Aula 3_Propriedades Físicas do Solos

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Aula 3 – Propriedades 
Físicas do Solo
CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS
Disciplina Mecânica dos Solos I
Curso de Engenharia Civil
Profª Karina S F Pinheiro
Mestre em Engenharia de Minas - UFCG
Esp. em Gestão de Recursos Hídricos e Meio Ambiente – UEMA / Esp. em Geotecnia de Obras de Engenharia - NAVIGARE
Índice
Composição do solo
Forma
Estrutura
 Textura
 Granulometria do solo
O que você vê?
https://www.google.com.br/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=2ahUKEwjRoJvM0qrkAhWTK7kGHWMeDU8QjRx6BAgBEAQ&url=/url?sa%3Di%26rct%3Dj%26q%3D%26esrc%3Ds%26source%3Dimages%26cd%3D%26ved%3D%26url%3Dhttps%3A%2F%2Fwww.facebook.com%2FValparaisodeolho%2F%26psig%3DAOvVaw1QDzIiqnd_XNrKcIk_NeLP%26ust%3D1567256203756405&psig=AOvVaw1QDzIiqnd_XNrKcIk_NeLP&ust=1567256203756405
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quartzo, feldspatos, 
plagioclases, micas, piroxenas, 
anfíbolas, olivinas, etc. 
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❑ Material mineral (Rochas)
a) Primários: Quartzo e Feldspatos – AREIAS e
SILTES
• São originados do material de origem do solo
e facilmente se desintegram.
b) Secundários: Ilitas, calcocitas,
montmonirolitas – ARGILAS E ARGILOMINERAIS
• São produtos do intemperismo e na maioria
das vezes apresentam composição química
diferenciada.
❑ Material orgânico (Organismos)
• O arranjo destes dois materiais possibilita
espaços porosos entre as partículas. Ao contrário
do que o nome sugere (sólido) pode haver
movimentação entra as partes.
Fase sólida (Matriz do solo) 
Entre as características 
físicas do solo, na 
Mecânica do Solos, 
estuda-se aquelas 
aplicadas a 
classificação 
geotécnica do solo
Forma das partículas do 
solo e sua Estrutura
Forma das partículas do solo
a) Granular, mais exatamente , com forma poliédrica. São
as que predominam nos pedregulhos, areias e siltes.
b) Laminares, isto é, semelhantes a lamelas ou
escamas . São as que se encontram nas argilas.
https://www.google.com.br/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=2ahUKEwjrtsHhl7DhAhV6ILkGHfS6DQQQjRx6BAgBEAQ&url=/url?sa%3Di%26rct%3Dj%26q%3D%26esrc%3Ds%26source%3Dimages%26cd%3D%26ved%3D%26url%3Dhttp%3A%2F%2Fufrrj.br%2Finstitutos%2Fit%2Fdeng%2Frosane%2Fdownloads%2Fmaterial%2520de%2520apoio%2FAPOSTILA_SOLOS.pdf%26psig%3DAOvVaw1SFKIiqy-e14amExkQrQZ8%26ust%3D1554251869766392&psig=AOvVaw1SFKIiqy-e14amExkQrQZ8&ust=1554251869766392
Forma das partículas do solo
Forma das partículas do solo
Consiste no arranjo ou disposição das partículas 
constituintes do solo.
ESTRUTURA: da combinação das forças de atração e de
repulsão entre as partículas resulta a estrutura dos solos, que tem
um papel importante em seu comportamento, quer seja no
cisalhamento, compressibilidade e permeabilidade.
Principais
componentes
da estrutura dos
solos
a)A mineralogia do solo;
b)O tamanho das partículas;
c)O arranjo físico das partículas;
d)As proporções relativas das partículas
(argila, silte, areia e pedregulho);
e)o tamanho dos poros do solo;
f) O ar contido nos poros do solo;
g)A forças existentes entre as partículas do
solo; e
h) Etc.
Tipos de Estrutura do solo
a) Blocos, na forma
Angular ou Subangulares
b) Prismáticas, na forma de Colunas (topos
arredondados) e Prismáticos (plana, topos
angulares)
Tipos de Estrutura do solo
c) Fibrilares, encontrada em solos turfosos
Tipos de Estrutura do solo
• Na estrutura dos solos grossos, as
partículas se apoiam diretamente uma
sobre as outras.
