Material de Apoio 2 Mecânica dos Solos e Fundações

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Material de Apoio 2 de Mecânica dos Solos e Fundações 
 
Rochas: Origem e utilização em Obras Civis: 
- O que são minerais e mineralóides? 
- O que são rochas, quais seus tipos e como elas se formam? 
 
Solos: Origem, formação, características e aplicação em Obras Civis 
- O que são os solos? 
- Como os solos se formam (processos de intemperismo)? 
- Partes Constituintes dos Solos 
- Granulometria, Mineralogia e Cristalografia Aplicadas 
- Solos: Sistemas solo-água 
- Solos: Sistemas solo-água-ar 
 
 
 
ROCHAS: ORIGEM E UTILIZAÇÃO EM OBRAS CIVIS 
O que são minerais e mineralóides? 
Mineral é um elemento ou composto químico, natural, inorgânico, sólido e cristalino formado 
pela interação de processos físico-químicos em ambientes geológicos. Os minerais são classificados de 
acordo com sua composição química e estrutura cristalina. Exemplo: ouro, quartzo, turmalina, 
diamante, grafite, etc. 
Mineralóides são compostos semelhantes aos minerais, mas que não apresentam estrutura 
cristalina e uma composição química específica, ou não são naturais, e/ou ainda, que são de origem 
biológica. Ex: gelo feito na geladeira, conchas de moluscos, pérola, vidro vulcânico, carvão, etc. 
São as “unidades fundamentais” que originam as rochas. 
 
O que são rochas, quais são seus tipos e como elas se formam? 
Rochas são agregados sólidos constituídos por um ou mais minerais e/ou mineralóides. 
Os três grandes grupos (tipos) de rochas são: 
• Rochas Ígneas ou Magmáticas: são aquelas rochas que se formaram pelo resfriamento 
do magma (lava). Podem ser vulcânicas (extrusivas), quando se formam na superfície da Terra, pela 
lava extrudida dos vulcões, ou plutônicas (intrusivas), quando se formam no interior da crosta 
terrestre, pelo resfriamento do magma. 
Exemplos de Rochas Ígneas usadas em obras civis: 
Figura 1 – Exemplos de rochas ígneas intrusiva e extrusiva 
 
 
 
 
 
Granito (intrusiva) Basalto (extrusiva) 
Fonte: www.google.com.br 
 
• Rochas Sedimentares: são as rochas que se formaram pelo processo de sedimentação 
dos grãos inconsolidados da superfície terrestre (os sedimentos). O processo de formação das rochas 
sedimentares inclui: intemperismo (conjunto de processos físico-químicos, físicos, químicos e 
biológicos que desgastam as rochas e as transformam em sedimentos); erosão (soltura dos sedimentos 
das rochas-mãe), transporte (eólico, fluvial, pluvial, marítimo, por geleiras, pela gravidade, etc.), 
sedimentação (momento em que o sedimento deixa de ser transportado e se assenta em alguma bacia 
– área propícia para receber sedimentos e armazená-los) e diagênese (processos de compactação, 
dissolução, cimentação e/ou recristalização diagenética dos sedimentos que geram o produto final – 
a rocha sedimentar). As rochas sedimentares podem ser detríticas (ou clásticas), quando se formam a 
partir de partículas derivadas de outras rochas; biogênicas, quando construídas a partir de materiais 
gerados por organismos vivos, ou quimiogênicas, quando se originam de produtos de soluções 
minerais. 
 
Exemplos de Rochas Sedimentares usadas em obras civis: 
Figura 2 – Exemplos de rochas sedimentares clásticas, biônicas e quimiogênicas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Arenito (clástico) Calcário (biogênico ou quimiogênico) Gipsita (quimiogênico) 
Fonte: www.google.com.br 
• Rochas Metamórficas: são as rochas que se formam por transformações secundárias 
de outras rochas (sedimentares, ígneas ou até mesmo metamórficas) em ambientes com temperaturas 
e/ou pressões suficientemente elevadas, por meio do processo dito Metamorfismo. 
 
