Análise físico-química

Conforme abordado, o colapso dos solos está diretamente ligado à estrutura de ligação entre as partículas e a composição do material ligante. O fato de algumas substâncias propiciarem uma cimentação que pode se dissolver pela ação da água, rompendo assim a estrutura, é um fator determinante no entendimento das causas que levam à ocorrência do colapso.

Gutierrez (2005) reitera que as análises micromorfológicas permitem acompanhar a evolução da microestrutura do solo (modificação da porosidade, formas dos agregados e suas ligações) de acordo com os carregamentos e a condição de saturação, avaliando-se antes e depois da ocorrência do colapso.

A avaliação do colapso pode ser feita com base em ensaios químicos. Estes ensaios não foram desenvolvidos exclusivamente para solos, uma vez que a necessidade de análise micro-morfológica vai muito além da geotecnia. Estes ensaios são utilizados em diversos estudos científicos, envolvendo áreas como a engenharia sanitária, ambiental, materiais de construção civil, física e farmacologia.

A microscopia é o método mais utilizado na análise do colapso, onde a microscopia eletrônica de varredura é o método mais utilizado atualmente. Nesta análise as amostras podem ser avaliadas na forma de

indeformadas. A análise em microscópios ópticos também é válida, porém, faz-se necessária a confecção de lâminas.

2.2.1.1 Microscopia eletrônica de varredura e energia dispersiva por raios X (EDS)

De acordo com Wolle (1978) apud Gutierrez (2005) “a microscopia eletrônica de varredura permite a observação do arranjo, dos contatos dos grãos, do tipo de estrutura, da orientação das partículas e dos poros”.

Como todo o microscópio, esta análise tem como objetivo tornar visível ao olho humano o que é pequeno demais para que possa ser percebido ao olho nu. Silva (2008) descreve que, a diferença entre este equipamento quando comparado a um microscópio óptico tradicional, é que a luz e as lentes de vidro são aqui substituídas por um feixe de elétrons e lentes eletromagnéticas.

De acordo com Dedavid et al. (2007) “o MEV é um aparelho que pode fornecer rapidamente informações sobre a morfologia e identificação de elementos químicos de uma amostra sólida”.

A microscopia eletrônica de varredura fornece micrografias onde é possível identificar a estrutura formada pelo solo, bem como um gráfico onde são apresentados os elementos químicos encontrados de acordo com a quantidade.

2.2.1.2 Difratometria de raio X

A difratometria de raio X revela quais os óxidos que estão presentes no material analisado, sendo também apresentado o percentual destes valores.

De acordo com Mendonça (1990), a constituição mineralógica é de grande importância para se entender a estrutura e o mecanismo de desencadeamento do colapso. Gutierrez (2005) descreve que neste ensaio:

um feixe é difratado pelos cristalitos, que estão orientados de forma a difratar o feixe incidente. O feixe incidente forma um ângulo θ com os planos atômicos difratantes e 2θ com o detector (satisfazendo a lei de Bragg). O registro das intensidades difratadas, coletadas pelo detector,

corresponde a um difratograma de raios-x da amostra e representa uma “impressão digital” dela.

No estudo realizado por Mendonça (1990) em solos potencialmente colapsíveis, o autor depois de realizar o MEV, partiu para a difratometria de raio X, onde concluiu que as partículas maiores (fração de areia) eram formadas por quartzo, enquanto que as menores eram constituídos por caulinita, sendo que também foi identificada a presença de óxido de ferro.

2.2.1.3 Fluorescência de raio X

Além das análises supra citadas, é viável a realização da fluorescência de raio X, tornando possível determinar quais são os compostos que estão presentes no material analisado, facilitando a avaliação da composição do solo. No estudo do colapso, esta análise torna mais precisa a identificação da composição das partículas responsáveis pela ligação entre os grãos de areia.

2.2.1.4 Estudos de Microestrutura em Solos potencialmente colapsíveis Mendonça (1990) ao analisar solos potencialmente colapsíveis por meio da Microscopia Eletrônica de Varredura, com amostras indeformadas secas ao ar, obteve as micrografias apresentadas nas figuras 9, 10, 11, 12 e 13. Com base nestas imagens, o autor observou que os grãos de areia estão ligados por grãos menores, sendo estes provavelmente contituídos de argila ou silte.

Figura 9 Micrografia da amostra 1 - aumento de 160 vezes (A) e 340 vezes (B)

(A) (B)

Figura 10 Micrografia da amostra 2 - aumento 200 vezes (A) e 400 vezes (B)

(A) (B)

Fonte: Mendonça (1990).

Figura 11 Micrografia da amostra 3 - aumento de 200 vezes (A) e 500 vezes (B)

(A) (B)

Fonte: Mendonça (1990).

Figura 12 Micrografia da amostra 4 - aumento de 110 vezes (A) e 870 vezes (B)

(A) (B)

Figura 13 Micrografia da amostra 5 - aumento de 110 vezes (A) e 870 vezes (B)

(A) (B)

Fonte: Mendonça (1990).

O arranjo no qual essas partículas se acomodam formam uma tecedura macroporosa. Analisando-se a difratometria de raio X foi possível propor que os grãos maiores são formados por quartzo e os menores pela caulinita, constituindo-se provavelmente por óxidos de ferro (MENDONÇA, 1990).

Mariz (1993) estudou o solo residual sexquióxidicos, de característica colapsível. Neste tipo de solo as amostras indeformadas foram submetidas à Microscopia Eletrônica de Varredura e também foram realizados os ensaios de Difração de Raio X e os ensaios químicos. Tendo como base as micrografias (figuras 14, 15, 16 e 17) foi observada a presença de cimentação, bem como a presença de vazios. A difratometria de raio X comprovou a presença de oxi-hidróxidos de ferro e alumínio na constituição do solo.

Figura 14 Amostra 1 - com aumento de 700 (A), 1000 (B) e 1500 (C) vezes

(C) Fonte: Mariz (1993)

Figura 15 Amostra 2 - com aumento de 700 (A), 1000 (B) e 1500 (C) vezes

(A) (B)

(C) Fonte: Mariz (1993)

Figura 16 Amostra 3 – com aumento 500 (A), 800 (B), 900(C) e 1800 (D) vezes

(A) (B)

(C) (D)

Fonte: Mariz (1993)

Figura 17 Amostra 2 - com aumento de 1500 (A), 1600 (B) e 2000 (C) vezes

(A) (B)

(C) Fonte: Mariz (1993)

Monacci (1995) analisou um solo residual de diabásio com características colapsíveis no microscópio do óptico, utilizando lâminas obtidas com base em amostras deformadas. O estudo concluiu com base nas das micrografias (figuras 18, 19 e 20) que este solo apresentava uma estrutura altamente porosa, constituída por microagregados, que unidos formam grumos, com o tamanho de silte e areia fina, além disso foi comprovada também a presença de caulinita e gibbsita na constituição do solo.

Fonte: Monacci (1995). Figura 19 Lâmina 2

Figura 20 Lâmina 3

Fonte: Monacci (1995).