• No caso de areias, a estrutura do solo
varia de uma estrutura fofa até uma
estrutura compacta.
• No processo de sedimentação dos solos
grossos a força que prevalece é a força
da gravidade, ou o peso próprio dos
grãos.
ESTRUTURA DOS SOLOS GROSSOS
ESTRUTURA DOS SOLOS 
FINOS
❖ Estrutura alveolar e estrutura floculenta
Os solos finos de acordo com Terzaghi podem 
apresentar 2 (dois) tipos de estruturas, as quais 
são: Estrutura alveolar e estrutura floculenta. 
a) Características da estrutura 
alveolar 
▪ A estrutura alveolar é característica em solos 
com partículas da ordem de 0,02 mm (ou 
siltes), onde as forças de gravidade e as forças 
de superfície quase se equivalem. 
▪ Quando as partículas da ordem de 0,02 mm se 
unem para sedimentar na água, ou no ar, as 
partículas formam uma estrutura alveolar 
semelhante a favos de abelha.
OBS. Alvéolos são as pequenas cavidades 
do favo de mel. 
• Na estrutura alveolar, os alvéolos são 
formados por poucas partículas de solo, 
portanto não existe formação grumos de 
partículas. 
OBS. Grumo é uma aglomeração de várias 
partículas.
Na estrutura alveolar observe que o alvéolo é formado pela união de
poucas partículas de solo, ou seja, não existem grumos de partículas
para formar os alvéolos.
Estrutura alveolar de um solo fino com partículas da 
ordem de 0,02 mm 
Estrutura 
alveolar 
b) Características da estrutura floculenta
• A estrutura floculenta ocorre em partículas menores
que 0,02 mm; Portanto, ocorre em siltes e argilas.
• As partículas com diâmetro menor que 0,02 mm
necessitam se unir e formar grumos para sedimentar.
Então, após a sedimentação dos grumos de partículas
é formada a estrutura floculenta.
• A estrutura floculenta é semelhante a estrutura
alveolar; Contudo, diferentemente, da estrutura
alveolar onde os alvéolos são formados por poucas
partículas de solo, na estrutura floculenta os alvéolos
são formados por grumos de partículas (ou várias
partículas).
ESTRUTURA DOS SOLOS FINOS
Estrutura 
floculenta
Estrutura floculenta com os alvéolos formados 
por grumos de partículas. 
Estrutura floculenta de um solo fino, com partículas menores 
que 0,02 mm (siltes e argilas) 
OBS.: Destaca-se que o processo de sedimentação (ou deposição de partículas) dos solos envolve
partículas dos mais diversos tamanhos; Assim sendo, raramente, as estruturas alveolar e floculenta ocorrem
isoladamente.
ESTRUTURA DOS SOLOS 
FINOS e GROSSOS
▪ A estrutura esqueleto ocorre em solos formados por
grãos finos e grãos grossos.
▪ Na estrutura esqueleto, os grãos grossos se dispõem
de maneira tal que os interstícios (ou pequenos
espaços) entre os grãos grossos são ocupados por
uma estrutura de grãos mais finos.
• Pode-se observar, na Figura ao lado, que a estrutura
esqueleto é formada por: grãos de silte, de partículas
de argila, e por partículas coloidais de baixo e de alto
grau de adensamento.
• OBS(s). a) Substância coloidal é uma substância que
tem a natureza gelatinosa; e b) Floco é uma partícula
em forma de folha.
• Como exemplo de solos com estrutura tipo esqueleto
tem-se as argilas marinhas (ou do mar)
Estrutura esqueleto formada por: grãos 
de silte, de partículas de argila, e por 
partículas coloidais de baixo e de alto 
grau de adensamento 
Solos sem ESTRUTURA
Curiosidades!
Estrutura das Argilas 
As 5 (cinco) estruturas de solo possíveis de serem encontradas nas argilas, as quais são 
apresentadas por Craig (2007) 
Estruturas das argilas segundo Craig (2007) 
OBS. Embora, a literatura não registre, possivelmente as estruturas de solo descritas por 
Craig (2007), somente, são observadas por meio de microscópios. 
Argilas e 
coloides 
do solo
• Argilas silicatadas bem 
cristalizadas 
• Argilas silicatadas não 
cristalinas
Óxidos de ferro e alumínio
Coloide: compreende as partículas do solo menores que 1 m que são responsáveis pela
atividade química do solo.
