Notas de aulas parte 1 (Mec. Solos I)

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Notas de aulas de Mecânica dos Solos I (parte 1) 
 
 
 
 
Helio Marcos Fernandes Viana 
 
 
 
 
Tema: 
 
Origem e formação dos solos (inclusive dos solos 
tropicais); E composição química e mineralógica dos solos 
 
 
 
 
 
Conteúdo da parte 1 
 
1 Origem e formação dos solos (inclusive dos solos tropicais) 
 
2 Composição química e mineralógica dos solos 
 
3 Superfície específica dos solos 
 
 
 
 
 
 
 
 2 
1 Origem e formação dos solos (inclusive dos solos tropicais) 
 
1.1 Conceito de solo 
 
 
 Para fins de engenharia civil, solo é todo material que pode ser escavado 
sem emprego de técnicas especiais como, por exemplo, escavação com uso de 
explosivos. 
 
 
1.2 Solo é um produto do intemperismo das rochas 
 
 
 Solos são materiais que se originam a partir do intemperismo das rochas. 
Sendo que, intemperismo é o conjunto de processos atmosféricos e biológicos que 
geram a desintegração mecânica da rocha e a decomposição química das rochas. 
 
 
1.2.1 Aspectos relacionados à desintegração mecânica da rocha (ou ao 
intemperismo físico da rocha) 
 
 
Os materiais ou solos formados a partir da desintegração mecânica ou do 
intemperismo das rochas são: 
 
 a) Pedregulhos; 
 b) Areias; 
 c) Siltes; e 
 d) Argilas. 
 
OBS(s). 
i) De acordo com a ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas), tem-se que: 
a) Pedregulhos são solos com partículas com:  (diâmetro)  4,8 mm; 
b) Areias são solos com partículas com: 0,05 mm ≤  (diâmetro) < 4,8 mm; 
c) Siltes são solos com partículas com: 0,005 mm ≤  (diâmetro) < 0,05 mm; e 
d) Argilas são solos com partículas com:  (diâmetro) < 0,005 mm. 
ii) Para o MIT (Massachusetts Institute of Technology) nos EUA, as argilas são solos 
com  (diâmetro) < 0,002 mm. 
 
Os agentes do intemperismo que causam a desintegração mecânica das 
rochas são: 
 
 a) A temperatura; 
 b) A congelação; 
 c) A vegetação; e 
 d) Etc. 
 
a) Atuação da TEMPERATURA no intemperismo das rochas 
 
 Os minerais que compõem a rocha sofrem dilatação térmica em 
temperaturas diferentes, o que causa desagregação de partículas da rocha. 
 3 
b) Atuação da CONGELAÇÃO no intemperismo das rochas 
 
 A água quando congela nas fendas das rochas se expande e exerce força 
expansiva o que causa desagregação da rocha. 
 
c) Atuação da VEGETAÇÃO no intemperismo das rochas 
 
 A pressão de crescimento das raízes vegetais pode provocar desagregação 
das rochas, que é um fenômeno facilmente visível nas calçadas arborizadas. 
 
 
1.2.2 Aspectos relacionados à decomposição química da rocha (ou ao 
intemperismo químico da rocha) 
 
 
 O último produto formado a partir da decomposição química das rochas é a argila 
(ou solo com partículas com:  (diâmetro) < 0,005 mm). 
 
A decomposição química é o processo em que ocorre uma modificação 
química ou mineralógica da rocha. 
 
O principal agente para decomposição química ou intemperismo químico da 
rocha é a água (H2O). 
 
Os processos de decomposição química da rocha são classificados de 
acordo com a reação química existente no processo de decomposição da rocha; 
Assim sendo, tem-se os seguintes processos de decomposição química da rocha: 
 
 a) Decomposição química por oxidação; 
 b) Decomposição química por hidrólise; 
 c) Decomposição química por hidratação; 
 d) Decomposição química por dissolução; e 
e) Etc. 
 
Como exemplo clássico da decomposição química da rocha por hidratação, 
tem-se a formação da caolinita; Onde, o mineral ortoclásio presente na rocha é 
atacado pela água formando o argilomineral caolinita, da seguinte forma: 
 
 
 
 
OBS(s). 
a) A caolinita é um argilomineral comumente encontrado nos solos das regiões 
tropicais; e 
b) Além da caolinita, as outras moléculas formadas na reação de hidratação do 
ortoclásio são: o hidróxido de potássio (KOH) e o dióxido de silício ou a sílica (SiO2). 
 
 
 
 
 
)caolinita()água()Ortoclásio(
SiO.4KOH.2)OH(OAlSiOH.3AlKOSi.2 24522283 
 4 
1.3 Perfil típico dos solos 
 
 
De acordo com a geologia e a pedologia o perfil típico do solo é formado por 
horizontes os quais são classificados pelas letras A, B, C e D. 
 
OBS(s). 
a) Geologia é a ciência que estuda a formação e as transformações do globo 
terrestre; e 
b) Pedologia é a ciência que estuda os solos. 
 
Os horizontes do perfil típico do solo apresentam as seguintes características: 
 
Horizonte A (do perfil de solo) 
 
O horizonte A está localizado na parte mais superior do perfil de solos; Além 
disso, o horizonte A é rico em húmos, e possui vida bacteriana. 
 
