AULA 1 - MECÃ_NICA DOS SOLOS - Origem e natureza dos solos

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MECÂNICA DOS SOLOS
Aula 1: Apresentação da disciplina. Origem e Natureza 
dos Solos: Introdução à mecânica dos solos. Partículas 
constituintes dos solos. Sistemas Solo ar-água.
DISCIPL INA: MECÂNICA DOS SOLOS
CURSO: 3º ANO TÉCNICO INTEGRADO EM EDIF ICAÇÕES
PROF.ª MSC. ISABELA S ILVA DE CARVALHO
Apresentação
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1. A Professora: nome, contato, moodle. 
◦ REGRAS EM SALA DE AULA
2. Os alunos:
◦ Nome
◦ Por que escolheu Técnico em Edificações?
◦ O que esperam dessa disciplina? 
3. Objetivo da disciplina: Adquirir os conceitos básicos de
Mecânica dos Solos, assim como conhecimento em
aplicações práticas. Tornar apto à execução de ensaios de
laboratório seguindo suas respectivas normas.
Ementa
Origem e Natureza dos Solos: Introdução à 
mecânica dos solos. Partículas constituintes 
dos solos. Sistemas Solo ar-água. Identificação 
Táctil Visual de solos: Testes expeditos, aula 
práticas, atividades de laboratório. 
Determinação do teor de umidade dos solos:
método de determinação. Conceitos, 
aplicações, normas. Determinação do peso 
específico natural dos solos: método de 
determinação. Conceitos, aplicações, normas. 
O Estado do Solo: Cálculo dos índices físicos 
de estado, compacidade das areias, 
consistência das argilas. Coleta e tratamento 
de amostras e Ensaios de Caracterização:
Determinação dos limites de Atteberg e da 
curva granulométrica. Classificação dos Solos:
Classificação unificada; Sistema rodoviário de 
classificação; sistemas regionais de 
classificação. Compactação dos Solos:
Conceitos. Energia normal e modificada. 
Normas. Índice de suporte Califórnia. 
Atividades de laboratório. Tensões no solo:
Tensões devida ao peso próprio. Tensão 
neutra e tensão efetiva. Permeabilidade dos 
Solos: Velocidade da água no solo; força de 
percolação; tensões no solo submetido a 
percolação. Traçados de redes de fluxo 
bidimensionais. Interpretação de redes de 
fluxo. Tensões Verticais devidas a Cargas 
externas: Aplicação da teoria da elasticidade. 
Soluções simplificadas. Deformações devido a 
carregamentos verticais: Recalque imediato. 
Recalque por adensamento primário. 
Recalque por adensamento secundário. 
Tópicos sobre resistência e Estado de tensões 
critérios de ruptura: comportamento típico 
das areias; ângulos de atrito típicos. 
Coeficientes de empuxo em repouso; tensões 
num plano; critérios de ruptura. Métodos de 
determinação da resistência em laboratório. 
Ensaios UU, CU, CD.
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Bibliografia
Bibliografia básica
PINTO, C. S. Curso básico de mecânica dos solos. 3 ed., Oficina dos textos, 2002.
CAPUTO, H. P. Mecânica dos solos e suas aplicações. Volume 1. São Paulo: Livros Técnicos e 
Científicos, 6ª edição, 2011.
CRAIG, R. F. Mecânica dos solos.7º edição. São Paulo: LTC,2007.
Bibliografia complementar
CAPUTO, H. P. Mecânica dos solos e suas aplicações. Volume 2. São Paulo: Livros Técnicos e 
Científicos, 6ª edição, 2011.
CAPUTO, H. P. Mecânica dos solos e suas aplicações. Volume 3. São Paulo: Livros Técnicos e 
Científicos, 4ª edição.
MASSAD, F. Mecânica dos solos experimental. São Paulo: Oficina de Textos, 2016.
PINTO, C.S. Curso básico de mecânica dos solos – Exercícios resolvidos. São Paulo, SP: Oficina de 
Textos,2001.
TERZAGHI, K. Mecânica dos solos na prática da engenharia. Rio de Janeiro: Ao Livro Técnico, 1962.
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Calendário
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Calendário
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Avaliação 
1º Trimestre: Atividades EAD (2,0) + Relatórios de ensaios 
de laboratório (3,5) + Avaliação teórica A1 (4,5) = 10
2º Trimestre: Atividades EAD (2,0) + Relatórios de ensaios 
de laboratório (3,5) + Avaliação teórica A2 (4,5) = 10
3º Trimestre: Atividades EAD (2,0) + Relatórios de ensaios 
de laboratório (3,5) + Avaliação teórica A3 (4,5) = 10
Nota final= 0,3.T1 + 0,3.T2 + 0,4.T3
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Atividades EAD
1. EAD 1: 07/03/20 – 21/03/20
2. EAD 2: 18/04/20 – 02/05/20
3. EAD 3: 30/05/20 – 13/06/20
4. EAD 4: 15/08/20 – 29/08/20
5. EAD 5: 26/09/20 – 10/10/20
6. EAD 6: 14/11/20 – 28/11/20
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1º TRIMESTRE
2º TRIMESTRE
3º TRIMESTRE
Atividades EAD
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Atividades EAD
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Datas das Avaliações
Avaliação A1 e Entrega do Relatório 1: 24/04/20;
Avaliação A2 e Entrega do Relatório 2: 21/08/20;
Avaliação A3 e Entrega do Relatório 3: 27/11/20.
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Trabalhos
1. Trabalho 1: Desenhos de polígonos com o uso de
instrumentos. (02/04/20 - 23/04/20)
2. Trabalho 2: Construções geométricas: bissetrizes,
perpendiculares e paralelas. Circunferências e tangências.
(23/04/20 – 30/04/20)
3. Trabalho 3: Projeções ortogonais. (30/07/20 – 13/08/20)
4. Trabalho 4: Cortes. (20/08/20 – 03/09/20)
5. Trabalho 5: Representação gráfica de instalações e
diagramas elétricos (CAD). (12/11/20 – 03/12/20)
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Trabalhos: Relatórios e listas
1. Relatório 1: Caracterização do solo: Umidade
higroscópica, Massa específica, Limite de
plasticidade;
2. Relatório 2: Umidade higroscópica, Massa
específica, Limite de plasticidade; Limite de liquidez,
Sedimentação, Peneiramentos, Curva de
compactação e CBR.
3. Relatório 3: Umidade higroscópica, Massa
específica, Limite de plasticidade; Limite de liquidez,
Sedimentação, Peneiramentos, Curva de
compactação e CBR; Permeabilidade dos solos.
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REGRAS DAS AULAS DE 
LABORATÓRIO
1. Sapato fechado;
2. Calça comprida;
3. Proibido alimentos;
4. Não mexer em equipamentos que não estão sendo
utilizados na aula;
5. Respeitar os técnicos;
6. Ao final dos ensaios: LAVAR, LIMPAR E GUARDAR.
CUIDE DO LABORATÓRIO, É SEU TAMBÉM!
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Engenharia Geotécnica: estudar as propriedades físicas e mecânicas
dos solos e rochas e suas aplicações em obras de Engenharia Civil, 
quer como material de construção, quer como suporte.
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O que é Mecânica 
dos Solos?
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Estuda o comportamento 
dos solos para questões 
relacionadas à Engenharia 
Civil. (Souza Pinto, 2006)
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A Mecânica dos solos tenta
descrever e equacionar
soluções para um meio
anisotrópico, heterogêneo, 
desuniforme e descontínuo. 
18
Como a Mecânica 
dos Solos se aplica 
à Construção Civil?
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Todas as obras de construção civil 
se assentam sobre o
terreno e inevitavelmente
requerem que o comportamento
do solo seja considerado.