Propriedades Gerais das Argilas
Área da superfície específica
Adsorção de água pelo solo
• Quanto maior a área
superficial externa do
coloide de solo, maior
será a quantidade de
água retida quando
um solo está seco ao
ar.
• As moléculas de água
que são adsorvidas
entre as unidades
cristalográficas podem
causar o afastamento
entre as suas camadas,
fazendo que a ARGILA
se torne MAIS PLÁSTICA
– Há um aumento de
volume – Impróprio
para construção.
Argilas
2
8
• Argila é um material natural, mineral ou rocha sedimentar, de textura
terrosa, de granulação fina, constituída essencialmente deargilominerais,
podendo conter outros minerais que não são argilominerais (quartzo,
pirita, hematita, etc), matéria orgânica e outras impurezas.
Segundo a CPRM (2019), a
Argila é o nome dado a um
sedimento formado por
partículas de dimensões muito
pequenas, abaixo de 1/256
milímetros (4 micrômetros) de
diâmetro. Esse sedimento
pode ser formado por apenas
um mineral argiloso, mas, o
mais comum é ser formado
por uma mistura deles, com
predomínio de um.
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Argilominerais : Argilominerais são minerais constituídos por 
silicatos hidratados de alumínio e ferro, podendo conter elementos 
alcalinos - sódio, potássio - e alcalinos terrosos - cálcio, magnésio. 
• Os argilominerais são os minerais característicos das argilas;
quimicamente são silicatos de alumínio ou magnésio
hidratados, contendo em certos tipos outros elementos como
ferro, potássio, lítio e outros.
Todo argilomineral é uma 
argila, mas nem toda a argila é 
um argilomineral... 
Estrutura das argilas 
Argilas não expansivas – Caulinita, ilita e clorita
Argilas levemente expansivas – grupo das
vermiculitas
Argilas altamente expansivas - grupo das esmectitas
(Montmorilonita ou Bentonita)
Estrutura das argilas – Tipos de Argilas
Caulinita
Caulinita
Vermiculita
Motimorilonita
Bentonitas
Clorita
Ilitas
Estrutura das argilas 
silicatadas do tipo 1:1 
A caulinita ou caolim (em inglês) é um argilo-
mineral de alumínio hidratado, 1:1, formado
pelo intemperismo gerado pela hidrólise
parcial, em condições de drenagem menos
eficientes, onde todo o potássio é totalmente
eliminado pela quebra pela água, e 66% da
sílica permanece no mineral, formado através
da seguinte reação:
2 KAlSi3O8 + 11 H2O → Si2Al2O5(OH)4 + 4H4SiO4
+ 2K+ + 2OH-
Argila não expansiva - Caulinita
https://pt.wikipedia.org/wiki/Argilomineral
https://pt.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3lise
https://pt.wikipedia.org/wiki/Pot%C3%A1ssio
https://pt.wikipedia.org/wiki/Alum%C3%ADnio
https://pt.wikipedia.org/wiki/Sil%C3%ADcio
https://pt.wikipedia.org/wiki/Hidrog%C3%AAnio
https://pt.wikipedia.org/wiki/Oxig%C3%AAnio
Argilas expansivas
Alguns solos contêm grandes quantidades de argilas expansivas
(esmectites - montmorilonites ou bentonitas), isto é, argilas que,
quando molhadas, incorporam moléculas de água na sua
estrutura cristalina, o que tem como consequência um aumento
de volume.
Quando secam dá-se o processo inverso, com libertação das
moléculas de água e redução de volume, processo este
designado por hidrocompacção e ocorre gretas resultantes da
contração.
Nesses solos verificam-se, por consequência, variações
volumétricas que interferem de forma muito significativa em sua
estabilidade.
Argila expansiva - Montmorilonita
Quando os minerais 
das argilas estão se 
cristalizando, os 
cátions com 
tamanho 
semelhantes 
podem ser substituir 
parte dos átomos Si, 
Al, Mg nas 
respectivas lâminas 
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• Podemos compreender, portanto, que o fenômeno conhecido por
substituição isomórfica, pode ocorrer substituição de um elemento
por outro na estrutura de uma argila ou argilomineral.
• 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+.
Substituição isomórfica
Variedade de argilas
Expansão das argilas causam 
diversos problemas nas Obras 
de Engenharia. 
