argilominerais propriedades e aplicac3a7c3b5es

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05/10/2011 
1 
Departamento de Engenharia Civil 
Pós-graduação 
 
 
ARGILOMINERAIS 
PROPRIEDADES E APLICAÇÕES 
 
 
Classificação Estrutural dos Argilominerais 
 
 
 
 
 
Introdução 
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2 
Origem dos Solos 
 
 
 
 Residual (Maduro, Saprolítico) 
 Transportado ou 
Sedimentar 
 (Aluvião, Colúvio, Talus. 
 Orgânico (Turfa) 
PUC-Rio 
NGA 
 
Solos Tropicais 
PUC-Rio 
NGA 
 
C
o
n
c
e
it
o
s
 G
e
o
té
c
n
ic
o
s
 B
á
s
ic
o
s
 
T.M.P. de Campos (2007) 
Solos 
Residuais 
 
 
 
 
Solos 
Lateríticos 
Solo residual de sienito 
O produto da intemperização da rocha 
permanece no local de origem 
 Solos superficiais formados 
em ambiente tropical 
úmido, em decorrência, 
essencialmente, de 
lixiviação de óxidos de ferro 
e alumínio de materiais 
sobrejacentes bem 
drenados. 
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3 
OU SOLO SAPROLÍTICO 
OU SAPROLITO 
HORIZONTE C 
HORIZONTE B 
T.M.P. de Campos (2007) 
 
 
Exemplos de Perfis de Solos Residuais 
Solos Residuais 
PUC-Rio 
NGA 
 
C
o
n
c
e
it
o
s
 G
e
o
té
c
n
ic
o
s
 B
á
s
ic
o
s
 
T.
M
.P
. 
d
e
 C
a
m
p
o
s 
(2
0
0
7
) 
 Peculiaridades estruturais 
da rocha mãe são 
preservadas no solo 
residual jovem ou solo 
saprolítico 
F
il
it
o
 
G
ra
n
it
o
-G
n
a
is
se
 
Gnaisse 
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4 
Matacão  > 200mm 
Calhau 60 <  < 200mm 
Pedregulho 2 <  < 60mm 
Areia 0,06 <  < 2mm 
Silte 0,002 <  < 0,06mm 
Argila  < 0,002mm 
Tamanho de Grãos 
T.M.P. de Campos (2007) 
argila silte areia pedregulho 
fina media grossa 
calhau matacão 
Diâmetro dos Grãos (mm) 
0,002 0,05 4,8 76 0,4 2 
Solos Coesivos Solos Granulares 
Solos de Granulação Fina Solos de Granulação Grossa 
Análise por Sedimentação Análise por Peneiramento 
250 1000 
Classificação ABNT 
PUC-Rio 
NGA 
 
Areia 
Pedregulho 
Silte Argila 
invisível 
nesta escala 
Tamanhos 
relativos 
T.M.P. de Campos (2007) 
Invisíveis à 
olho nu 
PUC-Rio 
NGA 
 
05/10/2011 
5 
Tamanhos de Partículas de 
Solos 
T.M.P. de Campos (2007) 
PUC-Rio 
NGA 
 
 
 
 Areia Silte Argila 
 grossa média fina grosso médio fino 
 
Colóide 
Espessura da folha de caulinita 
Espessura da folha de ilita 
Esp. da folha de montmorilonita 
Diâmetro da molécula 
 d´água 
 
Limite do microscópio óptico 
 
Comprimento 
de onda do 
 Raio X 
 
Gama de ultramicroscopia 
Limite do microscópio 
 eletrônico 
Peneiramento 
 
Limite de visibilidade a olho nu 
Sedimentação Centrifugação 
 
 
 
 
 
 
 
Comportamento 
controlado por 
forças elétricas 
Comportamento 
controlado por 
forças de massa 
 
 
1 - Amp 
2 - Llm 
3 - Amp 
4 - ACa 
5 - ACpb 
solo 
VE
0510152025303540
CuKα - 2 θ
d=
7.
13
d 
= 
3.
56
d 
= 
7.
13
d 
= 
4.
13
AN
ST
540°
EG
Ct
Fração areia – lupa binocular 
Fração Argila - Microscópio eletrônico de 
varredura (MEV) 
Fração Argila - 
Difração de Raios X 
(DRX) 
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6 
Análise Granulométrica 
Peneiramento 
– Percentual em peso do 
solo que passa por 
peneiras com 
aberturas pré-
estabelecidas em 
Normas Técnicas 
T.M.P. de Campos (2007) 
PUC-Rio 
NGA 
 
Jogo de peneiras 
Amostra 
de solo 
Peneirador 
Análise Granulométrica 
Sedimentação 
– Lei de Stokes: velocidade 
de queda de partículas sólidas 
em suspensão em uma 
solução água-solo é 
proporcional ao quadrado do 
diâmetro das partículas 
T.M.P. de Campos (2007) 
PUC-Rio 
NGA 
 