Exemplos de Rochas Metamórficas usadas em obras civis: 
 
Figura 3 – Exemplos de rochas metamórficas. 
 
 
 
 
 
 
 
Ardósia Mármore Quartzito 
 (derivada de rochas argilosas) (derivada do calcário) (derivada do arenito) 
Fonte: www.google.com.br 
 
A formação e transformação das rochas ao longo do tempo podem ser representadas pelo 
denominado “ciclo das rochas”, conforme a imagem abaixo. Tal ciclo não se interrompe. Ou seja, 
rochas estão sempre sendo criadas, desgastadas e modificadas no decorrer do tempo geológico. 
Figura 4 – Ciclo das Rochas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: Grotzinger e Jordan, 2013. 
 Alguns exemplos de uso de rochas nas obras civis são: 
➢ Granito: usado como rocha ornamental ou de revestimento. 
➢ Basalto: fabricação de agregados (brita, cascalho), revestimento de estradas, construção de 
diques, produtor de fibras de vidro; usados como isolantes em construções de edifícios, ou 
como rocha ornamental. 
➢ Arenito: fabricação de areia, rocha ornamental ou de revestimento, pedras de alicerce, vidro, 
abrasivos. 
➢ Calcário: fabricação de cal virgem e hidratada, cimento, argamassa, agregados (brita, cascalho, 
areia), etc. 
➢ Gipsita: usada na fabricação de gesso, cimento, vidros, etc. 
➢ Ardósia: rocha ornamental ou de revestimento. 
➢ Mármore: rocha ornamental ou de revestimento. 
➢ Quartzito: revestimentos de pisos, paredes e calçadas, fabricação de tijolos, ou como rocha 
ornamental. 
 
SOLOS: ORIGEM, FORMAÇÃO, CARACTERÍSTICAS E APLICAÇÃO EM OBRAS CIVIS 
O que são os solos? 
 A Definição do que são os solos pode variar de acordo com o aspecto considerado pelo 
profissional. Se alguém perguntar a um engenheiro agrônomo o que ele considera ser o solo, ele 
responderá que solo é a terra fofa e rica na qual as plantações podem se desenvolver. Já um geólogo 
afirmaria que o solo é o material inconsolidado da superfície terrestre proveniente do intemperismo 
das rochas. 
 PARA FINS DE ENGENHARIA, O SOLO É “O AGREGADO NÃO CIMENTADO DE GRÃOS 
MINERAIS E MATÉRIA ORGÂNICA DECOMPOSTA (PARTÍCULAS SÓLIDAS) COM LÍQUIDO E GÁS NOS 
ESPAÇOS VAZIOS ENTRE AS PARTÍCULAS SÓLIDAS” (DAS, 2007), QUE PODE OU NÃO CONTER ALGUM 
TIPO DE CIMENTO NATURAL UNINDO AS PARTÍCULAS SÓLIDAS UMAS ÀS OUTRAS, E QUE PODE SER 
UTILIZADO COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO CIVIL OU COMO SUPORTE TOTAL E/OU PARCIAL 
PARA ESSAS CONSTRUÇÕES. 
 