Segundo Folque (1980) e Morales & Morales (2004), os 
principais danos que se podem encontrar em fundações 
em solos expansivos são os seguintes: 
- Distorção e fissuração de pavimentos e lajes de pavimento;
- Fissuras da fundação em vigas, paredes e poços perfurados;
- Portas e janelas atoladas ou desalinhadas;
- Falha de aço ou betão em blocos que suportam vigas;
- Fendas oblíquas, mostrando que houve abatimento dos cunhais ou
levantamentos da zona média das paredes;
- Os danos são mais acentuadas nas faces de edificações expostas
às maiores oscilações térmicas;
- Rotura de condutas;
- Danos nos andares superiores do edifício, quando o movimento na
estrutura é significativo.
Distorção e fissuração de pavimentos e lajes de 
pavimento
Fissuras da fundação em vigas, paredes e poços perfurados; 
Portas e janelas atoladas ou desalinhadas
Falha de aço ou betão em blocos que suportam vigas
O concreto ou betão é 
o material mais 
utilizado na 
construção civil, 
composto por uma 
mistura de água, 
cimento e agregados. O 
cimento é o 
aglomerante do 
concreto que une os 
agregados. Estes 
podem ser agregados 
miúdos (areias naturais 
ou artificiais) ou 
agregados graúdos 
(pedras britadas ou 
seixos).
Fendas oblíquas, mostrando que houve 
abatimento dos cunhais ou levantamentos da 
zona média das paredes
Ligação perfeita 
entre as 
fachadas de 
edifícios 
formando um 
ângulo; termo 
que define a 
pedra talhada, 
que faz a ligação 
entre duas 
paredes da 
fachada.
https://www.google.com.br/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=2ahUKEwjc8a_816LhAhW5ILkGHZ4CASsQjRx6BAgBEAQ&url=/url?sa%3Di%26rct%3Dj%26q%3D%26esrc%3Ds%26source%3Dimages%26cd%3D%26ved%3D%26url%3Dhttp%3A%2F%2Fportal.iphan.gov.br%2Ffiles%2Finternacional%2FBackup%2520SCristovao%2520FINAL%252020-02-08LOW.pdf%26psig%3DAOvVaw0lAWdSo8jhbnVOdOO2dQVM%26ust%3D1553788481494550&psig=AOvVaw0lAWdSo8jhbnVOdOO2dQVM&ust=1553788481494550
Rotura de condutas
Granulometria – tamanho dos 
grãos constituintes do solo
GRANULOMETRIA (Tamanho dos Grãos)
✓Todos os solos em sua fase sólida, contém partículas de diferentes tamanhos 
em proporções mais variadas;
✓Determinação do tamanho das partículas e suas respectivas porcentagens de 
ocorrência permitem obter a distribuição granulométrica.
ABNT
Determinação por processo de peneiramento
Determinação 
sedimentação em 
meio líquido
Cascalho
Areia
Silte
Argila
a) SOLOS GROSSOS : aqueles em que a maioria absoluta dos grãos possui
diâmetro maior que 0,074mm (> 50% em peso, dos seus grãos, são
retidos na peneira # 200).
Ex: Pedregulhos e areias .
Pedregulho Areia
Descrição granulométrica
https://www.google.com.br/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&ved=2ahUKEwiO--Drs6XhAhVUDrkGHdyeAiEQjRx6BAgBEAQ&url=http://sinop.unemat.br/site_antigo/prof/foto_p_downloads/fot_14968aula_02_-_pdf_Aula_02_-.pdf&psig=AOvVaw2HVGVyCnJu4Oen2xUzMMOf&ust=1553882017914266
b) SOLOS FINOS : aqueles em que a maioria absoluta dos grãos possui diâmetro menor
que 0,074mm, ou seja são solos que a maioria da sua massa passa na peneira #200.
Descrição granulométrica
Ex: Siltes e argilas.
Descrição granulométrica
c) TURFAS : solos altamente orgânicos, geralmente fibrilares e extremamente 
compressíveis . 
TEXTURA
Definição: Corresponde à proporção relativa das frações
granulométricas existentes num solo, ou seja, o quanto se tem de areia,
silte e argila numa amostra de solo.