05/10/2011 
7 
Distribuição Granulométrica 
T.M.P. de Campos (2007) 
PUC-Rio 
NGA 
 
Diâmetros
Efetivos
(mm)
Coeficientes
de
Uniformidade
e
Curvatura
Peneira N
 o
 (SUCS) 30
"
12
"
6"3"2"1"1/
2"
41020406010
0
20
0
 P
or
ce
nt
ag
em
 r
et
id
a 
)%
(
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10 100 1000
Diâmetro dos Grãos (mm) 
Po
rc
en
ta
ge
m
 q
ue
 p
as
sa
 (
%
)
MatacãoPedraABNT SilteArgila
PedregulhoAreia
médiafina finogrossa médio grosso
SilteArgila Pedregulho
Areia
médiafina grossa 21 43
SilteArgila PedregulhoAreia
fina grossamédia
MIT
SUCS
P
o
rc
en
ta
g
em
 q
u
e 
p
as
sa
 
(%
) P
o
rcen
tag
em
 retid
a (%
) 
Peneiramento 
Sedimentação 
Mineralogia 
PUC-Rio 
NGA 
 (constituintes sólidos dos solos) 
 
 Quartzo 
 Minerais Primários Feldspatos 
 (predominam na fração grossa) Micas 
 
 
 Argilominerais 
Minerais Secundários Óxidos e Hidróxidos 
(fração fina) de Fe e Al 
 
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Colóides dos Solos 
4 Tipos 
Argilominerais 
1:1, 2:1, 2:1:1 
 
Óxidos e Oxi-hidróxidos de Fe and Al 
 Goetita, Hematita, Ferryhydrita, Maghemita 
Matéria Orgânica 
 Baixo peso molecular – ácido fúlvico 
PUC-Rio 
NGA 
 
Todo argilo-mineral é uma argila, mas 
nem toda a argila é um argilo-mineral... 
PUC-Rio 
NGA 
 
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9 
Argilominerais 
PUC-Rio 
NGA 
 São silicatos de alumínio hidratados, podendo conter 
pequenas quantidades de elementos alcalinos (K, Na, Li) e 
alcalino terrosos (Ca, Mg). 
O Al de sua estrutura cristalina pode ser substituído por 
Fe3+, Fe2+ ou Mg2+. 
Três grupos principais de agrupamentos atômicos formam 
sua estrutura cristalina: 
G ou B 
Folhas de Tetraedros de Silício 
Folhas de Octaedros de Alumínio 
Folhas de Octaedros de Magnésio 
G = gibisita (Al); B = brucita (Mg) 
Estrutura dos 
Argilominerais 
PUC-Rio 
NGA 
 
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10 
• Os argilominerais são formados por folhas de 
tetraedros de silício e oxigênio e folhas de 
octaedros de alumínio e oxidrilas, ambas em 
arranjo hexagonal. 
 
• Os átomos de oxigênio ficam dispostos em 
volta dos átomos de silício, em ligação 
covalente, o mesmo acontecendo com as 
oxidrilas e os átomos de alumínio. 
 
 
 No caso dos tetraedros, o Si, pode ser 
substituído isomorficamente por Al3+, Fe2+ e 
Fe3+. 
 Nos octaedros pode ocorrer a substituição 
isomórfica do Al3+, Fe2+, Fe3+, Ti4+, Cr3+, 
Mn2+, Zn2+, Li1+, Mg2+. 
PUC-Rio 
NGA 
 
Unidades Estruturais Básicas 
0.29 nm 
Aluminio ou 
magnésio 
Hidroxila ou 
oxigênio 
Tetraedro de Silício Octaedro de Alumínio 
0.26 nm
oxigênio
silício
0.26 nm
oxigênio
silício
PUC-Rio 
NGA 
 
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11 
Tetraedro 
Octaedro 
PUC-Rio 
NGA 
 
a: grupo tetraédrico 
 
 
 
 
b: lâmina tetraédrica 
 
 
 
 
 
c: grupo octaédrico 
 
 
 
 
d: lâmina octaédrica 
PUC-Rio 
NGA 
 
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12 
Disposição de tetraedros ao longo de [001] (de Bailey, 1980). 
PUC-Rio 
NGA 
 
Disposição de 
Octaedros ao longo de 
[001] (de Bailey, 1980). 
PUC-Rio 
NGA 
 
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13 
Ligações entre as Unidades 
estruturais Básicas 
• As folhas de tetraedros e de octaedros se empilham ao 
longo do eixo C dando origem a uma camada formada 
por duas folhas. No empilhamento das folhas, as 
ligações são feitas pelos oxigênios dos vérticesdos 
tetraedros. 
 
• Ocorrem também, camadas formadas por três folhas, 
sendo as folhas de octaedros intercaladas entre duas 
folhas de tetraedros. 
 
