithology, gradation, deformability and strength. The basalt rockfill used in the construction of Marimbondo dam has been considered, with about 25 years of in situ alteration, together with intact basalts samples from Rio Grande quarry, which is located about 500m downstream from the dam site. The experimental results were also compared with data from tests on granite rockfill samples from Serra da Mesa dam. A methodology is proposed for evaluating the alterability of rockfills, based on laboratory tests on intact and alterated samples. Procedures for fast rock alteration in the laboratory were also developed, attempting to simulate the naturally slow alteration which occurs in the field. The laboratory alteration made use of both continuous leaching and wetting-drying cycles on intact basalt samples. The leaching was imposed in a large scale soxhlet equipment developed in the geotechnical laboratory at PUC-Rio. For the characterization of the geomechanical behavior of the rockfill masses, large scale equipments have been used, such as an confined compression chamber, triaxial compression machine and direct shear box. The results indicate that the intrinsic characteristics play an important role on the rockfill behavior. Furthermore, basalt alteration occurring in the field or in the laboratory may cause a significant decrease on the rockfill s stiffness and strength parameters, as well as an increase on the abrasion characteristics of rockfil s particles. This study also indicates that leaching in large scale equipment is a proper way to simulate the basalt s natural alteration in accelerated laboratory conditions, making possible the long time prevision of the behavior of rockfills. Considering a time period of 75 years of natural alteration in the field, this work presents a quantitative prediction of Marimbondo s rockfill behavior in terms of particle breakage, abrasion resistance, compressibility modulus M, deformability modulus E, unconfined strength qu and strength envelope parameters.

Este trabalho apresenta os resultados da caracterização tecnológica e da avaliação da alterabilidade realizada em amostras provenientes dos compartimentos entablamento e colunata de derrames basálticos localizados na porção setentrional da Bacia do Paraná, mais precisamente, em afloramentos associados a frentes de lavra de algumas pedreiras do Estado de São Paulo. Além de ensaios tradicionais de caracterização tecnológica, foram realizados ensaios alternativos como a adsorção de azul de metileno e o pH e a condutividade de abrasão. Ensaios de alteração, tanto natural quanto acelerada, foram realizados e comparados quantitativamente. No que se refere aos ensaios de alteração acelerada, os líquidos de imersão foram monitorados em relação a concentração de íons de alguns elementos alcalinos e alcalinos terrosos. A análise conjunta destas informações foi útil para a qualificação dos materiais e quantificação de suas alterabilidades, proporcionando a análise comparativa entre os compartimentos entablamento e colunata no que tange ao seu uso como agregados em construção civil. / This work presents the technological characterization and alterability assessment of samples from the entablature-colonnade compartmentation of the basaltic rocks localized in the northern region of the Paraná basin, Brazil. Besides traditional technological characterization tests, it was performed alternatives tests (methylene blue adsorption, abrasive pH and abrasive conductivity). Some natural and artificial alterability tests were also performed for a quantitative comparison. The immersion fluids from the artificial alteration tests were monitored in respect to alkaline and earth alkaline chemicals concentration. These information were used for material qualification and assessment of alterability, supplying a comparative analysis between the entablature and colonnade compartments in respect to its use as aggregates for civil construction.