Geralmente, o horizonte A possui cor escurecida e poucos centímetros de 
espessura. 
 
O horizonte A é chamado de eluvial, pois neste horizonte ocorre a eluviação, 
ou seja, a remoção ou lixiviação das argilas e dos materiais solúveis como os álcalis. 
 
OBS(s). 
a) Álcalis são óxidos ou hidróxidos dos metais alcalinos, ou metais da coluna 1A da 
tabela periódica (Por exemplo: Na, K, etc.); 
b) Lixiviação é a remoção de material solúvel através da água percolante que se 
movimenta no subsolo; e 
c) Húmus é o produto da decomposição da matéria orgânica. 
 
Horizonte B (do perfil de solo) 
 
O horizonte B do perfil de solo está localizado logo abaixo do horizonte A. 
 
O horizonte B não apresenta traços estruturais que podem conduzir a 
identificação da rocha matriz (ou rocha mãe que deu origem ao solo). 
 
O horizonte B é chamado de iluvial, pois neste horizonte ocorre a iluviação 
ou deposição de partículas argilosas, de sesquióxidos, e etc., oriundas do horizonte 
A. 
 
OBS. Sesquióxidos são óxidos em que a proporção de átomos de oxigênio para o 
outro elemento e de 3 (três) para 2 (dois), por exemplo: Fe2O3 (trióxido de diferro); 
Al2O3 (trióxido de dialumínio) e etc. 
 
Horizonte C (do perfil de solo) 
 
O horizonte C do perfil de solo está localizado abaixo do horizonte B, e está 
acima da camada de rocha. 
 
 5 
O horizonte C apresenta traços estruturais que podem conduzir a 
identificação da rocha matriz. 
 
No horizonte C também podem ser encontrados blocos de rochas. 
 
 Horizonte D (do perfil de solo) 
 
O horizonte D corresponde à rocha inalterada ou pouco alterada. 
 
OBS. Rocha é um agregado natural formado de um ou mais minerais. 
 
 A Figura 1.1 ilustra um perfil típico de solo, que se relaciona à decomposição 
da rocha granito, observa-se no perfil a presença dos horizontes A, B, C e D. 
 
 
Figura 1.1 - Perfil típico de solo que se relaciona à decomposição da rocha 
granito 
 
 
1.4 Processo de laterização (ou latolização) do solo 
 
 
A decomposição química do solo, e a intensa lixiviação do solo faz com que 
a sílica (SiO2), os álcalis, os metais alcalino-terrosos do solo sejam levados pelas 
soluções da lixiviação, o que favorece a concentração de sesquióxidos de ferro e/ou 
alumínio no solo. Este processo recebe o nome de laterização e o produto deste 
processo e a laterita. 
 6 
Em regiões de clima tropical existe uma tendência de ocorrer a laterização 
do solo. 
 
Os solos originados do processo de laterização são chamados de solos 
lateríticos. 
 
OBS(s). 
a) Segundo Schellmann (1981), a laterita é o produto do intenso intemperismo das 
rochas e, consiste principalmente de ajuntamentos dos minerais: goetita, hematita, 
hidróxidos de alumínio, minerais da caolinita e quartzo; 
b) Lixiviação é a remoção de material solúvel do solo através da água percolante 
que se movimenta no subsolo; 
c) Álcalis são óxidos ou hidróxidos dos metais alcalinos, ou metais da coluna 1A da 
tabela periódica (Por exemplo: Na, K, etc.); 
d) Metais alcalino-terrosos são os elementos químicos da coluna 2A da tabela 
periódica (Por exemplo: Ca, Mg,etc.); 
e) Metais são elementos químicos brilhantes e bom condutores de calor e 
eletricidade; e 
f) Sesquióxidos são óxidos em que a proporção de átomos de oxigênio para o outro 
elemento e de 3 (três) para 2 (dois), por exemplo: Fe2O3 (trióxido de diferro); Al2O3 
(trióxido de dialumínio) e etc. 
 
 
1.5 Tipos de solo quanto à origem 
 
 
Quanto a origem os solos podem ser: 
 
 - Solos residuais; 
 - Solos sedimentares ou transportados; e 
 - Solos de formação orgânica. 
 
 
1.5.1 Solos residuais 
 
 
 Solos residuais são solos que resultam da decomposição da rocha, in situ (no 
local), e que permanece sobre ela. 
 
Na maioria das vezes, nos perfis de solo residual pode ser observada uma 
transição gradual do solo até a rocha matriz, em formas de horizontes A, B e C, 
como apresentado anteriormente. 
 
Dentre os solos residuais merecem destaque os seguintes solos: 
 
 i) Os solos lateríticos; 
 ii) Os solos saprolíticos; 
 iii) Os solos expansivos; e 
 iv) Os solos porosos. 
 
 
 7 
i) Solos lateríticos 
 
Solos lateríticos são os solos que pertencem aos horizontes A e B dos perfis 
bem drenados que se desenvolvem em regiões de clima úmido tropical. 
 
