geologia 10

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Geologia Aplicada à Engenharia – Aula 10 
Geologia Aplicada à Engenharia Civil 
Utilização de solos na indústria da construção civil 
 Os depósitos naturais de sedimentos, também, são utilizados como materiais de construção civil; 
 A procura de jazidas naturais de materiais de construção, como: pedra, saibro, areia ou cascalho 
e argila, para exploração, constitue uma das fases importantes do planejamento das obras civis 
de vulto; 
 Nas obras situadas nos grandes centros urbanos e suas proximidades, o material de construção 
é adquirido de fornecedores da região; 
 No entanto, a maioria das obras rodoviárias, ferroviárias, hidráulicas e de conjuntos habitacionais 
utilizam jazidas próprias, por causa da grande demanda de materiais. 
 A localização dos depósitos de materiais que serão utilizados deve ser próximo à obra ou aos 
centros consumidores, para o material não se tornar antieconômico. 
 
Exploração de solos de aluviões ou de solos residuais 
Quando o material não é rocha, a exploração ocorre em depósitos de aluvião ou em solos 
residuais. 
 
 
Aluviões 
 
 São concentrações de solos, formadas pela ação da água ou do vento; 
 Os materiais mais comuns encontrados neste tipo de solo são os cascalhos, as areias e as 
argilas; 
 Normalmente, são localizadas ao longo de rios, principalmente, em suas confluências ou em 
suas planícies de inundação; 
 
 
As aluviões são fonte dos seguintes materiais: 
 
Cascalho 
 Para a confecção de concreto; 
 Para o revestimento de leito de estrada de terra; 
 
Areia 
 Para a confeção de concreto; 
 Para a construção de fundações de edificações; 
 Para a construção de filtro de barragem; 
 
Argila 
 Para a confecção de tijolos cerâmicos e cerâmica em geral; 
 Para a construção de aterros, em geral; 
 Para a construção de núcleos impermeáveis de barragens; 
 Para a construção de estruturas compactadas, a fim de se trabalhar com solo de baixa 
permeabilidade 
 
Jazida de aluvião (cascalho) 
 
 
Jazida de aluvião (areia) 
 
 
 
 
 
 
Jazida de aluvião (argila) 
 
 
 
Solos residuais 
 São concentrações de solos maduros, formados a partir de processos de pedogênese, após a 
ação do intemperismo de solos de alteração de rocha; 
 São os solos que permanecem no local de decomposição da rocha que lhe deu origem; 
 Para sua ocorrência, é necessário que a velocidade de remoção do solo seja menor que a 
velocidade de decomposição da rocha; 
 Normalmente, são localizados em encostas não muito íngremes; 
 
Vocabulário 
Pedogênese 
Alterações realizadas pelo meio: clima, tropical, quente e húmido. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Solos residuais 
 
 
 
Solos residuais 
 
 
 
Solos residuais (terra) 
 
 
Solos residuais (argila) 
 
 
 
 
 
 
Os solos residuais são fonte dos seguintes materiais: 
Terra 
 Como áreas de empréstimos para aterros, estradas e barragens; 
 
Areia 
 Para a a indústria da fundição ou da indústria de vidro; 
 
Argila 
 Para a confecção de tijolos cerâmicos e cerâmica em geral; 
 
 
Materiais industriais 
 
Quartzito 
 É utilizado, quando moído, na fabricação de vidros e materiais abrasivos. 
 
Pedra de quartizito 
 
 
Calcário 
É utilizado: 
 Na fabricação de cimento, cal e vidro; 
 Como fundente em metalurgia; 
 Como corretivo do solo, em indústria química. 
 
Pedras de calcácio 
 
 
Argila refratária 
É utilizada: 
 Na fabricação de tijolos e materiais refratários, para fornos de altas temperaturas, principais em 
siderúrgicas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Depósito natural de argila refratária 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Forno construído com tijolo refratário 
 
 
Solos residuais arenosos 
São utilizados: 
 Na indústria de vidro; 
 Em fundições para confecções de moldes. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Solo residual arenoso 
 
 
 
Argila em geral 
É utilizada: 
 Na indústria de cerâmica; 
 Na indústria de cimento, constituindo cerca de 20% do peso das matérias-primas empregadas 
na fabricação; 
 Nas sondagens de petróleo, sob a forma de lama bentonítica, para resfriar a broca de perfuração; 
 Na indústria de refinação de óleos, como desodorante e descorante; 
 Na indústria de fabricação de papel, com a variedade chamada caulim ou caulino, constituindo 
até 5% das matérias-primas empregadas na fabricação; 
 Na indústria de fabricação de tinta; 
 Na indústria de borracha, constituindo, em certos casos, até 20% das matérias-primas 
empregadas na fabricação; 
 Na indústria de inseticidas. 
 
