GÊNESE E FORMAÇÃO DA AREIA
A areia é substância que tem uma idade incalculável, haja visto que as rochas ígneas das quais a areia é proveniente só podem ter sido formadas, sob uma enorme pressão e a uma profundidade de 9 a 24 quilômetros da crosta terrestre, onde foram convertidas em granito .
A areia é produto da desintegração mecânica através de agentes exteriores sobre rochas, que emergiram. O vento, a água, as geadas, a vegetação entre outros, provocam nas rochas erosão e desgaste ao longo do tempo, transformando-as em pedregulhos e areias, solos de partículas grossas, siltes partículas intermediárias e por último, as argilas, que são as partículas finas e formadas normalmente, pela decomposição química.
A areia é formada, principalmente pôr quartzo(SiO2), mas dependendo da composição da rocha da qual é originária, pode agregar outros minerais como: feldspato, mica, zircão, magnetita, ilmenita, mônazita, cassiterita, entre outros. E em função dessa variedade, tem aplicações, também variadas. Quase todos minerais de grande resistência física e estabilidade química.
As areias são normalmente extraídos de depósitos recentes e sub-recentes de canais e terraços fluviais, geralmente de idade pleistocênica . Em determinadas situações, a exploração econômica pode ser precedida de uma definição de suas características físicas, como granulometria, morfoscopia dos corpos sedimentares, assim como a geometria das partículas, e química .
No Brasil, os depósitos de areia utilizados como materiais em construção civil, normalmente provêm de sedimentos fluviais recente e sub-recente de paleocanais e terraços de rios próximos ou mesmo no interior dos grande centros urbanos.
A geologia da área apresenta rochas classificadas como pertencentes ao Pré-Cambriano Indiferenciado, na Associação Gnaissico-Migmatítica. Esse tipo de rocha tiveram suas estruturas primárias totalmente deformadas pelas sucessivas fases tectônicas a que foram submetidas e pela granitização atuante com acréscimo e substituição de elementos.
As rochas formadoras da Associação Gnaíssico-Migmatítica, são formadas quase que exclusivamente de gnaisses bandados e graníticos em menor proporção granito e micaxisos.
De maneira geral apresentam tonalidade cinza-clara e granulação média a grosseira e seus principais constituintes são: o quartzo, o feldspato, a micolina e a biotita. O que determina a composição da areia da região em questão.
Classificação da Areia
“A areia é uma substância mineral de desagregação de diversos tipos de rochas encontradas em vários tipos de depósitos, como aluviões, coluviões e eluviões. Constitui-se essencialmente de grãos de quartzo com arredondamento e esfericidade variados podendo ainda conter em diversas proporções, grãos de minerais óxidos e silicatos”
Segundo o geólogo norte americano C.K. Wenttworth, o grão possui diâmetro entre 1/16 polegadas e 2 milímetros. Mas segundo a ABNT está na faixa de 0,05 a 5 milímetros.
Segundo a ABNT, quanto a granulometria, a areia pode ser classificada em:
• fina >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>0,15 a 0,6 mm
• média >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>0,6 a 2,4 mm
• grossa >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>2,4 a 4,8 mm
Quanto a classificação pôr composição química, como citado anteriormente, há uma grande variedade de minerais que constituem as diversas areias, inclusive, conferindo-lhes cores diferentes, conforme essa composição. Também conforme seu grau de pureza e quantidades de quartzo presente, dá-se a areia aplicações diferentes. Dentre as classificações pôr composição química. Nesse trabalho será citado, apenas a areia monazítica e areia ilmenítica.
• Areia monazítica > rica em mônazita, minério constituída pôr fosfatos de metais do grupo do cério, e de tório, principalmente do isótopo 232. . Suas principais jazidas encontram-se no Estado do Espírito Santo. É constituída de grãos amarelos, marrons ou avermelhados.
• Areia Ilmenítica > Rica em cristais de ilmenita, fazem parte de sua composição minerais como rutílio, mônazita, zircão. Suas principais jazidas estão localizadas nos Estados do Rio de Janeiro, e em toda a extensão litorânea do Espírito Santo.
A areia é classificada como solo sedimentar ( ou alotóctone), isto é, que são transportados. Quando o transporte se dá pela água recebe o nome de aluvionares, quando o meio transportador é a gravidade, dá se o nome coluvionares, e designados por eólicos quando são transportados pelo vento.
Quanto a sua composição química a areia é classificada como silicato, já que é constituída de quartzo, feldspato e mica.
Os feldspatos são silicatos duplos de alumínio e de um outro metal alcalino ou alcalino terroso.