✓ Solos de Textura Arenosa (Solos Leves): Solos com teor
de areia > 70% e de argila < 15%; permeáveis, leves, de
baixa capacidade de retenção de água (alta drenagem),
baixo teor de matéria orgânica e altamente susceptíveis à
erosão.
✓ Solos de Textura Média (Solos Médios): Solos com certo
equilíbrio entre teores de areia, silte e argila. Boa
drenagem e capacidade de retenção de água e índice
médio de erodibilidade.
✓ Solos de Textura Argilosa (Solos Pesados): Solos com
teor de argila > 35%. Baixa permeabilidade e alta
capacidade de retenção de água. Maior força de coesão
entre as partículas. Mais resistentes à erosão, mas são
altamente susceptíveis à compactação.
TEXTURA - Identificação pelo tato
✓ Textura arenosa – a amostra de solo não se torna coesa, 
como uma bola, desfazendo-se facilmente. 
❖ A amostra forma uma pequena bola, mas não uma tira: 
areia-franca. 
❖ Rangido audível e áspero: franco-arenosa
✓ Textura siltosa – sensação de maciez e sedosidade.
❖ Rangido não é audível: franco-siltoso
❖ Sensação áspera e macia, e o rangido não é 
claramente audível:franco
✓ Textura argilosa – o solo exibe dominante pegajosidade e 
plasticidade, formando fios longos.
❖ Sensação de pequena aspereza e sedosidade e o 
rangido não é claramente audível: argila
❖ Sensação é de maciez e sedosidade; o rangido não é 
audível: argilo-siltosa. 
https://www.google.com.br/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=2ahUKEwifwo7HqaXhAhWxIbkGHdbFCVkQjRx6BAgBEAQ&url=/url?sa%3Di%26rct%3Dj%26q%3D%26esrc%3Ds%26source%3Dimages%26cd%3D%26ved%3D%26url%3Dhttps%3A%2F%2Fedisciplinas.usp.br%2Fmod%2Fresource%2Fview.php%3Fid%3D173861%26psig%3DAOvVaw0LVyqcNuV-Y5ZUErQwXDI4%26ust%3D1553878830626017&psig=AOvVaw0LVyqcNuV-Y5ZUErQwXDI4&ust=1553878830626017
Como 
determinar 
a TEXTURA?
> 0,074 mm 
(#200)
TAMANHO – Granulometria: Processo de Peneiramento
(Norma Técnica NBR No. 7186 da ABNT)
TAMANHO – Processo de Peneiramento
Peneiras ASTM
Os solos recebem designações segundo as dimensões das partículas compreendidas entre determinados limites
convencionais, conforme figura abaixo. Nesta estão representadas as classificações adotadas pela A.S.T.M (American
Society for Testing Materials), A.A.S.H.T.O. (American Association for State Highway and Transportation Officials), ABNT
(Associação Brasileira de Normas Técnicas) e M.I.T (Massachusetts Institute of Technology). No Brasil a Associação
Brasileira de Normas Técnicas (ABNT/NBR 6502/95)
Com base no resultado da análise granulométrica são identificadas as
porcentagens de cada material e o nome do solo é dado começando pelo
material que tem a maior porcentagem; a seguir são citados os outros
tipos de materiais que compõem o solo. Abaixo estão apresentados
alguns exemplos:
- argila siltosa;
- argila silto arenosa;
- areia argilosa com pedregulhos;
- areia siltosa;
- silte arenoso;
- silte argiloso.
Ver análise granulométrica do solo na 
próxima aula!
https://www.youtube.com/watch?v=dAW7N6zHv-Q
https://slideplayer.com.br/slide/2726856/
https://slideplayer.com.br/slide/11869484/
https://pt.slideshare.net/JosLeandroAraujo/morfologi
a-do-solo-50022993
https://www.youtube.com/watch?v=p8bElVBLG1Y
Sites interessantes!
Referências bibliográficas 
CAPUTO, H. P. Mecânica dos solos e suas aplicações
(fundamentos). Vol. 1. 6. ed., Rio de Janeiro - RJ: Livros
Técnicos e Científicos Editora S. A., 2007. 234p.
(Bibliografia Principal) – CAP. 2, 3 e CAP. 5
CRAIG, R. F. Mecânica dos solos. 7. ed., Rio de Janeiro -
RJ: LTC - Livros Técnicos e Científicos Editora S. A., 2007.
365p.