Aula 02 Origem e Formação OK

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Origem e Formação dos Solos Conceituação de Solo e de Rocha A palavra solo está relacionada com a palavra terra; pode ser definida como material solto, natural da crosta terrestre, usado como material de construção e de fundação de obras. Uma definição abrangente do termo solo é difícil; depende basicamente do ramo do conhecimento que o emprega: 
Mecânica dos Solos
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Origem e Formação dos Solos Conceituação de Solo e de Rocha ⇒Agronomia: material relativamente fofo da crosta terrestre, composto por rochas decompostas e matéria orgânica, capaz de sustentar a vida: horizontes de solo possuem pequena espessura. ⇒Geologia: material inorgânico não consolidado e proveniente da decomposição das rochas, que não foi transportado do seu local de formação. ⇒Engenharia: material granular composto de rocha decomposta, água, ar e eventualmente matéria orgânica, que pode ser escavado sem o auxílio de explosivos.
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Origem e Formação dos Solos Conceituação de Solo e de Rocha Rocha: material que é impossível escavar manualmente; que necessite de explosivo para seu desmonte. Todo solo tem origem na desintegração e decomposição das rochas pela ação do intemperismo. Obs: o solo, geralmente, apresenta maior índice de vazios do que a rocha mãe!
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Origem e Formação dos Solos Intemperismo As rochas que constituem a crosta terrestre estão em equilíbrio. Mas, quando entram em contato com a atmosfera ou ficam próximas desta situação, as rochas sofrem a ação de um conjunto de processos físicos, químicos, físico-químicos e biológicos, que produzem sua destruição. Portanto, intemperismo é o processo que transforma rochas maciças e tenazes em materiais plásticos e friáveis (solos). O intemperismo pode ser físico ou químico.
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Origem e Formação dos Solos 
Mecânica dos Solos
ETAPA 1 - A rocha mãe surge à superfície da Terra.
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Origem e Formação dos Solos 
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ETAPA 2 - Os fatores externos, como o vento, a água, a temperatura e os seres vivos, vão desgastando a rocha, provocando a sua fragmentação e alteração química.
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Origem e Formação dos Solos 
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ETAPA 3 - Os restos de seres vivos colonizam a rocha, misturados com as partículas resultantes da fragmentação desta, originam um solo pouco espesso - solo primitivo. 
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Origem e Formação dos Solos 
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ETAPA 4 - Depois surgem pequenas plantas com raízes e aparecem pequenos animais que facilitam a desagregação da rocha e a acumulação de restos de matéria orgânica, tornando o solo mais espesso e complexo. 
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Origem e Formação dos Solos 
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ETAPA 5 - Por último, começam a desenvolver- se plantas e a surgirem animais de maior porte. Os restos deste organismo e os materiais resultantes da sua 
decomposição vão enriquecendo o solo, que acaba por ficar constituído por diferentes camadas. Este solo é, então, designado por solo maduro. 
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Origem e Formação dos Solos 
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Origem e Formação dos Solos 
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Origem e Formação dos Solos 
Mecânica dos Solos
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Origem e Formação dos Solos Intemperismo 
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SEDIMENTOS
ROCHAS SEDIMENTARES
SOLOS
INTEMPERISMO
ROCHA
 MAGMÁTICA
O intemperismo pode ser provocado por dois tipos de agentes: 
- físicos ou mecânicos
- químicos
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Origem e Formação dos Solos Intemperismo Físico 
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ƒ É o processo de decomposição da rocha sem a alteração química dos seus componentes. 
Os principais agentes do intemperismo físico são:
- Variações de temperatura;
- Repuxo coloidal;
Ciclos gelo/degelo; e
 Alívio de tensões.
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Origem e Formação dos Solos Intemperismo Físico- Variação da Temperatura 
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ƒ Da física sabemos que todo material varia de volume em função de variações na sua temperatura. Estas variações de temperatura ocorrem entre o dia e a noite, e durante o ano, e sua intensidade será função do clima local.
ƒ Acontece que uma rocha é formada de diferentes tipos de minerais, cada qual possuindo uma constante de dilatação diferente, o que faz a rocha deformar de maneira desigual em seu interior, provocando o aparecimento de tensões internas que tendem a fraturá- la.