As micas são ortossilicatos de alumínio, magnésio, potássio, sódio ou lítio e em menor proporção de manganês e cromo. As mais importantes são a muscovita, chamada mica branca, e a biotita a mica preta.
O quartzo, é sem dúvida, o mais importante dos silicatos, constitui-se basicamente de SiO2, tem alta estabilidade química.
A areia pela estrutura é classifica como sendo de estrutura granular simples, nas quais as partículas se apoiam umas sobre as outras sua disposição é produto da força da gravidade. Em alguns tipos de areia acontece a estrutura alveolar.
Aplicação
Conforme sua constituição química, a areia tem várias aplicações. Excetuando-se a areia de praia que quase não é aproveitável, pela presença de sal em sua constituição.
• Tem-se a areia de construção que pode ser retirada de:
• De rio. Depósitos sedimentares que se formam nos leitos de alguns rios. Sua extração é realizada pôr dragas de sucção, que bombeiam a água , contendo cerca de 5% a 10% de areia, para lagoas de decantação, de onde o material de retirado pôr pás carregadeiras, ou pelo sistema braçal. Em alguns casos a areia é classificada em: fina, média e grossa.
• Esses locais para extração de areia são conhecidos como “areiões”
• De cava. São depósitos aluvionares em fundo de vales cobertos pôr capa de solo. Nesse caso, a areia é extraída pôr escavação mecânica ou pôr desmonte hidráulico, ou seja, a água é comprimida e atirada no barranco de areia.
• De britagem. ë a areia de brita, proveniente do processo de classificação de britas.
• De escória . A escória de alto forno, é resfriada bruscamente pôr jato de água, resultando em grãos em geral de granulometria inferior a 12,7 mm. Este tipo de areia tem a composição bem diferente das areias proveniente das rochas. Tem como composição básica SiO2 , Al2O3, CaO e MgO.
• De praias e dunas. As areias das praias brasileiras não se usam, via de regra, em construção civil, pôr causa de grande finura e quantidade de cloreto de sódio. O mesmo é observado para areias de dunas próximas ao litoral.
A areia extraída do Rio Itapecerica, por suas especificações físicas químicas, tem como finalidades o uso em construção civil e pavimentações de ruas.
Na indústria de vidro utiliza-se areias fluviais com alto teor de sílica, além de rochas silicosas. Entram também, em sua constituição alumina e potássio, arenitos puros e quartizitos. A areia ideal deve ser constituída quase que exclusivamente de sílica e ter grãos angulosos e sua granulometria deve estar na faixa de fina (0,250 a 0,125 mm). Em função dessas exigências é muito difícil encontrar sedimentos de areis fluviais que possam ser empregadas em fabricação de vidro. As areias silicosas são empregadas no fabrico de abrasivos e como fundentes.
Já das areias monzíticas, se extrai o círio, que é usado em pedras de isqueiros. E o tório que é utilizado na fabricação de eletrodos para lâmpadas de descarga, em liga com tungstênio ou com o níquel. Mas o principal produto da areia monazítica, é o urânio físsil( número de massa 233), convertido a partir do tório.
Entre outras aplicações para a areia, tem-se o preparo de concreto para moldes de metais, fabricação de tijolos refratários e de esmeril.
Uma outra aplicação, é o uso de areias com granulometria selecionada, em maçaricos especiais e limpeza de superfícies oxidadas, fachadas de prédios feitas de pedras e ladrilhos.
Outro emprego, bastante utilizado, para a areia é como filtro de água, para uso doméstico e industrial. Quando é colocada em camadas, intercaladas com britas de diversos diâmetros.
Por último, um emprego, que vem se popularizando bastante, é o chamado jateamento de areia, usado para gravações de inscrições em monumentos e peças ornamentais.
Porém a utilização desses materiais sedimentares apresenta dois problemas. O primeiro é na determinação das propriedades físicas e químicas necessárias ao uso que se quer dar ao material em questão. O outro é o dimensionamento do depósito, para saber se é economicamente viável. Além das questões geológicas, deve-se levar em consideração os problemas de desmonte, escavação, custo de transporte e outros. Quando fala-se em material de construção, a areia só é economicamente explorável, se estiver próximo ao mercado consumidor. Isso em virtude de sua ampla distribuição no mundo.
Propriedades
Higroscopia
Os espaços entre os grãos da areia são muito pequenos, sendo assim, a areia pode apresentar higroscopia ou ascensão capilar(capilaridade). Quanto mais fina a areia maior a ascensão capilar, isto deve ser levado em conta em algumas aplicações, como no assentamento de piso e filtros. Pôr estas razões a areia tem sempre uma cera quantidade de água, caso não tenha sido aquecido artificialmente. É a chamada areia seca ao ar.
