Mecânica dos Solos I: Conceitos Introdutórios

Universidade Federal da Bahia − Escola Politécnica
Departamento de Ciência e Tecnologia dos Materiais
(Setor de Geotecnia)
MECÂNICA DOS SOLOS I
Conceitos introdutórios
Autores: Sandro Lemos Machado e Miriam de Fátima C. Machado

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MECÂNICA DOS SOLOS I
Conceitos introdutórios
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO AO CURSO. 4
1.1 Importância do estudo dos solos 4
1.2 A mecânica dos solos, a geotecnia e disciplinas relacionadas. 4
1.3 Aplicações de campo da mecânica dos solos. 5
1.4 Desenvolvimento do curso. 5
2. ORIGEM E FORMAÇÃO DOS SOLOS. 6
2.1 Conceituação de solo e de rocha. 6
2.2 Intemperismo. 6
2.3 Ciclo rocha − solo. 8
2.4 Classificação do solo quanto a origem e formação. 10
3. TEXTURA E ESTRUTURA DOS SOLOS. 17
3.1 Tamanho e forma das partículas. 17
3.2 Identificação táctil visual dos solos. 18
3.3 Análise granulométrica. 20
3.4 Designação segundo NBR 6502. 23
3.5 Estrutura dos solos. 24
3.6 Composição química e mineralógica 25
4. FASES SÓLIDA − ÁGUA − AR. 28
4.1 Fase sólida. 28
4.2 Fase gasosa. 28
4.3 Fase líquida. 28
5. LIMITES DE CONSISTÊNCIA. 29
5.1 Noções básicas 29
5.2 Estados de consistência. 29
5.3 Determinação dos limites de consistência. 30
5.4 Índices de consistência 32
5.5 Alguns conceitos importantes. 33
6. CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS. 36
6.1 Classificação segundo o Sistema Unificado de Classificação dos Solos (SUCS). 37
6.2 Classificação segundo a AASHTO. 42
7. ÍNDICES FÍSICOS. 46
7.1 Generalidades. 46
7.2 Relações entre volumes. 46
7.3 Relação entre pesos e volumes − pesos específicos ou entre massas e volumes −
massa específica. 47
7.4 Diagrama de fases. 48
7.5 Utilização do diagrama de fases para a determinação das relações entre os diversos
índices físicos. 49
7.6 Densidade relativa 49
7.7 Ensaios necessários para determinação dos índices físicos. 50

2
7.8 Valores típicos. 51
8. DISTRIBUIÇÃO DE TENSÕES NO SOLO 52
8.1 Introdução. 52
8.2 Tensões em uma massa de solo. 52
8.3 Cálculo das tensões geostáticas. 54
8.4 Exemplo de aplicação. 56
8.5 Acréscimos de tensões devido à cargas aplicadas. 57
9. COMPACTAÇÃO. 73
9.1 Introdução 73
9.2 O emprego da compactação 73
9.3 Diferenças entre compactação e adensamento. 73
9.4 Ensaio de compactação 74
9.5 Curva de compactação. 74
9.6 Energia de compactação. 76
9.7 Influência da compactação na estrutura dos solos. 77
9.8 Influência do tipo de solo na curva de compactação 77
9.9 Escolha do valor de umidade para compactação em campo 78
9.10 Equipamentos de campo 79
9.11 Controle da compactação. 81
9.12 Índice de suporte Califórnia (CBR). 83
10. INVESTIGAÇÃO DO SUBSOLO. 86
10.1 Introdução. 86
10.2 Métodos de prospecção geotécnica. 87

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NOTA DOS AUTORES
Este trabalho foi desenvolvido apoiando−se na estruturação e ordenação de tópicos
já existentes no Departamento de Ciência e Tecnologia dos Materiais (DCTM),
relativos à disciplina Mecânica dos Solos. Desta forma, a ordenação dos capítulos
do trabalho e a sua lógica de apresentação devem muito ao material desenvolvido
pelos professores deste Departamento, antes do ingresso do professor Sandro
Lemos Machado à UFBA, o que se deu em 1997.
Vale ressaltar também que o capítulo de origem e formação dos solos, cujo
conteúdo é apresentado no volume 1 deste trabalho, tem a sua fundamentação no
material elaborado, com uma enorme base de conhecimento regional, pelos
professores do DCTM e pelo aluno Maurício de Jesus Valadão, apresentado em
um volume de notas de aulas , de grande valor didático e certamente referência
bibliográfica obrigatória para os alunos que cursam a disciplina Mecânica dos
Solos.

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1. INTRODUÇÃO AO CURSO
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Quase todas as obras de engenharia têm, de alguma forma, de transmitir as cargas
sobre elas impostas ao solo. Mesmo as embarcações, ainda durante o seu período de
construção, transmitem ao solo as cargas devidas ao seu peso próprio. Além disto, em
algumas obras, o solo é utilizado como o próprio material de construção, assim como o
concreto e o aço são utilizados na construção de pontes e edifícios. São exemplos de obras
que utilizam o solo como material de construção os aterros rodoviários, as bases para
pavimentos de aeroportos e as barragens de terra, estas últimas podendo ser citadas como
pertencentes a uma categoria de obra de engenharia a qual é capaz de concentrar, em um só
local, uma enorme quantidade de recursos, exigindo para a sua boa construção uma
gigantesca equipe de trabalho, calcada principalmente na interdisciplinaridade de seus
componentes. O estudo do comportamento do solo frente às solicitações a ele impostas por
estas obras é portanto de fundamental importância. Pode−se dizer que, de todas as obras de
engenharia, aquelas relacionadas ao ramo do conhecimento humano definido como geotecnia
(do qual a mecânica do solos faz parte), são responsáveis pela maior parte dos prejuízos
causados à humanidade, sejam eles de natureza econômica ou mesmo a perda de vidas
humanas. No Brasil, por exemplo, devido ao seu clima tropical e ao crescimento desordenado
das metrópoles, um sem número de eventos como os deslizamentos de encostas ocorrem,
provocando enormes prejuízos e ceifando a vida de centenas de pessoas a cada ano. Vê−se
daqui a grande importância do engenheiro geotécnico no acompanhamento destas obras de
engenharia, evitando por vezes a ocorrência de desastres catastróficos.
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Por ser o solo um material natural, cujo processo de formação não depende de forma
direta da intervenção humana, o seu estudo e o entendimento de seu comportamento depende
de uma série de conceitos desenvolvidos em ramos afins de conhecimento. A mecânica dos
solos é o estudo do comportamento de engenharia do solo quando este é usado ou como
material de construção ou como material de fundação. Ela é uma disciplina relativamente
jovem da engenharia civil, somente sistematizada e aceita como ciência em 1925 por
Terzaghi (Terzaghi, 1925), que é conhecido com todos os méritos, como o pai da mecânica
dos solos.
Um entendimento dos princípios da mecânica dos sólidos é essencial para o estudo da
mecânica dos solos. O conhecimento e aplicação de princípios de outras matérias básicas
como física e química são também úteis no entendimento desta disciplina. Por ser um
material de origem natural, o processo de formação do solo, o qual é estudado pela geologia,
irá influenciar em muito no seu comportamento. O solo, como veremos adiante, é um
material trifásico, composto basicamente de ar, água e partículas sólidas. A parte fluida do
solo (ar e água) pode se apresentar em repouso ou pode se movimentar pelos seus vazios
mediante a existência de determinadas forças. O movimento da fase fluida do solo é estudado
com base em conceitos desenvolvidos pela mecânica dos fluidos. Pode−se citar ainda algumas
disciplinas, como a física dos solos, ministrada em cursos de agronomia, como de grande
importância no estudo de uma mecânica dos solos mais avançada, denominada de mecânica
dos solos não saturados. Além disto, o estudo e o desenvolvimento da mecânica dos solos são
fortemente amparados em bases experimentais, a partir de ensaios de campo e laboratório.
A aplicação dos princípios da mecânica dos solos para o projeto e construção de
fundações é denominada de engenharia de fundações. A engenharia geotécnica (ou

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geotecnia) pode ser considerada como a junção da mecânica dos solos, da engenharia de
fundações, da mecânica das rochas, da geologia de engenharia e mais recentemente da
geotecnia ambiental, que trata de problemas como transporte de contaminantes pelo solo,
avaliação de locais impactados, projetos de sistemas de proteção em aterros sanitários, etc.
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Fundações: As cargas de qualquer estrutura têm de ser, em última instância,
descarregadas no solo através de sua fundação. Assim a fundação é uma parte essencial de
qualquer estrutura. Seu tipo e detalhes de sua construção podem ser decididos somente com o
conhecimento e aplicação de princípios da mecânica dos solos.
Obras subterrâneas e estruturas de contenção: Obras subterrâneas como estruturas
de drenagem, dutos, túneis e as obras de contenção como os muros de arrimo, cortinas
atirantadas somente podem ser projetadas e construídas usando os princípios da mecânica dos
solos e o conceito de interação solo−estrutura.
Projeto de pavimentos: o projeto de pavimentos pode consistir de pavimentos
flexíveis ou rígidos. Pavimentos flexíveis dependem mais do solo subjacente para transmissão
das cargas geradas pelo tráfego. Problemas peculiares no projeto de pavimentos flexíveis são
o efeito de carregamentos repetitivos e problemas devidos às expansões e contrações do solo
por variações em seu teor de umidade.
Escavações, aterros e barragens: A execução de escavações no solo requer
freqüentemente o cálculo da estabilidade dos taludes resultantes. Escavações profundas
podem necessitar de escoramentos provisórios, cujos projetos devem ser feitos com base na
mecânica dos solos. Para a construção de aterros e de barragens de terra, onde o solo é
empregado como material de construção e fundação, necessita−se de um conhecimento
completo do comportamento de engenharia dos solos, especialmente na presença de água. O
conhecimento da estabilidade de taludes, dos efeitos do fluxo de água através do solo, do
processo de adensamento e dos recalques a ele associados, assim como do processo de
compactação empregado é essencial para o projeto e construção eficientes de aterros e
barragens de terra.
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Este curso de mecânica dos solos pode ter sua parte teórica dividida em duas partes:
uma parte envolvendo os tópicos origem e formação dos solos, textura e estrutura dos solos,
análise granulométrica, estudo das fases ar−água−partículas sólidas, limites de consistência,
índices físicos e classificação dos solos, onde uma primeira aproximação é feita com o tema
solos e uma segunda parte, envolvendo os tópicos pressões geostáticas, compactação,
permeabilidade dos solos, compressibilidade dos solos, resistência ao cisalhamento e
empuxos de terra, onde um tratamento mais fundamentado na ótica da engenharia civil é dado
aos solos.

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2. ORIGEM E FORMAÇÃO DOS SOLOS.
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Quando mencionamos a palavra solo já nos vem a mente uma idéia intuitiva do que se
trata. No linguajar popular a palavra solo está intimamente relacionada com a palavra terra, a
qual poderia ser definida como material solto, natural da crosta terrestre onde habitamos,
utilizado como material de construção e de fundação das obras do homem. Uma definição
precisa e teoricamente sustentada do significado da palavra solo é contudo bastante difícil, de
modo que o termo solo adquire diferentes conotações a depender do ramo do conhecimento
humano que o emprega. Para a agronomia, o termo solo significa o material relativamente
fofo da crosta terrestre, consistindo de rochas decompostas e matéria orgânica, o qual é capaz
de sustentar a vida. Desta forma, os horizontes de solo para agricultura possuem em geral
pequena espessura. Para a geologia, o termo solo significa o material inorgânico não
consolidado proveniente da decomposição das rochas, o qual não foi transportado do seu local
de formação. Na engenharia, é conveniente definir como rocha aquilo que é impossível
escavar manualmente, que necessite de explosivo para seu desmonte. Chamamos de solo, a
rocha já decomposta ao ponto granular e passível de ser escavada apenas com o auxílio de pás
e picaretas ou escavadeiras.
A crosta terrestre é composta de vários tipos de elementos que se interligam e formam
minerais. Esses minerais poderão estar agregados como rochas ou solo. Todo solo tem origem
na desintegração e decomposição das rochas pela ação de agentes intempéricos ou antrópicos.
As partículas resultantes deste processo de intemperismo irão depender fundamentalmente da
composição da rocha matriz e do clima da região. Por ser o produto da decomposição das
rochas, o solo invariavelmente apresenta um maior índice de vazios do que a rocha mãe,
vazios estes ocupados por ar, água ou outro fluido de natureza diversa. Devido ao seu
pequeno índice de vazios e as fortes ligações existentes entre os minerais, as rochas são
coesas, enquanto que os solos são granulares. Os grãos de solo podem ainda estar
impregnados de matéria orgânica. Desta forma, podemos dizer que para a engenharia, solo é
um material granular composto de rocha decomposta, água, ar (ou outro fluido) e
eventualmente matéria orgânica, que pode ser escavado sem o auxílio de explosivos.
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Intemperismo é o conjunto de processos físicos, químicos e biológicos pelos quais a
rocha se decompõe para formar o solo. Por questões didáticas, o processo de intemperismo é
freqüentemente dividido em três categorias: intemperismo físico químico e biológico. Deve
se ressaltar contudo, que na natureza todos estes processos tendem a acontecer ao mesmo
tempo, de modo que um tipo de intemperismo auxilia o outro no processo de transformação
rocha−solo.
Os processos de intemperismo físico reduzem o tamanho das partículas, aumentando
sua área de superfície e facilitando o trabalho do intemperismo químico. Já os processos
químicos e biológicos podem causar a completa alteração física da rocha e alterar suas
propriedades químicas.
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É o processo de decomposição da rocha sem a alteração química dos seus
componentes. Os principais agentes do intemperismo físico são citados a seguir:
Variações de Temperatura − Da física sabemos que todo material varia de volume
em função de variações na sua temperatura. Estas variações de temperatura ocorrem entre o

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dia e a noite e durante o ano, e sua intensidade será função do clima local. Acontece que uma
rocha é geralmente formada de diferentes tipos de minerais, cada qual possuindo uma
constante de dilatação térmica diferente, o que faz a rocha deformar de maneira desigual em
seu interior, provocando o aparecimento de tensões internas que tendem a fraturá−la. Mesmo
rochas com uma uniformidade de componentes não têm uma arrumação que permita uma
expansão uniforme, pois grãos compridos deformam mais na direção de sua maior dimensão,
tendendo a gerar tensões internas e auxiliar no seu processo de desagregação.
Repuxo coloidal − O repuxo coloidal é caracterizado pela retração da argila devido à
sua diminuição de umidade, o que em contato com a rocha gera tensões capazes de fraturá−
la.
Ciclos gelo/degelo− As fraturas existentes nas rochas podem se encontrar
parcialmente ou totalmente preenchidas com água. Esta água, em função das condições
locais, pode vir a congelar, expandindo−se e exercendo esforços no sentido de abrir ainda
mais as fraturas preexistentes na rocha, auxiliando no processo de intemperismo (a água
aumenta em cerca de 8% o seu volume devido à arrumação das partículas durante a
cristalização). Vale ressaltar também que a água transporta substâncias ativas quimicamente,
incluindo sais que ao reagirem com ácidos provocam cristalização com aumento de volume.
Alívio de pressões − Alívio de pressões irá ocorrer em um maciço rochoso sempre
que da retirada de material sobre ou ao lado do maciço, provocando a sua expansão, o que por
sua vez, irá contribuir no fraturamento, estricções e formação de juntas na rocha. Estes
processos, isolados ou combinados (caso mais comum) fraturam as rochas continuamente, o
que permite a entrada de agentes químicos e biológicos, cujos efeitos aumentam a fraturação
e tende a reduzir a rocha a blocos cada vez menores.
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É o processo de decomposição da rocha com a alteração química dos seus
componentes. Há várias formas através das quais as rochas decompõem−se quimicamente.
Pode−se dizer, contudo, que praticamente todo processo de intemperismo químico depende
da presença da água. Entre os processos de intemperismo químico destacam−se os seguintes:
Hidrólise − Dentre os processos de decomposição química do intemperismo, a
hidrólise é a que se reveste de maior importância, porque é o mecanismo que leva a
destruição dos silicatos, que são os compostos químicos mais importantes da litosfera. Em
resumo, os minerais na presença dos íons H+
liberados pela água são atacados, reagindo com
os mesmos. O H+
penetra nas estruturas cristalinas dos minerais desalojando os seus íons
originais (Ca++
, K+
, Na+
, etc.) causando um desequilíbrio na estrutura cristalina do mineral e
levando−o a destruição.
Hidratação − Como a própria palavra indica, é a entrada de moléculas de água na
estrutura dos minerais. Alguns minerais quando hidratados (feldspatos, por exemplo) sofrem
expansão, levando ao fraturamento da rocha.
Carbonatação − O ácido carbônico é o responsável por este tipo de intemperismo. O
intemperismo por carbonatação é mais acentuado em rochas calcárias por causa da diferença
de solubilidade entre o CaCo3 e o bicarbonato de cálcio formado durante a reação.
Os diferentes minerais constituintes das rochas originarão solos com características
diversas, de acordo com a resistência que estes tenham ao intemperismo local. Há, inclusive,
minerais que têm uma estabilidade química e física tal que normalmente não são
decompostos. O quartzo, por exemplo, por possuir uma enorme estabilidade física e química
é parte predominante dos solos grossos, como as areias e os pedregulhos.

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Neste caso a decomposição da rocha se dá graças a esforços mecânicos produzidos por
vegetais através das raízes, por animais através de escavações dos roedores, da atividade de
minhocas ou pela ação do próprio homem, ou de ambos, ou ainda pela liberação de
substâncias agressivas quimicamente, intensificando assim o intemperismo químico, seja pela
decomposição de seus corpos ou através de secreções como é o caso dos ouriços do mar.
Logo, os fatores biológicos de maior importância incluem a influência da vegetação
no processo erosivo da rocha e o ciclo de meio ambiente entre solo e planta e entre animais e
solo. Pode−se dizer que o intemperismo biológico é uma categoria do intemperismo químico
em que as reações químicas que ocorrem nas rochas são propiciadas por seres vivos.
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O intemperismo químico possui um poder de desagregação da rocha muito maior do
que o intemperismo físico. Deste modo, solos gerados em regiões onde há a predominância
do intemperismo químico tendem a ser mais profundos e mais finos do que aqueles solos
formados em locais onde há a predominância do intemperismo físico. Além disto,
obviamente, os solos originados a partir de uma predominância do intemperismo físico
apresentarão uma composição química semelhante à da rocha mãe, ao contrário daqueles
solos formados em locais onde há predominância do intemperismo químico.
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Conforme relatado anteriormente, a água é um fator fundamental no desenvolvimento
do intemperismo químico da rocha. Deste modo, regiões com altos índices de pluviosidade e
altos valores de umidade relativa do ar tendem a apresentar uma predominância de
intemperismo do tipo químico, o contrário ocorrendo em regiões de clima seco.
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Como vimos, todo solo provém de uma rocha pré−existente, mas dada a riqueza da
sua formação não é de se esperar do solo uma estagnação a partir de um certo ponto. Como
em tudo na natureza, o solo continua suas transformações, podendo inclusive voltar a ser
rocha. De forma simplificada, definiremos a seguir um esquema de transformações que vai do
magma ao solo sedimentar e volta ao magma (fig. 2.1).
No interior do Globo Terrestre, graças às elevadas pressões e temperaturas, os
elementos químicos se encontram em estado líquido formando o magma (fig. 2.1 −6).
A camada sólida da Terra, pode romper−se em pontos localizados e deixar escapar o
magma. Desta forma, haverá um resfriamento brusco do magma (fig. 2.1 linha 6−1), que se
transformará em rochas ígneas, nas quais não haverá tempo suficiente para o
desenvolvimento de estruturas cristalinas mais estáveis. O processo indicado pela linha 6−1 é
denominado de extrusão vulcânica ou derrame e é responsável pela formação da rocha ígnea
denominada de basalto. A depender do tempo de resfriamento, o basalto pode mesmo vir a
apresentar uma estrutura vítrea.
Quando o magma não chega à superfície terrestre, mas ascende a pontos mais
próximos à superfície, com menor temperatura e pressão, ocorre um resfriamento mais lento
(fig. 2.1 linha 6−7), o que permite a formação de estruturas cristalinas mais estáveis, e,
portanto, de rochas mais resistentes, denominadas de intrusivas ou plutônicas (diabásio, gabro
e granito).

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Figura 2.1 − Ciclo rocha − solo
Podemos avaliar comparativamente as rochas vulcânicas e plutônicas pelo tamanho
dos cristais, o que pode ser feito facilmente a olho nu ou com o auxílio de lupas. Cristais
maiores indicam uma formação mais lenta, característica das rochas plutônicas, e vice−versa.

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Uma vez exposta, (fig. 2.1−1), a rocha sofre a ação das intempéries e forma os solos
residuais (fig. 2.1−2), os quais podem ser transportados e depositados sobre outro solo de
qualquer espécie ou sobre uma rocha (fig. 2.1 linha 2−3), vindo a se tornar um solo
sedimentar.
A contínua deposição de solos faz aumentar a pressão e a temperatura nas camadas
mais profundas, que terminam por ligarem seus grãos e formar as rochas sedimentares (fig.
2.1 linha 3−4), este processo chama−se litificação ou diagênese.
As rochas sedimentares podem, da mesma maneira que as rochas ígneas, aflorarem à
superfície e reiniciar o processo de formação de solo ( fig. 2.1 linha 4−1), ou de forma
inversa, as deposições podem continuar e conseqüentemente prosseguir o aumento de pressão
e temperatura, o que irá levar a rocha sedimentar a mudar suas características texturais e
mineralógicas, a achatar os seus cristais de forma orientada transversalmente à pressão e a
aumentar a ligação entre os cristais (fig. 2.1 linha 4−5). O material que surge daí tem
características tão diversas da rocha original, que muda a sua designação e passa a se chamar
rocha metamórfica.
Naturalmente, a rocha metamórfica está sujeita a ser exposta (fig. 2.1 linha 5−1),
decomposta e formar solo. Se persistir o aumento de pressão e temperatura graças à deposição
de novas camadas de solo, a rocha fundirá e voltará à forma de magma (fig. 2.1 linha 5−6).
Obviamente, todos esses processos. com exceção do vulcanismo e de alguns
transportes mais rápidos, ocorrem numa escala de tempo geológica, isto é, de milhares ou
milhões de anos.
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Há diferentes maneiras de se classificar os solos, como pela origem, pela sua
evolução, pela presença ou não de matéria orgânica, pela estrutura, pelo preenchimento dos
vazios, etc. Neste item apresentar−se−á uma classificação genética para os solos, ou seja,
iremos classificá−los conforme o seu processo geológico de formação.
Nesta classificação genética, os solos são divididos em dois grandes grupos,
sedimentares e residuais, a depender da existência ou não de um agente de transporte na sua
formação, respectivamente. Os principais agentes de transporte atuando na formação dos
solos sedimentares são a água, o vento e a gravidade. Estes agentes de transporte influenciam
fortemente nas propriedades dos solos sedimentares, a depender do seu grau de seletividade.
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São solos que permanecem no local de decomposição da rocha. Para que eles ocorram
é necessário que a velocidade de decomposição da rocha seja maior do que a velocidade de
remoção do solo por agentes externos.
A velocidade de decomposição depende de vários fatores, entre os quais a
temperatura, o regime de chuvas e a vegetação. As condições existentes nas regiões tropicais
são favoráveis a degradações mais rápidas da rocha, razão pela qual há uma predominância de
solos residuais nestas regiões (centro sul do Brasil, por exemplo).
Como a ação das intempéries se dá, em geral, de cima para baixo, as camadas
superiores são, via de regra, mais trabalhadas que as inferiores. Este fato nos permite
visualizar todo o processo evolutivo do solo, de modo que passamos de uma condição de
rocha sã, para profundidades maiores, até uma condição de solo residual maduro, em
superfície. A fig. 2.2 ilustra um perfil típico de solo residual.

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Figura 2.2 − Perfil típico de solo residual. Modificado de Nogueira (1995)
Conforme se pode observar da fig. 2.2, a rocha sã passa paulatinamente à rocha
fraturada, depois ao saprolito, ao solo residual jovem e ao solo residual maduro. Em se
tratando de solos residuais, é de grande interesse a identificação da rocha sã, pois ela
condiciona, entre outras coisas, a própria composição química do solo.
A rocha alterada caracteriza−se por uma matriz de rocha possuindo intrusões de solo,
locais onde o intemperismo atuou de forma mais eficiente.
O solo saprolítico ainda guarda características da rocha mãe e tem basicamente os
mesmos minerais, porém a sua resistência já se encontra bastante reduzida. Este pode ser
caracterizado como uma matriz de solo envolvendo grandes pedaços de rocha altamente
alterada. Visualmente pode confundir−se com uma rocha alterada, mas apresenta pequena
resistência ao manuseio. Nos horizontes saprolíticos é comum a ocorrência de grandes blocos
de rocha denominados de matacões, responsáveis por muitos problemas quando do projeto de
fundações.
O solo residual jovem apresenta boa quantidade de material que pode ser classificado
como pedregulho (# 4,8 mm). Geralmente são bastante irregulares quanto a resistência
mecânica, coloração, permeabilidade e compressibilidade, já que o processo de transformação
não se dá em igual intensidade em todos os pontos, comumente existindo blocos da rocha no
seu interior. Pode−se dizer também que nos horizontes de solo jovem e saprolítico as
sondagens a percussão a serem realizadas devem ser revestidas de muito cuidado, haja vista
que a presença de material pedregulhoso pode vir a danificar os amostradores utilizados,
vindo a mascarar os resultados obtidos.
Os solos maduros, mais próximos à superfície, são mais homogêneos e não
apresentam semelhanças com a rocha original. De uma forma geral, há um aumento da
resistência ao cisalhamento do, da textura (granulometria) e da heterogeneidade do solo com
a profundidade, razão esta pela qual a realização de ensaios de laboratório em amostras de
solo residual jovem ou do horizonte saprolítico é bastante trabalhosa.
No Recôncavo Baiano é comum a ocorrência de solos residuais oriundos de rochas
sedimentares. Um perfil típico de solo do recôncavo Baiano é apresentado na fig. 2.3, sendo
constituído de camadas sucessivas de argila e areia, coerente com o material que foi

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depositado no local. Merece uma atenção especial o solo formado pela decomposição da
rocha sedimentar denominada de folhelho, muito comum no Recôncavo Baiano. Esta rocha,
quando decomposta, produz uma argila conhecida popularmente como massapê, que tem
como mineral constituinte a montimorilonita, apresentando grande potencial de expansão na
presença de água. As constantes mudanças de umidade a que o solo está submetido provocam
variações de volume que geram sérios problemas nas construções (aterros ou edificações)
assentes sobre estes solos. A fig. 2.4 apresenta fotos de um perfil de alteração
Flhelho/Massapê comumente encontrado em Pojuca, Região Metropolitana de Salvador. Na
fig. 2.4(a) pode−se notar o aspecto extremamente fraturado do folhelho alterado enquanto na
fig. 2.4(b) nota−se a existência de uma grande quantidade de trincas de tração originadas pela
secagem do solo ao ser exposto à atmosfera.
Figura 2.3 − Perfil geotécnico típico do recôncavo Baiano.
(a) (b)
Figura 2.4− Perfil de alteração Folhelho/Massapê, encontrado em Pojuca−BA. (a)
− Folhelho alterado e (b) − Retração típica do solo ao sofrer secagem.
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Os solos sedimentares ou transportados são aqueles que foram levados ao seu local
atual por algum agente de transporte e lá depositados. As características dos solos
sedimentares são função do agente de transporte.
Cada agente de transporte seleciona os grãos que transporta com maior ou menor
facilidade, além disto, durante o transporte, as partículas de solo se desgastam e/ou quebram.
Resulta daí um tipo diferente de solo para cada tipo de transporte. Esta influência é tão
marcante que a denominação dos solos sedimentares é feita em função do agente de
transporte predominante.
Pode−se listar os agentes de transporte, por ordem decrescente de seletividade, da
seguinte forma:

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Ventos (Solos Eólicos)
Águas (Solos Aluvionares)
♣ Água dos Oceanos e Mares (Solos Marinhos)
♣ Água dos Rios (Solos Fluviais)
♣ Água de Chuvas (Solos Pluviais)
Geleiras (Solos Glaciais)
Gravidade (Solos Coluvionares)
Os agentes naturais citados acima não devem ser encarados apenas como agentes de
transporte, pois eles têm uma participação ativa no intemperismo e portanto na formação do
próprio solo, o que ocorre naturalmente antes do seu transporte.
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O transporte pelo vento dá origem aos depósitos eólicos de solo. Em virtude do atrito
constante entre as partículas, os grãos de solo transportados pelo vento geralmente possuem
forma arredondada. A capacidade do vento de transportar e erodir é muito maior do que possa
parecer à primeira vista. Vários são os exemplos de construções e até cidades soterradas
parcial ou totalmente pelo vento, como foram os casos de Taunas − ES e Tutóia − MA; os
grãos mais finos do deserto do Saara atingem em grande escala a Inglaterra, percorrendo uma
distância de mais de 3000km!. Como a capacidade de transporte do vento depende de sua
velocidade, o solo é geralmente depositado em zonas de calmaria.
O transporte eólico é o mais seletivo tipo de transporte das partículas do solo. Se por
um lado grãos maiores e mais pesados não podem ser transportados, os solos finos, como as
argilas, têm seus grãos unidos pela coesão, formando torrões dificilmente levados pelo vento.
Esse efeito também ocorre em areias e siltes saturados (falsa coesão) o que faz da linha de
lençol freático (linha a partir da qual todos os vazios do solo estão preenchidos com água) um
limite para a atuação dos ventos.
Pode−se dizer portanto que a ação do transporte do vento se restringe ao caso das
areias finas ou silte. Por conta destas características, os solos eólicos possuem grãos de
aproximadamente mesmo diâmetro, apresentando uma curva granulométrica denominada de
uniforme. São exemplos de solos eólicos:
vX9S14(3($!1
As dunas são exemplos comuns de solos eólicos nordeste do Brasil). A formação de
uma duna se dá inicialmente pela existência de um obstáculo ao caminho natural do vento, o
que diminui a sua velocidade e resulta na deposição de partículas de solo (fig. 2.5)
Mar
Vento
Figura 2.5− Atuação do transporte eólico na formação das dunas.

14
A deposição continuada de solo neste local acaba por gerar mais deposição de solo, já
que o obstáculo ao caminho do vento se torna cada vez maior. Durante o período de
existência da duna, partículas de areia são levadas até o seu topo, rolando então para o outro
lado. Este movimento faz com que as dunas se desloquem a uma velocidade de poucos metros
por ano, o que para os padrões geológico é muito rápido.
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Formado por deposições sobre vegetais que ao se decomporem deixam seu molde no
maciço, o Loess é um solo bastante problemático para a engenharia, pois a despeito de uma
capacidade de formar paredões de altura fora do comum e inicialmente suportar grandes
esforços mecânicos, podem se romper completa e abruptamente devido ao umedecimento.
O Loess, comum na Europa oriental, geralmente contêm grandes quantidades de cal,
responsável por sua grande resistência inicial. Quando umedecido, contudo, o cimento
calcáreo existente no solo pode ser dissolvido e solo entra em colapso.
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São solos resultantes do transporte pela água e sua textura depende da velocidade da
água no momento da deposição, sendo freqüente a ocorrência de camadas de granulometrias
distintas, devidas às diversas épocas de deposição.
O transporte pela água é bastante semelhante ao transporte realizado pelo vento,
porém algumas características importantes os distinguem:
a) Viscosidade − por ser mais viscosa a água tem uma capacidade de transporte
maior, transportando grãos de tamanhos diversos.
b) Velocidade e Direção − ao contrário do vento que em um minuto pode soprar com
forças e direções bastante diferenciadas, a água têm seu roteiro mais estável; suas
variações de velocidade tem em geral um ciclo anual e as mudanças de direção
estão condicionadas ao próprio processo de desmonte e desgaste do relevo.
c) Dimensão das Partículas − os solos aluvionares fluviais são, via de regra, mais
grossos que os eólicos, pois as partículas mais finas mantêm−se sempre em
suspensão e só se sedimentam quando existe um processo químico que as flocule
(isto é o que acontece no mar ou em alguns lagos).
d) Eliminação da Coesão − vimos que o vento não pode transportar os solos argilosos
devido a coesão entre os seus grãos. A presença de água em abundância diminui
este efeito; com isso somam−se as argilas ao universo de partículas transportadas
pela água.
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A água das chuvas pode ser retida em vegetais ou construções, podendo se evaporar a
partir daí. Ela pode se infiltrar no solo ou escoar sobre este e, neste caso, a vegetação rasteira
funciona como elemento de fixação da parte superficial do solo ou como um tapete
impermeabilizador (para as gramíneas), sendo um importante elemento de proteção contra a
erosão.
A água que se infiltra pode carrear grãos finos através dos poros existentes nos solos
grossos, mas este transporte é raro e pouco volumoso, portanto de pouca relevância em
relação à erosão superficial. De muito maior importância é o solo que as águas das chuvas
levam ao escoar de pontos mais elevados no relevo aos vales. Os vales contém rios ou riachos
que serão alimentados não só da água que escoa das escarpas, como também de matéria
sólida.

15
vXx46%1Xh26%3(c!#%$!#%1
Os rios durante sua existência têm várias fases. Em áreas de formação geológicas mais
recentes, menos desgastadas, existem irregularidades topográficas muito grandes e por isso os
rios têm uma inclinação maior e conseqüentemente uma maior velocidade. Existem vários
fatores determinantes da capacidade de erosão e transporte dos rios, sendo a velocidade a
mais importante. Assim, os rios mais jovens transportam mais matéria sólida do que os rios
mais velhos.
Sabe−se que os rios não possuem a mesma idade em toda a sua extensão; quanto mais
distantes da nascente, menor a inclinação e a velocidade. As partículas de determinado
tamanho passam a ter peso suficiente para se decantar e permanecer naquele ponto, outras
menores só serão depositadas com velocidade também menor. O transporte fluvial pode ser
descrito sumariamente da seguinte forma:
a) Os rios desgastam o relevo em sua parte mais elevada e levam os solos para sua
parte mais baixa, existindo com o tempo uma tendência a planificação do leito. Rios mais
velhos têm portanto menor velocidade e transportam menos.
b) Cada tamanho de grão será depositado em um determinado ponto do rio,
correspondente a uma determinada velocidade, o que leva os solos fluviais a terem uma
grande uniformidade granulométrica. Solos muito finos, como as argilas, permanecerão em
suspensão até decantar em mares ou lagos com água em repouso.
De um modo geral, pode−se dizer que os solos aluvionares apresentam um grau de
uniformidade de tamanho de grãos intermediário entre os solos eólicos (mais uniformes) e
coluvionares (menos uniformes).
vXx46%1X¨$!#%gH1
As ondas atingem as praias com um pequeno ângulo em relação ao continente. Isso
faz com que a areia, além do movimento de vai e vem das ondas, desloquem−se também ao
longo da praia. Obras que impeçam esse fluxo tendem a ser pontos de deposição de areia, o
que pode acarretar sérios problemas.
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De pequena importância para nós, os solos formados pelas geleiras, ao se deslocarem
pela ação da gravidade, são comuns nas regiões temperadas. São formados de maneira
análoga aos solos fluviais. A corrente de gelo que escorre de pontos elevados onde o gelo é
formado para as zonas mais baixas, leva consigo partículas de solo e rocha, as quais, por sua
vez, aumentam o desgaste do terreno.
Os detritos são depositados nas áreas de degelo. Uma ampla gama de tamanho de
partículas é transportada, levando assim a formação de solos bastante heterogêneos que
possuem desde grandes blocos de rocha até materiais de granulometria fina.
7d¢ `8¢ 78¢ `8¢§x46%1X6%3(c!#%$!)21
São solos formados pela ação da gravidade. Os solos coluvionares são dentre os solos
transportados os mais heterogêneos granulometricamente, pois a gravidade transporta
indiscriminadamente desde grandes blocos de rocha até as partículas mais finas de argila.
Entre os solos coluvionares estão os escorregamentos das escarpas da Serra do Mar
formando os Tálus nos pés do talude, massas de materiais muito diversos e sujeitos a
movimentações de rastejo. Têm sido também classificados como coluviões os solos
superficiais do Planalto Brasileiro depositados sobre solos residuais.

16
v©…Y†¥6B3(1
− Os tálus são solos coluvionares formados pelo deslizamento de solo do topo
das encostas. No sul da Bahia existem solos formados pela deposição de colúvios em áreas
mais baixas, os quais se apresentam geralmente com altos teores de umidade e são propícios à
lavoura cacaueira. Encontram−se solos coluvionares (tálus) também na Cidade Baixa, em
Salvador, ao pé da encosta paralela à falha geológica que atravessa a Baia de Todos os
Santos. De extrema beleza são os tálus encontrados na Chapada Diamantina, Bahia. A fig. 2.6
lustra formações típicas da região. A parte mais inclinada dos morros corresponde à formação
original, enquanto que a parte menos inclinada é composta basicamente de solo coluvionar
(tálus).
.
Figura 2.6 − Exemplos de solos coluvionares (tálus) encontrados na chapada
diamantina.
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Formados pela impregnação do solo por sedimentos orgânicos preexistentes, em geral
misturados a restos de vegetais e animais. Podem ser identificados pela cor escura e por
possuir forte cheiro característico. Têm granulometria fina, pois os solos grossos tem uma
permeabilidade que permite a lavagem dos grãos, eximindo−os da matéria impregnada.
v‡…Y3(h2$¥1
− solos que encorporam florestas soterradas em estado avançado de
decomposição. Têm estrutura fibrilar composta de restos de fibras vegetais e não se aplicam
aí as teorias da Mecânica dos Solos, sendo necessários estudos especiais. Têm ocorrência
registrada na Bahia, Sergipe, Rio Grande do Sul e outros estados do Brasil.
7d¢ `8¢ `8¢ˆx4W6BW1Y()Y)5c!6%3(Tf!‰H)2(WF!t2#%V$v
Alguns solos sofrem, em seu local de formação (ou de
deposição) uma série de transformações físico−químicas que os levam a ser classificados
como solos de evolução pedogênica. Os solos lateríticos são um tipo de solo de evolução
pedogênica. O processo de laterização é típico de regiões onde há uma nítida separação entre
períodos chuvosos e secos e é caracterizado pela lavagem da sílica coloidal dos horizontes
superiores do solo, com posterior deposição desta em horizontes mais profundos, resultando
em solos superficiais com altas concentrações de óxidos de ferro e alumínio. A importância
do processo de laterização no comportamento dos solos tropicais é discutida no item
classificação dos solos.

17
3. TEXTURA E ESTRUTURA DOS SOLOS.
P‘¢¤¡¥¢§…0$!¨$¥HgY)X’“¨$C($!14”•$!GiB3(6%$!1
Entende−se por textura o tamanho relativo e a distribuição das partículas sólidas que
formam os solos. O estudo da textura dos solos é realizado por intermédio do ensaio de
granulometria, do qual falaremos adiante. Pela sua textura os solos podem ser classificados
em dois grandes grupos: solos grossos (areia, pedregulho, matacão) e solos finos (silte e
argila). Esta divisão é fundamental no entendimento do comportamento dos solos, pois a
depender do tamanho predominante das suas partículas, as forças de campo influenciando em
seu comportamento serão gravitacionais (solos grossos) ou elétricas (solos finos). De uma
forma geral, pode−se dizer que quanto maior for a relação área/volume ou área/massa das
partículas sólidas, maior será a predominância das forças elétricas ou de superfície. Estas
relações são inversamente proporcionais ao tamanho das partículas, de modo que os solos
finos apresentam uma predominância das forças de superfície na influência do seu
comportamento. Conforme relatado anteriormente, o tipo de intemperismo influencia no tipo
de solo a ser formado. Pode−se dizer que partículas com dimensões até cerca de 0,001mm são
obtidas através do intemperismo físico, já as partículas menores que 0,001mm provém do
intemperismo químico.
vXx46%1X–—12121
Nos solos grossos, por ser predominante a atuação de forças gravitacionais,
resultando em arranjos estruturais bastante simplificados, o comportamento mecânico e
hidráulico está principalmente condicionado a sua compacidade, que é uma medida de quão
próximas estão as partículas sólidas umas das outras, resultando em arranjos com maiores ou
menores quantidades de vazios. Os solos grossos possuem uma maior percentagem de
partículas visíveis a olho nu (φ ≥ 0,074 mm) e suas partículas têm formas arredondadas,
poliédricas e angulosas.
¢§”•)2()2F!3(6%g1I˜
São classificados como pedregulho as partículas de solo com dimensões maiores que
2,0mm (DNER, MIT) ou 4,8mm (ABNT). Os pedregulhos são encontrados em geral nas
margens dos rios, em depressões preenchidas por materiais transportados pelos rios ou até
mesmo em uma massa de solo residual (horizontes correspondentes ao solo residual jovem e
ao saprolito).
¢§9S)2#%$!1™˜
As areias se distinguem pelo formato dos grãos que pode ser angular, subangular e
arredondado, sendo este último uma característica das areias transportadas por rios ou pelo
vento. A forma dos grãos das areias está relacionada com a quantidade de transporte sofrido
pelos mesmos até o local de deposição. O transporte das partículas dos solos tende a
arredondar as suas arestas, de modo que quanto maior a distância de transporte, mais esféricas
serão as partículas resultantes. Classificamos como areia as partículas com dimensões entre
2,0mm e 0,074mm (DNER), 2,0mm e 0,05mm (MIT) ou ainda 2,0mm e 0,06mm (ABNT).
O formato dos grãos de areia tem muita importância no seu comportamento mecânico,
pois determina como eles se encaixam e se entrosam, e, em contrapartida, como eles deslizam
entre si quando solicitados por forças externas. Por outro lado, como estas forças se
transmitem dentro do solo pelos contatos entre as partículas, as de formato mais angulares são
mais susceptíveis a se quebrarem.

18
vXx46%1X’“#%HW1
Quando as partículas que constituem o solo possuem dimensões menores que
0,074mm (DNER), ou 0,06mm (ABNT), o solo é considerado fino e, neste caso, será
classificado como argila ou como silte.
Nos solos formados por partículas muito pequenas, as forças que intervêm no processo
de estruturação do solo são de caráter muito mais complexo e serão estudadas no item
composição mineralógica dos solos. Os solos finos possuem partículas com formas lamelares,
fibrilares e tubulares e é o mineral que determina a forma da partícula. As partículas de argila
normalmente apresentam uma ou duas direções em que o tamanho da partícula é bem
superior àquele apresentado em uma terceira direção. O comportamento dos solos finos é
definido pelas forças de superfície (moleculares, elétricas) e pela presença de água, a qual
influi de maneira marcante nos fenômenos de superfície dos argilo−minerais.
¢§9SF!#%6%$!1™˜
A fração granulométrica do solo classificada como argila (diâmetro inferior a
0,002mm) se caracteriza pela sua plasticidade marcante (capacidade de se deformar sem
apresentar variações volumétricas) e elevada resistência quando seca. É a fração mais ativa
dos solos.
¢§xX#B6%G)21I˜
Apesar de serem classificados como solos finos, o comportamento dos siltes é
governado pelas mesmas forças dos solos grossos (forças gravitacionais), embora possuam
alguma atividade. Estes possuem granulação fina, pouca ou nenhuma plasticidade e baixa
resistência quando seco. A fig. 3.1 apresenta a escala granulométrica adotada pela ABNT
(NBR 6502):
Figura 3.1 − Escala granulométrica da ABNT NBR 6502 de 1995
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Muitas vezes em campo temos a necessidade de uma identificação prévia do solo, sem
que o uso do aparato de laboratório esteja disponível. Esta classificação primária é
extremamente importante na definição (ou escolha) de ensaios de laboratório mais elaborados
e pode ser obtida a partir de alguns testes feitos rapidamente em uma amostra de solo. No
processo de identificação tátil visual de um solo utilizam−se freqüentemente os seguintes
procedimentos (vide NBR 7250):
Tato: Esfrega−se uma porção do solo na mão. As areias são ásperas; as argilas
parecem com um pó quando secas e com sabão quando úmidas.
Plasticidade: Moldar bolinhas ou cilindros de solo úmido. As argilas são moldáveis
enquanto as areias e siltes não são moldáveis.
Argila MédiaFina
Areia
Silte Grossa Pedregulho
2,0
mm
0,060,002 0,600,20 60,0
Pedra de
mão

19
Resistência do solo seco: As argilas são resistentes a pressão dos dedos enquanto os
siltes e areias não são.
Dispersão em água: Misturar uma porção de solo seco com água em uma proveta,
agitando−a. As areias depositam−se rapidamente, enquanto que as argilas turvam a suspensão
e demoram para sedimentar.
Impregnação: Esfregar uma pequena quantidade de solo úmido na palma de uma das
mãos. Colocar a mão embaixo de uma torneira aberta e observar a facilidade com que a
palma da mão fica limpa. Solos finos se impregnam e não saem da mão com facilidade.
Dilatância: O teste de dilatância permite obter uma informação sobre a velocidade de
movimentação da água dentro do solo. Para a realização do teste deve−se preparar uma
amostra de solo com cerca de 15mm de diâmetro e com teor de umidade que lhe garanta uma
consistência mole. O solo deve ser colocado sobre a palma de uma das mãos e distribuído
uniformemente sobre ela, de modo que não apareça uma lâmina d’água. O teste se inicia com
um movimento horizontal da mão, batendo vigorosamente a sua lateral contra a lateral da
outra mão, diversas vezes. Deve−se observar o aparecimento de uma lâmina d’água na
superfície do solo e o tempo para a ocorrência. Em seguida, a palma da mão deve ser
curvada, de forma a exercer uma leve compressão na amostra, observando−se o que poderá
ocorrer à lâmina d’ água, se existir, à superfície da amostra. O aparecimento da lâmina d água
durante a fase de vibração, bem como o seu desaparecimento durante a compressão e o tempo
necessário para que isto aconteça deve ser comparado aos dados da tabela 3.1, para a
classificação do solo.
Tabela 3.1 − Teste de dilatância
Descrição da ocorrência de lâmina d’água durante
Vibração (aparecimento) Compressão (desaparecimento)
Dilatância
Não há mudança visível Nenhuma (argila)
Aparecimento lento Desaparecimento lento Lenta (silte ou areia argilosos)
Aparecimento médio Desaparecimento médio Média (Silte, areia siltosa)
Aparecimento rápido Desaparecimento rápido Rápida (areia)
Após realizados estes testes, classifica−se o solo de modo apropriado, de acordo com
os resultados obtidos (areia siltosa, argila arenosa, etc.). Os solos orgânicos são identificados
em separado, em função de sua cor e odor característicos.
Além da identificação tátil visual do solo, todas as informações pertinentes à
identificação do mesmo, disponíveis em campo, devem ser anotadas. Deve−se informar,
sempre que possível, a eventual presença de material cimentante ou matéria orgânica, a cor
do solo, o local da coleta do solo, sua origem geológica, sua classificação genética, etc.
A distinção entre solos argilosos e siltosos, na prática da engenharia geotécnica, possui
certas dificuldades, já que ambos os solos são finos. Porém, após a identificação tátil−visual
ter sido realizada, algumas diferenças básicas entre eles, já citadas nos parágrafos anteriores,
podem ser utilizadas para distingui−los.
1− O solo é classificado como argiloso quando se apresenta bastante plástico em
presença de água, formando torrões resistentes ao secar. Já os solos siltosos
quando secos, se esfarelam com facilidade.
2− Os solos argilosos se desmancham na água mais lentamente que os solos siltosos.
Os solos siltosos, por sua vez, apresentam dilatância marcante, o que não ocorre
com os solos argilosos.

20
P‘¢QPR¢§9S†!6%#%12)4–eV$¥H3(6%¨A„2#%$
A análise da distribuição das dimensões dos grãos, denominada análise
granulométrica, objetiva determinar os tamanhos dos diâmetros equivalentes das partículas
sólidas em conjunto com a proporção de cada fração constituinte do solo em relação ao peso
de solo seco. A representação gráfica das medidas realizadas é denominada de curva
granulométrica. Pelo fato de o solo geralmente apresentar partículas com diâmetros
equivalentes variando em uma ampla faixa, a curva granulométrica é normalmente
apresentada em um gráfico semi−log, com o diâmetro equivalente das partículas em uma
escala logarítmica e a percentagem de partículas com diâmetro inferior à abertura da peneira
considerada (porcentagem que passa) em escala linear.
P‘¢QPR¢¡¥¢§fd12$!#%Y()X–—$!3(6%¨)2GV#%$
O ensaio de granulometria conjunta para o levantamento da curva granulométrica do
solo é realizado com base em dois procedimentos distintos: a) peneiramento − realizado para
partículas com diâmetros equivalentes superiores a 0,074mm (peneira 200) e b) Sedimentação
− procedimento válido para partículas com diâmetros equivalentes inferiores a 0,2mm. O
ensaio de peneiramento não é realizado para partículas com diâmetros inferiores a 0,074mm
pela dificuldade em se confeccionar peneiras com aberturas de malha desta ordem de
grandeza. Embora existindo no mercado, a peneira 400 (com abertura de malha de 0,045mm)
não é regularmente utilizada no ensaio de peneiramento, por ser facilmente danificada e de
custo elevado.
O ensaio de granulometria é realizado empregando−se os seguintes equipamentos:
jogo de peneiras, balança, estufa, destorroador, quarteador, bandejas, proveta, termômetro,
densímetro, cronômetro, dispersor, defloculante, etc. A preparação das amostras de solo se dá
pelos processos de secagem ao ar, quarteamento, destorroamento (vide NBR 9941),
utilizando−se quantidades de solo que variam em função de sua textura (aproximadamente
1500g para o caso de solos grossos e 200g, para o caso de solos finos).
A seguir são listadas algumas características dos processos normalmente empregados
no ensaio de granulometria conjunta (vide NBR 7181).
Peneiramento: utilizado para a fração grossa do solo (grãos com até 0,074mm de
diâmetro equivalente), realiza−se pela passagem do solo por peneiras padronizadas e pesagem
das quantidades retidas em cada uma delas. Retira−se 50 a 100g da quantidade que passa na
peneira de #10 e prepara−se o material para a sedimentação.
Sedimentação: os solos muito finos, com granulometria inferior a 0,074mm, são
tratados de forma diferenciada, através do ensaio de sedimentação desenvolvido por Arthur
Casagrande. Este ensaio se baseia na Lei de Stokes, segundo a qual a velocidade de queda, V,
de uma partícula esférica, em um meio viscoso infinito, é proporcional ao quadrado do
diâmetro da partícula. Sendo assim, as menores partículas se sedimentam mais lentamente
que as partículas maiores.
O ensaio de sedimentação é realizado medindo−se a densidade de uma suspensão de
solo em água, no decorrer do tempo, calcula−se a percentagem de partículas que ainda não
sedimentaram e a velocidade de queda destas partículas. Com o uso da lei de Stokes, pode−se
inferir o diâmetro máximo das partículas ainda em suspensão, de modo que com estes dados,
a curva granulométrica é completada. A eq. 3.1 apresenta a lei de Stokes.

21
partículasdasdiâmetroD
fluídododeviscosida
(3.1)fluidodoespecíficopeso
solodopartículasdasmédioespecíficopeso
onde,
18
W
S
2
→
→
→
→
⋅
−
=
µ
γ
γ
µ
γγ
DV WS
Deve−se notar que o diâmetro equivalente calculado empregando−se a eq. 3.1
corresponde a apenas uma aproximação, à medida em que durante a realização do ensaio de
sedimentação, as seguintes ocorrências tendem a afastá−lo das condições ideais para as quais
a lei de Stokes foi formulada.
As partículas de solo não são esféricas (muito menos as partículas dos argilo−minerais
que têm forma placóide).
A coluna líquida possui tamanho definido.
O movimento de uma partícula interfere no movimento de outra.
As paredes do recipiente influenciam no movimento de queda das partículas.
O peso específico das partículas do solo é um valor médio.
O processo de leitura (inserção e retirada do densímetro) influencia no processo de
queda das partículas.
P‘¢QPR¢ 78¢§g)2H)215)2HG$!Tf!0–—†!h2#%$C(Y)2123(6%$¥(Y(0)2H15$!#%Y()XF!$!3(6%¨)2GV#%$
A representação gráfica do resultado de um ensaio de granulometria é dada pela curva
granulométrica do solo. A partir da curva granulométrica, podemos separar facilmente os
solos grossos dos solos finos, apontando a percentagem equivalente de cada fração
granulométrica que constitui o solo (pedregulho, areia, silte e argila). Além disto, a curva
granulométrica pode fornecer informações sobre a origem geológica do solo que está sendo
investigado. Por exemplo, na fig. 3.2, a curva granulométrica a corresponde a um solo com a
presença de partículas em uma ampla faixa de variação. Assim, o solo representado por esta
curva granulométrica poderia ser um solo de origem glacial, um solo coluvionar (tálus)
(ambos de baixa seletividade) ou mesmo um solo residual jovem. Contrariamente, o solo
descrito pela curva granulométrica c foi evidentemente depositado por um agente de
transporte seletivo, tal como a água ou o vento (a curva c poderia representar um solo eólico,
por exemplo), pois possui quase que tosas as partículas do mesmo diâmetro. Na curva
granulométrica b, uma faixa de diâmetros das partículas sólidas está ausente. Esta curva
poderia ser gerada, por exemplo, por variações bruscas na capacidade de transporte de um rio
em decorrência de chuvas.
De acordo com a curva granulométrica obtida, o solo pode ser classificado como bem
graduado, caso ele possua uma distribuição contínua de diâmetros equivalentes em uma
ampla faixa de tamanho de partículas (caso da curva granulométrica a) ou mal graduado, caso
ele possua uma curva granulométrica uniforme (curva granulométrica c) ou uma curva
granulométrica que apresente ausência de uma faixa de tamanhos de grãos (curva
granulométrica b).
Alguns sistemas de classificação utilizam a curva granulométrica para auxiliar na
previsão do comportamento de solos grossos. Para tanto, estes sistemas de classificação
lançam mão de alguns índices característicos da curva granulométrica, para uma avaliação de
sua uniformidade e curvatura. Os coeficientes de uniformidade e curvatura de uma
determinada curva granulométrica são obtidos a partir de alguns diâmetros eqüivalente
característicos do solo na curva granulométrica.

22
São eles:
D10 − Diâmetro efetivo − Diâmetro eqüivalente da partícula para o qual temos 10%
das partículas passando (10% das partículas são mais finas que o diâmetro efetivo).
D30 e D60 − O mesmo que o diâmetro efetivo, para as percentagens de 30 e 60%,
respectivamente.
Figura 3.2 − Representação de diferentes curvas granulométricas.
As equações 3.2 e 3.3 apresentam os coeficientes de uniformidade e curvatura de uma
dada curva granulométrica.
Coeficiente de uniformidade:
10
60
D
Cu
D
=
(3.2)
De acordo como valor do Cu obtido, a curva granulométrica pode ser classificada
conforme apresentado abaixo:
Cu 5 → muito uniforme
5 Cu 15 → uniformidade média
Cu 15 → não uniforme
Coeficiente de curvatura:
1060
2
30
Dx
Cc
D
D
=
(3.3)
Classificação da curva granulométrica quanto ao coeficiente de curvatura
1 Cc 3 → solo bem graduado
Cc 1 ou Cc 3 → solo mal graduado
P‘¢ `8¢§ab)212#%F!$!Tf!012)2F¥3(H(0$'hbijgvIkRuRl¥7

23
A NBR− 6502 apresenta algumas regras práticas para designar os solos de acordo com
a sua curva granulométrica. A tabela 3.2 ilustra o resultado de ensaios de granulometria
realizados em três solos distintos. As regras apresentadas pela NBR−6502 serão então
empregadas para classificá−los, em caráter ilustrativo.
Tabela 3.2 − Exemplos de resultados de ensaios de granulometria para três solos
distintos.
PERCENTAGEM QUE PASSA
# Abertura (mm) Solo 1 Solo 2 Solo 3
3 76,2 98
1 25,4 100 82
¾ 19,05 100 95 72
N° 4 4,8 98 88 61
N° 10 2,0 92 83 45
N° 40 0,42 84 62 20
N° 200 0,074 75 44 03
Argila −−−−−− 44 21 00
Silte −−−−−− 31 23 03
Areia −−−−−− 17 39 42
Pedregulho −−−−−− 08 17 53
Pedra −−−−−− 00 00 02
Considerar a areia com partículas entre 0,074mm e 2,0mm.
vShb¨$!1S$!$m$n()212#%F¥H$¥TVf¥o(w12W6Bo15)2F!3((w$nhbijg kRuRl¥7RDƒr$¥12)2$¥H(v512)SH$m123($n3(c!$
F¥$!3(6BW¨„2#%$
Quando da ocorrência de mais de 10% de areia, silte ou argila adjetiva−se o solo com as
frações obtidas.
Em caso de empate, adota−se a seguinte hierarquia: 1°) Argila; 2°) Areia e e 3°) Silte
No caso de percentagens menores do que 10% adjetiva−se o solo do seguinte modo,
independente da fração granulométrica considerada:
1 a 5% → com vestígios de
5 a 10% → com pouco
Para o caso de pedregulho com frações superiores a 10% adjetiva−se o solo do seguinte
modo:
10 a 29% → com pedregulho
30% → com muito pedregulho
Resultado da nomenclatura dos solos conforme os dados apresentados na tabela 3.2.
Solo 1: Argila Silto−Arenosa com pouco Pedregulho
Solo 2: Areia Silto−Argilosa com Pedregulho

24
Solo 3: Pedregulho Arenoso com vestígios de Silte e Pedra
ATENÇÃO: A completa classificação de um solo depende também de outros fatores
além da granulometria, sendo a adoção de uma nomenclatura baseada apenas na curva
granulométrica insuficiente para uma previsão, ainda que qualitativa, do seu comportamento
de engenharia.
P‘¢QuR¢§fd12G3(3($'(W14x4W6BW1
Denomina−se estrutura dos solos a maneira pela qual as partículas minerais de
diferentes tamanhos se arrumam para formá−lo o solo. A estrutura de um solo possui um
papel fundamental em seu comportamento, seja em termos de resistência ao cisalhamento,
compressibilidade ou permeabilidade. Conforme será visto adiante, os solos finos possuem o
seu comportamento governado por forças elétricas, enquanto os solos grossos têm na
gravidade o seu principal fator de influência, de modo que a estrutura dos solos finos ocorre
em uma diversificação e complexidade muito maior do que a estrutura dos solos grossos. De
fato, sendo a gravidade o fator principal agindo na formação da estrutura dos solos grossos, a
estrutura destes solos difere, de solo para solo, somente no que se refere ao seu grau de
compacidade. No caso dos solos finos, devido a presença das forças de superfície, arranjos
estruturais bem mais elaborados são possíveis. A fig. 3.3 ilustra algumas estruturas típicas de
solos grossos e finos.
Figura 3.3 − Alguns arranjos estruturais presentes em solos grossos e finos. Apud
Vargas 1977.
Quando duas partículas de argila estão muito próximas, entre elas ocorrem forças de
atração e de repulsão. As forças de repulsão são devidas às cargas líquidas negativas que elas
possuem e que ocorrem desde que as camadas duplas estejam em contato. As forças de
atração decorrem de forças de Van der Waals e de ligações secundárias que atraem materiais
adjacentes. Da combinação das forças de atração e de repulsão entre as partículas resulta a
estrutura dos solos, que se refere à disposição das partículas na massa de solo e as forças entre
elas. Lambe (1969) identificou dois tipos básicos de estrutura do solo, denominando−os de
estrutura floculada, quando os contatos se fazem entre faces e arestas das partículas sólidas,

25
ainda que através da água adsorvida, e de estrutura dispersa quando as partículas se
posicionam paralelamente, face a face.
P‘¢QkR¢§ed¨AH15#BTf¥Ypd3(i%¨#%$')Xqr#%)2$!6%sF¥#B$
Os solos são formados a partir da desagregação de rochas por ações físicas e químicas
do intemperismo. As propriedades química e mineralógica das partículas dos solos assim
formados irão depender fundamentalmente da composição da rocha matriz e do clima da
região. Estas propriedades, por sua vez, irão influenciar de forma marcante o comportamento
mecânico do solo.
Os minerais são partículas sólidas inorgânicas que constituem as rochas e os solos, e
que possuem forma geométrica, composição química e estrutura própria e definida. Eles
podem ser divididos em dois grandes grupos, a saber:
− Primários ⇒ Aqueles encontrados nos solos e que sobrevivem a transformação da
rocha (advêm portanto do intemperismo físico).
− Secundários ⇒ Os que foram formados durante a transformação da rocha em solo
(ação do intemperismo químico).
P‘¢QkR¢¡¥¢§x4W6BW14–—121514vX9SV)5#B$¥14)X”s)2()2F¥3(6%gH1
As partículas dos solos grossos, dentre as quais apresentam−se os pedregulhos, são
constituídas algumas vezes de agregações de minerais distintos, sendo mais comum,
entretanto, que as partículas sejam constituídas de um único mineral. Estes solos são
formados, na sua maior parte, por silicatos (90%) e apresentam também na sua composição
óxidos, carbonatos e sulfatos.
Silicatos − feldspato, quartzo, mica, serpentina
Grupos Minerais Óxidos − hematita, magnetita, limonita
Carbonatos − calcita, dolomita
Sulfatos − gesso, anidrita
O quartzo, presente na maioria das rochas, é bastante estável, e em geral resiste bem
ao processo de transformação rocha−solo. Sua composição química é simples, SiO2, as
partículas são eqüidimensionais, como cubos ou esferas e ele apresenta baixa atividade
superficial (devido ao tamanho de seus grãos). Por conta disto, o quartzo é o componente
principal na maioria dos solos grossos (areias e pedregulhos)
P‘¢QkR¢ 7jxX6%14’t#B1Xv49SF!#%6%$!1
Os solos finos possuem uma estrutura mais complexa e alguns fatores, como forças de
superfície, concentração de íons, ambiente de sedimentação, etc., podem intervir no seu
comportamento. As argilas possuem uma complexa constituição química e mineralógica,
sendo formadas por sílica no estado coloidal (SiO2) e sesquióxidos metálicos (R2O3), onde
R = Al; Fe.
Os feldspatos são os minerais mais atacados pela natureza, dando origem aos argilo−
minerais, que constituem a fração mais fina dos solos, geralmente com diâmetro inferior a
2µm. Não só o reduzido tamanho, mas, principalmente, a constituição mineralógica faz com
que estas partículas tenham um comportamento extremamente diferenciado em relação ao dos
grãos de silte e areia.
O estudo da estrutura dos argilo−minerais pode ser facilitado construindo−se o
argilo−mineral a partir de unidades estruturais básicas. Este enfoque é puramente didático e
não representa necessariamente o método pelo qual o argilo−mineral é realmente formado na

26
natureza. Assim, as estruturas apresentadas neste capítulo são apenas idealizações. Um cristal
típico de um argilo−mineral é uma estrutura complexa similar ao arranjo estrutural aqui
idealizado, mas contendo usualmente substituições de íons e outras modificações estruturais
que acabam por formar novos tipos de argilo−minerais. As duas unidades estruturais básicas
dos argilo−minerais são os tetraedros de silício e os octaédros de alumínio (fig. 3.4). Os
tetraedros de silício são formados por quatro átomos de oxigênio eqüidistantes de um átomo
de silício enquanto que os octaédros de alumínio são formados por um átomo de alumínio no
centro, envolvido por seis átomos de oxigênio ou grupos de hidroxilas, OH−
. A depender do
modo como estas unidades estruturais estão unidas entre si, podemos dividir os argilo−
minerais em três grandes grupos.
a) GRUPO DA CAULINITA: A caulinita é formada por uma lâmina silícica e outra
de alumínio, que se superpõem indefinidamente. A união entre todas as camadas é
suficientemente firme (pontes de hidrogênio) para não permitir a penetração de moléculas de
água entre elas. Assim, as argilas cauliníticas são as mais estáveis em presença d’água,
apresentando baixa atividade e baixo potencial de expansão.
b) MONTMORILONITA: É formada por uma unidade de alumínio entre duas
silícicas, superpondo−se indefinidamente. Neste caso a união entre as camadas dos minerais é
fraca (forças de Van der Walls), permitindo a penetração de moléculas de água na estrutura
com relativa facilidade. Os solos com grandes quantidades de montmorilonita tendem a ser
instáveis em presença de água. Apresentam em geral grande resistência quando secos,
perdendo quase que totalmente a sua capacidade de suporte por saturação. Sob variações de
umidade apresentam grandes variações volumétricas, retraindo−se em processos de secagem e
expandindo−se sob processos de umedecimento.
c) ILITA: Possui um arranjo estrutural semelhante ao da montmorilonita, porém os
íons não permutáveis fazem com que a união entre as camadas seja mais estável e não muito
afetada pela água. É também menos expansiva que a montmorilonita.
Figura 3.4 − Arranjos estruturais típicos dos três principais grupos de argilo−
minerais. Apud Caputo (1981).
Como a união entre as camadas adjacentes dos argilo−minerais do tipo 1:1 (grupo da
caulinita) é bem mais forte do que aquela encontrada para os outros grupos, é de se esperar
que estes argilo−minerais resultem por alcançar tamanhos maiores do que aqueles alcançados

27
pelos argilo−minerais do grupo 2:1, o que ocorre na realidade: Enquanto um mineral típico de
caulinita possui dimensões em torno de 500 (espessura) x 1000 x 1000 (nm), um mineral de
montmorilonita possui dimensões em torno de 3x 500 x 500 (nm).
A presença de um determinado tipo de argilo−mineral no solo pode ser identificada
utilizando−se diferentes métodos, dentre eles a análise térmica diferencial, o raio x , a
microscopia eletrônica de varredura, etc.
Superfície específica − Denomina−se de superfície específica de um solo a soma da
área de todas as partículas contidas em uma unidade de volume ou peso. A superfície
específica dos argilo−minerais é geralmente expressa em unidades como m2
/m3
ou m2
/g.
Quanto maior o tamanho do mineral menor a superfície específica do mesmo. Deste modo,
pode−se esperar que os argilo−minerais do grupo 2:1 possuam maior superfície específica do
que os argilo−minerais do grupo 1:1. A montmorilonita, por exemplo, possui uma superfície
específica de aproximadamente 800 m2
/g, enquanto que a ilita e a caulinita possuem
superfícies específicas de aproximadamente 80 e 10 m2
/g, respectivamente. A superfície
específica é uma importante propriedade dos argilo−minerais, na medida em que quanto
maior a superfície específica, maior vai ser o predomínio das forças elétricas (em detrimento
das forças gravitacionais), na influência sobre as propriedades do solo (estrutura, plasticidade,
coesão, etc.)

28
4. FASES SÓLIDO − ÁGUA − AR.
O solo é constituído de uma fase fluida (água e/ ou ar) e se uma fase sólida. A fase
fluida ocupa os vazios deixados pelas partículas sólidas.
`d¢¤¡¥¢§’“$¥12)4xXs6%#%($
Caracterizada pelo seu tamanho, forma, distribuição e composição mineralógica dos
grãos, conforme já apresentado anteriormente.
`d¢ 78¢§’“$¥12)4–e$!1215$
Fase composta geralmente pelo ar do solo em contato com a atmosfera, podendo−se
também apresentar na forma oclusa (bolhas de ar no interior da fase água).
A fase gasosa é importante em problemas de deformação de solos e é bem mais
compressível que as fases sólida e líquida.
`d¢QPR¢§’“$¥12)4‚ƒi%p!3(#%($
Fase fluida composta em sua maior parte pela água, podendo conter solutos e outros
fluidos imiscíveis. Pode−se dizer que a água se apresenta de diferentes formas no solo, sendo
contudo extremamente difícil se isolar os estados em que a água se apresenta em seu interior.
A seguir são expressados os termos mais comumente utilizados para descrever os estados da
água no solo.
`d¢QPR¢¡¥¢§uSF!3($C‚ƒ#%c!)
Preenche os vazios dos solos. Pode estar em equilíbrio hidrostático ou fluir sob a ação
da gravidade ou de outros gradientes de energia.
`d¢QPR¢ 78¢§uSF!3($Ced$!#%6%$!
É a água que se encontra presa às partículas do solo por meio de forças capilares. Esta
se eleva pelos interstícios capilares formados pelas partículas sólidas, devido a ação das
tensões superficiais oriundas a partir da superfície livre da água.
`d¢QPR¢qPR¢§uSF!3($C9S(12c¥#B($jv¤$!()215#Bc¥$xw
É uma película de água que adere às partículas dos solos finos devido a ação de forças
elétricas desbalanceadas na superfície dos argilo−minerais. Está submetida a grande pressões,
comportando−se como sólido na vizinhança da partícula de solo.
`d¢QPR¢ `8¢§uSF!3($C()4edWH12G#%3(#%Tf!
É a água presente na própria composição química das partículas sólidas. Não é
retirada utilizando−se os processos de secagem tradicionais. Ex: Montmorilonita (OH)4
Si2 Al4 O20 nH2 O
`d¢QPR¢quR¢§uSF!3($Cg#BF¥12s#B$
Água que o solo possui quando em equilíbrio com a umidade atmosférica e a
temperatura ambiente.

29
5. CONSISTÊNCIA DOS SOLOS.
u‘¢¤¡¥¢§hbTU)214rW†!12#%$!1
Quando tratamos com solos grossos (areias e pedregulhos com pequena quantidade ou
sem a presença de finos), o efeito da umidade nestes solos é freqüentemente negligenciado, na
medida em que a quantidade de água presente nos mesmos tem um efeito secundário em seu
comportamento. Pode se dizer, conforme aliás será visto no capítulo de classificação dos
solos, que podemos classificar os solos grossos utilizando−se somente a sua curva
granulométrica, o seu grau de compacidade e a forma de suas partículas. Por outro lado, o
comportamento dos solos finos ou coesivos irá depender de sua composição mineralógica, da
sua umidade, de sua estrutura e do seu grau de saturação. Em particular, a umidade dos solos
finos tem sido considerada como uma importante indicação do seu comportamento desde o
início da mecânica dos solos.
Um solo argiloso pode se apresentar em um estado líquido, plástico, semi−sólido ou
sólido, a depender de sua umidade. A este estado físico do solo dá−se o nome de consistência.
Os limites inferiores e superiores de valor de umidade para cada estado do solo são
denominados de limites de consistência.
No estado plástico, o solo apresenta uma propriedade denominada de plasticidade,
caracterizada pela capacidade do solo se deformar sem apresentar ruptura ou trincas e sem
variação de volume.
A manifestação desta propriedade em um solo dependerá fundamentalmente dos
seguintes fatores:
Umidade: Existe uma faixa de umidade dentro da qual o solo se comporta de maneira
plástica. Valores de umidade inferiores aos valores contidos nesta faixa farão o solo se
comportar como semi−sólido ou sólido, enquanto que para maiores valores de umidade o solo
se comportará preferencialmente como líquido.
Tipo de argilo−mineral: O tipo de argilo−mineral (sua forma, constituição
mineralógica, tamanho, superfície específica, etc.) influi na capacidade do solo de se
comportar de maneira plástica. Quanto menor o argilo−mineral (ou quanto maior sua
superfície específica), maior a plasticidade do solo. É importante salientar que o
conhecimento da plasticidade na caracterização dos solos finos é de fundamental importância.
u‘¢ 78¢§fd12G$!(1X()4ed12#%12Gt2H#%$
A depender da quantidade de água presente no solo, teremos os seguintes estados de
consistência:
SÓLIDO SEMI−SÓLIDO PLÁSTICO FLUIDO−DENSO
wS wP wL
w%
Cada estado de consistência do solo se caracteriza por algumas propriedades
particulares, as quais são apresentadas a seguir. Os limites entre um estado de consistência e
outro são determinados empiricamente, sendo denominados de limite de contração, wS, limite
de plasticidade, wP e limite de liquidez, wL.
Estado Sólido − Dizemos que um solo está em um estado de consistência sólido
quando o seu volume “não varia” por variações em sua umidade.

30
Estado Semi − Sólido − O solo apresenta fraturas e se rompe ao ser trabalhado. O
limite de contração, wS, separa os estados de consistência sólido e semi−sólido.
Estado Plástico − Dizemos que um solo está em um estado plástico quando podemos
moldá−lo sem que o mesmo apresente fissuras ou variações volumétricas. O limite de
plasticidade, wP, separa os estados de consistência semi−sólido e plástico.
Estado Fluido − Denso (Líquido) − Quando o solo possui propriedades e aparência
de uma suspensão, não apresentando resistência ao cisalhamento. O limite de liquidez, wL,
separa os estados plástico e fluido.
Como seria de se esperar, a resistência ao cisalhamento bem como a compressibilidade
dos solos variam nos diversos estados de consistência.
u‘¢QPR¢§ab)2)2¨#%$!Tf!0(14‚ƒ#%¨#%)514()4edWH12#%12Gt2V#%$
A delimitação entre os diversos estados de consistência é feita de forma empírica. Esta
delimitação foi inicialmente realizada por Atterberg, culminando com a padronização dos
ensaios para a determinação dos limites de consistência por Arthur Casagrande.
Conforme apresentado anteriormente, são os seguintes os limites que separam os
diversos estados de consistência do solo:
. Limite de Liquidez (wL)
. Limite de Plasticidade (wP)
. Limite de Contração (wS)
u‘¢QPR¢¡¥¢§‚ƒ#%¨#%)4()X‚ƒ#Bp¥3(#%()2y
É o valor de umidade para o qual o solo passa do estado plástico para o estado fluido.
Determinação do limite de liquidez (wL). A determinação do limite de liquidez do
solo é realizada seguindo−se o seguinte procedimento: 1) coloca−se na concha do aparelho de
Casa Grande uma pasta de solo (passando #40) com umidade próxima de seu limite de
plasticidade. 2) faz−se um sulco na pasta com um cinzel padronizado. 3) Aplicam−se golpes à
massa de solo posta na concha do aparelho de Casagrande, girando−se uma manivela, a uma
velocidade padrão de 2 golpes por segundo. Esta manivela é solidária a um eixo, o qual por
possuir um excêntrico, faz com que a concha do aparelho de casagrande caia de uma altura
padrão de aproximadamente 1cm. 4) Conta−se o número de golpes necessário para que a
ranhura de solo se feche em uma extensão em torno de 1cm. 5) Repete−se este processo ao
menos 5 vezes, geralmente empregando−se valores de umidade crescentes. 6) lançam−se os
pontos experimentais obtidos, em termos de umidade versus log N° de golpes. 6) ajusta−se
uma reta passando por esses pontos. O limite de liquidez corresponde à umidade para a qual
foram necessários 25 golpes para fechar a ranhura de solo. A fig. 5.1 ilustra o aparelho
utilizado na determinação do limite de liquidez. A fig. 5.2 apresenta a determinação do limite
de liquidez do solo (vide NBR 6459).

31
Figura 5.1 − Aparelho utilizado na determinação do limite de liquidez. Apud
Vargas (1977)
Figura 5.2 − Determinação do limite de liquidez do solo. Apud Vargas (1977)
u‘¢QPR¢ 78¢§‚ƒ#%¨#%)4()X”s6%$¥12#%#%($!()
É o valor de umidade para o qual o solo passa do estado semi−sólido para o estado
plástico.
Determinação do limite de plasticidade (wP). A determinação do limite de
plasticidade do solo é realizada seguindo−se o seguinte procedimento: 1) prepara−se uma
pasta com o solo que passa na #40, fazendo−a rolar com a palma da mão sobre uma placa de
vidro esmerilhado, formando um pequeno cilindro. 2) quando o cilindro de solo atingir o
diâmetro de 3mm e apresentar fissuras, mede−se a umidade do solo. 3) esta operação é
repetida pelo menos 5 vezes, definido assim como limite de plasticidade o valor médio dos
teores de umidade determinados. A fig. 5.3 ilustra a realização do ensaio para determinação
do limite de plasticidade (vide NBR 9180).

32
Figura 5.3 − Determinação do limite de plasticidade. Apud Vargas (1977)
u‘¢QPR¢qPR¢§‚ƒ#%¨#%)4()Xed$!Tf!
É o valor de umidade para o qual o solo passa do estado sólido para o estado semi−
sólido.
Determinação do limite de contração (wS). A determinação do limite de contração
do solo é realizada seguindo−se o seguinte procedimento: 1) molda−se uma amostra de solo
passando na #40, na forma de pastilha, em uma cápsula metálica com teor de umidade entre
10 e 25 golpes no aparelho de Casa Grande. 2) seca−se a amostra à sombra e depois em
estufa, pesando−a em seguida. 3) utiliza−se um recipiente adequado (cápsula de vidro) para
medir o volume do solo seco, através do deslocamento de mercúrio provocado pelo solo
quando de sua imersão no recipiente. O limite de contração é determinado pela eq. 5.1,
apresentada a seguir (vide NBR 7183).
ws z
V
P
{ 1
|
s
|
w
x100 (5.1)
Onde: V = Volume da amostra seca
P = Peso da amostra seca
γw = Peso específico da água
γs = Peso específico das partículas sólidas
u‘¢ `8¢§}©H(#%)21X()412#%12t2#%$
Uma vez conhecidos os limites de consistência de um solo, vários índices podem ser
definidos. A seguir, apresentaremos os mais utilizados.

33
u‘¢ `8¢¡¥¢§}©H(#%)4()X”s6%$!15#%#B($¥()
O índice de plasticidade (IP) corresponde a faixa de valores de umidade do solo na
qual ele se comporta de maneira plástica. É a diferença numérica entre o valor do limite de
liquidez e o limite de plasticidade.
PL wwIP −= (5.2)
O IP é uma maneira de avaliarmos a plasticidade do solo. Seria a quantidade de água
necessária a acrescentar a um solo (com uma consistência dada pelo valor de wP) para que
este passasse do estado plástico ao líquido.
Classificação do solo quanto ao seu índice de plasticidade:
IP = 0 → NÃO PLÁSTICO
1 IP 7 → POUCO PLÁSTICO
7 IP 15 → PLASTICIDADE MÉDIA
IP 15 → MUITO PLÁSTICO
u‘¢ `8¢ 78¢§}©H(#%)4()XedH15#B15t2#B$
É uma forma de medirmos a consistência do solo no estado em que se encontra em
campo.
IP
ww
I L
C
−
=
(5.3)
É um meio de se situar a umidade do solo entre os limites de liquidez e plasticidade,
com o objetivo de utilização prática. Obtenção do estado de consistência do solo em campo
utilizando−se o IC:
IC 0 → FLUÍDO − DENSO
0 IC 1 → ESTADO PLÁSTICO
IC 1 → ESTADO SEMI − SÓLIDO OU SÓLIDO
u‘¢QuR¢§9S6%F!3(14edWH)2#%W14¦©¨HWVG$!)21
AMOLGAMENTO: É a destruição da estrutura original do solo, provocando
geralmente a perda de sua resistência (no caso de solos apresentando sensibilidade).
SENSIBILIDADE: É a perda de resistência do solo devido a destruição de sua
estrutura original. A sensibilidade de um solo é avaliada por intermédio do índice de
sensibilidade (St), o qual é definido pela razão entre a resistência à compressão simples de
uma amostra indeformada e a resistência à compressão simples de uma amostra amolgada,
remoldada no mesmo teor de umidade da amostra indeformada. A sensibilidade de um solo é
calculada por intermédio da eq. 5.4, apresentada adiante.

34
C
C
t
R
R
S
’
=
(5.4)
Onde St é a sensibilidade do solo e RC e R’C são as resistências à compressão simples
da amostra indeformada e amolgada, respectivamente.
Segundo Skempton:
St 1 → NÃO SENSÍVEIS
1 St 2 → BAIXA SENSIBILIDADE
2 St 4 → MÉDIA SENSIBILIDADE
4 St 8 → SENSÍVEIS
St 8 → EXTRA − SENSÍVEIS
Quanto maior for o St, tem−se uma menor coesão, uma maior compressibilidade e
uma menor permeabilidade do solo.
TIXOTROPIA: É o fenômeno da recuperação da resistência coesiva do solo, perdida
pelo efeito do amolgamento, quando este é colocado em repouso. Quando se interfere na
estrutura original de uma argila, ocorre um desequilíbrio das forças inter−partículas.
Deixando−se este solo em repouso, aos poucos vai−se recompondo parte daquelas ligações
anteriormente presentes entre as suas partículas.
ATIVIDADE: Conforme relatado anteriormente, a superfície das partículas dos
argilo−minerais possui uma carga elétrica negativa, cuja intensidade depende principalmente
das características do argilo−mineral considerado. As atividades físicas e químicas
decorrentes desta carga superficial constituem a chamada atividade da superfície do argilo−
mineral. Dos três grupos de argilo−minerais apresentados aqui, a montmorilonita é a mais
ativa, enquanto que a caulinita é a menos ativa. Segundo Skempton (1953) a atividade dos
argilo−minerais pode ser avaliada pela eq. 5.5, apresentada adiante.
mm
IP
A
002.0%
=
(5.5)
Onde o termo %0.002mm representa a percentagem de partículas com diâmetro
inferior a 2µ presentes no solo. Ainda segundo Skempton, os solos podem ser classificados de
acordo com a sua atividade do seguinte modo:
~
Solos inativos: A 0,75
~
Solos medianamente ativos: 0,75 A 1,25
~
Solos ativos: A 1,25.
A fig. 5.4 apresenta o índice de plasticidade de solos confeccionados em laboratório
em função da percentagem de argila (% 0,002mm) presente nos mesmos. Da eq. 5.5
percebe−se que a atividade do argilo−mineral corresponde ao coeficiente angular das retas
apresentadas na figura. Na fig. 5.4 estão também apresentados valores típicos de atividade
para os três principais grupos de argilo−minerais.

35
Figura 5.4 − Variação do IP em função da fração argila para solos com diferentes
argilo−minerais.

36
6. CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS.
Por serem constituídos de um material de origem natural, os depósitos de solo nunca
são estritamente homogêneos. Grandes variações nas suas propriedades e em seu
comportamento são comumente observadas. Pode−se dizer contudo, que depósitos de solo
que exibem propriedades básicas similares podem ser agrupados como classes, mediante o
uso de critérios ou índices apropriados. Um sistema de classificação dos solos deve agrupar os
solos de acordo com suas propriedades intrínsecas básicas. Do ponto de vista da engenharia,
um sistema de classificação pode ser baseado no potencial de um determinado solo para uso
em bases de pavimentos, fundações, ou como material de construção, por exemplo. Devido a
natureza extremamente variável do solo, contudo, é inevitável que em qualquer classificação
ocorram casos onde é difícil se enquadrar o solo em uma determinada e única categoria, em
outras palavras, sempre vão existir casos em que um determinado solo poderá ser classificado
como pertencente a dois ou mais grupos. Do mesmo modo, o mesmo solo pode mesmo ser
colocado em grupos que pareçam radicalmente diferentes, em diferentes sistemas de
classificação.
Em vista disto, um sistema de classificação deve ser tomado como um guia preliminar
para a previsão do comportamento de engenharia do solo, a qual não pode ser realizada
utilizando−se somente sistemas de classificação. Testes para avaliação de importantes
características do solo devem sempre ser realizados, levando−se sempre em consideração o
uso do solo na obra, já que diferentes propriedades governam o comportamento do solo a
depender de sua finalidade. Assim, deve−se usar um sistema de classificação do solo, dentre
outras coisas, para se obter os dados necessários ao direcionamento de uma investigação mais
minuciosa, quer seja na engenharia, geoquímica, geologia ou outros ramos da ciência.
Implicitamente, nos capítulos anteriores, utilizou−se alguns sistemas de classificação
dos solos. Estes sistemas de classificação, por serem bastante simplificados, não são capazes
de fornecer, na maioria dos casos, uma resposta satisfatória do ponto de vista da engenharia,
devendo ser usados como informações adicionais aos sistemas de classificação mais
elaborados. São eles: a) − Classificação genética dos solos (classificação do solo segundo a
sua origem) − Classifica os solos em residuais e sedimentares, podendo apresentar
subdivisões (ex. solo residual jovem, solo sedimentar eólico, etc.); b) − Classificação pela
NBR 6502 − Conforme apresentado anteriormente, esta classificação designa os solos de
acordo com as suas frações granulométricas preponderantes, utilizando a curva
granulométrica; c) − Classificação pela estrutura − Essa classificação consta de dois tipos
fundamentais de estruturas (agregada e isolada), que por sua vez, são subdivididas em vários
outros subtipos (floculada, dispersa, orientada, aleatória), conforme foi visto no capítulo
referente a estrutura dos solos. A estrutura do solo está interligada com propriedades como
coesão, peso específico, sensibilidade, expansividade, resistência, anisotropia,
permeabilidade, compressibilidade e outras mais.
Neste capítulo serão apresentados os dois sistemas de classificação dos solos mais
difundidos no meio geotécnico, a saber, o Sistema Unificado de Classificação do Solos,
SUCS (ou Unified Soil Classification System, USCS) e o sistema de classificação dos solos
proposto pela AASHTO (American Association of State Highway and Transportation
Officials). Deve−se salientar, contudo, que estes dois sistemas de classificação foram
desenvolvidos para classificar solos de países de clima temperado, não apresentando
resultados satisfatórios quando utilizados na classificação de solos tropicais (principalmente
aqueles de natureza laterítica), cuja gênese é bastante diferenciada daquela dos solos para os
quais estas classificações foram elaboradas. Por conta disto, e devido a grande ocorrência de
solos lateríticos nas regiões Sul e Sudeste do país, recentemente foi elaborada uma