Como os solos se formam? (Processos de Intemperismo) 
 Os solos se originam a partir da decomposição de rochas expostas a fenômenos de 
intemperismo. 
 O intemperismo é um processo através do qual um agente físico e/ou químico e/ou biológico 
“ataca” as rochas expostas da superfície terrestre, causando seu enfraquecimento e destruição com o 
tempo. 
 Agentes físicos podem ser água de rios, mares, da chuva, ventos, mudanças de temperatura, 
geleiras. Já o agente químico principal é a água intersticial que percola as rochas e retira delas os 
elementos químicos e causa, por conseguinte, mudanças químicas e/ou mineralógicas em sua 
composição, enfraquecendo-as, por meio de processos de oxidação, hidratação, hidrólise, 
carbonatação e/ou lixiviação. Os vegetais são considerados agentes biológicos na destruição das 
rochas. Eles agem no intemperismo físico, causando maior abertura da fissura das rochas com suas 
raízes, e no intemperismo químico, ao causar trocas de elementos químicos entre suas raízes e as 
rochas ao seu redor. 
 Geralmente esses processos físicos e químicos ocorrem ao mesmo tempo, mas, dependendo 
da localização (condições de temperatura e clima), um pode ser predominante sobre o outro. Em 
regiões temperadas, prevalece o intemperismo físico, ao passo que regiões tropicais têm o 
intemperismo químico mais acentuado. Processos físicos geralmente – mas não sempre – mantêm a 
mesma composição mineralógica da rocha original, ao passo que processos físico-químicos, químicos 
ou biológicos geralmente afetam a composição mineralógicaprimária, modificando-a. 
 Um exemplo de processo de intemperismo químico-físico poderia começar com uma variação 
de temperatura que causou uma trinca em uma rocha que, mais tarde, foi percolada por águas que 
atacaram quimicamente seus minerais, enfraquecendo-os. Outra mudança de temperatura pode 
congelar a água dentro das trincas da rocha, o que causaria tensões mais elevadas, ocasionando uma 
quebra ainda maior do corpo rochoso. 
 Uma rocha exposta constantemente a ventos ou à água de um rio, por exemplo, vai sendo 
desbastada aos poucos, gasta, até que se aplaine ou se acabe. 
 O produto final desse processo de intemperismo são os sedimentos, que podem ser 
transportados e depositados em outros lugares (chamados alóctones), ou se acumularem no mesmo 
local em que se formaram (chamados autóctones). As camadas inconsolidadas dos sedimentos 
provenientes das rochas são O SOLO. 
 
Partes Constituintes dos solos 
As três fases constituintes dos solos são os grãos sólidos (minerais, mineralóides, grãos 
orgânicos), a água (ou líquido) e o ar ou vapor de água que ocupam os espaços vazios entre os grãos 
minerais. 
A proporção entre esses três constituintes depende de uma série de fatores, tais como o 
tamanho e o formato dos grãos, o grau de “maciez” ou compactação do solo, e a quantidade de água 
disponível na região de formação do solo ou da zona à qual pertence a amostra do solo (zonas saturada 
ou não saturada). 
Esses três constituintes interagem entre si de diversas formas diferentes, como será analisado 
nas próximas aulas. 
A figura abaixo ilustra os três principais constituintes dos solos das zonas saturada e não 
saturada, de acordo com a sua classificação dada pelas engenharias. 
 
 
Figura 5 – Exemplos de amostras de solo retiradas da zona não saturada (A, 
Sistema solo-água-ar) e da zona saturada (B, sistema solo-água). 
 
 
 
 
 
Fonte: www.google.com.br. 
 
Partes Constituintes dos Solos: partículas sólidas. 
Minerais: tamanhos dos grãos (Granulometria) 
Existem diferentes tabelas de classificação do tamanho dos grãos (Granulometria). No Brasil, 
as escalas mais usadas são a escala da ABNT, a Escala do Departamento de Agricultura dos Estados 
Unidos, a Escala de Atterberg ou Escala Internacional, e a escala de Wentworth: 
 
Tabela 1 – Escala mineralógica da ABNT. 
FRAÇÃO LIMITES 
Matacão De 0,2m a 1m 
Pedra De 6,0cm a 0,2m 
Pedregulho Grosso De 2,0cm a 6,0cm 
Pedregulho Médio De 6,0mm a 2,0cm 
Pedregulho Fino De 2,0mm a 6,0mm 
Areia Grossa De 0,6mm a 2,0mm 
Areia Média De 0,2mm a 0,6mm 
Areia Fina De 0,06mm a 0,2mm 
Silte De 0,002mm a 0,06mm 
Argila Inferior a 0,002mm 
Fonte: ABNT, 1995. 
 
