Origem e Formação dos Solos

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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
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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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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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.
Mecânica dos Solos
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Mecânica dos Solos
ETAPA 1 - A rocha mãe surge
à superfície da Terra.
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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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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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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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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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Mecânica dos Solos
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Mecânica dos Solos
Origem e Formação dos Solos
Mecânica dos Solos
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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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Intemperismo Físico
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 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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Intemperismo Físico- Variação da Temperatura
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 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.
 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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Intemperismo Físico- Variação da Temperatura
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 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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Intemperismo Físico- Variação da Temperatura
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Intemperismo Físico- Repuxo Coloidal
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 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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Intemperismo Físico- Ciclos Gelo/Degelo
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 As fraturas existentes nas rochas podem se encontrar parcialmente ou totalmente
preenchidas com água.
 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)
 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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Intemperismo Físico- Ciclos Gelo/Degelo
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Intemperismo Físico- Alívio de Tensões
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 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;
 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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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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Intemperismo Químico - Hidrólise
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 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.
 Em resumo, os minerais na presença dos íons H+ liberados pela água são
atacados, reagindo com os mesmos.
 OH+ 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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Intemperismo Químico - Hidrólise
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Intemperismo Químico 
Mecânica dos Solos
 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 fraturamento da rocha.
 CARBONATAÇÃO
O ácido carbônico é o responsável por este tipo de intemperismo. O intemperismopor 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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Intemperismo Químico 
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 Os diferentes minerais constituintes das rochas originarão solos com
características diversas, de acordo com a resistência que estes tenham ao
intemperismo local.
 Há, inclusive, minerais que têm uma estabilidade química e física tal que
normalmente não são decompostos.
 O 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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Intemperismo Biológico
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 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.
 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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Intemperismo Biológico
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 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.
 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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Influência do Intemperismo no Tipo de Solo
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 O intemperismo químico possui um poder de desagregação da rocha muito maior
do que o intemperismo físico.
 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.
 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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Influência do Clima no Tipo de Intemperismo
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 Conforme relatado anteriormente, a água é um fator fundamental no
desenvolvimento do intemperismo químico da rocha.
 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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Tipos de Solos com Relação à Origem
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Com base na sua origem geológica os solos podem ser divididos em dois grandes
grupos:
- RESIDUAIS
- TRANSPORTADOS
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Tipos de Solos – Solos Residuais
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 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.
 Para que eles ocorram é necessário que a velocidade de decomposição seja maior
do que a velocidade de remoção do solo por agentes externos.
 A velocidade de decomposição depende de vários fatores, entre os quais a
temperatura, o regime de chuvas e a vegetação.
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Tipos de Solos – Solos Residuais
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 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)
 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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Tipos de Solos – Solos Residuais
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 RESIDUAL MADURO
– Mais próximos à superfície, e que perdeu toda a estrutura original da rocha-mãe e
tornou-se relativamente homogêneo.
 RESIDUAL 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.
 ROCHA 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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Tipos de Solos – Solos Residuais
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 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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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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Tipos de Solos – Solos Transportados
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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.
Tipos de Solos – Solos Transportados
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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.
Tipos de Solos – Solos Transportados
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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:
 Textura depende da velocidade da água;
Ocorrência de camadas de granulometria distinta;
 Textura diferenciada:
- Maior capacidade de transporte;
- Mais grossos que os eólicos.
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Tipos de Solos – Solos Transportados
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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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Tipos de Solos – Solos Transportados
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Tipos de Solos – Solos Orgânicos
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 SOLOS ORGÂNICOS (EX.:TURFAS)
–Também são originados “in situ”, formados pela acumulação de restos de
organismos:
Vegetal – Plantas raízes etc ;
Animal – Conchas, carapaças etc.
 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.
 Geralmente argilas ou areias finas, os solos orgânicos são de fácil identificação,
pela cor escura.
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Tipos de Solos – Solos Orgânicos
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 Solos 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.
 O 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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Tipos de Solos – Solos Orgânicos
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 Em 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.
Composição Química e Mineralógica dos Solos
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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
Composição Química e Mineralógica dos Solos
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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.
Composição Química e Mineralógica dos Solos
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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.
Composição Química e Mineralógica dos Solos
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Existem dois tipos de Lâminas
Silício
Alumínio
Folha Silícica Folha Alumínica
Oxigênio
Composição Química e Mineralógica dos Solos
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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
0,0
50,0
100,0
150,0
200,0
250,0
300,0
350,0
400,0
450,0
0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00 40,00 45,00 50,00 55,00 60,00
2u 
in
te
ns
id
ad
e
quartzo
quartzomica 
quartzo
mica
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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
Mecânica dos Solos
Análise Térmica Diferencial
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
0 200 400 600 800 1000 1200
Temperatura (ºC)
D
t (
ºC
)
0
5
10
15
20
25
30
35
D
m
 (%
)
ATD
ATG
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Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV)
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Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV)