Solo residual granítico

No contexto deste trabalho pode-se referir que o solo é definido como sendo um material não consolidado que cobre a superfície da crosta terrestre. Este é um sistema complexo de material sólido e inorgânico que apresenta dimensões e formas variadas, formando dessa forma o esqueleto sólido. Contudo esta estrutura não é maciça, não ocupando por isso todo o volume de solo, deixando dessa forma aparecer na sua estrutura espaços vazios ou espaços porosos, pelos quais percolam fluidos como, por exemplo, ar e água.

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Apresenta ainda material orgânico, material esse expresso na forma de microrganismos e detritos de plantas e folhas em decomposição, que contribuem para que, juntamente com as partículas de menores dimensões (argila) presentes na estrutura inorgânica do solo, seja possível efetuar a retenção de água e nutrientes.

É ainda de referir que é necessário ter em atenção que a necessidade de conhecimento de um determinado solo varia dependendo da aplicação que a ele se pretende conferir, contudo este conceito também varia dependendo da formação e grau de conhecimento cientifico do investigador, bem como dos objectivos que se pretendam atingir com a utilização desse mesmo solo. Assim sendo, no que a este trabalho diz respeito, o objectivo é a melhoria das características mecânicas de um solo residual granítico utilizando para o efeito um aditivo em particular. Logo, toma-se como importante ter um bom conhecimento das características e comportamento desse mesmo solo em particular, mas também do solo em geral.

Assim, no que concerne às preocupações de um engenheiro civil, o solo é uma acumulação não cimentada ou fracamente cimentada de partículas minerais formadas a partir da decomposição, mais ou menos fragmentada, das rochas. Se se verificar que os produtos da decomposição da rocha se mantêm no seu local original, pode-se dizer que se está na presença de um solo residual (Craig, 1992, cit in Cristelo, 2009).

Um solo residual tem a sua origem na decomposição ou meteorização das rochas que se encontram à superfície do planeta, pois elas vão tentando adaptar-se às condições que aí encontram, fragmentando-se na tentativa de encontrarem um equilíbrio estável à superfície. Esta meteorização dá-se devido a agentes químicos e físicos, que são normalmente designados de agentes de meteorização. Assim sendo, existem dois tipos fundamentais de meteorização: a meteorização física e a meteorização química.

A meteorização física é aquela na qual os produtos dela resultantes apresentam uma composição química igual ao da rocha matriz, ocorrendo apenas a acção mecânica que conduz à fractura das rochas em elementos de

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65 menores dimensões, tendo esta como principais agentes a água, quer seja na

forma de chuva quer devido a ciclos de gelo e degelo, o vento e o sol, que leva a que as rochas fiquem expostas a temperaturas elevadas, sendo ainda necessário ter em atenção que todos estes agentes conduzem a fracturas, fazendo com que a rocha se vá esfarelando com o tempo.

A meteorização química é aquela onde os produtos resultantes do processo de meteorização apresentam uma composição química diferente daquela que se pode observar nas rochas que lhes deram origem, o que se deve a reacções químicas entre a rocha e os elementos da atmosfera, sendo que os seus principais agentes percursores são essencialmente organismos, como por exemplo fungos e musgo, e microorganismos, tais como bactérias e algas que ajudam à decomposição da rocha através de substâncias produzidas.

Para além do fenómeno de meteorização existe outro fenómeno que se designa por erosão. Este fenómeno dá-se devido aos agentes erosivos, os quais diferem dos agentes de meteorização devido principalmente à sua capacidade de transportar os materiais desagregados. De um modo geral, o principal agente deste tipo de fenómeno é a água, podendo esta actuar sobre a forma de chuva, ou estando em movimento em rios, oceanos e lagos. Por outro lado, em climas áridos, como por exemplo nos desertos, o principal causador deste tipo de fenómeno é o vento, dando desta forma origem à erosão eólica.