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1. Histórico
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• Mecânica dos solos surgiu como ciência em 1925 
quando Karl Terzaghi publicou a sua obra 
"Mecânica das Construções de Terra Baseada na 
Física dos Solos“;
• Primeiro equacionamento pelo engenheiro 
francês Coulomb (1776) sobre resistência dos 
solos (coesão e ângulo de atrito);
• Cauchy (1982), Poncelet (1840), Colin (1846);
1. Histórico
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• Darcy (1856) – Contribuição para fluxo dentro do solo;
• Rankine (1856) – Empuxo; 
• Atteberg (1908) – Limites de Consistência;
• Otto Mohr (1914) – Envoltória de ruptura;
• Fellenius (1918 e 1926) – Estabilidade de Taludes. 
• TERZAGHI (1925) – Pai da mecânica dos solos;
• Em 1936 com I Conferencia de Mecânica dos Solos na 
Universidade de Harvard a Mecânica dos solos passa 
ser reconhecida mundialmente.
O que são solos?
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2. Conceitos Gerais
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Solo: Solos são materiais com origem recente ou remota na alteração das
rochas por ação do intemperismo (agentes físicos ou químicos), ao ponto
granular e passível de ser escavada apenas com o auxílio de pás e picaretas
ou escavadeiras;
Geologia: Capa superficial sobrejacente a rocha;
Agricultura: Camada de terra tratável, que suporta as raízes das plantas;
Engenharia: Aglomerado de partículas provenientes de decomposição da
rocha, que podem ser escavados com facilidade, sem o emprego de
explosivos, e que são utilizados como material de construção ou de
suporte de estruturas. O solo em contato prolongado com a água perde
totalmente a sua resistência.
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Onde os solos são 
encontrados?
Na crosta terrestre, podendo ser de espessura mínima
(centímetros) até da ordem de dezenas de metros, a
depender de fatores climáticos e geomorfológicos.
2. Conceitos gerais
27
Ciclo das rochas
Como as rochas
se transformam
em solos?
28
2.Conceitos gerais
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Processos geológicos de formação dos solos
2. Conceitos gerais
30Intemperismo
• Meteorização ou intemperismo é o processo natural de
decomposição ou desintegração de rochas e solos, e seus
minerais constituintes, por ação dos efeitos químicos, físicos e
biológicos que resultam da sua exposição aos agentes
externos.
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Intemperismo físico
• Desintegração das rochas formando sedimentos sem
alterar a composição mineralógica da rocha mãe.
• Quando física – pode ser causada pela variação da
temperatura (dilatação térmica e contração das rochas),
cristalização de sais, congelamento da água, etc.;
• Quando fisicobiológica – pode ser causada pela ação
dos seres vivos, como o crescimento de raízes, escavação
de animais, etc.;
• AGENTES FÍSICOS: Água, Temperatura, Vegetação, Vento.
2. Conceitos gerais
2. Conceitos gerais
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Intemperismo químico
• Reações químicas entre os minerais constituintes da
rocha e soluções aquosas de diferentes teores;
• AGENTES QUÍMICOS: Oxidação, Hidratação, Hidrólise,
Carbonatação e Ataques de elementos ácidos.
3.Fatores que influenciam a 
formação dos solos
Clima: ação da água da chuva e da temperatura;
Rocha de origem: Influencia na circulação interna
da água e na composição mineralógica do solo;
Organismos vegetais e animais: modificam as
características físicas e químicas das rochas e dos
solos;
Relevo: interfere na dinâmica da água, no
microclima e nos processos de erosão e
sedimentação;
Tempo: transcorrido sob ação dos demais fatores.
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3.1 Mineralogia 
da rocha
Minerais ricos em sílica –
Solos arenosos;
Minerais 
ferromarnesianos e 
feldspatos – solos 
argilosos;
Minerais de micáceos
ricos em potássio – ilitas;
Minerais ricos em cálcio e 
magnésio – esmectitas.
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3.2 Clima
• Temperatura
• Lei de Vant Holf
A cada aumento de 10°C 
a velocidade de reação 
aumenta de 2 a 3 vezes –
solos tropicais;
• Pluviosidade
• Lixiviação
Dissolução e remoção 
dos constituintes de 
rochas e de solos – solos 
tropicais. 
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3.3 Relevo
• Percolação e 
Infiltração
Percolação<Infiltração
Materiais mais 
permeáveis e relevo 
suave – Solos profundos;
Percolação>Infiltração
Materiais menos 
permeáveis e relevo 
acidentado – Solos 
rasos.
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3.4 Vegetação e animais
• Bactérias, fungos e líquens: tem-se a
decomposição de matéria orgânica, com isso
originam-se os ácidos orgânicos, que atacam a
rocha realizando a decomposição mineral;
• Vegetação: Floresta tem muita matéria orgânica
pois é um ambiente favorável (úmido e quente);
• Raízes, minhocas, cupins e formigas: As raízes
aumentam a proteção contra a erosão, já as
minhocas, cupins e formigas atuam aumentando a
permeabilidade do solo.
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3.5 Tempo
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4. Origem 
dos solos
• O solo é formado por 
uma mistura de 
partículas pequenas, e o 
tipo de solo formado 
depende da composição 
química e dos minerais 
que constituíam a rocha 
de origem;
• Em função do mecanismo 
de formação, costuma–se 
dividir os solos em três 
grandes grupos: residual, 
transportado, orgânico e 
evolução pedogenética.
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4. Origem dos solos
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4.1 Solos 
residuais
• Solos residuais ou 
autóclones: são solos 
provenientes da 
decomposição das 
rochas e não foram
submetidos a ações de 
transporte (se 
conservam no local da 
rochamãe).
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4.1 Solos residuais
42
• Solo eluvial
4.1 Solos residuais
43
• Saprólito fino
4.1 Solos residuais
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• Saprólito grosso
4.2 Solos 
transportados
• Solos transportados, sedimentares ou alotóclones : São 
solos, que após o processo de alteração, foram 
transportados para outros locais.
• Classificam-se segundo o agente intemperístico de 
transporte: coluvionares, aluvionares, glaciais e eólicos
• Solos coluvionares: solos formados pela ação da 
gravidade;
• Solos aluvionares: solos resultantes do carreamento pela 
água. Apresentam baixa resistência e elevada 
compressibilidade;
• Solos Glaciais: o gelo é um agente transportador muito 
importante uma vez que em eras anteriores, cerca de 30% 
da superfície dos continentes era coberta por gelo 
perene; 
• Solos Eólicos: O transporte pelo vento dá origem aos 
depósitos eólicos de solo. O transporte eólico é o mais 
seletivo tipo de transporte das partículas do solo, 
restringindo-se ás areias finas e siltes.
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4.3 Solos 
orgânicos
• São solos com alto teor de 
matéria orgânica em 
decomposição. Apresentam 
colorações escuras. Exemplo: 
argilas e siltes orgânicos; turfa 
(solos com alto teor orgânico);
• Turfas: provêm de 
decomposição sobre o solo de 
grande quantidade de folhas, 
caules e troncos de plantas 
formando um solo fibroso 
essencialmente de carbono, de 
alta compressibilidade e baixa 
resistência.
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4.4 Solos de 
evolução 
pedogenética
• São solos, que após 
o seu processo de 
formação, são 
alterados por 
processos físico-
químicos, como 
lixiviação, 
laterização, 
cimentação, etc.
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4.4.1 Solos Lateríticos
• A identificação dos solos lateríticos é de particular
interesse para o Brasil, já que são típicos da
evolução de solos em climas quentes, com regime
de chuvas moderadas a intensas.