 
 
A B 
ar 
Partículas 
sólidas 
água 
Tabela 2 - Escala Granulométrica do Departamento de Agricultura dos EUA (USDA): 
FRAÇÃO LIMITES 
Cascalho Acima de 2mm 
Areia Muito Grossa De 1mm a 2mm 
Areia Grossa De 0,5mm a 1mm 
Areia Média De 0,25mm a 0,50cm 
Areia Fina De 0,10mm a 0,25mm 
Areia Muito Fina De 0,05mm a 0,10mm 
Silte De 0,002mm a 0,05mm 
Argila Inferior a 0,002mm 
Fonte: Das, 2007; Kimatura, 2004 
 
Tabela 3 – Escala granulométrica de Atterberg (ou Internacional): 
FRAÇÃO LIMITES 
Matacão Acima de 20cm 
Calhau De 2cm a 20cm 
Cascalho De 2mm a 2cm 
Areia De 0,05mm a 2mm 
Silte De 0,002mm a 0,05mm 
Argila Inferior a 0,002mm 
Fonte: Kimatura, 2004 
 
 
 
Tabela 4 - Escala granulométrica de Wentworth 
FRAÇÃO LIMITES 
Matacão Acima de 256mm 
Bloco ou Calhau De 64 a 256mm 
Seixo De 4 a 64mm 
Grânulo De 2mm a 4mm 
Areia Grossa De 1mm a 2mm 
Areia Média De 0,25 mm a 1mm 
Areia Fina De 0,064mm a 0,25mm 
Silte De 0,004mm a 0,064mm 
Argila Inferior a 0,004mm 
Fonte: Wentworth, 1922. 
Rochas mais finas tendem a gerar maior quantidade de argilominerais, formando solos com 
frações predominantemente argilosas ou síltico-argilosas, enquanto rochas mais grosseiras tendem a 
gerar grãos maiores, criando solos de pedregulhos, arenosos ou areno-siltosos. 
 
Minerais: Composição Mineralógica, Cristalografia (Mineralogia e Cristalografia aplicadas) 
 Os minerais que formam os solos dependem da rocha-mãe do qual os referidos solos se 
originaram. No processo de intemperismo, os principais minerais constituintes das rochas da superfície 
terrestre apresentam comportamentos diferentes. Uns possuem maior resistência ao intemperismo, 
enquanto outros são mais facilmente desagregados e modificados. 
 A Série de Goldich apresentada abaixo indica a estabilidade dos principais minerais frente aos 
processos intempéricos: 
 
Figura 6 – Escala de estabilidade de minerais diante do intemperismo de Goldich 
ESTABILIDADE DOS MINERAIS VELOCIDADE DO INTEMPERISMO 
Mais Estável Menor 
Óxidos de Ferro (hematita) 
Hidróxidos de Alumínio (gibsita) 
Quartzo 
Argilominerais 
Muscovita 
Ortoclásio 
Biotita 
Albita 
Anfibólios 
Piroxênios 
Anortita 
Olivina 
Calcita 
Halita 
Menos Estável Maior 
Fonte: Teixeira et al., 2000. 
 São vários os exemplos de minerais que formam os solos. Dentre os mais comumente 
identificados, temos: 
As micas, ortossilicatos de Al (alumínio), Mg (magnésio), K (potássio), Na (sódio), Li (lítio), Mn 
(manganês) ou Cr (cromo) se distinguem no solo por suas delgadas lâminas flexíveis e de quebra fácil, 
além de apresentarem-se como escamas brilhantes que deixam o solo com um brilho característico de 
cores vivas. 
 
Figura 7 – Exemplos de micas. A – Biotita; B – Muscovita. 
 
 
 
 
 
 
Fonte: www.google.com.br. 
 
Os minerais de óxido de ferro mais comuns, que são a hematita (Fe2O3), a magnetita (Fe3O4) 
e a limonita (Fe2O3.H2O); e o grupo dos carbonatos, cujos minerais mais importantes são a calcita 
(CaCO3) e a dolomita ((CO3)2CaMg). 
Figura 8 - Exemplos de óxido de ferro e carbonato: A- Hematita e B-Calcita. 
 
 
 
 
 
 
Fonte: www.google.com.br. 
 