Os solos lateríticos têm sua fração argila constituída essencialmente de 
minerais do grupo da caolinita e óxidos hidratados de ferro e alumínio, e esses 
componentes são agrupados formando estruturas peculiares, que são porosas, 
agregadas e altamente estáveis. 
 
ii) Solos saprolíticos 
 
Solos saprolíticos são solos no sentido geotécnico. Os solos saprolíticos 
exibem claramente os traços estruturais inerentes (ou próprios) que podem conduzir 
a fácil identificação da rocha matriz. Os solos saprolíticos são solos autenticamente 
residuais. 
 
OBS(s). 
a) Ser um solo no sentido geotécnico significa ser um material que pode ser 
escavado sem utilização de técnicas especiais como, por exemplo, escavação com 
uso de explosivos; 
b) Solos residuais são solos que resultam da decomposição da rocha, in situ (no 
local), e que permanece sobre ela; e 
c) O prefixo sapro vem da palavra grega “saprós” que significa podre; O sufixo lítico 
vem da palavra grega “lithos” que significa pedra). 
 
iii) Solos expansivos 
 
Solos expansivos são solos que sofrem expansões significativas na 
presença da água. 
 
Como exemplo clássico de um solo expansivo, tem-se o solo massapê do 
Estado da Bahia, o qual apresenta as seguintes características: 
 
a) É um solo rico em argila; 
b) É um solo que apresenta fissuração quando seco; 
c) É um solo que apresenta expansão significativa na presença 
de água; e 
d) É um solo que apresenta argila do grupo da montmorilonita. 
 
De acordo com a Federal Aviation Administration AC/150/5320-6D - 7/7/95, 
solos expansivos são solos que geralmente apresentam as seguintes características: 
 
 a) Limite de liquidez (LL) acima de 40%; 
 b) Índice de plasticidade (IP) acima de 25%; e 
 c) Expansão acima de 3%, medida no ensaio CBR. 
 
OBS. No ensaio CBR, os solos que apresentam expansão maior que 2% (com 
sobrecarga de 4,54 kgf) não são recomendados para subleito de pavimentos de 
estradas, e solos com expansão maior que 3% não são recomendados para subleito 
de pavimentos de pistas de aeroportos. 
 8 
iv) Solos porosos ou solos colapsíveis 
 
Solos porosos ou solos colapsíveis são solos que sofrem colapso ou 
recalques elevados em determinadas condições de umidade. 
Os solos porosos ou os solos colapsíveis apresentam uma porosidade 
extremamente elevada. 
Como exemplo de solos colapsíveis, tem-se os solos da região de Brasília - 
DF. 
 
OBS. Maiores detalhes sobre solos expansivos e solos colapsíveis, recomenda-se 
consultar: 
a) A 2.o (segunda) edição do livro de Tschebotarioff; e 
b) O 1.o (primeiro) Congresso Internacional de Geomecânica dos Solos Tropicais, 
Lateríticos e Saprolíticos (Brasília, 1985). 
 
 
1.5.1.1 Peculiaridades dos solos tropicais lateríticos e saprolíticos (comentário 
especial) 
 
 
 Segundo Nogami e Villibor (1995), os solos lateríticos e saprolíticos são as 
duas grades classes destacadas dentre os solos tropicais. 
 Solos tropicais são solos que apresentam propriedades peculiares em 
relação aos solos das regiões não tropicais, em decorrência da atuação de 
processos geológicos ou pedológicos típicos das regiões tropicais úmidas. 
 As propriedades peculiares que os solos tropicais apresentam são 
relacionadas: ao CBR, a expansão, a perda de suporte (ou CBR) por imersão, e a 
classificação HRB (atual TRB, Transportation Research Board). A Tabela 1.1 mostra 
as peculiaridades dos solos tropicais lateríticos e saprolíticos. 
 
OBS. Diante do exposto, na Tabela 1.1 fica claro que os solos lateríticos podem ser 
usados como base e subbase de pavimentos. 
 
 
1.5.1.2 Os solos tropicais lateríticos e saprolíticos e os sistemas de 
classificação tradicionais 
 
 
 Merece destacar que as classificações de solos tradicionais HRB (Highway 
Research Board) e USCS (Unifield Soil Classification System) têm se demonstrado 
ineficiente para os solos tropicais; Assim, tem-se que: 
a) De acordo com Nogami e Villibor (1983) os sistemas de classificação tradicionais 
HRB (atual TRB) e USCS, tem-se demonstrado inadequados para classificação dos 
solos lateríticos e saprolíticos; 
b) Para Fabbri (1994), as classificações HRB (atual TRB) e USCS, originárias dos 
países de climas temperados, foram desenvolvidas para solos lá encontrados, não 
sendo adaptadas para solos tropicais; e 
c) Para Barroso e Fabbri (1997), os sistemas HRB (atual TRB) e USCS podem 
classificar os solos lateríticos e saprolíticos como sendo de uma mesma classe; 
Assim sendo, pode ser conferido aos solos de comportamento laterítico um 
desempenho inferior ao observado na prática. 
 9 
Tabela 1.1 - Propriedades peculiares dos solos tropicais lateríticos e 
saprolíticos (Fonte: Modificada de Nogami, 1985) 
 