• Os solos lateríticos apresentam-se na natureza,
geralmente:
• Não-saturados;
• De coloração avermelhada (devido elevada
concentração de ferro e alumínio);
• Com índice de vazios elevado
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5. Partículas do 
solo
1. Horizonte O – Essencialmente 
orgânico;
2. Horizonte A – Solo transportado ou 
solo intemperizado/laterítico, além 
do componente orgânico, 
componentes minerais;
3. Horizonte E – Solo residual ou 
saprolítico;
4. Horizonte B – Solo residual jovem, 
preserva as características da rocha;
5. Horizonte C – Rocha desintegrada
6. Horizonte R ou D - Rocha Mãe
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5.1 Tamanho das partículas do solo
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• Primeira característica que diferencia os solos é o tamanho das
partículas que os compõem;
• SOLOS GRANULADOS: Numa primeira aproximação, pode-se
identificar que alguns solos possuem grãos perceptíveis a olho nu,
como os grãos de pedregulho ou a areia.
5.1 Tamanho das partículas do solo
51
• SOLOS FINOS: E que outros têm os grãos tão finos que, quando
molhado, se transformam numa pasta (barro), não podendo se
visualizar as partículas individualmente.
5.1 Tamanho das partículas do solo
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Nomenclatura mais comum:
• Pedregulho;
• Areia;
• Silte;
• Argila.
5.1 Tamanho das 
partículas do solo
• Pedregulho: Dimensões maiores que 
4,8 mm. Normalmente, são 
encontrados em grandes extensões, 
nas margens dos rios e em 
depressões preenchidas pôr 
materiais transportados pelos rios;
• Areia: Tem origem semelhante à dos 
pedregulhos, entretanto, as suas 
dimensões variam entre 4,8 mm e 
0,05 mm. As areias são ásperas ao 
tacto, e, estando isentas de finos, 
não se contraem ao secar, não 
apresentam plasticidade e 
comprimem-se, quase 
instantaneamente, ao serem 
carregadas;
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5.1 Tamanho das partículas do solo
54
• Silte: São solos de granulação fina que apresentam
pouca ou nenhuma plasticidade. Um torrão de silte
seco ao ar pode ser desfeito com bastante facilidade;
• Argilas: São solos de granulação muito fina que
apresentam características mercantes de plasticidade
e elevada resistência, quando secas. Constituem a
fração mais ativa dos solos. As argilas, quando secas
e desagregadas, dão uma sensação de farinha, ao
tacto, e, quando úmidas, são lisas. Constituem a
fração fina, e mineralogia dos argilo-minerais.
5.1 Tamanho das partículas do solo
55
5.1 Tamanho das partículas do solo
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5.2 Constituição mineralógica
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• Os minerais encontrados nos solos são os mesmos
das rochas de origem (primários), além de outros que
se formam na decomposição (secundários);
• As propriedades dos solos dependem dos minerais
que os mesmos são formados;
• O comportamento diferenciado das argilas é função
dos argilominerais que as formam. O conhecimento
dos componentes mineralógicos das argilas é de
grande importância, pois o comportamento
mecânico destas é função, principalmente de sua
estrutura a qual é fortemente influenciada pela
constituição mineralógica.
5.2 Constituição mineralógica
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Fração Grossa• Silicatos (quartzo, feldspato, mica, clorita, etc);
• Óxidos (hematita, magnetita, limonita);
• Carbonatos (calcita, dolomita);
• Sulfatos (gesso, anidrita).
Fração Fina
• Com composição mais complexa, destacam-se a sílica (SiO2) e
argilominerais. Principais grupos são:
• Caulinita;
• Ilita;
• Montmorilonita.
5.2 Constituição 
mineralógica
Quartzo (SiO2)
• Presente na maioria das 
rochas;
• Resistente à desagregação;
• Forma grãos de siltes e 
areias;
• Partículas são 
equidimensionais (cubos ou 
esferas);
• Apresenta baixa atividade 
superficial.