O estado dos solos apresenta-se então no mundo da Geotecnia como uma das principais preocupações. Contudo, existem diversos índices que permitem correlacionar o volume e o peso das fases do solo, permitindo dessa forma a determinação do seu estado. Alguns desses índices são: teor de humidade do solo, índice de vazios, porosidade, grau de saturação, baridade natural e baridade seca. Torna-se então necessária uma correcta classificação e caracterização dos solos. Estes dois termos encontram-se infimamente relacionados, pois a correcta classificação de um determinado solo só é possível se a caracterização do mesmo for efectuada da forma mais precisa possível. A necessidade de classificar um solo deve-se essencialmente à grande variedade de tipos e comportamentos apresentados pelos mesmos, sendo desta forma inevitável o seu agrupamento em conjuntos que

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representem as características comuns de cada um deles. Assim sendo, e como ainda não existe consenso sobre um sistema uniformizado de classificação dos solos, são utilizadas diferentes técnicas como, por exemplo, a classificação granulométrica, que se desenvolve como sendo uma técnica pela qual os diferentes tipos de solos são agrupados e designados em função das diferentes fracções influentes dos diversos diâmetros das partículas presentes na sua composição, e a classificação unificada de solos, a qual se apresenta como sendo um aperfeiçoamento da classificação de Casagrande e onde os solos são classificados em seis grupos e onde os solos orgânicos são considerados como um grupo com características e comportamentos próprios. Então, para que a classificação seja possível torna-se necessário caracterizar os solos, sendo que este termo é utilizado para designar um conjunto de ensaios necessários que visam a obtenção de algumas características básicas dos mesmos. Alguns destes ensaios são o ensaio de Granulometria, efectuado para solos granulares, o ensaio de Sedimentação, para solos coesivos, os quais permitem obter a curva granulométrica do solo em questão. Outros ensaios são ainda os conhecidos por limites de Atterberg ou de Consistência, nos quais são conhecidos os limites de plasticidade e de liquidez do solo, obtendo-se assim o Índice de Plasticidade do mesmo.

Em forma de conclusão pode-se ainda referir as características que um determinado solo pode apresentar, tais como a cor, que pode variar dependendo do teor de matéria orgânica ou da mineralogia presentes, a textura, que se encontra relacionada com o tamanho relativo das diferentes partículas que compõem o solo, a consistência, que está relacionada com a influência que as forças de coesão e de adesão exercem sobre os constituintes do solo, a porosidade, que se refere à porção de espaços ocupados pelos líquidos e pelos gases em relação ao espaço ocupado pela massa de solo, e a permeabilidade, que se tem como a maior ou menor facilidade com que a percolação da água ocorre através de um solo.

De uma forma geral pode-se dizer que um solo residual é aquele que se mantém na zona da rocha que lhe deu origem, ou seja, é aquele que não sofreu acções de transporte ou reposição por parte dos agentes de

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67 meteorização ou dos agentes de erosão acima descritos. Este facto confere a

este tipo de solos características geomecânicas completamente distintas das presentes noutros tipos de solo.

Para Viana da Fonseca (1988), os solos residuais são aqueles que resultam da decomposição “in situ” das rochas que lhe são originárias. Este esclarece que a decomposição se refere a uma transformação gradual por fragmentação e alteração química da rocha mãe, resultando um solo constituído por cristais, microcristais e fragmentos da rocha mais ou menos alterada.

Para a International Society For Rock Mechanics (1978) um solo residual é aquele em que todo o material rocha está convertido em solo. A estrutura da massa e a fábrica estão destruídas. Há uma larga variação do volume, mas o solo não foi significativamente transportado.

Ainda, segundo Viana da Fonseca (1996), é possível distinguir dois tipos de solos residuais, que são:

- solo residual jovem ou saprólito, que se trata de um tipo de solo que física e mecanicamente pode ser classificado como um solo mas que, no seu perfil de alteração continua a preservar as características da rocha que esteve na sua origem.

- solo residual maduro ou laterite, que é aquele que no seguimento dos processos de enfraquecimento que advêm da meteorização apresenta litificações e precipitações químicas secundárias que provocam a geração de novas ligações interparticulares, o que resulta na perda completa das características físicas e estruturais da rocha mãe.

Este mesmo autor indica ainda, e tendo em atenção que se trata de uma matéria de relevante interesse para este trabalho, que em climas temperados como o que se pode encontrar no Norte de Portugal, existem quase exclusivamente solos do primeiro tipo, ou seja, solos residuais jovens. Ainda

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para Lambe et al (1979) os solos residuais tendem a ser mais abundantes em regiões quentes e húmidas, que são favoráveis à alteração química da rocha e que têm suficiente vegetação para manter os produtos da alteração, deste modo evitando que os mesmos sejam facilmente transportados.