Item Solos lateríticos Solos saprolíticos
Geralmente, apresentam CBR mais
elevados (face aos seus índices
classificatórios).
Frequentemente, apresentam
valores piores (face aos seus índices
de classificação). Contudo, algumas
variedades podem ser muito
resistentes.
Na densidade seca máxima da energia
intermediária, as areias finas argilosas
podem atingir CBR de 80% e as argilas CBR
de 40%.
Valor de suporte muito dependente
da sobrecarga.
Perda de suporte 
(ou de CBR) por 
imersão em água
Reduzida Grande
Frequentemente, apresentam
valores piores face aos seus índices
classificatórios.
Valor de expansão muito
dependente da sobrecarga.
De uma maneira geral, possuem
capacidade suporte maior do que a prevista
pela classificação.
Muitas variedades de solos dos
grupos A-1, A-2 e A-4 podem ter
capacidade suporte inferior à prevista
pela classificação.
Os solos dos grupos A-2 e A-4 podem ser
usados como base.
Os solos do grupo A-7 podem ser usados
como reforço ou subbase de pavimentos,
mesmo que tenha índice de grupo bem
acima de zero. 
Classificação 
HRB - AASHTO
Índice de grupo zero, ou baixo,
pode corresponder a tipos de solo
com capacidade de suporte baixo e
expansivo.
Suporte (CBR)
Mais baixaExpansão
 
 
OBS(s). 
a) Diante do exposto, fica claro que os solos lateríticos podem ser usados como 
base e subbase de pavimentos; 
b) Solos com CBR  80% podem ser usados como base de pavimentos, e solos com 
CBR  20% podem ser usados como subbase de pavimentos; e 
c) Os solos do grupo A-4, A-7 e alguns solos do grupo A-2 (A-2-6 e A-2-7) têm 
comportamento regular a mau como subleito de pavimentos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 10 
Quanto aos perfis em cortes rodoviários, tem-se que os solos lateríticos 
costumam apresentar maior resistência à erosão dos que os solos saprolíticos. Na 
Figura 2.1ae 2.1b, pode-se perceber que os perfis de solos saprolíticos apresentam 
muitos sulcos de erosão devido água. Na Figura 2.2a e 2.2b, pode-se perceber que 
os perfis de solos lateríticos não apresentam sulcos de erosão devido água, o que 
demonstra que tais solos tendem a ser mais resistentes à erosão. 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.1 - Perfis de cortes em solos saprolíticos, os quais apresentam muitos 
sulcos de erosão devido água 
 
 
 
 
 
 
 
 11 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.2 - Perfis de cortes em solos lateríticos, os quais apresentam 
resistência à erosão 
 
 
1.5.1.3 Distribuição dos solos lateríticos e saprolíticos 
 
 
Quanto à distribuição geográfica, geralmente os solos lateríticos estão 
situados na faixa do planeta denominada intertropical (localizada entre os trópicos 
de câncer e capricórnio); Onde, a região intertropical apresenta as seguintes 
características: 
 
a) É uma região com condições climáticas favorável ao Intemperismo intenso e 
rápido; 
b) É uma região úmida com chuvas abundantes e percolação de água no solo; e 
c) É uma região de altas temperaturas. 
 
 12 
 A Figura 2.3 mostra as principais áreas de ocorrência de solos utilizados 
para fins de pavimentação no Brasil, não incluindo os depósitos de solos de aluvião 
ou transportados (dada a sua distribuição generalizada). 
 
OBS. Aluvião é o solo formado junto às margens ou na foz dos rios. 
 
 
 
Figura 2.3 - Principais áreas de ocorrência de solos utilizados para fins de 
pavimentação no Brasil, não incluindo os depósitos de solos de 
aluvião ou transportados (Medina, 1997) 
 
 
Pode-se observar, na Figura 2.3, que grande parte do Brasil é coberto por 
solos lateríticos, tais como: 
 
a) Areias finas lateríticas; e 
b) Siltes e argilas lateríticas. 
 
OBS. Também são encontrados solos saprolíticos no mapa. 
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 A Figura 2.4 mostra a distribuição de solos lateríticos em temos mundiais. 
Observa-se que os solos lateríticos estão presentes na Oceânia, na Ásia, e em 
grande parte da África e América Latina. 
 
 
 
 
Figura 2.4 - Distribuição de solos lateríticos em temos mundiais 
(Bernucci,1995) 
 
OBS. De acordo com Bernucci (1995) os solos lateríticos podem ser residuais ou 
não, contudo este fator genético (ou de origem) não é preponderante do ponto de 
vista geotécnico. 
 
 
1.5.1.4 Distinção mineralógica dos solos lateríticos e saprolíticos 
 
 
Minerais são compostos químicos inorgânicos encontrados naturalmente na 
crosta (ou parte solidificada do planeta terra). 
 
Dentre as principais diferenças mineralógicas entre os solos lateríticos e 
saprolíticos podem-se destacar: 
 
Para os solos lateríticos 
 
a) A fração argila dos solos lateríticos apresenta elevada porcentagem: 
 
De óxidos e hidróxidos de ferro (como os minerais: goetita, limonita, 
ferridrita, hematita e magnetita); e 
De hidróxidos de alumínio (como os minerais: diásporo, gibbsita, bauxita, 
etc.). 
 
 14 
b) Na fração argila dos solos lateríticos, geralmente está presente o argilomineral 
caolinita; Além do mais, óxidos e hidróxidos de ferro e alumínio costumam envolver a 
caolinita; e 
 
c) Além do quartzo, na fração areia e silte dos solos lateríticos são encontrados 
principalmente laterita e minerais pesados (Por exemplo: magnetita, ilmenita, rutilo, 
etc.). 
 
Para os solos saprolíticos 
 
a) Além do quartzo, na fração areia dos solos saprolíticos podem ser encontrados 
vários minerais, inclusive feldspatos e micas; 
 
b) Na fração argila dos solos saprolíticos pode ocorrer a caolinita, e também podem 
ocorrer agilominerais mais ativos que a caolinita, tais como a montmorilonita e a ilita; 
 
c) Na fração argila dos solos saprolíticos pode ocorrer óxidos e hidróxidos de ferro e 
alumínio, contudo estes óxidos e hidróxidos não recobrem os argilominerais; e 
 
d) Finalmente, não há registro na literatura da presença de laterita em solos 
saprolíticos. 
 
OBS(s). 
i) Segundo Schellmann (1981), a laterita é o produto do intenso intemperismo das 
rochas e, consiste principalmente de ajuntamentos dos minerais: goetita, hematita, 
hidróxidos de alumínio, minerais da caolinita e quartzo; 
ii) Desde 1981, existe uma classificação para os solos tropicais denominada MCT 
(Miniatura Compactado Tropical), a qual tem se demonstrado eficiente para 
classificar os solos tropicais de comportamento laterítico e saprolítico; e 
iii) Detalhes sobre a classificação MCT, que foi desenvolvida no Brasil, serão dados 
em aulas futuras. 
iv) Segundo Skempton (1953), a atividade indica o potencial de variação de volume 
de uma argila, e a atividade de uma argila é dada pela seguinte equação: 
 
 (1.1) 
 
em que: AC = atividade da argila; IP = índice de plasticidade do solo; e FA = fração 
de argila do solo, ou porcentagem de solo em peso com diâmetro () menor que 
0,002 mm. 
 
Uma argila com AC > 1,25 é considerada ativa; uma argila com AC < 0,75 é 
considerada inativa; e uma argila com 0,75 < AC < 1,25 é considerada uma argila 
normal. 
 
 
1.5.2 Solos sedimentares ou transportados 
 
 
Os solos sedimentares são solos que sofreram ação de agentes 
transportadores, os quais conduziram o solo para o seu local atual. Os solos 
sedimentares ou transportados podem ser: 
FAIPAC 
 15 
a) Solos aluvionares 
 Solos aluvionares são solos que foram transportados pela água para o seu 
local atual. 
 
b) Solos coluvionares ou talus 
 Solos coluvionares ou talus são solos que foram transportados pela 
gravidade para o seu local atual. 
 
c) Solos eólicos 
 Solos eólicos são solos que foram transportados pelo vento para o seu local 
atual. 
 
d) Solos glaciares 
 Solos glaciares são solos que foram transportados pelas geleiras para o seu 
local atual. 
 
OBS. Os solos coluvionares ou talus ocorrem no sopé (ou pé) das encostas 
íngremes (ou de forte declive) e são responsáveis por muitos deslizamentos em 
trechos de serras. 
 
 
1.5.3 Solos de formação orgânica 
 
 
Solos de formação orgânica são solos de origem essencialmente orgânica. 
Quanto à origem, os solos de formação orgânica podem ser: 
 
 a) Solo de origem vegetal  Quando o solo é formado, por exemplo, a 
partir de plantas e/ou raízes. 
 
 b) Solo de origem animal  Quando o solo é formado, por exemplo, a 
partir de conchas de animais. 
 
 
2 Composição química e mineralógica dos solos 
 
2.1 Minerais primários e secundários 
 
 
Os minerais encontrados nos solos podem ser minerais primários ou 
secundários; Assim sendo, tem-se que: 
 
a) Minerais primários 
 
 Minerais primários são minerais que são encontrados na rocha que originou 
o solo. 
 
b) Minerais secundários 
 
 Minerais secundários são minerais formados a partir da decomposição de 
outros minerais. 
 16 
2.2 Principais minerais que compõem os solos grossos (pedregulhos e areias) 
 
 
 Os principais minerais que compõem os solos grossos, ou seja, os 
pedregulhos e as areias, podem ser agrupados em 4 (quatro) grupos, os quais são: 
 
a) Grupo dos silicatos 
 
 Fazem parte do grupo dos silicatos os seguintes minerais: feldspato, mica, 
quartzo, serpentina, clorita e talco. 
 
b) Grupo dos óxidos 
 
 Fazem parte do grupo dos óxidos os seguintes minerais: hematita, magnetita 
e limonita. 
 
c) Grupo dos carbonatos 
 
 Fazem parte do grupo dos carbonatos os seguintes minerais: calcita e 
dolomita. 
 
d) Grupo dos sulfatos 
 
 Fazem parte do grupo dos sulfatos os seguintes minerais: o gesso e a 
anidrita. 
 
