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  • 3 Solos Residuais

    3.1. Introduo

    Solos tropicais residuais apresentam caractersticas nicas relacionadas a

    sua composio e ambiente de seu desenvolvimento. Em decorrncia disto, a

    maioria dos conceitos clssicos relacionados ao comportamento e propriedades

    dos solos, que foram desenvolvidos para solos de zonas temperadas, no

    apresenta boa aplicao a solos residuais (Vaughan et al., 1988). Por exemplo,

    em comparao com os solos de zona temperada, os solos tropicais tendem a

    apresentar maior resistncia e permeabilidade (Huat et al., 2005). O

    comportamento mecnico destes solos influenciado por diversos fatores

    genticos e de estado. Entre os fatores de interesse citam-se a rocha de origem,

    o grau de intemperismo, a deposio de xidos na micro-estrutura, a evoluo

    pedolgica, alm dos fatores como ndice de vazios, granulometria e histria de

    tenses.

    A influncia do intemperismo no comportamento de solos de grande

    importncia em muitos aspectos da engenharia de fundaes. Propriedades

    como resistncia ao cisalhamento, compressibilidade, permeabilidade e

    coeficiente de empuxo lateral so modificados como resultado do intemperismo,

    sendo que a magnitude destas modificaes depende do nvel das mudanas

    provocadas na estrutura dos solos pelos processos intempricos (Chandler,

    1969).

    No presente captulo so discutidos esses e outros fatores relevantes ao

    estudo de solos tropicais residuais.

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  • 3 Solos Residuais 124

    3.2. Aspectos Mineralgicos e Qumicos

    A mineralogia dos solos tropicais apresenta grandes diferenas em relao

    aos solos mais tradicionais, sendo originria da composio da rocha matriz e

    das condies de formao dos solos em ambientes com predominncia do

    intemperismo qumico. A mineralogia do solo responsvel por algumas das

    propriedades mecnicas do solo, como por exemplo, se ele ser expansvel ou

    no. A composio dos minerais primrios e elementos qumicos definiro a cor

    e os argilominerais do solo, dependendo ainda das condies climticas, regime

    e intensidade de chuvas, relevo, micro-organismos e drenagem (Salomo e

    Antunes, 1997 apud Futai, 2002).

    A anlise geoqumica do intemperismo em climas quentes e de alta

    pluviosidade provoca nos solos e rochas (Guimares, 1998):

    a) Os silicatos das rochas, em conseqncia da grande quantidade de

    gua e temperatura elevada, sofrem hidrlise acentuada e como

    resultado liberam ons da sua estrutura (Si+4, Al+3, Fe+2, Ca+2, Mg+2, K+,

    Na+, etc);

    b) Os ons Ca+2, Mg+2, K+, Na+ normalmente so lixiviados pelas guas

    da chuva;

    c) O on Si+4 pode ser eliminado ou parcialmente retido;

    d) Os ons Al+3 e Fe+2 permanecem em grande parte, originando gibsitas,

    hematitas e goethita. O Si+4 que no foi eliminado associa-se ao Al+3

    para originar a caulinita;

    e) A gnese dos minerais indicados depende da intensidade da lixiviao,

    ligada maior ou menor facilidade com que ocorre a drenagem da

    gua, ou dos perfis dos solos.

    Nos meios bem drenados, os ons Si+4 dissolvidos so eliminados do

    complexo de intemperismo, e as solues com os produtos derivados da

    hidrlise dos silicatos formam a gibsita e a goethita, sobretudo quando a rocha

    pobre em ons Si+4. Esse processo conhecido por laterizao.

    Se o meio bem drenado, mas com lenol fretico permanente, ou se a

    rocha rica em Si+4, nem todos esses ons so eliminados. Nessas condies,

    parte dos xidos de alumnio formados so ressilificados pelos ons no

    eliminados, dando origem caulinita.

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  • 3 Solos Residuais 125

    Nos meios sem drenagem, ou mal drenados, todos os ctions liberados

    por hidrlise, entre eles o Si+4, tornam-se abundantes no meio e forma-se a

    montmorilonita.

    A maioria dos solos brasileiros, em condies tropicais e subtropicais

    midas, cida (pH < 7). Ou seja, normalmente os solos brasileiros sofrem

    grande lixiviao dos ctions bsicos (Ca+2, Mg+2, K+, Na+), e a concentrao dos

    ctions cidos (H+ e Al+3). As conseqncias da acidez so:

    Aumento do Al e Mn disponveis;

    Reduo da disponibilidade de P;

    Reduo da decomposio da matria orgnica e da atividade

    microbiana do solo.

