1. ENGENHARIA CIVIL
IGOR NASCIMENTO MOREIRA
JOSE ROBERTO GUIMARÃES EÇA JUNIOR
LYDIA PATRÍCIA SILVA
LAIANA GEAMBASTIANI NASCIMENTO
UBIRAJARA BARBOSA
PROPRIEDADES DAS PARTÍCULAS SÓLIDAS DO SOLO
Itabuna
2013

2. IGOR NASCIMENTO MOREIRA
JOSE ROBERTO GUIMARÃES EÇA JUNIOR
LYDIA PATRÍCIA SILVA
LAIANA GEAMBASTIANI NASCIMENTO
UBIRAJARA BARBOSA
PROPRIEDADES DAS PARTÍCULAS SÓLIDAS DO SOLO
Trabalho apresentado ao Prof.º Totti, da disciplina
Mecânica dos Solos, da turma do IV Semestre de
Engenharia Civil, para fins avaliativo.
Itabuna
2013

3. Introdução
O solo é formado pela desintegração da rocha, sob a ação de várias forças da
natureza, tais como a água, vento, geada, mudanças de temperatura e
gravidade. Ele pode, assim, ser consideradouma rede de partículas sólidas que
ocupa espaços vaziosou poros. Os solos são constituídos por um conjunto de
partículas com água (ou outro líquido) e ar nos espaços intermediários. As
partículas, de maneira geral, encontram-se livres para deslocar entre si. Em alguns
casos, uma pequena cimentação pode ocorrer entre elas, mas num grau
extremamente mais baixo dos que nos cristais de uma rocha ou de um metal, ou nos
agregados de um concreto. O comportamento dos solos depende do movimento das
partículas sólidas entre si e isto faz com que ele se afaste do mecanismo dos sólidos
idealizados na Mecânica dos Sólidos Deformáveis, na qual se fundamenta a
Mecânica das Estruturas, de uso corrente na Engenharia Civil. Mais que qualquer
dos materiais encontrados nas estruturas, o solo diverge, no seu comportamento, do
modelo de um sólido deformável.
As soluções da Mecânica dos Sólidos Deformáveis são frequentemente
empregadas para a representação do comportamento de maciços de solo, graças a
sua simplicidade e por obterem comprovação aproximada de seus resultados com o
comportamento real dos solos, quando verificada experimentalmente em obras de
engenharia.
As desintegrações das rochas se deram através de um processo
denominadointemperismo, ouseja, a ação do tempo. As várias formas de
intemperismo podem ser classificadas em dois grandes grupos: Intemperismo
químicoe Intemperismo mecânico. O primeiro está relacionado com os vários
processosquímicos que alteram, solubilizam e depositam os minerais de rocha,
transformando-a em solo. Esse tipoé mais frequente nos climas quentes e úmidos e,
portanto, muito comum no Brasil. O segundo é proveniente da ação mecânica
desagregadora de transporte da água, do vento e da variação detemperatura. Muitas
vezes ocorre a ação conjunta de vários agentes do intemperismo.Os solos que
permanecem próximos à rocha que lhes deu origem são denominadosresiduais; os
demaissãosedimentaresoutransportados. A Fig. 1.1 apresente um perfil típico de
solo residual.

4. O agente transportador pode ser a água ou o vento, este último dando origem
aos depósitos denominadosloess. As dunas são também um exemplo da ação do
vento. Quando o agente transportador é a água, ossolos sedimentares podem ser
classificados como de origem marinha, fluvial ou deltaico.A rocha que mantém as
características originais, ou seja, a rocha sã, é a que ocorre em
profundidade.Quanto mais próximo da superfície do terreno, maior o efeito do
intemperismo. Sobre a rocha sãencontra-se a rocha alterada, em geral muito
fraturada e permitindo grande fluxo de água através dedescontinuidades. A rocha
alterada é sobreposta pelo solo residual jovem, ousaprolito(sapros, em
grego,significa deteriorado, podre), que é um material arenoso. O material mais
intemperizado ocorre acima dosaprolito e é denominadosolo residual maduro, o qual
contém maior percentagem de argila.
O objeto de estudo deste trabalho são as partículas sólidas do solo, no
decorrer do seu desenvolvimento, iremos abordar suas características gerais e
específicas, bem como analisar as relações matemáticas no cálculo de sua massa,
peso e densidade. O referencial teórico que iremos utilizar estará pautado no livro
"Curso Básico de Mecânica dos Solos" escrito pelo professor Carlos de Sousa Pinto.