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Origem e Formação dos Solos Intemperismo Físico- Variação da Temperatura 
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ƒ Mesmo rochas com uma uniformidade de componentes, não tem uma arrumação que permita uma expansão uniforme, pois grãos compridos deformam mais na direção de sua maior dimensão, tendendo a gerar tensões internas e auxiliar no seu processo de desagregação.
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Origem e Formação dos Solos Intemperismo Físico- Variação da Temperatura 
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Origem e Formação dos Solos Intemperismo Físico- Repuxo Coloidal 
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ƒ O repuxo coloidal é caracterizado pela retração da argila devido à diminuição de umidade, o que em contato com a rocha pode gerar tensões capazes de fraturá-la.
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Origem e Formação dos Solos Intemperismo Físico- Ciclos Gelo/Degelo 
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ƒ As fraturas existentes nas rochas podem se encontrar parcialmente ou totalmente preenchidas com água.
ƒ Esta água em função das condições locais pode vir a congelar, expandindo-se e exercendo esforços no sentido de abrir ainda mais as fraturas pré-existentes, auxiliando no processo de intemperismo (a água aumenta em cerca de 8% o seu volume devido à nova arrumação das suas moléculas durante a cristalização)
ƒ Vale ressaltar também que a água transporta substâncias ativas quimicamente,
incluindo sais que ao reagirem com ácidos provocam cristalização com aumento de volume. 
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Origem e Formação dos Solos Intemperismo Físico- Ciclos Gelo/Degelo 
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Origem e Formação dos Solos Intemperismo Físico- Alívio de Tensões 
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ƒ Alívio de tensões irá ocorrer em um maciço rochoso sempre que da retirada de material sobre ou ao lado do maciço, provocando a sua expansão, o que por sua vez, irá contribuir no fraturamento e formação de juntas nas rochas;
ƒ Estes processos, isolados ou combinados (caso mais comum) fraturam as rochas continuamente, o que permite a entrada de agentes químicos e biológicos, cujos efeitos aumentam a fraturação e tende reduzir a rocha a blocos cada vez menores.
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Origem e Formação dos Solos Intemperismo Químico 
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O intemperismo químico envolve alteração dos minerais da rocha transformando-os em novos compostos. Os processos mais comuns que ocorrem na ação do intemperismo químico, provocado pela água e decomposição de organismos, são:
hidrólise;
 hidratação;
carbonatação.
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Origem e Formação dos Solos Intemperismo Químico - Hidrólise 
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ƒ Dentre os processos de decomposição química do intemperismo, a hidrólise é a que se reveste de maior importância, porque é o mecanismo que leva à destruição dos silicatos, que são os compostos químicos mais importantes da litosfera.
ƒEm resumo, os minerais na presença dos íons H+ liberados pela água são atacados, reagindo com os mesmos.
ƒOH+ penetra nas estruturas cristalinas dos minerais desalojando os seus íons originais (Ca++, K+, Na+, etc.), causando um desequilíbrio na estrutura cristalina do mineral e levando-o a destruição.
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Origem e Formação dos Solos Intemperismo Químico - Hidrólise 
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Origem e Formação dos Solos Intemperismo Químico 
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ƒ HIDRATAÇÃO
Como a própria palavra indica, é a entrada de moléculas de água na estrutura dos minerais. Alguns minerais quando hidratados (feldspatos, por exemplo) sofrem expansão, levando ao fraturamentoda rocha.
ƒCARBONATAÇÃO
O ácido carbônico é o responsável por este tipo de intemperismo. O intemperismo por carbonatação é mais acentuado em rochas calcárias por causa da diferença de solubilidade entre o CaCO3 e o bicarbonato de cálcio formado durante a reação.
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Origem e Formação dos Solos Intemperismo Químico 
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ƒ Os diferentes minerais constituintes das rochas originarão solos com características diversas, de acordo com a resistência que estes tenham ao intemperismo local.
ƒHá, inclusive, minerais que têm uma estabilidade química e física tal que normalmente não são decompostos.
ƒO quartzo, por exemplo, por possuir uma enorme estabilidade física e química é parte predominante dos solos grossos, como as areias e os pedregulhos.
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Origem e Formação dos Solos Intemperismo Biológico 
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ƒ Neste caso, a decomposição da rocha se dá graças a esforços mecânicos produzidos por vegetais através das raízes, por animais através de escavações dos roedores, da atividade de minhocas ou pela ação do próprio homem, ou por uma combinação destes fatores.