 
 
 
 
 
Porção de argila 
 
Porção de argila vermelha 
 
Tipos mais comuns de argila 
 São o taguá e as tabatingas; 
 O taguá é encontrado no Vale do Paraíba; 
 As tabatingas são argilas do período quaternário, encontradas nas baixadas litorêneas e várzeas 
de rios. 
 
Características das argilas 
 As argilas são constituídas de partículas finíssimas de silicatos hidratados de alumínio; 
 São substâncias que apresentam plasticidade, quando molhadas, e rigidez, depois de 
aquecidas, uma vez que perdem água, tornando-se coesas; 
 São obtidas a partir da alteração de silicatos de alumínio e ocorrem nas rochas sedimentares, 
magmáticas e metamórficas; 
 Os principais silicatos de alumínio são, primeiro, o feldspato e, depois, as micas. 
 
Usos das argilas 
 Fabricação de cerâmica; 
 Confecção de tijolos, telhas e ladrilhos; 
 Construção de núcleos impermeáveis em barragens; 
 Fabricação de inseticidas, de borracha, de papel; 
 Resfriamento de boca de poço de perfuração de pertróleo. 
 
Usos das areias 
 Para as obras civis, são extraídas dos rios e, normalmente, possuem impurezas; 
 Para a fabricação de vidro, são retiradas, principalmente, das praias; 
 Confecção de concreto; 
 Material filtrante na construção de drenos de estradas de rodagem e de barragens; 
 Na fabricação de vidro; 
 No preparo de moldes para fundição; 
 
Vocabulário 
Fundição 
Na metalurgia, a fundição é o processo de colocar metal líquido em um molde, que contém uma 
cavidade com a forma desejada, e depois permitir que resfrie e solidifique. A parte solidificada é 
conhecida como peça fundida, que é tirada do molde ou tem o molde quebrado para completar o 
processo. 
Molde para fundição 
 É o dispositivo no qual o metal fundido é colocado, para que se obtenha a peça desejada 
 Ele é feito de material refratário composto de areia e aglomerante. 
 Esse material é moldado sobre o modelo que, após retirado, deixa uma cavidade com o formato da peça a 
ser fundida. 
 
Silicato de Alumínio 
 A família do Silicato de Alumínio é extensa e pode compreender vários produtos; 
 Produto mineral, de constituição inorgânica, quimicamente inerte, extraído de jazidas e 
beneficiado em diversas faixas granulométricas, de acordo com a aplicação desejada; 
 Apresenta-se sob a forma cristalina lamelar, de superfície irregular, conferindo-lhe grande poder 
de adsorção; 
 Pode ser tratado por alvejamento químico ou por calcinação, deixando o produto mais branco; 
 Depois de tratado, é um pó branco, levemente creme, fino, insolúvel e sem cheiro. 
 
Vocabulário 
Produto lamelar 
 A lamelaridade é um parâmetro que se refere à forma do material, onde a espessura é muito pequena em 
relação às outras dimensões; 
 Diiz-se que materiais lamelares sãoaqueles achatados ou que possuem formato de lâminas. 
 
Silicato de alumínio sob a forma lamelar (de âmina) 
 
 
 
Pó de silicato de alumínio depois de tratado 
 
 
Aplicações do silicato de alumínio 
 
1) Aplicações em tintas 
 Carga muito utilizada em todos os sistemas de tintas; 
 Sua característica lamelar confere um acabamento superficial mais uniforme e boa cobertura; 
 Sua capacidade de adsorção promove melhor aderência entre as partículas e o polímero, 
melhorando a resistência à lavabilidade, ou teste de abrasão, e confere flexibilidade; 
 Sua morfologia atribui ao caulim uma resistência maior à sedimentação, garantindo uma melhor 
estabilidade ao sistema, para tintas esmalte, flexográficas, etc. 
 
Aplicação em borrachas 
 Utilizado como carga na fabricação de borracha de alta qualidade, melhorando a resistência 
mecânica à pressão, coesão e aumentando a resistência ao atrito. 
 
Aplicações gerais 
 É utilizado na fabricação de cerâmicas, colas, adesivos, como veículos para líquidos ativos 
(inseticidas e outros), abrasivo leve, na fabricação de sabões, cimento portland branco, carga de 
gesso para paredes, utilizado como adsorvente de toxinas do aparelho digestivo, no tratamento 
médico, etc. 
 
Vocabulário 
Adsorção 
 É a adesão de moléculas de um fluido a uma superfície sólida; 
 O grau de adsorção depende da temperatura, da pressão e da área da superfície sólida; 
 Os sólidos porosos como o carvão e a argila são ótimos materiais adsorventes. 
 