5. Tamanho das partículas
A primeira característica que diferencia os solos é o tamanho das partículas
que os compõem. Numa primeira aproximação, pode-se identificar que alguns solos
possuem grãos perceptíveis a olho nu, como os grãos de pedregulho ou a areia do
mar, e que outros tem os grãos tão finos que, quando molhados, se transformam
numa pasta (barro), não podendo se visualizar as partículas individualmente.
A diversidade do tamanho dos grãos é enorme. Não se percebe isto num
primeiro contato com o material, simplesmente porque parecem todos muito
pequenos perante os materiais com os quais se está acostumado a lidar. Mas
alguns são consideravelmente menores do que outros. Existem grãos de areia com
dimensões de 1 a 2 mm, e partículas de argila com espessuras da ordem de 10
Angstrons (0,000001 mm). Isto significa que, se uma partícula de argila fosse
ampliada de forma a ficar com o tamanho de uma folha de papel, o grão de areia
acima citado ficaria com diâmetros da ordem de 100 a 200 metros.
Num solo, geralmente convivem partícula de tamanhos diversos. Não é fácil
identificar o tamanho das partículas pelo simples manuseio do solo, porque grãos de
areia, por exemplo, podem estar envoltos por uma grande quantidade de partículas
argilosas, finíssimas, ficando com o mesmo aspecto de uma aglomeração formada
exclusivamente por uma grande quantidade destas partículas. Quando secas, as
duas formações são muito semelhantes. Quando úmidas, entretanto, a aglomeração
de partículas argilosas se transforma em uma pasta fina, enquanto a partícula
arenosa revestida é facilmente reconhecida pelo tato.
Denominações específicas são empregadas para as diversas faixas de
tamanho de grãos; seus limites, entretanto, variam conforme os sistemas de
classificação. Os valores adotados pela ABNT, são indicados na Tabela 1.
Diferentemente desta terminologia adotada pela ABNT, a separação entre as
fraçõessilte e areia é frequentemente tomada como 0,075 mm, correspondente à
abertura da peneira nº 200, que é a mais fina peneira correntemente usada nos
laboratórios. O conjunto de silte e argila é denominado como a fração de finos do
solo, enquanto o conjunto areia e pedregulho é denominado fração grossa ou
grosseira do solo. Por outro lado, a fração argila é considerada, com frequência,

6. como a fração abaixo do diâmetro de 0,002 mm, que corresponde ao tamanho mais
próximo das partículas de constituição mineralógica dos minerais-argila.
Tabela 1: Limites das frações de solo pelo tamanho dos grãos
Textura do Solo
A textura do solo é definida pela proporção relativa das classes de tamanho
de partículas de um solo.
Desconsiderando a presença da matéria orgânica e de partículas maiores do
que 2 mm no solo, o total de partículas de um solo é igual ao somatório da
proporção de areia, silte e argila, de maneira que um solo pode ter de 0 a 100% de
areia, de silte e de argila. O número possível de arranjamento resultante da
combinação das proporções de classes de partículas é muito grande, o que
impulsionou o desenvolvimento de um sistema de classificação gráfico e funcional
para definição das classes de textura dos solos. O sistema consta da sobreposição
de três triângulos isósceles que representam a quantidade de argila, silte e areia do
solo (Figura 2).
A avaliação da textura é feita diretamente no campo e em laboratório. Nele, a
estimativa é baseada na sensação ao tato ao manusear uma amostra de solo. A
areia manifesta sensação de aspereza, o silte maciez e a argila maciez e
plasticidade e pegajosidade quando molhada. No laboratório, a amostra de solo é
dispersa numa suspensão e, por peneiramento e sedimentação, se determina
exatamente a proporção de areia, argila e por diferença a de silte.

7. Figura 2 – Triângulo textural (T) com as 13 classes texturais. Ao lado exemplo explicativo de como
obter a classe textural.
Exemplo:
Qual a classe textural de um solo com 35% de argila, 32% de silte e 33% de
areia? A isolinha correspondente a 35% de argila inicia no ponto correspondente a
35 na escala da lateral esquerda do T e se prolonga paralela à base. A do silte inicia
no ponto da escala à direita e prolonga-se paralelamente à lateral esquerda do T e a
da areia inicia no ponto da escala da base do T e prolonga-se paralela à lateral
direita. A interseção das três linhas ocorrerá numa figura geométrica dentro do T que
corresponderá à classe textural. No exemplo, a interseção das linhas tracejadas
indica que a classe textural do solo é Franco Argilosa
A natureza e a forma das partículas do solo foram elementos chaves para a
definição, que é empírica, das classes de tamanho de partículas e, juntamente com
a experiência prática, da delimitação das classes texturais no T. Assim, as partículas
de areia e silte, especialmente nos solos do Brasil, são predominantemente de forma
esférica e composição mineralógica formada por quartzo, ao passo que as partículas
de argila são de formato laminar e compostas por minerais de argila (caulinita, ilita,

8. montmorilonita,...) e óxidos (de Fe, Al, ...). A classe textural é determinada pela
distribuição do tamanho de partículas e juntamente com o tipo de argila
marcadamente afetam outras propriedades físicas como a drenagem e a retenção
de água, a aeração e a consistência dos solos.
Na tabela 1 são listadas algumas propriedades dos solos influenciadas pelo
tamanho das partículas dos solos.
Tabela1–Relaçãodatexturadosolocomalgumaspropriedadesdossolos.
Solosarenosos Solosargilosos
Menorporosidade dosolo Maiorporosidadedosolo
Menormicroemaiormacroporosidade Maiormicroemenormacroporosidade
Baixaretençãodeágua Altaretenção deágua
Boadrenagemeaeração Drenagemlentaepoucoarejadoagregados
Menordensidadedosolo Maiordensidadedosolo
Aquecerápido Aquecelentamente
Resisteàcompactação Maiorsusceptibilidadeàcompactação
BaixaCTC MaiorCTC
Maislixiviável Menoslixiviável
Maiorerosão Maisresistenteàerosão
Coesão baixa,friável Coesãoelevada,firme
Consistênciafriávelquandoúmido Consistênciaplásticae pegajosa-molhado
Fácilpreparomecânico Maisresistenteaopreparo(pesado)
Matéria orgânica baixa e rápida
decomposição
Matériaorgânicamédiaaaltaemenortaxa
dedecomposição
Aclassetexturaldeumsoloéumacaracterísticaimportantedeleporquevariamuitop
oucoaolongodotempo.Amudançasomenteocorrerásehouvermudançadacomposiçãod
osolodevidoàerosãoseletivae/ouprocessosdeintemperismo,queocorrememescalades
éculosamilênios.
Formas de partículas
Classificação tradicional (Caputo):

9. Arredondadas - ou de forma poliédrica. Ex.: pedregulhos, areias, siltes
Lamelares - semelhantes a lamelas ou escamas. Ex.: argilas (compressibilidade e
plasticidade)
Fibrilares - em forma de fibras. Ex.: solos turfosos (origem vegetal)
Outra Classificação: (Lambe)
1 - Angular
2 - Sub-angular
3 - Arredondadas
4 - Sub-arredondadas
5 - Bem arredondadas.
O ESTADO DO SOLO - Índices físicos entre as três fases
Num solo, só parte do volume total é ocupado pelas partículas sólidas, que
seacomodam formando uma estrutura. O volume restante costuma ser chamado
de vazios, embora esteja ocupado por água ou ar. Deve-se reconhecer, portanto,que
osolo é constituído de três fases: partículas sólidas,água e ar.O comportamento de
um solo depende da quantidade relativa de cada uma dastrês fases (sólido, água e
ar). Diversas relações são empregadas para expressar asproporções entre elas. Na

10. figura 3.1 (a), estão representadas,simplificadamente, as trêsfases que normalmente
ocorrem nos solos, ainda que, em alguns casos, todos os vaziospossam estar
ocupados pela água. Na Figura 3.1 (b), as três fases estão
separadasproporcionalmente aos volumes que ocupam, facilitando a definição e a
determinaçãodas relações entre elas. Os volumes de cada fase são apresentados à
esquerda e ospesos à direita.
Figura 3.1 As fases no solo; (a) no estado natural, (b) separada em volume, (c) em função do volume de
sólidos.
Em princípio, as quantidades de água e ar podem variar. A evaporação pode
fazerdiminuir a quantidade de água, substituindo-a por ar, e a compressão do solo
podeprovocar a saída de água e ar, reduzindo o volume de vazios. O solo, no que se
refereàs partículas que o constituem, permanece o mesmo, mas seu estado se
altera. Asdiversas propriedades do solo dependem do estado em que se encontra.
Quandodiminui o volume de vazios, por exemplo, a resistência aumenta.
Para identificar o estado do solo, empregam-se índices que correlacionam os
pesos e os volumes das três fases. Estes índices são os seguintes:
Umidade–Relaçãoentreopesodaáguaeopesodossólidos.Éexpressopela
letrah.Parasuadeterminação,pesa-seo solonoseu estado natural, seca-se em
estufa a105°Catéconstância e pesa-senovamente.Tendo-seopesodasduasfases,a
umidadeécalculada. Éaoperaçãomaisfrequentenumlaboratóriodesolos. Os
teoresdeumidadedependemdotipodesoloesituam-segeralmenteentre10e40%,
podendo ocorrer valores muito baixos (solossecos) ou muito altos (150% ou mais).

11. h
Pa 100
Ps
Índicedevazios–Relaçãoentreovolumedevazioseovolumedaspartículas
sólidas. É expresso pelaletrae. Nãopodeser determinadodiretamente, mas é
calculadoapartirdosoutrosíndices. Costumasesituarentre0,5e1,5,masargilas
orgânicaspodemocorrercomíndicesdevaziossuperioresa3(volumedevazios,no caso
com água, superior a 3 vezes o volume de partículas sólidas).
e
Vv
Vs
Porosidade–Relaçãoentreovolumedevazioseototal.Indicaamesmacoisa que
o índice de vazios. É expresso pela letra n. Valores geralmente entre 30 e 70%.
n
Vv 100
Vt
Graudesaturação–Relaçãoentreovolumedeáguaeovolumedevazios.
ExpressopelaletraS.Nãoédeterminadodiretamente,mascalculado.Variadezero (solo
seco) a 100% (solo saturado).
S
Va 100
Vv
Peso específico das partículas - ϒg ==> (g/cm3 - ton/m3):
É definido como a relação entre o peso da substância sólida do solo, Ps, por
unidade de volume da parte sólida, Vs.
ϒg=
(ou massa especifica das partículas ou dos grãos)
Densidade relativa das partículas (δ):

12. É numericamente igual ao peso especifico das partículas. A diferença e que a
densidade e adimensional.
É a razão entre o peso da substância sólida e o peso de igual volume de
C.
δ=
ϒa C = 1 g/cm3 ou (9,81 kN/m3) assim:
ϒg= δϒa
Valores médios de densidades dos solos:
SOLO δ
Pedregulho 2,65 - 2,68
Areia 2,65 - 2,68
Silte 2,66 - 2,70
Argila 2,68 - 2,80
Solo orgânico < 2,0
Quanto maior o teor de matéria orgânica no solo, menor a densidade relativa.
Quanto maior o teor de oxido de ferro, maior a densidade relativa.
Densidade real das partículas no laboratório:
Método do Picnômetro (Laboratório):
P1 –Ps =P2 – Ps
δ=
P1 = peso do picnômetro com solo e água
P2 = peso do picnômetro com água pura
PS = peso do solo seco

13. Figura3.2 – Esquema de determinação do volume do peso específico dos grãos
Édeterminadoemlaboratório.Coloca-seumpesosecoconhecidodosolo(Ps)
numpicnômetroecompleta-secomágua,determinandoopesototal(Pp+Ps+Pa’).O
pesodopicnômetrocompletadosócomágua(Pp+Pa),maisopesodosolo,menoso
pesodopicnômetrocomsoloeágua,éopesodaáguaquefoisubstituídopelosolo.
Destepeso,calcula-seovolumedeáguaquefoisubstituídopelosoloequeéovolume
do solo.
Vs (Pp Pa) (Ps) (Pp Ps Pa')
Com peso e o volume, tem-se o peso específico.
γg Ps
(Pp Pa) (Ps) (Pp Ps Pa')
Opesoespecíficodosgrãosdossolosvariapoucodesoloparasoloe,porsi,
nãopermite identificarosoloemquestão,masénecessárioparacálculosdeoutros
índices.Osvaloressituam-seemtornode27kN/m³,sendoestevaloradotadoquando
nãosedispõedovalores específicos paraosoloemestudo. Grãosdequartzo(areia)
costumam apresentar pesos específicos de 26,5 kN/m³ e argilas, em virtude da
deposição de sais de ferro, valores até 30 kN/m³.
Pesoespecíficodaágua –Embora varieumpoucocomatemperatura,adota- se
sempre como igual a 10kN/m³, a não ser emcertosprocedimentosdelaboratório.
Aexpressão“pesoespecíficonatural”é, algumasvezes,substituídasópor
“pesoespecífico”dosolo. Tratando-sedecompactaçãodosolo, opesoespecífico
natural é denominado peso específico úmido.

14. Parasuadeterminação,molda-se um cilindro do solo cujas dimensões
conhecidaspermitemcalcularovolume.Opesototaldivididopelovolumeéopeso
específiconatural.Opesoespecíficotambémpodeserdeterminadoapartirdecorpos
irregulares,obtendo-seovolumepormeiodopesoimerson’água.Paratal,ocorpo deve
ser previamente envolto por parafina.
Opesoespecíficonaturalnãovariamuitoentreosdiferentessolos.Situa-seem
tornode19e20kN/m³e,porisso,quandonãoconhecido,éestimadocomoiguala20kN/m³.
Podeserumpoucomaior(21kN/m³)oumenor(17kN/m³).Casos
especiais,comoasargilasorgânicasmoles,podemapresentarpesosespecíficosde14
kN/m³.
Pesoespecíficoaparenteseco-Relaçãoentreopesodossólidoseovolume
total.Correspondeaopesoespecíficoqueosoloteriaseviesseaficarseco,seisto
pudesseocorrersemquehouvessevariaçãodevolume.Expressopelosímboloγs.Não
édeterminadodiretamenteemlaboratório,mascalculadoapartirdopesoespecífico
naturaledaumidade.Situa-seentre13e19kN/m³(4a5kN/m³nocasodeargilas orgânicas
moles).
Pesoespecíficoaparentesaturado–Pesoespecíficodosoloseviesseaficar
saturadoeseistoocorressesemvariaçãodevolume.Édepoucaaplicaçãoprática,
servindopara a programaçãodeensaiosouaanálisededepósitosdeareiaquepossam
vir a se saturar. Expresso peloysat,é da ordem de 20 kN/m³.
Pesoespecíficosubmerso–Éopesoespecíficoefetivodosoloquando
submerso.Serveparacálculosdetensõesefetivas.Éigualaopesoespecíficonatural
menosopesoespecíficodaágua,portantocomvaloresdaordemde10kN/m³.
Granulometria

15. Uma outra análise das partículas sólidas do solo é a Granulometria ou
Análise Granulométrica dos solos que é caracterizadapelo processo que visa definir,
para determinadas faixas pré-estabelecidas de tamanho de grãos, a percentagemem
peso que cada fração possui em relação à massa total da amostra em análise.
A análise granulométrica pode ser realizada: 1 - por peneiramento, quando
temos solos granulares como as areias e os pedregulhos; 2 - por sedimentação, no
caso de solos argilosos; 3 - pela combinação de ambos os processos; 4 -
por difração de laser.

16. Conclusão
Com um estudo sistemático sobre as teorias que circundam a disciplina
Mecânica dos Solos, é possível compreender e interpretar os vários materiais
encontrados na investigação do solo. Considerar a terra como um material de
engenharia é muito complicado, pois este, não é um material sólido coerente como o
aço, por exemplo, mas é um material em partículas. É importante compreender a
importância do tamanho da partícula, forma e composição, e da estrutura interna de
um solo afim de conseguir informações concretas sobre as propriedades mecânicas
do mesmo.
Neste trabalho foram apresentadas algumas equações matemáticas que
servem como suporte no momento da investigação e estudos quantitativos e
qualitativos do solo objeto de estudo.

17. Bibliografia
CARDOSO, L. R.; Apostila de Mecânica dos Solos, ETFES, Vitória, 1995.
CAPUTO, H. P.; Mecânica dos Solos e suas Aplicações, Livros Técnicos e
Científicos, São Paulo, 1994.
PINTO, Carlos de Souza; Curso Básico de Mecânica dos Solos- 3º Edição