37
classificação especialmente destinada a classificação de solos tropicais. Esta classificação,
brasileira, denominada de Classificação MCT, começou a se desenvolver na década de 70,
sendo apresentada oficialmente em 1980 (Nogami Vilibor, 1980).
k‘¢¤¡¥¢§ed6%$!1512#%h2#%V$¥Tf!YxX)2F!3((Y0x4#%12G)2¨$C€#Bh5#B$¥(Y()4ed6%$¥1212#%h2#%$!Tf!0(14xX6%1
Este sistema de classificação foi originalmente desenvolvido pelo professor A.
Casagrande (Casagrande, 1948) para uso na construção de aterros em aeroportos durante a
Segunda Guerra Mundial, sendo modificada posteriormente para uso em barragens, fundações
e outras construções. A idéia básica do Sistema Unificado de Classificação dos solos é que os
solos grossos podem ser classificados de acordo com a sua curva granulométrica, ao passo
que o comportamento de engenharia dos solos finos está intimamente relacionado com a sua
plasticidade. Em outras palavras, os solos nos quais a fração fina não existe em quantidade
suficiente para afetar o seu comportamento são classificados de acordo com a sua curva
granulométrica, enquanto que os solos nos quais o comportamento de engenharia é controlado
pelas suas frações finas (silte e argila), são classificados de acordo com as suas características
de plasticidade.
As quatro maiores divisões do Sistema Unificado de Classificação dos Solos são as
seguintes: (1) − Solos grossos (pedregulho e silte), (2) − Solos finos (silte e argila), (3) −
Solos orgânicos e (4) − Turfa. A classificação é realizada na fração de solo que passa na
peneira 75mm, devendo−se anotar a quantidade de material eventualmente retida nesta
peneira. São denominados solos grossos aqueles que possuem mais do que 50% de material
retido na peneira 200 e solos finos aqueles que possuem mais do 50% de material passando na
peneira 200. Os solos orgânicos e as turfas são geralmente identificados visualmente. Cada
grupo é classificado por um símbolo, derivado dos nomes em inglês correspondentes:
Pedregulho (G), do inglês gravel; Argila (C), do inglês Clay; Areia (S), do inglês Sand;
Solos orgânicos (O), de Organic soils e Turfa (Pt), do inglês peat. A única exceção para
esta regra advém do grupo do silte, cuja letra representante, M, advém do Sueco mjäla.
9ewxX6%14–eVW12121
Os solos grossos são classificados como pedregulho ou areia. São classificados como
pedregulhos aqueles solos possuindo mais do que 50% de sua fração grossa retida na peneira
4 (4,75mm) e como areias aqueles solos possuindo mais do que 50% de sua fração grossa
passando na peneira 4. Cada grupo por sua vez é dividido em quatro subgrupos a depender de
sua curva granulométrica ou da natureza da fração fina eventualmente existente. São eles:
1) Material praticamente limpo de finos, bem graduado w, (SW e GW)
2) Material praticamente limpo de finos, mal graduado P, (SP e GP)
3) Material com quantidades apreciáveis de finos, não plásticos, M, (GM e SM)
4) Material com quantidades apreciáveis de finos, plásticos C, (GC ou SC)
9‚¢¡yvX–—3(HW14–—ƒ )Xx4ƒ
Formados por um solo bem graduado com poucos finos. Em um solo bem graduado,
os grãos menores podem ficar nos espaços vazios deixados pelos grãos maiores, de modo que
os solos bem graduados tendem a apresentar altos valores de peso específico (ou menor
quantidade de vazios) e boas características de resistência e deformabilidade. A presença de
finos nestes grupos não deve produzir efeitos apreciáveis nas propriedades da fração grossa,
nem interferir na sua capacidade de drenagem, sendo fixada como no máximo 5% do solo,
em relação ao seu peso seco. O exame da curva granulométrica dos solos grossos se faz por
meio dos coeficientes de uniformidade (Cu) e curvatura (Cc), já apresentados anteriormente.

38
Para que o solo seja considerado bem graduado é necessário que seu coeficiente de
uniformidade seja maior que 4, no caso de pedregulhos, ou maior que 6, no caso de areias, e
que o seu coeficiente de curvatura esteja entre 1 e 3.
9‚¢ 7jvX–—3(HW14–—”„)4xX”
Formados por solos mal graduados (curvas granulométricas uniformes ou abertas).
Como os subgrupos SW e GW, possuem no máximo 5% de partículas finas, mas suas curvas
granulométricas não completam os requisitos de graduação indicados para serem
considerados como bem graduados. Dentro destes grupos estão compreendidos as areias
uniformes das dunas e os solos possuindo duas frações granulométricas predominantes,
provenientes da deposição pela água de rios em períodos alternados de cheia/seca.
9‚¢qPCvX–—3(HW14–—q )Xx4q
São classificados como pertencentes aos subgrupos GM e SM os solos grossos nos
quais existe uma quantidade de finos suficiente para afetar as suas propriedades de
engenharia: resistência ao cisalhamento, deformabilidade e permeabilidade. Convenciona−se
a quantidade de finos necessária para que isto ocorra em 12%, embora sabendo−se que a
influência dos finos no comportamento de um solo depende não somente da sua quantidade
mas também da atividade do argilo−mineral preponderante. Para os solos grossos possuindo
mais do que 12% de finos, deve−se realizar ensaios com vistas a determinação de seus limites
de consistência wL e wP, utilizando−se para isto a fração de solo que passa na peneira #40.
Para que o solo seja classificado como GM ou SM, a sua fração fina deve se situar abaixo da
linha A da carta de plasticidade de Casagrande (vide fig. 6.2).
9‚¢ `jvX–—3(HW14–—e—)Xx4e
São classificados como GC e SC os solos grossos que atendem aos critérios
especificados no item A.3, mas cuja fração fina possui representação na carta de plasticidade
acima da linha A. Em outras palavras, são classificados como GC e SC os solos grossos
possuindo mais que 12% de finos com comportamento predominante de argila.
OBS: Os solos grossos possuindo percentagens de finos entre 5 e 12% devem possuir
nomenclaturas duplas, como GW−GM, SP−SC, etc., atribuídas de acordo com o especificado
anteriormente. De uma forma geral, sempre que um material não se encontra claramente
dentro de um grupo, devemos utilizar símbolos duplos, correspondentes a casos de fronteira.
Ex: GW−SW (material bem graduado com menos de 5% de finos e formado com fração de
grossos com iguais proporções de pedregulho e areia) ou GM−GC (solos grossos com mais
do que 12% de finos cuja representação na carta de plasticidade de Casagrande se situa muito
próxima da linha A).
A fig. 6.1 apresenta um fluxograma exibindo os passos básicos a serem seguidos na
classificação de solos grossos pelo Sistema Unificado.

39
SOLOSGROSSOS
Pedregulho(G).Maisque50%da
fraçãogrossaretidona#4(4.75mm)
Areia(S).Menosque50%dafração
grossaretidona#4(4.75mm)
Menosque5%
passamna#
200
Maisque
12%passam
na#200
Entre5e12%
passamna#
200
SeCu4e
1Cc3
GWGP
Senão
Nomes
duplos:
GW−GM
Finos
MLouMH
GMGC
Finos
CLouCH
Menosque5%
passamna#
200
Maisque12%
passamna#
200
Entre5e12%
passamna#
200
SeCu6
e1Cc3
SWSP
Senão
Nomes
duplos:
SW−SM
Finos
MLouMH
SMSC
Finos
CLouCH
Figura6.1−ClassificaçãodossolosgrossospeloSUCS.

40
i…wx46%1X’“#%HW1
Os solos finos são classificados como argila e silte. A classificação dos solos finos é
realizada tomando−se como base apenas os limites de plasticidade e liquidez do solo,
plotados na forma da carta de plasticidade de Casagrande. Em outras palavras, o
conhecimento da curva granulométrica de solos possuindo mais do que 50% de material
passando na peneira 200 pouco ou muito pouco acrescenta acerca das expectativas sobre suas
propriedades de engenharia.
A Carta de plasticidade dos solos foi desenvolvida por A. Casagrande de modo a
agrupar os solos finos em diversos subgrupos, a depender de suas características de
plasticidade. Conforme é apresentado na fig. 6.2, a carta de plasticidade possui três divisores
principais: A linha A (de eq. IP = 0,73(wL − 20)), a linha B (wL = 50%) e a linha U (de eq. IP
= 0,9(wL − 8). Deste modo, os solos finos, que são divididos em quatro subgrupos (CL, CH,
ML e MH), são classificados de acordo com a sua posição em relação às linhas A e B,
conforme apresentado a seguir:
i—¢¤¡†v4–—3(14ed‚o)Xed‡
Os solos classificados como CL (argilas inorgânicas de baixa plasticidade) são aqueles
os quais têm a sua representação na carta de plasticidade acima da linha A e à esquerda da
linha B (conforme pode−se observar na fig. 6.2, deve−se ter também um IP 7%). O grupo
CH (argilas inorgânicas de alta plasticidade), possuem a sua representação na carta de
plasticidade acima da linha A e à direita da linha B (wL 50%). São exemplos deste grupo as
argilas formadas por decomposição química de cinzas vulcânicas, tais como a bentonita ou
argila do vale do México, com wL de até 500%.
i—¢ 7‰v4–—3(14qˆ‚o)Xqr‡
Os solos classificados como ML (siltes inorgânicos de baixa plasticidade) são aqueles
os quais têm a sua representação na carta de plasticidade abaixo da linha A e à esquerda da
linha B (conforme pode−se observar na fig. 6.2, deve−se ter também um IP 4%). O grupo
MH (siltes inorgânicos de alta plasticidade), possuem a sua representação na carta de
plasticidade abaixo da linha A e à direita da linha B (wL 50%).
i—¢QP…v4–—3(14€‚o)X€‡
São classificados utilizando−se os mesmos critérios definidos para os subgrupos ML e
MH. A presença de matéria orgânica é geralmente identificada visualmente e pelo seu odor
característico. Em caso de dúvida a escolha entre os símbolos OL/ML ou OH/MH pode ser
feita utilizando−se o seguinte critério: Se wLs/wLn 0,75 então o solo é orgânico senão é
inorgânico. Os símbolos wLs e wLn correspondem a limites de liquidez determinados em
amostras que foram secas em estufa e ao ar livre, respectivamente.

41
Figura6.2−CartadeplasticidadedeCasagrande.
OBS:Soloscujarepresentaçãonacartadeplasticidadesesituedentrodazonahachuradadevemternomenclaturadupla(CL−ML).
SoloscujarepresentaçãonacartadeplasticidadesesituepróximoàlinhaLL=50%devemternomenclaturadupla:(MH−MLouCH−
CL).
SoloscujarepresentaçãonacartadeplasticidadesesituepróximoàlinhaAdevemternomenclaturadupla:(MH−CHouCL−ML).
AsargilasinorgânicasdemédiaplasticidadepossuemwLentre30e50%.

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