Segundo Lemos et Pais (2000), quando existe a formação de um solo residual a partir de uma rocha sã, esta provoca uma crescente perda de resistência e um aumento da sua deformabilidade. Estes referem ainda que é notória a variação da sua granulometria, devido à decomposição dos minerais mais instáveis e à estrutura de cimentação desenvolvida.

Para Matos Fernandes (1994) nos solos residuais parâmetros como os índices de plasticidade e consistência, a compacidade relativa, o teor de argila, etc., largamente informativos acerca da deformabilidade e da resistência de solos sedimentares, são-no muito menos, ou mesmo nada, para os solos residuais. É defendido por Irfan (1988) e por Costa-Filho et al. (1989) que segundo uma abordagem genérica das características dos maciços de solos residuais é comum verificar-se uma grande variabilidade da dimensão e da forma das partículas, do índice de vazios, dos produtos de alteração, da estrutura, etc., o que se traduz em dificuldades acrescidas aquando da sua caracterização, em termos geotécnicos, quando se recorre aos critérios da Mecânica dos Solos, aplicáveis em solos transportados e redepositados.

Assim, quando se trata a caracterização deste tipo de solos sob um ponto de vista geotécnico, os solos residuais apresentam, segundo Vaughan et Kwan (1984), Vaughan (1988), Vaughan et al. (1988), Leroueil et Vaughan (1990), cit

in Matos Fernades (1994), basicamente as seguintes características:

- Existência de ligações entre partículas que contribuem para um aumento da resistência e rigidez ao corte e estão em equilíbrio com o estado actual de tensões in situ, tendo-se desenvolvido à medida que o solo evoluiu durante o processo de meteorização.

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69 - Pequeno efeito, na estrutura actual e no comportamento

geotécnico do solo, da história das tensões que acompanhou a evolução do solo residual até ao estado actual de tensões.

- Grande variedade mineralógica e de resistência dos grãos.

- Porosidade muito variável.

Matos Fernandes (1994) refere ainda que estes autores concluem que a metodologia clássica utilizada pela Mecânica dos Solos na determinação do comportamento geotécnico dos solos (resistência e deformabilidade) é inapropriada para os solos residuais, sendo irrelevante considerar a densidade como unicamente relacionada com a história de tensões, como é feito nas argilas sedimentares, e inadequado assumir que as propriedades sejam função única da densidade inicial, como é considerado nos solos granulares, uma vez que a ligação entre as partículas não é reconhecida.

Para Blight (1997) as partículas que constituem um determinado solo residual são provenientes de agregados de matéria mineral alterada, que fragmentam, dando origem a material progressivamente mais fino, quando este é manuseado. Não pode assim ser aplicado a muitos dos solos residuais o conceito convencional de grão de solo ou tamanho da partícula, pois o que “in

situ”0 pode parecer uma areia grosseira com cascalho, pode-se materializar

numa areia siltosa fina devido a acções de escavação ou aterro.

Para Viana da Fonseca (1988), nos solos residuais provenientes do granito, o esqueleto pétreo de maiores dimensões, ou seja, aquele que é formado por partículas de maiores dimensões (constituído por fragmentos de rocha sã alterada de diâmetro superior a 2 mm e grãos de areia, cristais de quartzo, de diâmetro entre 50 μm e 2 mm) encontra-se ligado por uma massa de argila de decomposição química. Esta argila pode assim ter duas funções distintas, funcionando como ligante quando o solo se encontra seco ou como

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lubrificante quando se encontra saturado. Os microcristais de argila podem contudo agrupar-se quando secos, interagindo com os grãos de areia, concedendo ao solo características mais arenosas do que seria de supor pela composição granulométrica. Apesar da influência da mineralogia dos agregados nas misturas ainda não se encontrar devidamente esclarecida, parece haver uma relação directa entre a origem mineralógica e as características mecânicas dos "agregados" (Mehta et Aïtcin, 1990). Segundo Aïtcin, (2000), em areias naturais é desejável limitar o teor em partículas grossas (superior a 5 mm) pois estas partículas, em geral, apresentam menor resistência, assumindo-se como o ponto fraco do conjunto. A utilização de "areia" nas misturas cimenticias é indispensável como forma de diminuição da retracção, já que a formação de um esqueleto sólido permite encaixar parte das tensões devidas à contracção volumétrica, aumentando desta forma a coesão e a resistência mecânica do produto final. No caso de utilização de um esqueleto pétreo, composto de materiais mais grosseiros (por exemplo brita), os resultados serão significativamente superiores (in Roma ,2011).