    As fontes de acidez no solo so: cido carbnico, fertilizantes acidificantes

    (especialmente aqueles com nitrognio na forma amoniacal), mineralizao dos

    compostos orgnicos (pela liberao do amnio e formao de cidos

    orgnicos), adsoro de ctions pelas razes das plantas, formao de cargas

    pH dependentes, e hidrlise do Al+3.

    Na Figura 3.1 esto representadas as ocorrncias de Ferro, Alumnio e

    Slica solubilizados em funo do pH (Camapum de Carvalho, 2004). Na faixa

    levemente cida, o alumnio e o ferro so insolveis.

    Figura 3.1 Mobilizao de Fe, Al, e Si em funo do pH das solues de

    alterao (Modificado de Camapum de Carvalho, 2004).

    Al.+++ Fe++

    Fe+++

    Sol

    ubili

    dade

    (mili

    mol

    es/L

    ) 0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    SiO2

    1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 pH

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  • 3 Solos Residuais 126

    Tipicamente, o perfil de alterao de uma rocha gnissica apresenta

    horizontes A e B pouco espessos, uma vez que o feldspato-K resistente

    alterao e a rocha contm ainda quartzo em quantidade, e um horizonte C com

    grau de desenvolvimento que guarda a estrutura da rocha. No horizonte C

    devem ser encontrados minerais primrios, como o feldspato e a mica, e uma

    cimentao residual da rocha de origem. A frao grossa (areia e pedregulho)

    deve ser composta de feldspato em diversos graus de alterao, quartzo e mica,

    essa em menor quantidade. A alterao do feldspato-K, em ambiente tropical,

    deve resultar em gibsita. Minerais arglicos do grupo da caulinita devem ser

    encontrados na frao fina do solo residual (argila e silte). Nesses solos a frao

    fina deve ser o resultado da decomposio, principalmente, da biotita, portanto

    deve ocorrer em menor quantidade (CPRM, 1997).

    So trs os aspectos mineralgicos-estruturais mais importantes em solos

    tropicais maduros: (1) a presena de minerais fisicamente livres no interior dos

    agregados ou concrees laterticas, (2) a presena de vazios isolados no

    interior destes agregados, (3) a variao do peso especfico dos gros com a

    granulometria (Camapum de Carvalho, 2004). A presena de minerais livres

    prejudica as correlaes entre mineralogia e comportamento do solo, uma vez

    que o mineral ser qualificado e quantificado, mas no contribuir para o

    comportamento do solo. J a variao do peso especfico dos gros com o

    tamanho dos gros e a presena de vazios no interior de agregados impem a

    necessidade de maiores cuidados na execuo dos ensaios de caracterizao

    em laboratrio, pois a preparao das amostras em laboratrio passa quase que

    invariavelmente por processos de secagem, destorroamento e seleo

    granulomtrica que podem mascarar os resultados quando comparados com

    resultados obtidos em campo (Palocci et al., 1998; Camapum de Carvalho,

    2004).

    3.3. Estrutura

    A idia mais comum associada ao termo estrutura a de ganho de

    resistncia, o qual no pode ser explicado pela histria de tenses ou pelo ndice

    de vazios do solo. A estrutura associada existncia de um arranjo estrutural

    que se mantm estvel graas ao desenvolvimento de ligaes entre partculas.

    Solos residuais, que se originam de processos de intemperismo atuando sobre

    as rochas, freqentemente se apresentam estruturados.

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  • 3 Solos Residuais 127

    Como fruto das propriedades qumicas e mineralgicas, a estrutura dos

    solos tropicais apresenta caractersticas bastante peculiares. A estrutura resulta

    diretamente dos processos fsicos e qumicos que alteram a rocha matriz no solo

    residual. As mudanas geoqumicas envolvidas na transformao da rocha em

    solo residual tm sido estudadas extensivamente e podem envolver (Vaughan e

    Kwan, 1984):

    a) Enfraquecimento da rocha por alterao e remoo de material,

    acompanhado por perda de resistncia, rigidez e aumento de

    porosidade;

    b) Aumento de volume sob tenso efetiva constante, caso o intemperismo

    produza minerais argilosos expansivos; ou quando a perda de massa

    durante o intemperismo no venha equilibrar a expanso destes

    minerais argilosos;

    c) Efeitos no qumicos devido a mudanas na tenso efetiva

    provenientes de ressecamento e inchamento, que podem ser cclicos.

    A interferncia da estrutura da rocha me no solo depende do grau de

    intemperizao. Nos solos pouco intemperizados (solos saprolticos), a

    agregao pequena, a estrutura influenciada pela estrutura da rocha me e a

    distribuio de poros relativamente homognea (mono-modal) (Camapum de

    Carv

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