OBS(s). 
a) Pedregulhos são solos com partículas com:  (diâmetro)  4,8 mm; 
b) Areias são solos com partículas com: 0,05 mm ≤  (diâmetro) < 4,8 mm; 
c) Minerais são compostos químicos inorgânicos encontradosnaturalmente na 
crosta (ou parte solidificada do planeta terra); e 
d) Na fração silte dos solos podem ser encontrados minerais como: quartzo (do 
grupo dos silicatos), hematita e magnetita (do grupo dos óxidos) e etc. 
 
 
2.2.1 Algumas características dos minerais do grupo dos silicatos 
 
 
 A seguir, têm-se as principais características dos minerais do grupo dos 
silicatos: 
 
i) Os feldspatos 
 
 Os feldspatos são silicatos de alumínio acrescidos de um metal alcalino ou 
alcalino-terroso, o qual pode ser K (potássio), Na (sódio) ou Ca (cálcio). 
 
 Os principais feldspatos são: 
 a) Ortoclásio (K2O.Al2O3.6SiO2); 
 b) Anortita (CaO.Al2O3.2SiO2); e 
 c) Albita (Na2O.Al2O3.6SiO2). 
 
 17 
Os feldspatos sofrem decomposição devido à ação da água e formam uma 
argila branca denominada caulim. 
 
OBS(s). 
a) Metais alcalinos são os metais da coluna 1A da tabela periódica (Por exemplo: 
Na, K, etc.); 
b) Metais alcalino-terrosos são os elementos químicos da coluna 2A da tabela 
periódica (Por exemplo: Ca, Mg, etc.); e 
c) Silicato é a combinação do dióxido de silício (SiO2) com 1 (um) ou mais óxidos 
metálicos por exemplo: 
 
K2O.Al2O3.6SiO2 (Mineral ortoclásio) 
 
ii) As micas 
 
As micas geralmente são formadas pelo silício (Si), pelo oxigênio (O) e pelos 
seguintes metais: alumínio (Al), magnésio (Mg), potássio (K), sódio (Na) e lítio (Li). 
 
As micas são minerais facilmente identificáveis por suas lâminas delgadas 
(finas) e de fácil clivagem (fragmentação ou quebra). 
 
Os principais tipos de mica são: 
 a) Biotita (ou mica preta); e 
 b) Moscovita (ou mica branca). 
 
No solo a mica aparece sob a forma de pequenas escamas brilhantes. 
 
A mica é um mineral comumente encontrado nas rochas granito, gnaisse e 
micaxisto. 
 
iii) O quartzo 
 
O quartzo é considerado o mais importante mineral do grupo dos silicatos. 
 
O quartzo é um dos minerais mais resistentes ao intemperismo, e sua 
composição é a sílica (SiO2) pura. 
 
O quartzo é usado na fabricação do vidro, o qual é um material largamente 
utilizado na construção civil, e também no mundo moderno. 
 
O quartzo é o mineral mais comumente encontrado na superfície do globo 
terrestre. 
 
iv) Outros minerais do grupo dos silicatos 
 
a) A serpentina 
 
A serpentina é um mineral que se apresenta na natureza na tonalidade 
verde. 
 
A serpentina dá origem a uma rocha que possui o mesmo nome. 
 18 
b) A clorita 
 
A clorita se apresenta na natureza na tonalidade verde, verde-escura ou 
amarela. A clorita ocorre nas rochas cloritaxistos e micaxistos. 
 
c) O talco (ou esteatita) 
 
O talco é um mineral que se apresenta na natureza na tonalidade branca ou 
branco-esverdeada. O mineral talco é importante na produção de talco, o qual é um 
produto que tem uso medicinal e higiênico para pele. 
 
 
2.2.2 Algumas características dos minerais do grupo dos óxidos 
 
 
 A seguir, têm-se as principais características dos minerais do grupo dos 
óxidos: 
 
i) O mineral hematita 
 
A hematita é um mineral que se apresenta na natureza na tonalidade preta 
ou cinza-escura, e possui brilho metálico. A hematita é usada na produção de 
aço. Explorada na Serra do Carajás - PA e no Quadrilátero Ferrífero - MG, a 
hematita é o mineral mais importante na economia brasileira. 
 
A hematita tem fórmula Fe2O3. 
 
ii) O mineral magnetita 
 
A magnetita se apresenta na natureza na tonalidade preta e com brilho 
metálico. A magnetita é um mineral muito comum nas rochas magmáticas. 
 
A magnetita tem fórmula Fe3O4. 
 
iii) O mineral limonita 
 
A limonita se apresenta na natureza na tonalidade castanha a preta, e com 
brilho metálico. A limonita é formada a partir da decomposição química da hematita, 
da magnetita e de outros minerais ferríferos. 
 
A limonita tem fórmula Fe2O3 + n.H2O (onde, n é o número de moléculas de 
água na fórmula química da limonita). 
 
 
2.2.3 Algumas características dos minerais do grupo dos carbonatos 
 
 
 A seguir, têm-se as principais características dos minerais do grupo dos 
carbonatos: 
 
 
 19 
i) O mineral calcita 
 
A calcita se apresenta na natureza nas tonalidades branca, rósea, cinza e 
amarela; Além disso, a calcita apresenta brilho vítreo. A calcita é importante como 
matéria prima usada na produção de cimento. A calcita efervesce na presença de 
acido clorídrico (HCl). 
 
