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Composição dos Solos

Composição do Solo

Fragmentos de rochaFragmentos de rochaMinerais primáriosMinerais secundários:

Argilo-mineriasSilicatos não cristalinosÓ id hid ó id d f l í iÓxidos e hidróxidos de ferro e alumínioCarbonatos

ColóidesMatéria-orgânica e húmus

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Fração granulométrica

Composição em termos granulométricos

P d lhPedregulhosAreiaSilte

Argila (argilo-minerais)Matéria OrgânicaMatéria Orgânica

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ABNT/NBR 6502/95

• Bloco de rocha com diâmetro superior a 1 0 m• 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• Ferrosos: hematita, magnetita, limonita e goetita• Dependendo do grau de alteração dos fragmentos a

resistência mecânica do solo pode variar

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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, quartzo, mica, feldspatos, calcita), q , , p , )

– húmus e microorganismos

• Adquiri plasticidade em contato com a água

Argilo-minerais

• Silicatos hidratados de alumínio• 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 (SiO2) e hidróxido de alumíniocamadas de sílica (SiO2) e hidróxido de alumínio (Al2(OH)3)

• A camada de sílica une-se a camada de alumina pela camada de oxigênio e hidroxila

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• Os principais grupos dos argilo-minerais são:– Caolinitas Al2Si2O5(OH)4

– Ilitas (K, H)Al2(Si, Al)4O10(OH)2 - xH2O – Montmorilonitas e Esmectitas (Ca, Na, H)(Al,

Mg Fe Zn)2(Si Al)4O10(OH)2 - xH2OMg, Fe, Zn)2(Si, Al)4O10(OH)2 xH2O

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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 Al2(OH)3 e duas camadas

de sílicade 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 alumíniopode 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

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Presença da água na estrutura da argila

• Os argilo minerais possuem em sua maioria carga• 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

O--H+

H+

O--H+

H+

H+

H+

O--

ARGILO-MINERAL

H+

H+

O--

O--H+

H+

O--H+

O--H+

H+

O--H+

H+

O--H+

H+

O--H+

O--H+

H+

H+

H+

O--H+

H+

H+

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Troca catiônica

• Capacidade dos argilos minerais em atrair cátions que• 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

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• 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 did d l ifi l imedida em campo, pode-se classificar os solos coesivos

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• A resistência a compressão simples é um ensaio importante• A resistência a compressão simples é um ensaio importante para comparação entre amostras de solos secos e úmidos

Até a próxima aula