 O quartzo, bastante comum nas rochas, é um mineral constituído por SiO2 (o principal do 
grupo dos silicatos) que tem uma capacidade grande de resistência ao intemperismo e que pode 
formar areias ou siltes. Sua estrutura cristalina forma tetraedros de sílica, e seu hábito cristalino é o 
de um prisma hexagonal com bases formadas por pirâmides hexagonais: 
Figura 9 – Exemplo de cristal de quartzo e seu hábito cristalino. 
 
 
Hábito cristalino do quartzo. 
 
 
 
Fonte: www.google.com.br 
A B 
A B 
Outros minerais que também são encontrados sob a forma de areias ou siltes são a gibsita, os 
feldspatos (anortita, albita, ortoclásio), a calcita e as micas (muscovita, biotita). 
 Os feldspatos são facilmente atacados pelo intemperismo, e formam os argilominerais, que 
constituem a maior parte da fração mais fina dos solos, geralmente com dimensões inferiores a 
0,004mm ou 0,002mm (veja escalas granulométricas acima). A composição mineralógica dos 
feldspatos é formada por Si (silício), O (oxigênio), Al (alumínio) e de um metal alcalino ou alcalino 
terroso K (potássio), Na (sódio) ou Ca(cálcio). A mineralogia e o arranjo cristalino dos argilominerais, 
bem como seu tamanho reduzido, faz com que apresentem um comportamento bastante distinto das 
partículas de areia e silte. 
 Argilominerais possuem estrutura complexa, que foge ao escopo da aula. Entretanto, a 
interação de solos argilosos com a água é importante para as obras civis. Por isso, aqui são destacados 
três dos argilominerais mais comuns na natureza: a caulinita [Al2Si2O5(OH)4], a ilita 
{(K,H3O)(Al,Mg,Fe)2(Si,Al)4O10[(OH)2,H2O]}, e a esmectita [(Mg, Ca)O.Al2O3Si5O10.nH2O]. 
Figura 10 – Exemplos das três categorias de argilominerais.caulinita ilita montmorilonita (esmectita) 
Fonte: www.google.com.br 
 
Os argilominerais, de acordo com sua composição química, apresentam dois tipos de 
estruturas: 
➢ Tetraedros justapostos num plano, com átomos de silício ligados a quatro átomos de 
oxigênio (SiO2): 
 
Figura 11 – Exemplo de arranjo tetraédrico. 
 
Oxigênio (O) 
 Silício (Si) 
 
 
Fonte: Autoria Própria, 2016. 
➢ Octaedros com átomos de Alumínio que são circundados por seis átomos de oxigênio 
ou por hidroxilas (OH) [Al(OH)3]. 
Figura 12 – Exemplo de arranjo octaédrico. 
 
Oxigênio (O) ou Hidroxila (OH) 
Alumínio (Al) 
 
 
Fonte: Autoria Própria, 2016. 
Essas estruturas se ligam umas às outras por meio de átomos de oxigênio que pertencem 
simultaneamente a ambas. As formas pelas quais esses elementos se ligam uns aos outros formam as 
diversas espécies de argilominerais. 
 Se representarmos os tetraedros por e os octaedros por temos: 
 CAULINITA: Uma camada tetraédrica e uma octaédrica: 
Figura 13 – Representação 
esquemática da caulinita. 
 
 
Fonte: Pinto, 2006; Caputo, 2000. 
 Chama-se a esta estrutura de camada de 1:1. Ela determina uma espessura de 
aproximadamente 7 Angstrons (1 Å = 10-10m). Esse tipo de ligação confere uma estrutura de ligação 
atômica forte à Caulinita, com ligações de hidrogênio que impedem a sua separação e a introdução de 
água entre as camadas. Por isso, a estrutura fica rígida, e a argila caulinítica é relativamente estável na 
presença de água. 
 ESMECTITA E ILITA: o arranjo octaédrico é encontrado entre duas camadas do arranjo 
tetraédrico. Essa estrutura de camadas é chamada de 2:1. 
 O arranjo da esmectita ficaria como segue: 
Figura 14 – Representação esquemática do arranjo da esmectita. 
 