A calcita tem fórmula CaCO3 (carbonato de cálcio). 
 
ii) O mineral dolomita 
 
O mineral dolomita se apresenta na natureza com as tonalidades branca, 
cinza-amarelada, e com brilho vítreo. A dolomita é usada na fabricação da cal, e 
também é usada como corretivo do solo. 
 
A dolomita tem fórmula CaMg(CO3)2, carbonato duplo de cálcio e magnésio. 
 
 
2.2.4 Algumas características dos minerais dos grupos dos sulfatos 
 
 
 A seguir, têm-se as principais características dos minerais do grupo dos 
sulfatos: 
 
i) O mineral gesso (ou gipsita) 
 
O gesso (ou a gipsita) se apresenta na natureza nas tonalidades, incolor, 
branca, cinza, amarelo, vermelho e castanho; Além disso, o gesso possui brilho 
sedoso. 
 
O gesso tem fórmula CaSO4.2H2O (Sulfato de cálcio hidratado). 
 
Destaca-se que o gesso é um produto largamente usado na construção civil 
para acabamentos, e também é usado na produção de cimento. 
 
ii) A anidrita 
 
A anidrita se apresenta na natureza nas tonalidades incolor, branca, azul, 
violeta e cinza-escuro; Além disso, a anidrita tem brilho vítreo. 
 
A anidrita tem fórmula CaSO4 (Sulfato de cálcio). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 20 
2.3 Argilas e minerais argílicos 
 
2.3.1 As argilas 
 
 
As argilas são solos de granulação muito fina que apresentam as seguintes 
características: 
 
i) São solos com partículas com diâmetro menor que 0,005 mm de acordo com a 
ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas). 
 
ii) As argilas são solos com uma plasticidade marcante. 
 
OBS. Plasticidade é a capacidade que o solo tem de ser trabalhado ou moldado. 
 
iii) As argilas são solos que apresentam alta resistência ao cisalhamento quando 
secas. 
 
iv) As argilas são solos muito ativos em relação à água podendo sofrer grandes 
expansões e retrações. 
 
v) As argilas são solos formados pelos minerais argílicos e/ou também por outros 
minerais, tais como: goetita, limonita, ferridrita, hematita e magnetita, gibbsita e etc.. 
 
 
2.3.2 Os minerais argílicos 
 
Quanto à constituição química, pode-se dizer que os minerais argílicos são 
silicatos de alumínio hidratados; Podendo ocorrer eventualmente: 
 
 a) Minerais argílicos de silicatos de ferro hidratado, ou 
 b) Minerais argílicos de silicatos de magnésio hidratado, ou ainda, 
 c) Minerais argílicos de silicatos de outros metais também hidratados. 
 
OBS. Silicato é a combinação do dióxido de silício (SiO2) com 1 (um) ou mais óxidos 
metálicos, por exemplo: 
 
 Al2O3.2SiO2.2H2O (argilomineral caolinita) 
 
 
i) Os grupos dos minerais argílicos 
 
Os minerais argílicos, que formam as argilas são divididos em 3 (três) 
grupos principais, os quais são: 
 
 a) Grupo das caolinitas; 
 b) Grupo das montmorilonitas; e 
 c) Grupo das ilitas. 
 
 
 
 21 
ii) Estrutura dos minerais argílicos 
 
A estrutura dos minerais argílicos (ou dos argilominerais) que formam os 
solos argilosos compõe-se do agrupamento de duas estruturas cristalográficas 
básicas que são: a silícica e a alumínica. 
 
a) Características da silícica 
 
A silícica consiste em uma unidade tetraédrica de 4 (quatro) átomos de 
oxigênio nas extremidades com um átomo de silício no centro. 
 
OBS. Tetraedro é um sólido que possui 4 (quatro) faces. 
 
A Figura 2.1(a) ilustra a distribuição espacial dos átomos da silícica, e a 
Figura 2.1(b) mostra o símbolo utilizado para representara silícica. 
 
 
 
 
Figura 2.1 - Distribuição espacial dos átomos da silícica, e o símbolo utilizado 
para representar a silícica. 
 
 
b) Característica da alumínica 
 
A alumínica consiste em uma unidade octaédrica com 6 (seis) átomos de 
oxigênio, ou com seis hidroxilas OH, nas extremidades do octaedro, e com um 
átomo de alumínio no centro do octaedro. 
 
OBS. Octaedro é um sólido de 8 (oito) faces. 
 
A Figura 2.2(a) ilustra a distribuição espacial dos átomos da alumínica, e a 
Figura 2.2(b) mostra o símbolo utilizado para representar a alumínica. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 22 
 
 
Figura 2.2 - Distribuição espacial dos átomos da alumínica, e o símbolo 
utilizado para representar a alumínica. 
 
 
iii) Características dos grupos dos minerais argílicos (ou dos argilominerais) 
 
a) Características do grupo das caolinitas 
 
As caolinitas são argilominerais formados pela combinação alternada de 
uma silícica e uma alumínica como ilustra a Figura 2.3. 
 