ƒ Ou ainda pela liberação de substâncias agressivas quimicamente, intensificando assim o intemperismo químico, seja pela decomposição de seus corpos ou através de secreções, como é o caso dos ouriços do mar.
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Origem e Formação dos Solos Intemperismo Biológico 
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ƒ Logo, os fatores biológicos de maior importância incluem a influência da vegetação no processo de fraturamento da rocha e o ciclo de meio ambiente entre solo e planta e entre animais e solo.
ƒ Pode-se dizer que a maior parte do intemperismo biológico poderia ser classificado como uma categoria do intemperismo químico em que as reações químicas que ocorrem nas rochas são propiciadas por seres vivos.
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Origem e Formação dos Solos Influência do Intemperismo no Tipo de Solo
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ƒ O intemperismo químico possui um poder de desagregação da rocha muito maior do que o intemperismo físico. 
ƒ Deste modo, solos gerados em regiões onde há a predominância do intemperismo químico tendem a ser mais profundos e mais finos do que aqueles solos formados em locais onde há a predominância do intemperismo físico.
ƒ Além disto, obviamente, os solos originados a partir de uma predominância do intemperismo físico apresentarão uma composição química semelhante a da rocha mãe, ao contrário daqueles formados em locais onde há predominância do intemperismo químico.
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Origem e Formação dos Solos Influência do Clima no Tipo de Intemperismo
Mecânica dos Solos
ƒ Conforme relatado anteriormente, a água é um fator fundamental no desenvolvimento do intemperismo químico da rocha.
ƒ Deste modo, regiões com altos índices de pluviosidade e altos valores de umidade relativa do ar tendem a apresentar uma predominância de intemperismo do tipo químico, o contrário ocorrendo em regiões de clima seco.
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Origem e Formação dos Solos Tipos de Solos com Relação à Origem
Mecânica dos Solos
Com base na sua origem geológica os solos podem ser divididos em dois grandes grupos:
- RESIDUAIS
- TRANSPORTADOS
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Origem e Formação dos Solos Tipos de Solos – Solos Residuais
Mecânica dos Solos
ƒ São aqueles que permanecem no local de deposição da rocha que o originou,
observando-se assim uma gradual transição do solo até a rocha sã.
ƒ Para que eles ocorram é necessário que a velocidade de decomposição seja maior do que a velocidade de remoção do solo por agentes externos.
ƒA velocidade de decomposição depende de vários fatores, entre os quais a temperatura, o regime de chuvas e a vegetação.
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Origem e Formação dos Solos Tipos de Solos – Solos Residuais
Mecânica dos Solos
ƒ As condições existentes nas regiões tropicais são favoráveis a degradações mais rápidas da rocha, razão pela qual há uma predominância de solos residuais nestas regiões (Ex : Centro Sul do Brasil)
ƒ Como a ação das intempéries se dá, em geral, de cima para baixo,as camadas superiores são, via de regra, mais trabalhadas que as inferiores.
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Origem e Formação dos Solos Tipos de Solos – Solos Residuais
Mecânica dos Solos
ƒ RESIDUAL MADURO
– Mais próximos à superfície, e que perdeu toda a estrutura original da rocha-mãe e tornou-se relativamente homogêneo.
ƒRESIDUAL JOVEM OU SAPROLITO
– Solo que mantém a estrutura original da rocha, inclusive veios intrusivos, fissuras e xistosidade, mas perdeu a consistência da rocha. Visualmente pode confundir-se com uma rocha alterada, mas apresenta pequena resistência ao manuseio.
ƒROCHA ALTERADA
- Horizonte em que a alteração progrediu ao longo de fraturas ou zonas de menor resistência, deixando intactos grandes blocos de rocha original.
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Origem e Formação dos Solos Tipos de Solos – Solos Residuais
Mecânica dos Solos
ƒ LATERITAS
– Nas regiões tropicais são formados solos residuais chamados de LATERITAS formados por uma alternância de saturação e secagem do solo original, aumentando a concentração de óxidos de ferro e alumina na parte superior. São solos vermelhos, moles quando úmidos, porém duros quando expostos ao sol.