É conhecido que, atualmente, o Brasil possui uma demanda substancial de obras de engenharia, como por exemplo, o Trem de Alta Velocidade (TAV) entre as cidades do Rio de Janeiro e de Campinas, necessárias para suportar as presentes e futuras demandas para o desenvolvimento do país. Este projeto governamental do TAV deverá requerer produção elevada de agregados de alta qualidade para emprego como lastro e também para concreto. No tocante ao uso como lastro, o agregado fica exposto e sujeito à ação constante das intempéries, fazendo com que estudos envolvendo alterabilidade sejam tão importantes quanto os de caracterização geomecânica dos materiais pétreos, levando-se em conta as condições intempéricas típicas de uma zona tropical que estarão submetidos. Estas constatações motivaram investigar as relações entre as propriedades tecnológicas de nove tipos de rochas cristalinas (micro-gabro, gnaisse e variedades de granitos) e suas utilizações como lastro do trecho Campinas/São Paulo do traçado do TAV. Em termo práticos, estas rochas foram submetidas a ensaios físicos, mecânicos e de alterabilidade acelerada, sendo que os testes de ciclagem água-estufa foram conjugados aos ensaios de abrasão Los Angeles, choque Treton e esmagamento. Os resultados indicaram que alguns materiais apresentaram valores de resistência inferiores ou próximos aos limites normatizados para lastros de ferrovia, além da perda de qualidade verificada nos ensaios de resistência à intempérie, inviabilizando ou restringindo a utilização de três dos materiais estudados para lastro. De modo geral, tais informações poderão servir de subsídio aos órgãos governamentais para tomada de decisões, quanto ao emprego dos materiais disponíveis na área onde será construído o TAV brasileiro, uma vez que os custos de manutenção da camada de lastro da ferrovia são críticos quando se opta por uma via lastrada ou em laje. / It is well known that Brazil currently shows a high number of engineering projects that are necessary to the development of the country. The projects include the High-Speed Rail (HSR) that will connect Rio de Janeiro and Campinas cities and requires a great production of high-quality construction aggregates to be used in track ballast and also in concrete. In the case of the track ballast, previous studies about the weathering of the aggregates together with a mechanical characterization are important and have to take in consideration that the material will be submitted to weathering conditions typical of a tropical environment. These assumptions motivated the investigation of the technological properties of nine types of crystalline rocks (microgabbro, gneiss and varied granitic rocks) considering their potential to be used as track ballast in the HSR between Campinas and São Paulo. The rock samples were submitted to physical, mechanical and accelerated weathering tests. The soundness by artificial weathering, drying water were conjugated to the Los Angeles abrasion tests, Treton shock and crushing. The results indicate that some materials present resistance values bellow or near the limit normalized for track ballast, besides the loss of the quality verified in weathering resistance tests, making it impossible or restricting the use of the three studied materials as track ballast. In general, such information can be used by government agencies to make decisions about the materials available in the area where the brazilian HSR will be built once the maintenance costs of the track ballast are critical to the choice between a track ballast or slab track.

Esta dissertação apresenta a caracterização geológico-geotécnica de diferentes litotipos basálticos, abrangendo basaltos densos, basaltos vesículo-amigdaloidais e brecha basáltica. Estes materiais são oriundos de quatro derrames basálticos pertencentes à Formação Serra Geral, região da barragem de Itaipu. Para a caracterização foram realizados ensaios rotineiros de densidade aparente, porosidade aparente, absorção-dágua, compressão pontual e alterabilidade (ciclagem acelerada em laboratório). Incrementou-se neste trabalho a aplicação da velocidade de absorção-dágua como apoio para ensaios de ciclagem, além do uso de análises de pH e de condutividade elétrica para avaliação do grau de alteração. O ensaio de velocidade de absorção-d\'água permitiu a verificação dos tempos necessários para a saturação e a secagem de cada litotipo, mostrando-se importante para a adequação dos ciclos de alteração em laboratório. As análises pHmétricas e de condutividade elétrica apresentaram-se eficientes para a avaliação da alteração, principalmente quando as classificações tátil-visuais e a resistência não refletiram com precisão o grau de alteração da rocha. / This study presents the geological-geotechnical characterization of different basaltics lithotypes (dense basalt, vesicular-amygdaloidal basalt and basaltic breccias). These rock materials were selected from four basaltics flows from Serra Geral Formation (Itaipu Dam region). For this characterization were performed apparent density, apparent porosity, water absorption, point load strength and alterability (wet-dry cycling tests). Increased in this study the application of the water absorption rate as support for cycling tests, and the use of the pH and electrical conductivity tests for interpretation of the weathering degree. The water absorption rate allowed determining the adequate time for saturation and drying of each lithotype, and proved to be important for suitability of the cycling tests. Electrical and pH conductivity analysis were effective for the evaluation of the alteration degree especially when the tactile-visual classifications and the resistance did not reflect so precisely the rock alteration.

Esta dissertação apresenta a caracterização geológico-geotécnica de diferentes litotipos basálticos, abrangendo basaltos densos, basaltos vesículo-amigdaloidais e brecha basáltica. Estes materiais são oriundos de quatro derrames basálticos pertencentes à Formação Serra Geral, região da barragem de Itaipu. Para a caracterização foram realizados ensaios rotineiros de densidade aparente, porosidade aparente, absorção-dágua, compressão pontual e alterabilidade (ciclagem acelerada em laboratório). Incrementou-se neste trabalho a aplicação da velocidade de absorção-dágua como apoio para ensaios de ciclagem, além do uso de análises de pH e de condutividade elétrica para avaliação do grau de alteração. O ensaio de velocidade de absorção-d\'água permitiu a verificação dos tempos necessários para a saturação e a secagem de cada litotipo, mostrando-se importante para a adequação dos ciclos de alteração em laboratório. As análises pHmétricas e de condutividade elétrica apresentaram-se eficientes para a avaliação da alteração, principalmente quando as classificações tátil-visuais e a resistência não refletiram com precisão o grau de alteração da rocha. / This study presents the geological-geotechnical characterization of different basaltics lithotypes (dense basalt, vesicular-amygdaloidal basalt and basaltic breccias). These rock materials were selected from four basaltics flows from Serra Geral Formation (Itaipu Dam region). For this characterization were performed apparent density, apparent porosity, water absorption, point load strength and alterability (wet-dry cycling tests). Increased in this study the application of the water absorption rate as support for cycling tests, and the use of the pH and electrical conductivity tests for interpretation of the weathering degree. The water absorption rate allowed determining the adequate time for saturation and drying of each lithotype, and proved to be important for suitability of the cycling tests. Electrical and pH conductivity analysis were effective for the evaluation of the alteration degree especially when the tactile-visual classifications and the resistance did not reflect so precisely the rock alteration.

Tipos litológicos basálticos provenientes do maciço de fundação da UHE Canoas I foram submetidas a ensaios de caracterização tecnológica com o propósito do seu emprego como material de construção. Foram determinados os valores dos índices físicos (massa específica, porosidade, absorção d\'água), da velocidade de propagação de ondas ultra-sônicas e efetuados ensaios de compressão uniaxial e diametral, entre outros, além de análises petrográficas. Executaram-se, também, ensaios de alterabilidade acelerada (água-estufa, imersão em etileno-glicol) e de alterabilidade natural, tanto em fragmentos de rocha como em testemunhos de sondagens rotativas. São descritos em maior detalhe, os procedimentos utilizados para a realização do ensaio de alterabilidade natural em testemunhos de sondagens rotativas. Analisa-se a influência de uma feição geológica (caixa de falha com cerca de 10 m de espessura e 20º de ângulo de mergulho), presente na fundação, nas propriedades tecnológicas dos tipos litológicos por ela interceptados. São indicados os tipos litológicos selecionados para a utilização como material de construção. / Basaltic litotypes from the rock mass foundation of Canoas I Hydroelectric Power Plant were submitted to technological characterization tests, in order to verify their suitability as construction material. Physical and mechanical properties (density, porosity, water absorption, ultrasonic velocity, compressive and splitting tensile strength, among others) were determined, besides petrographic analyses. Weatherability tests were also performed, not only through wetting-drying cycles and by immersion in ethylene glycol but by outdoor exposure as well, using crushed and core drilled specimens. Detailed procedures for the weatherability test using core specimens from rotary drilling are given. It is analysed the influence of a geological feature (fault zone, about 10 meters thick and 20 degrees dip), that occurs in the rock mass foundation, on the technological properties of these rocks. Basaltic litotypes selected as construction material are then pointed out.

Estudo experimental sobre a alterabilidade de basaltos das fundações da Usina Hidrelétrica de Três Irmãos constou da execução de ensaios de alteração, por ciclos de saturação e secagem, e de abrasão \"Los Angeles\" efetuados após ensaios de alteração. O ensaio de abrasão \"Los Angeles\" foi adotado como parâmetro mecânico auxiliar na quantificação da desagregação. Análises granulométricas também foram utilizadas com o mesmo objetivo. Foram executados, ainda, ensaios físico-mecânicos e análises petrográficas para a caracterização tecnológica das amostras. A distribuição dos valores de perda de massa por alteração e por abrasão, em função do tempo (ciclos), e as distribuições granulométricas apresentadas após esses ensaios, permitiram avaliar com clareza a desagregabilidade das amostras. Aos resultados das perdas de massa por alteração e por abrasão foram aplicados critérios de cálculo sugeridos por diferentes autores, para fixar índices de alterabilidade de rochas. Os índices adotados permitiram estabelecer a seqüência de alterabilidade dos basaltos estudados. A partir dos resultados obtidos no estudo, foi possível, ainda, estabelecer uma proposta de procedimento para avaliar a alterabilidade de rochas, com contribuição para normalização de ensaios de alteração. / An experimental study on the alterability of basalts from Três Irmãos Hydroelectric Dam foundation was performed by means of alteration test, and \"Los Angeles\" abrasion tests carried out after the samples have been submitted to alteration test. L.A. test was adopted as a mechanical parameter in order to quantify the disaggregation. Grain size analyses were also used as a complementary quantification form. Additionally, some physico-mechanical standard tests and petrographical analyses were done for the technological characterization of the various samples. The distribution of values of mass loss due to alteration and abrasion, with the time (cicles), and the grain size distribution presented, after those tests, allowed the evaluation of disaggregation of the studied samples. Several criteria of calculations, as suggested by different authors, were used to define alterability indexes. The indexes adopted allowed to evaluate properly the alterability of the studied basaltic rocks. The results here obtained provided conditions to stablish a proposition of a standard procedure to evaluate rock alterability through experimental tests.