 Água 
 Cátion Ca, Na 
 
Fonte: Pinto, 2006; Caputo, 2000. 
+ + 
+ 
 A ligação entre as unidades se dá por íons O2- e O2+ dos arranjos tetraédricos, que são bem 
mais fracas que as ligações da camada octaédrica com uma tetraédrica (íons O2+ dos tetraedros com 
OH- dos octaedros). Por isso, argilas esmectíticas (ou montmoriloníticas) são bastante instáveis na 
presença da água, tornando-se muito expansivas. Com duas camadas de água, as esmectitas ficam 
com uma espessura de 14 Å. 
 O arranjo da Ilita, que também obedece à estrutura de 2:1, ficaria como segue: 
Figura 15 – Representação esquemática do arranjo da ilita. 
 
 Íons não permutáveis k (potássio) fixo 
 Íons permutáveis 
 
Fonte: Pinto, 2006; Caputo, 2000. 
 
Apesar de as Ilitas terem estruturas análogas às esmectitas (montomorilonitas), elas são 
menos expansivas, pois os íons de potássio impedem parcialmente a penetração da água. A espessura 
fica em torno de 10 Å. 
 Por causa dessa diferença entre as ligações das camadas das argilas, para um volume ou uma 
massa iguais entre caulinita e esmectita, a superfície específica das partículas de esmectita será 100 
vezes maior que a da caulinita. Essa diferença de tamanho de superfície específica é bastante 
importante, tendo em vista que as forças de superfície são muito importantes no comportamento de 
partículas coloidais. 
 A superfície específica de um sólido é a soma das superfícies de todas as partículas contidas na 
unidade de volume. Ou seja, a superfície total de um conjunto de partículas dividida por seu peso. 
Quanto mais fino for o solo, portanto, maior será sua superfície específica. 
 Assim, as superfícies específicas das argilas seriam, de acordo com Caputo (2000): 
 Caulinita: 10m2/g 
 Ilita: 80m2/g 
 Esmectita (Montmorilonita): 800m2/g 
 O comportamento das argilas, entretanto, é ainda mais complexo. É comum que ocorram 
imperfeições nas composições mineralógicas das argilas e, portanto, os átomos de silício ou alumínio 
são muitas vezes substituídos por outros átomos de outros elementos químicos (por exemplo, Mg). 
Essas substituições são consideradas SUBSTITUIÇÕES ISOMÓRFICAS, porque não alteram o arranjo 
atômico, mas fazem com que as partículas fiquem com cargas negativas. 
 Os cátions livres do solo geralmente neutralizam as cargas negativas das argilas. Exemplos são 
o cálcio (Ca), ou sódio (Na), aderidos às partículas das argilas (especialmente pelas montorilonitas e 
ilitas). Entretanto, essas partículas não têm uma força de atração de camadas contíguas muito forte, e 
+ + 
+ 
por isso não impedem a entrada de água nessas camadas. E essa liberdade de movimento entre as 
placas das argilas explica sua enorme capacidade de absorção de água, sua expansão quando em 
contato com a água, e sua considerável contração ao se secar. 
 Além disso, as bordas das partículas argilosas apresentam cargas positivas devido à 
descontinuidade da estrutura molecular, que são neutralizadas por íons negativos. 
 A percolação de soluções químicas, que muitas vezes ocorre quando o solo argiloso entra em 
contato com água intersticial, é responsável por trocar facilmente íons e cátions. O tipo de cátion 
presente em uma argila condiciona seu comportamento. Uma argila com Na é muito mais sensível à 
água que uma com Ca adsorvido. Por isso as argilas apresentam comportamentos tão diversos, e por 
isso é tão complicado correlacioná-los por meios de índices empíricos. 
 
 Argila Expandida 
 Não se deve confundir a argila natural, presente nos solos e assim denominada pela 
granulometria de seus grãos consttuíntes, com a argila expandida. 
 A argila expandida é um agregado cerâmico leve que é produzido por meio do aquecimento 
de alguns tipos de argila natural a temperaturas que variam entre 1000°C e 1200°C, por sinterização 
ou em forno rotativo. 
O processo de sinterização consiste em misturar a argila da matéria-prima original com 
combustível (geralmente coque ou carvão moído). Ela então sofre expansão devido à formação de 
gases causada pelo aumento da temperatura. Já pelo processo em forno rotativo, ao serem aquecidas, 
parte dos elementos constituintes das argilas utilizadas na fabricação das argilas expandidas de 
fundem, gerando uma massa viscosa, enquanto outra parte dos constituintes da matéria-prima 
original se decompõe quimicamente, liberando gases que são incorporados pela massa viscosa e 
expandindo-a até sete vezes o seu volume original. 
 O resultado é um material cerâmico leve, com núcleo com estrutura alveolar (poroso), de 
formato arredondado cuja granulometria varia entre 0 e 32mm, cuja densidade média é menor que 
aquela da matéria-prima original, variando entre 650 kg/m³ e 900kg/m³ para aquelas produzidas por 
sinterização e entre 300 kg/m³ e 650kg/m³ para aquelas produzidas em forno rotativo. Ela possui 
elevadas permeabilidade, inércia química, alta durabilidade e proporciona alta resistência aos locais 
nos quais é aplicada. 
 Devido à sua menor densidade em relação ao produto original, a argila expandida é utilizada 
como agregado leve na fabricação de concretos, além de ser um excelente isolante térmico e acústico, 
aumentar a resistência contra incêndios e ser utilizada como forração de plantas em projetos de 
jardinagem e paisagismo. 
 
 
 
Figura 16 – exemplo de argila expandida. 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: www.google.com.br 
 
Partes Constituintes dos Solos: Sistema Solo-Água. 
 As moléculas de água possuem uma distribuição assimétrica de seus átomos. Isso faz com que 
elas se comportem como se fossem dipolos elétricos, com cargas positivas e negativas (H+ e OH-). 
Quando entram em contato com as argilas, as moléculas de água são atraídas pelas cargas negativas 
que circundam as camadas de argila. 
 No caso das esmectitas, a água penetra entre as partículas e forma estruturascom duas 
camadas de moléculas de água entre as camadas estruturais das argilas. Essa água aumenta a distância 
basal das camadas a 14 Å e, se mais água entrar, a distância aumenta até que as camadas se libertem 
uma das outras. Já nas ilitas não há entrada de água entre as camadas, porque os íons de potássio 
presentes nessa argila provocam uma ligação mais forte entre as camadas, fazendo as ilitas 
demonstrarem um comportamento intermediário entre a caulinita e a esmectita. 
 Se houver o aumento da quantidade de água no solo, ela acaba formando uma camada em 
torno das partículas de argila denominada CAMADA DUPLA (ou camada adsorvida). As características 
da camada dupla dependem: 
➢ Da valência dos íons presentes na água 
➢ Da concentração eletrolítica, 
➢ Da temperatura 
➢ Da constante dielétrica do meio. 
 Essas primeiras camadas de água em torno das partículas dos argilominerais do solo estão 
firmemente aderidas a eles devido às forças eletroquímicas. Essas águas são diferentes das águas 
livres, e esse estado é chamado de água sólida. Os contatos entre as partículas do solo nesse estado 
são feitos pelas moléculas de água que os cercam (que estão a eles aderidas). O comportamento dos 
solos neste caso, suas deformações e resistência, dependerão desses contatos feitos por meio das 
moléculas de água. 
 Os “tipos” de água que podem ser encontrados em um solo são: 
➢ Água Adsorvida ou adesiva: são as camadas de águas fortemente ligadas às partículas 
sólidas dos solos. 
➢ Água de constituição: água que faz parte da estrutura atômica da partícula sólida do 
solo. 
➢ Água livre: é a água que preenche todos os vazios entre as partículas sólidas dos solos. 
Seus estudos são regidos pela hidráulica. 
➢ Água capilar: é a água que sobe além da superfície da água livre nos interstícios 
capilares de solos de grãos finos. (Fenômenos capilares serão estudados mais à frente) 
➢ Água higroscópica: aquela que ainda se encontra em um solo seco ao ar livre. 
As águas livre, capilar e higroscópica são as únicas que podem evaporar completamente pelo 
efeito do calor a uma temperatura em torno de 100°C (geralmente, adimitem-se temperaturas entre 
105 e 110°C). 
 
Figura 17 – Tipos de água presentes nos solos. 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: Caputo, 2000. 
 
Partículas de argila próximas em ambiente úmido geram forças de atração e repulsão entre 
elas. As forças de repulsão se devem às cargas líquidas negativas, ao passo que as forças de atração 
ocorrem devido às forças de Van der Waals e de ligações secundárias que atraem materiais adjacentes. 
Essas forças de atração e repulsão geram dois dos tipos de ESTRUTURA DOS SOLOS. 
 
Estruturas dos Solos 
A estrutura de um solo é o arranjo ou disposição de suas partículas constituintes. 
Há dois tipos básicos de estruturas de solos baseados na relação entre suas partículas devido 
à atração e repulsão de umas pelas outras: 
FLOCULADA: os contatos das partículas se dão pelas faces e arestas, ainda que através da água 
adsorvida no solo. A salinidade da água interfere nas estruturas floculadas das argilas sedimentares: 
em águas salgadas, a estrutura é bastante aberta, com um relativo paralelismo entre as partículas, em 
virtude das ligações de valência secundária. Em águas doces, as estruturas resultam da atração das 
cargas positivas das bordas com as cargas negativas das faces das partículas. 
DISPERSA: quando as partículas se posicionam paralelamente, face a face. 
Figura 18 – Exemplos de estruturas dos solos. 
 
 
 
 
 
Fonte: Pinto, 2006. 
 
Esses sistemas são, entretanto, simplificados. Solos residuais e compactados possuem 
estruturas mais complexas. 
 Caputo (2000) destaca as seguintes estruturas, que podem ser comparadas às demonstradas 
acima: 
 GRANULAR SIMPLES: 
 Característica de areias e pedregulhos, a estrutura granular simples ocorre quando predomina 
a foça da gravidade na disposição das partículas, que se apoiam diretamente umas sobre as outras. De 
acordo com a maneira pela qual os grãos se agrupam, a estrutura pode ser mais densa ou mais solta, 
o que é definido pelo grau de compacidade que será estudado mais para frente no curso. Comparada 
à estrutura dispersa. 
ALVEOLAR OU FAVO DE ABELHA e FLOCULENTA: 
Ambas são típicas em sedimentos finos e a estrutura Alveolar pode ocorrer em algumas areias. 
Elas se formam com a atração molecular das partículas que estão se sedimentando, que faz com que 
elas se arranjem em formato arcos, conforme mostrado nas imagens abaixo: 
Figura 19 – Exemplos de estruturas alveolar e floculenta dos solos. 
 
 
 
 Estrutura alveolar Estrutura Floculenta 
Fonte: Caputo, 2000. 
Elas equivalem à estrutura floculada de Pinto (2006). 
ESTRUTURA EM ESQUELETO 
Ocorrem quando o solo contém partículas de granulometria mais grosseira e mais fina, que se 
dispõem de modo a formarem um esqueleto, no qual os interstícios dos grãos mais grossos são 
parcialmente ocupados por uma estrutura de grãos mais finos, como ocorre nas argilas marinhas: 
Figura 20 – Exemplo de estrutura em esqueleto dos solos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: Caputo, 2000. 
 
Partes Constituintes dos Solos: Sistema Solo-Água-ar. 
 Quando o solo não se encontra saturado, o ar pode preencher seus vazios em forma de bolhas 
oclusas (caso esteja em pequenas quantidades) ou em forma de canalículos intercomunicados, 
inclusive com o meio externo. 
 As interações entre a água e o ar no meio das partículas dos solos são medidas pela tensão 
superficial e pela tensão de sucção, que são responsáveis por diversos fenômenos de comportamento 
dos solos que serão abordados mais adiante no curso. 
 
 
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Janeiro: ABNT, 1995. 
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Departamento de Engenharia Civil, Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Campo Mourão, 
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