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Origem e Formação dos Solos A LATERITA NA CONSTRUÇÃO CIVIL
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- Concreções lateríticas quando passadas por processo de britagem, podem se tornar agregados graúdos de boa qualidade (podendo ser utilizados em camadas asfálticas ou em concreto de cimento Porland);
- Solos arenosos finos de comportamento laterítico, podem ser utilizados em camadas de base e/ou sub-base para vias de baixo volume de tráfego;
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Origem e Formação dos Solos 
Mecânica dos Solos
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Origem e Formação dos Solos Tipos de Solos – Solos Transportados
Mecânica dos Solos
Os principais agentes de transporte são o vento, a água, a gravidade e as geleiras.
São aqueles que, originados em um local, foram transportados para outro, através de um agente qualquer.
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Tipos de Solos – Solos Transportados
Mecânica dos Solos
SOLOS EÓLICOS 
São resultantes da ação do vento como agente de transporte. Têm em geral uma textura fina e uniforme.
ex.: dunas
Características
Grãos arredondados  atrito constante entre partículas;
 Depositado em zona de calmaria;
 Tipo de transporte mais seletivo  areias finas ou silte;
Grãos de mesmo diâmetro  curva granulométrica uniforme.
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Tipos de Solos – Solos Transportados
Mecânica dos Solos
SOLOS ALUVIONARES OU SEDIMENTARES
	São solos originados pelo transporte através da água. Apresentam uma textura condizente com a velocidade de arrasto e a distância de transporte. Ex.: seixo rolado
Características: 
ƒTextura depende da velocidade da água;
Ocorrência de camadas de granulometria distinta;
ƒ Textura diferenciada: 
	- Maior capacidade de transporte;
	- Mais grossos que os eólicos.
	
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Origem e Formação dos Solos Tipos de Solos – Solos Transportados
Mecânica dos Solos
SOLOS COLUVIONARES
- Originam-se pela ação da gravidade, sendo formados nos pés das elevações, sendo em geral de textura grossa, heterogênea e não coesivos. Pode ser exemplificado pelos deslizamentos de terras nos taludes.
	
- De um modo geral, o solo residual é mais homogêneo do que o transportado no modo de ocorrer, principalmente se a rocha matriz for homogênea.
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Origem e Formação dos Solos Tipos de Solos – Solos Transportados
Mecânica dos Solos
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Origem e Formação dos Solos Tipos de Solos – Solos Orgânicos
Mecânica dos Solos
ƒSOLOS ORGÂNICOS (EX.:TURFAS)
–Também são originados “in situ”, formados pela acumulação de restos de organismos:
Vegetal – Plantas raízes etc ;
Animal – Conchas, carapaças etc.
ƒ São chamados solos orgânicos aqueles que contém uma quantidade apreciável de matéria decorrente da decomposição de origem vegetal ou animal, em vários estágios de decomposição.
ƒGeralmente argilas ou areias finas, os solos orgânicos são de fácil identificação, pela cor escura.
*Origem e Formação dos Solos Tipos de Solos – Solos Orgânicos
Mecânica dos Solos
ƒSolos orgânicos geralmente são problemáticos por serem muito compressíveis. Eles são encontrados no Brasil principalmente nos depósitos litorâneos, em espessuras de dezenas de metros, e nas várzeas dos rios e córregos, em camadas com 3 a 10 m de espessura.
ƒO teor de matéria orgânica em peso tem variado de 4 a 20%. Por sua característica orgânica apresentam elevados índices de vazios e por serem de sedimentação recente, normalmente adensados, possuem baixa capacidade de suporte e considerável compressibilidade.
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Origem e Formação dos Solos Tipos de Solos – Solos Orgânicos
Mecânica dos Solos
ƒEm algumas formações, ocorre uma importante concentração de folhas e caules em processo incipiente de decomposição formando as turfas e caules. São materiais extremamente deformáveis, mas muito permeáveis, permitindo que os recalques, devidos a carregamentos externos, ocorram rapidamente.
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Composição Química e Mineralógica dos Solos 
Mecânica dos Solos
Minerais Constituintes dos Solos Grossos
MINERAL: Substância inorgânica e natural, que tem uma estrutura interna característica determinada por um certo arranjo específico de seus átomos e íons.
Nos solos grossos os minerais predominantes são:
Silicatos - principalmente Feldspato
Óxidos - principalmente Quartzo (SiO2)
Carbonatos - principalmente Calcita e Dolomita
Sulfatos - principalmente Anidrita
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Composição Química e Mineralógica dos Solos 
Mecânica dos Solos
Minerais Constituintes dos Solos Grossos
	Nos solos grossos o comportamento mecânico e hidráulico está principalmente condicionado por sua compacidade e pela orientação de suas partículas, sendo a sua constituição mineralógica, até certo ponto, secundária.