Estudo experimental sobre a alterabilidade de basaltos das fundações da Usina Hidrelétrica de Três Irmãos constou da execução de ensaios de alteração, por ciclos de saturação e secagem, e de abrasão \"Los Angeles\" efetuados após ensaios de alteração. O ensaio de abrasão \"Los Angeles\" foi adotado como parâmetro mecânico auxiliar na quantificação da desagregação. Análises granulométricas também foram utilizadas com o mesmo objetivo. Foram executados, ainda, ensaios físico-mecânicos e análises petrográficas para a caracterização tecnológica das amostras. A distribuição dos valores de perda de massa por alteração e por abrasão, em função do tempo (ciclos), e as distribuições granulométricas apresentadas após esses ensaios, permitiram avaliar com clareza a desagregabilidade das amostras. Aos resultados das perdas de massa por alteração e por abrasão foram aplicados critérios de cálculo sugeridos por diferentes autores, para fixar índices de alterabilidade de rochas. Os índices adotados permitiram estabelecer a seqüência de alterabilidade dos basaltos estudados. A partir dos resultados obtidos no estudo, foi possível, ainda, estabelecer uma proposta de procedimento para avaliar a alterabilidade de rochas, com contribuição para normalização de ensaios de alteração. / An experimental study on the alterability of basalts from Três Irmãos Hydroelectric Dam foundation was performed by means of alteration test, and \"Los Angeles\" abrasion tests carried out after the samples have been submitted to alteration test. L.A. test was adopted as a mechanical parameter in order to quantify the disaggregation. Grain size analyses were also used as a complementary quantification form. Additionally, some physico-mechanical standard tests and petrographical analyses were done for the technological characterization of the various samples. The distribution of values of mass loss due to alteration and abrasion, with the time (cicles), and the grain size distribution presented, after those tests, allowed the evaluation of disaggregation of the studied samples. Several criteria of calculations, as suggested by different authors, were used to define alterability indexes. The indexes adopted allowed to evaluate properly the alterability of the studied basaltic rocks. The results here obtained provided conditions to stablish a proposition of a standard procedure to evaluate rock alterability through experimental tests.

Tipos litológicos basálticos provenientes do maciço de fundação da UHE Canoas I foram submetidas a ensaios de caracterização tecnológica com o propósito do seu emprego como material de construção. Foram determinados os valores dos índices físicos (massa específica, porosidade, absorção d\'água), da velocidade de propagação de ondas ultra-sônicas e efetuados ensaios de compressão uniaxial e diametral, entre outros, além de análises petrográficas. Executaram-se, também, ensaios de alterabilidade acelerada (água-estufa, imersão em etileno-glicol) e de alterabilidade natural, tanto em fragmentos de rocha como em testemunhos de sondagens rotativas. São descritos em maior detalhe, os procedimentos utilizados para a realização do ensaio de alterabilidade natural em testemunhos de sondagens rotativas. Analisa-se a influência de uma feição geológica (caixa de falha com cerca de 10 m de espessura e 20º de ângulo de mergulho), presente na fundação, nas propriedades tecnológicas dos tipos litológicos por ela interceptados. São indicados os tipos litológicos selecionados para a utilização como material de construção. / Basaltic litotypes from the rock mass foundation of Canoas I Hydroelectric Power Plant were submitted to technological characterization tests, in order to verify their suitability as construction material. Physical and mechanical properties (density, porosity, water absorption, ultrasonic velocity, compressive and splitting tensile strength, among others) were determined, besides petrographic analyses. Weatherability tests were also performed, not only through wetting-drying cycles and by immersion in ethylene glycol but by outdoor exposure as well, using crushed and core drilled specimens. Detailed procedures for the weatherability test using core specimens from rotary drilling are given. It is analysed the influence of a geological feature (fault zone, about 10 meters thick and 20 degrees dip), that occurs in the rock mass foundation, on the technological properties of these rocks. Basaltic litotypes selected as construction material are then pointed out.