Composição dos Solos - PDF
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Marcelo Bayer Caldeira
1 Composição dos Solos Composição do Solo Fragmentos de rocha Minerais primários Minerais secundários: Argilo-minerias Silicatos não cristalinos Óid Óxidos e hidróxidos hidóid de ferro e alumínio íi Carbonatos Colóides Matéria-orgânica e húmus 1
2 Fração granulométrica Composição em termos granulométricos Pd Pedregulhos Areia Silte Argila (argilo-minerais) Matéria Orgânica 2
3 ABNT/NBR 6502/95 Bloco de rocha com diâmetro superior a 1,0 m. Matacão uma dimensão entre 200 mm e 1,0 m. Pedregulho diâmetro entre 2,0 e 60,0 mm. Divide-se quanto ao diâmetro em: pedregulho fino (2 a 6 mm), pedregulho médio (6 a 20 mm) e pedregulho grosso (20 a 60 mm). Areia diâmetros entre 0,06 mm e 2,0 mm. As areias de acordo com o diâmetro classificam-se em: areia fina (0,06 mm a 0,2 mm), areia média (0,2 mm a 0,6 mm) e areia grossa (0,6 mm a 2,0 mm). Silte diâmetros entre 0,002 mm e 0,06 mm. Argila partículas com dimensões menores que 0,002 mm. Pedregulhos e Areias Constituídos de minerais resistentes ao intemperismo (quartzo, turmalina, ilmenita), parcialmente intemperizados (feldspatos (K), micas e ferrosos) e fragmentos de rocha. Ferrosos: hematita, magnetita, limonita e goetita Dependendo do grau de alteração dos fragmentos a resistência mecânica do solo pode variar 3
4 Fração argila Fração do solo com partículas inferior a 0.002mm (2μm) Formado por substâncias inorgânicas e orgânicas argilo-minerais, outros minerais não argilosos (hidróxidos de Fe e Al,,q quartzo, mica, feldspatos, calcita) húmus e microorganismos Adquiri plasticidade em contato com a água Argilo-minerais Silicatos hidratados de alumínio Apresentam plasticidade, absorção de água e troca catiônica Tamanho menor 2μm Os argilo-minerais são formados basicamente por camadas de sílica (SiO 2 ) e hidróxido de alumínio (Al 2 (OH) 3 ) A camada de sílica une-se a camada de alumina pela camada de oxigênio e hidroxila 4
5 Os principais grupos dos argilo-minerais são: Caolinitas Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 Ilitas (K, H)Al 2 (Si, Al) 4 O 10 (OH) 2 -xh 2 O Montmorilonitas e Esmectitas (Ca, Na, H)(Al, Mg, Fe, Zn) 2 (Si, Al) 4 O 10 (OH) 2 - xh 2 O 5
6 Montmorilonita (esmectita) Os argilo-minerais são formados por essas estruturas básicas empilhadas As caolinitas não possuem água em sua estrutura cristalina e são formadas pelo empilhamento de 6 camadas As montmorilonitas são formadas por uma camada de Al 2 (OH) 3 e duas camadas de sílica O alumínio pode ser substituído por Mg ou Fe, que origina um excesso de valência negativa A água penetra com grande facilidade, dando a característica de ser expansiva e ter alta plasticidade As ilitas possuem a mesma estrutura da montmorilonita, mas a sílica pode ser substituída parcialmente por alumínio As ilitas absorvem cátions (K + ) para neutralizar sua carga negativa, devido a substituição da sílica por alumina Não permitir a absorção de água (não expansiva). As ilitas tem propriedades semelhantes a caolinita, não são expansivas, baixa plasticidade e difícil dispersão 6
7 Presença da água na estrutura da argila Os argilo-minerais possuem, em sua maioria, carga negativa; atraindo o pólo positivo da molécula de água A ligação é extremamente rígida (várias camadas) A coesão dos argilo-minerais é devido a tensão superficial da camada rígida de água A água que não é mais rígida (possui ligações fracas) diminui a coesão da argila e, por conseqüência, ocorre o deslizamento (estado plástico) A adsorção de água varia com o argilo-mineral e por conseqüência sua expansão ARGILO-MINERAL 7
8 Troca catiônica Capacidade dos argilos-minerais em atrair cátions, que estão ligados à argila na mesma camada de água (montmorilonitas) Ordem de substituição dos cátions: Na < K < H < Mg < Ca É maior nas montmorilonitas (na camada de água) São de interesse na estabilização de solos argilosos O Ca reduz a plasticidade, expansão, aumenta a agregação Ação de cimento, combinado com sílica coloidal Ensaios Ensaios de compactação visam determinar as condições ótimas de umidade e densidade (resistência), nas quais deverão ser realizadas as camadas de aterro ou subleitos de estradas. Ensaios de compactação realizados pela AASHTO (American Association of State Highway and Transportation Officials) são mostradas no gráfico 8
9 Plasticidade é realizado com vários teores de água Limite de liquidez é o número de quedas necessários para fechar um sulco Limite de plasticidade (LP) é a porcentagem de umidade para o qual o solo começa a fraturar, quando se tenta moldar um cilindro de 3mm de diâmetro e 10cm comp. Índice de plasticidade (IP) é a diferença entre LL e LP Umidade natural é a relação entre o peso úmido e o peso seco da amostra (Tabela 5.5, pp.94) Com a umidade natural e o IP pode-se determinar o Índice de Consistência (IC) (Tabela 5.6, pp.95) Com base na resistência ao cisalhamento e na consistência medida em campo, pode-se classificar os solos coesivos 9
10 A resistência a compressão simples é um ensaio importante para comparação entre amostras de solos secos e úmidos Até a próxima aula 10
Relação Rocha - Solo ROCHA MINERAIS Primários (Litogênicos) Elementos Químicos INTEMPERISMO FÍSICO INTEMPERISMO QUÍMICO INTEMPERISMO QUÍMICO LIXIVIAÇÃO (excesso de água) Mineral Secundário (Pedogênico)
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