• Nas estruturas 1:1, as camadas são unidas por pontes 
de hidrogênio ou oxidrilas. Nas estruturas 2:1, as 
camadas são unidas por cátions, que se dispõem entre 
as camadas. 
PUC-Rio 
NGA 
 
Classificação Estrutural dos 
Argilominerais 
• Argilominerais - Grupo dos filossilicatos 
• São divididos em minerais de estrutura 1:1; 2:1; e 2:1: l. 
• Minerais de estrutura 1:1 são: Caulinita, diqnita, narsita, 
haloisita; 
• Minerais de estrutura; 2:1 são: Grupo da ilita; Grupo da 
vermiculita, Grupo da esmectita; montmorilonita, 
nontronita, saponita, hectorita, sauconita e volconscoita. 
• Minerais de estrutura 2:1;1 são: Grupo da clorita com 
várias espécies. Argilominerais pertencentes ao grupo 
dos minerais de camadas mistas ou interestratificados. 
PUC-Rio 
NGA 
 
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14 
1:1 
PUC-Rio 
NGA 
 
2:1 
PUC-Rio 
NGA 
 
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15 
Para simplificar utiliza-se para representar 
tetraedros de silício: 
Si 
E para os octaedros de alumínio: 
Al 
PUC-Rio 
NGA 
 
 
Si
 
Al
 
Si
 
Al
 
 
 
 
 7Å 
 Caulinita 
Si
 
Al
 
Si
 
Ca + Mg + n H2O 
Si
 
Al
 
Si
 
 
 
 
 14Å 
 
 Vermiculita 
Si
 
Al
 
Si
 
C.T. + n H2O 
Si
 
Al
 
Si
 
 
 
 
 14Å 
 
 Esmectita 
 
 
Si
 
Al
 
Si
 
K K K 
Si
 
Al
 
Si
 
 
 
 
 10Å 
 
 Ilita 
 
 
Si
 
Al
 
Si
 
C.T. + n H2O 
Si
 
Al
 
Si
 
K K K 
Si
 
Al
 
Si
 
C.T. + n H2O 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Camada Mista 
 Ilita-Esmectita 
 
 
Si
 
Al
 
Si
 
Mg
 
Si
 
Al
 
Si
 
 
 
 
 14Å 
 
 Clorita 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PUC-Rio 
NGA 
 
05/10/2011 
16 
PUC-Rio 
NGA 
 
Famílias de Argilominerais 
PUC-Rio 
NGA 
 
 Caulinita 
 (Estrutura 1:1) 
 G 
G 
G 
 7,2 A 
o 
Lâminas de caulinita 
em cristais de quartzo 
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17 
Famílias de Argilominerais 
PUC-Rio 
NGA 
 
 Ilita 
 (Estrutura 2:1) 
 10 A 
G 
G 
G 
K K K 
K 
K 
K K K 
K Fixo 
o 
Famílias de Argilominerais 
PUC-Rio 
NGA 
 
 9,6 A a ∞ 
G 
G 
G 
H2O + Cátions 
o 
 Esmectita 
(Estrutura 2:1) 
(montmorilonita) 
http://webmineral.com/speci
mens/picshow.php?id=1285 
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18 
2:1 Clay Minerals (expanding) 
CEC: 100 – 200 meq/100 g (vermiculite) 
 70 – 120 meq/100 g (smectite) 
2:1 Clay Minerals 
CEC ~ 40 meq/100 g 
non-expanding 
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19 
caulinita 
clorita 
05/10/2011 
20 
flogopita 
muscovita 
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21 
Formação dos argilominerais 
 Processos intempéricos; processos diagenéticos e 
processos hidrotermais; 
 
 Os minerais pertencentes ao grupo dos silicatos, exceto 
o quartzo, podem ser transformados em argilominerais, 
conhecidos como minerais secundários; 
 
 Os argilominerais também podem ser chamados de 
minerais neoformados ou de neoformação. Neste caso, 
são resultantes da precipitação ou combinação de 
substâncias resultantes do intemperismo de outros 
minerais. 
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Ambiente Geoquímico 
• Em condições de drenagem lenta temos: 
Biotita → Fengita → Vermiculita → Esmectita → Caulinita → Gibsita 
 
• Em condições de boa drenagem tem-se: 
Biotita → Caulinita + goetita 
Feldspato → Caulinita + gibsita 
 
• Intemperismo de Feldspato sob condições de 
drenagem lenta: 
Feldspato → Montmorilonita → Beídelita → Caulinita → Gibsita 
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23 
05/10/2011 
24 
05/10/2011 
25 
Influência da Topografia na Dinâmica da 
Água no Solo 
Fraturas Tectônicas Sub-Verticais 
Dedo de Deus (RJ) Serra dos Órgãos (RJ) 
05/10/2011 
26 
Neosolo Litólico Gleissolo Argissolo 
Relevo Influenciando as 
Características do Solo 
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27 
Relações entre a 
idade do solo e 
suas 
características 
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28 
Depósitos lateríticos – Minério de Ferro 
05/10/2011 
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