Coesão Aparente
Considerando a equação do esforço aparente de cisalhamento, T= c +tg ®, como na areia seca, “ c” é nulo, tem-se que a areia não tem coesão. Já na areia molhada “c” deixa de ser nulo e, tem assim o que se denomina coesão aparente.
O valor de “c” cresce de zero, quando tem-se areia seca, para um valor que varia de 0,5% a 1% em areia úmida. Porém decresce ate atingir o valor nulo em areia saturada.
O ângulo de atrito interno varia de acordo com:
• a compacidade(função direta)
• o grau de finura ( função inversa),
• forma dos grãos, para uma granulometria, cresce com a irregularidade dos grãos.
Angulo de repouso é definido como sendo o maior ângulo que uma porção de areia pode formar com o plano horizontal, também chamado talude natural. É em torno de 37º nas areias aluvionares, chegando a 45º em areias de brita. Na areia seca o ângulo de repouso é igual ao de atrito.
As areias impuras não seguem esses preceitos, visto que, se contiverem impurezas aglutinantes, como argilas e matéria orgânica, as areias passam a possuir coesão verdadeira, comportando-se como solo, quando com alto teor de impurezas.
Friabilidade
A areia perde qualidade se contiver grãos friáveis. Para se medir a quantidade de grão friáveis, numa amostra. Coloca quantidade de areia em um molde e exerce sobre a mesma, uma pressão de 40 Mpa em um minuto. Mantém-se essa pressão pôr quatro minutos. Em seguida, determina-se os nódulos de finura antes e depois do ensaio e calcula-se a sua porcentagem de redução em comparação com a areia normal.
Impurezas
As impurezas presentes nas areias podem ser classificadas em coloidais e não coloidais. As não coloidais situam nas dimensões do micrômetro (milésimo de milímetros) e podem ser retiradas por lavagem; já as coloidais não se eliminam.
As impurezas não coloidais que mais ocorrem são:
• argila em torrões;
• materiais pulverulentos;
• materiais friáveis;
• materiais carbonosos;
• materiais orgânicos.
O material pulverulento é retirado lavando-se a amostra energicamente a mão e o peso do material retirado é expresso em percentagem do peso da amostra.
Os materiais carbonosos são constituídos de partículas de carvão, linhito, madeira e matéria vegetal sólida, são determinados pôr sedimentação da areia em líquidos.
A percentagem de argila em torrões ou de materiais friáveis é determinada pesando-se a amostra antes e depois de serem retirados os torrões ou fragmentos friáveis.
A areia do perímetro urbano está sujeita a uma sorte enorme de impurezas, como conseqüência dos diversos tipos de poluição, que ocorrem na cidade e que acabam no rio.
Abaixo citamos algumas fontes dessas impurezas:
• Fossas, quando construídas próximas aos lagos, rios cisternas contaminam os lençóis de água.
• Grande números de industrias lançam tipos de substâncias químicas nas águas. Em Divinópolis, um exemplo bastante claro desse tipo de procedimento, é a quantidade de “carepa” retirada do leito do Rio Itapecerica, quando de sua dragagem.
• Detergente, a maioria dos detergentes possui substâncias sintéticas, não solúveis em água, fosfatos, que se depositam no leito dos rios.
• Esgotos, o lançamento de esgotos domésticos na água, leva para o rio grande quantidade de matéria orgânica.
• Lixo, os resíduos domésticos e industriais abandonados em terrenos baldios, muitas vezes acabam nos rios.
• Agrotóxicos, as chuvas, as enxurradas e a drenagem mal feitas lavam os vegetais e solo que estão impregnados de defensivos agrícolas, arrastando-os para os rios.
• Desmatamentos, o crescimento urbano desordenado, acaba provocando um desmatamento das margens do Rio Itapecerica, com isso em época de chuvas, há o arraste de porções de solo para o rio.
Inchamento
A areia quando seca absorve água, que passa a formar uma película em torno dos grãos. A espessura dessa película é tão delgada quando os espaços vazios entre os grãos, há um afastamento dos mesmos, produzindo o que se chama de inchamento.
Para fins de comparação, usa-se como areia padrão uma que, além de curva granulométrica bem definida, tem de satisfazer uma série de exigências quanto a impurezas, tudo de acordo com a NBR 7214. A areia padrão recebe o nome de Areia Normal Brasileira.