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5.2 Constituição 
mineralógica
Feldspatos
• Mais atacados pelos 
processos de 
intemperismo;
• Dão origem aos 
argilominerais →
influência no 
comportamento;
• Constituem a fração mais 
fina do solo (menor que 
2,00 mm).
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5.2 Constituição 
mineralógica
Argilominerais
• São silicatos de alumínio complexos 
compostos por duas unidades básicas:
• Tetraedro de sílica;
• Octaedro de alumina.
• A identificação dos minerais do tipo argilo-
minerais, presentes num solo, é feita pôr 
meio de processos bastante aprimorados, 
tais como a análise termodiferencial e a 
microscopia eletrônica.
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5.2 Constituição 
mineralógica
Argilominerais
• São silicatos de 
alumínio complexos 
compostos por duas 
unidades básicas:
• Tetraedro de sílica;
• Lâmina de sílica.
• Octaedro de 
alumina;
• Gibsita .
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5.2 Constituição 
mineralógica
Caulinita (Si:Al = 1:1)
As caulinitas estão formadas pela 
combinação alternada de uma 
lâmica silícica e de uma alumínica, 
que se superpõem indefinidamente 
e com um vínculo tal entre suas 
retículas, que não é possível a 
entrada de molécula de água entre 
elas. A Figura esquematiza esse 
arranjo.
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5.2 Constituição 
mineralógica
Caulinita (Si:Al = 1:1)
• Camadas unidas por pontes de hidrogênio;
• Lamelas.
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5.2 Constituição 
mineralógica
Ilita (2Si:1Al = 2:1)
• Ligadas por íons de potássio;
• Ligações mais fracas;
• Camadas livres.
A presença de íons não permutáveis 
faz com que a união entre os retículos 
seja mais estável, e não seja afetada 
fortemente pela água. Tais argilas são 
bem menos expansivas que as 
montmorilonitas.
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5.2 Constituição 
mineralógica
Montmorilonita (2Si:1Al = 2:1)
• Não há íons de potássio;
• Água entre as camadas.
Diferentemente das caulinitas, a união 
entre os retículos é frágil, o que permite a 
penetração de água com relativa 
facilidade. Assim, tais argilas, com 
presença de água, experimentam 
expansões, fonte de inúmeros problemas 
para a engenharia de solos. 
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5.3 Forma das 
partículas
Formas arredondadas:
Predominam nos pedregulhos, areias 
e siltes;
Formas lamelares
São formas de placa que 
predominam nas argilas;
Formas fibrilares
É uma das características dos solos 
altamente orgânicos.
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6. Estrutura dos 
solos argilosos
Quando duas partículas de argilo-minerais
estão próximas surgem forças de atração 
e/ou repulsão. A combinação destas forças, 
bem como do líquido circundante, irá 
determinar a forma de contato entre as 
diversas partículas de argila, resultando em 
diferentes estruturas para os solos finos.
Estrutura dispersa: Predominam ligações 
“face(-) face (-)”
Estrutura floculada: Predominam ligações 
“borda(+) face (-)”
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Conclusão
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Síntese da aula
• Apresentação da disciplina;
• Definições: Mecânica dos solos, solos;
• Formação dos solos;
• Tipos de solos; 
• Tamanho das partículas;
• Constituição mineralógica;
• Forma das partículas;
• Estrutura do solos. 
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Dúvidas
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Questão para 
a próxima 
aula: 
Como os agentes do
intemperismo químico
atuam?
• Oxidação
• Hidratação
• Hidrólise
• Carbonatação
• Ataques por elementos ácidos
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Para a próxima aula
Leitura
• Ler capítulo 2: PINTO, C. S. Curso Básico de Mecânica dos Solos. São
Paulo: Oficina de Textos, 2006.
Próxima aula: Identificação Táctil Visual de solos: 
Teoria e Prática. Solos coletados pelos alunos.
AULA NO LABORATÓRIO
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