Métodos de exploração de jazidas 
 
Exploração de jazidas de aluviões 
A exploração de um depósito de aluvião, para extração de areia, cascalho ou argila é mais simples. 
 
 Extração de areia 
 É feita com dragas, para retirar o material; 
 Depois de extraída, a areia é separada da água em silos. 
 
Extração de argila 
 É feita com escavadeiras pequenas. 
 
Extração de cascalho 
 É feita com escavadeiras ou dragas; 
 Neste caso, utiliza-se um lavador munido de peneiras, para separar o cascalho dos materiais 
mais finos. 
 
 
Exploração de argila 
 É feita com pequenas escavadeiras ou com equipamentos de maior porte, dependendo do 
volume de argila a escavar e da eficiência pretendida para a obra; 
 Deve-se observar o fato de que pode-se encontrar um solo inadequado à construção de aterro, 
chamado silte, abaixo da capa de argila (solo maduro). 
 
Fundações de edifícios 
 
 A escolha do tipo de fundação é responsabilidade do engenheiro projetista e é feita baseada 
nas informações geológicas, as quais devem fornecer dados sobre o terreno de fundação. 
 O método mais comum para investigação geológica da fundação de edifícios é o de 
Sondagem à Percussão com Circulação de Água, acompanhado pelo ensaio normalizado 
de penetração (SPT) ou sondagem de simples reconhecimento do solo (Normas ABNT). 
 Este método fornece um perfil com a descrição das camadas do solo e a resistência oferecida 
por elas à penetração de um amostrador normalizado. Pode fornecer, ainda, a profundidade do 
nível de água estático. 
 Quando a fundação é rochosa, ou parcialmente rochosa, usa-se outro método de sondagem, a 
sondagem rotativa com broca de diamante e extração de testemunho de sondagem. A rocha 
amostrada é descrita e avaliada quanto à resistência. 
 Em casas ou construções que aplicam baixa tensão sobre o solo, muitas vezes não são 
realizadas sondagens. Vale, neste caso, a experiência do Engenheiro responsável, ou mesmo 
construtor, para estabelecer até onde deve ir a escavação para ser colocada a fundação 
classificada como “superficial”. A experiência é reforçada pelo conhecimento dos solos da região. 
Este assunto é tratado na disciplina “Geotecnia de Fundações”, oferecida na UFJF. 
 
Fundações 
Para fundações de barragens ou outras obras que exijam estudos especiais usam-se todos 
os métodos de investigação geológica. Neste caso, os mapas geotécnicos podem fornecer valiosas 
informações. 
 
Condições geológicas desfavorável para fundações superficiais (sapatas) 
 O interior da Terra, composto de diferentes rochas, funciona como um vasto reservatório 
subterrâneo para a acumulação e circulação das águas que nele se infiltram. 
 As rochas que formam o subsolo da Terra, raras vezes, são totalmente sólidas e maciças. Elas 
contêm numerosos vazios chamados também de interstícios, que variam dentro de uma larga 
faixa de dimensões e formas. 
 Apesar desses interstícios poderem atingir dimensões de uma caverna, em algumas rochas, 
deve-se notar que a maioria tem dimensões muito pequenas. São geralmente, interligados, 
permitindo o deslocamento das águas infiltradas. 
 Em consequência da infiltração, a água precipitada sobre a superfície da terra penetra no 
subsolo e através da ação da gravidade sofre um movimento de percolação descendente, até 
atingir uma zona onde os vazios, poros e fraturas se encontram totalmente preenchidos d’água. 
Esta zona é chamada zona saturada. Essa zona é separada por uma linha conhecida como nível 
freático ou lençol freático. 
 
 
A utilização da água existente no subsolo é feita através de poços caseiros (exemplo 
ilustrado abaixo) e profundos, conforme a profundidade alcançada. 
 
 
Água no subsolo 
 
 
 
Grande número das obras de Engenharia encontram problemas relativos às águas 
subterrâneas. A ação e a influência dessas águas têm causado numerosos imprevistos e 
acidentes. Os casos mais comuns desse tipo de problema são verificados em cortes de estradas, 
escavações de valas e canais, fundações para barragens, pontes, edifícios, etc. De acordo com o 
tipo de obra, executa-se um tipo de drenagem ou rebaixamento do lençol freático. 
A construção de edifícios, barragens, túneis, etc., normalmente requer escavações abaixo do 
lençol freático. Tais escavações podem exigir tanto uma drenagem, como um rebaixamento do 
lençol freático. São vários os métodos para eliminar a água existente no subsolo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ciclo Hidrológico da Água - Infiltração e formação do lençol freático (L.F.)