 
 
Figura 2.3 - Esquema estrutural das caolinitas 
 
 
A junção estrutural das caolinitas não permite a entrada de moléculas de 
água entre a silícica e alumínica; Assim sendo, as argilas caolinitas são 
relativamente estáveis na presença de água. 
 
OBS. Pode-se entender como solo estável, como sendo um solo pouco expansivo 
na presença de água. 
 
 23 
b) Características do grupo das montmorilonitas 
 
As montmorilonitas são argilominerais formados pela superposição de 1 
(uma) unidade de alumínica entre 2 (duas) unidades de silícicas como ilustra a 
Figura 2.4. 
 
 
 
 
Figura 2.4 - Esquema estrutural das montmorilonitas 
 
 
A junção estrutural das montmorilonitas entre a silícica e alumínica é frágil e 
permite a penetração da molécula de água com relativa facilidade, o que causa 
grandes expansões neste tipo de argilomineral. 
 
OBS(s). 
a) As expansões do solo é fonte de inúmeros problemas para engenharia civil; e 
b) As argilas conhecidas como betonitas são argilas que pertence ao grupo das 
montmorilonitas. 
 
c) Características do grupo das ilitas 
 
As ilitas são argilominerais com arranjo estrutural semelhante ao das 
montmorilonitas, contudo na estrutura das ilitas se encontra íons permutáveis (ou 
substituíveis). 
 
A presença de íons permutáveis (ou substituíveis) na estrutura das ilitas 
torna a estrutura da ilita mais estável, e faz com que ilita não seja fortemente afetada 
pela água. 
 
A Figura 2.5 mostra o esquema estrutural das ilitas. Percebe-se, na Figura 
2.5, que nas bordas da junção estrutural das silícicas se encontra íons permutáveis; 
Contudo, no centro da junção das silícicas se encontra íons não permutáveis, por 
exemplo, íons de potássio (K). 
 
 24 
 
 
Figura 2.5 - Esquema estrutural das ilitas 
 
 
As ilitas são bem menos expansivas que as montmorilonitas. 
 
iv) Métodos para identificação dos argilominerais presentes no solo 
 
 A identificação dos argilominerais, presentes no solo, pode ser feita por meio 
dos seguintes métodos: 
 
 a) Método da análise termodiferencial; 
 b) Método da microscopia eletrônica; 
 c) Método da difratometria de raios X; e 
 d) Método dos corantes orgânicos. 
 
OBS(s). 
a) Convém destacar que o método dos corantes orgânicos é um método simples e 
rápido (ou expedito) para ser realizado; e 
b) Os métodos da microscopia eletrônica e da difratometria de raios X, indicam 
somente a presença do argilomineral no solo, contudo não indicam a quantidade de 
argilomineral no solo. 
 
 A Figura 2.6 mostra uma microfografia do argilomineral caolinita, a qual foi 
obtida com o microscópio eletrônico. Observa-se no canto superior esquerdo da 
Figura 2.6, que a caolinita tem o aspecto de pratos empilhados. 
 
Para maiores minúcias a respeito das técnicas de identificação de 
argilominerais, recomenda-se consultar Rodrigues et al. (1972). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 25 
 
 
 
Figura 2.6 - Microfotografia de uma caolinita. O comprimento da barra de luz é 
5 m (1 micrometro = 1 m = 10-6 m) 
 
 
3 Superfície específica dos solos 
 
3.1 Conceito, e superfície específica de alguns materiais 
 
 
A superfície específica de um solo é a soma das superfícies de todas as 
partículas contidas em uma unidade de peso, ou de volume. 
 
Quanto mais fino um solo maior será sua superfície específica; Assim sendo, 
a superfície específica dos solos argilosos é bem maior do que a dos solos 
arenosos. 
 
 A Tabela 3.1 mostra a superfície específica dos argilominerais caolinita, ilita 
e montmorilonita. 
 
 Observa-se, na Tabela 3.1, que a superfície específica da montmorilonita e 
80 vezes maior do que a superfície específica da caolinita. 
 
 
Tabela 3.1 - Superfície específica dos argilominerais 
 
 
Superfície específica
(m
2
/g)
Caolinita 10
Ilita 80
Montmorilonita 800
Argilomineral
 26 
OBS. De acordo com a Tabela 3.1, a soma das áreas das partículas contidas em 
apenas 1 g de montmorilonita seria suficiente para cobrir a área de um retângulo de 
10 m x 80 m. 
 
 
3.2 Importância da superfície específica dos solos 
 
 
A superfície específica é um dos motivos para que exista diferença entre as 
propriedades físicas dos solos arenosos e dos argilosos. Assim sendo, um dos 
motivos dos solos arenosos apresentarem comportamento diferente dos solos 
argilosos, deve-se a superfície específica do solo, a qual é diferente para os dois 
solos. 
 
OBS. Como exemplo de propriedades físicas dos solos pode-se citar: Peso 
específico dos sólidos, granulometria, expansão, LP (limite de plasticidade), LL 
(limite de liquidez), etc.; Tais propriedades físicas serão estudadas em aulas futuras. 
 
 
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