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Composição Química e Mineralógica dos Solos 
Mecânica dos Solos
Minerais Constituintes dos Solos Finos
Partindo dos numerosos minerais (principalmente silicatos) que se encontram nas rochas ígneas e metamórficas, os agentes de decomposição química chegam a um produto final: a argila
Ao contrário com o que ocorre com os solos grossos, o comportamento mecânico das argilas é decisivamente influído por sua estrutura em geral, e constituição mineralógica em particular.
As argilas são constituídas basicamente por “silicatos de alumínio hidratados”, podendo também apresentar silicatos de magnésio, ferro ou outros metais, também hidratados.
Esses minerais têm, quase sempre, uma estrutura cristalina definida, cujos átomos estão dispostos em lâminas. 
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Composição Química e Mineralógica dos Solos 
Mecânica dos Solos
Existem dois tipos de Lâminas
Silício
Alumínio
Folha Silícica
Folha Alumínica
Oxigênio
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Composição Química e Mineralógica dos Solos 
Mecânica dos Solos
Minerais Constituintes dos Solos Finos
Os tetraedros agrupam-se em unidades hexagonais, sendo a ligação entre dois tetraedros, feita pelo vértice (oxigênio). As unidades hexagonais repetem-se indefinidamente, formando uma retícula laminar.
 As lâminas alumínicas estão formadas por retículas de octaedros, tendo também como ligação o oxigênio.
De acordo com a estrutura reticular os minerais de argila constituem três grupos:
- Caulinitas
 Montmorilonitas
 Ilitas 
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 Caulinitas 
Em conseqüência da estrutura rígida, são relativamente estáveis em presença da água. Sendo considerada não expansiva em processo de saturação.
É o argilomineral mais comum encontrado nos solos residuais.
É estável e não caracteriza o solo como problemático, principalmente no que se refere a característica de plasticidade e expansão.
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Montmorilonitas: A ligação entre as retículas é frágil, possibilitando a entrada de água entre as mesmas (material expansivo). ex.: bentonita
É utilizada na engenharia civil, principalmente nas escavações e no reparo de fissuras em taludes e barragens de terra.
Na perfuração de poços de petróleo, as bentonitas melhoram as
propriedades dos fluidos durante a operação de perfuração de poços, desempenhando uma ou várias das seguintes funções: aumentar a capacidade de limpeza do poço, reduzir as infiltrações nas formações permeáveis, etc.
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Ilitas: Possuem estrutura análoga à das montmorilonitas sendo porém menos expansivas em virtude da ligação de potássio.
As partículas das ilitas são extremamente pequenas, portanto, sem condições de definir um contorno ou forma. Todavia, a microscopia eletrônica tem mostrado que as partículas da ilita e montmorilonita tem a forma de “flocos achatados”
K
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Técnicas para Identificação (Caracterização) da Espécies Mineralógicas
“A caracterização descreve os aspectos de composição e estrutura (incluindo defeitos) dos materiais, dentro de um contexto de relevância para um processo, produto ou propriedade em particular”
No procedimento de caracterização de materiais, podemos definir os seguintes aspectos importantes, a serem avaliados:
- Composição química
- Tamanho, forma e distribuição
- Fases e estruturas (cristalino, amorfo, etc)
- Microestrutura
- Superfícies, interfaces e recobrimentos
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Técnicas para Identificação da Espécies Mineralógicas
 Difração de Raios-X
 Análise Térmica Diferencial (ATD)
 Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV)
 Análise Química
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Difração de Raios-X
Identificação da estrutura de minerais por caraterísticas estruturais
			
QUALITATIVA
SEMI-QUANTITATIVA
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Difração de Raios-X
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Difração de Raios-X
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Análise Térmica Diferencial
Grupo de técnicas em que uma propriedade física de uma
substância (e/ou de seus produtos) é medida em função do
tempo ou da temperatura enquanto a amostra é submetida
a um programa controlado de temperatura.
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Análise Térmica Diferencial
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Mecânica dos Solos
Análise Térmica Diferencial
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Mecânica dos Solos
 Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV)
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Mecânica dos Solos
 Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV)
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Mecânica dos Solos
 Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV)