PATOLOGIA DAS CONSTRUÇÕES II

CORROSÃO DAS ARMADURAS

Corrosão é a interação destrutiva de um material com o ambiente, seja por reação química, ou eletroquímica.

Generalidades

A corrosão das armaduras é uma das principais manifestações patológicas, responsáveis por enormes prejuízos.

Como material de construção denso e resistente, se pensa que o concreto armado tem uma duração ilimitada. No entanto, atualmente se constata um número crescente de estruturas prematuramente deterioradas por corrosão das armaduras de reforço.

A corrosão das armaduras é uma área claramente interdiciplinária, onde a química, eletroquímica e cinética tem papel fundamental.

A displicência na execução do concreto armado tem se demonstrado na principal causa do início precoce da corrosão das armaduras, principalmente pelos seguintes fatos:

·      Recobrimento das armaduras abaixo dos valores recomendados pelas normas da

ABNT;

·      Concreto executado com elevado fator água/cimento, acarretando elevada porosidade

do concreto e fissuras de retração;

·      Ausência ou deficiência de cura do concreto, propiciando a ocorrência de fissuras,

porosidade excessiva, diminuição da resistência, etc.;

·      Segregação do concreto com formação de ninhos de concretagem, erros de traço,

lançamento e vibração incorretos, formas inadequadas, etc.

O concreto proporciona às armaduras uma dupla proteção:

·      Uma barreira física que separa o aço do contato direto com o meio ambiente que

contém elementos agressivos ao aço;

·      Capa passivadora formada meio alcalino do concreto.

A corrosão das armaduras do concreto consiste na oxidação destrutiva do aço, pelo meio que o envolve.

Mecanismo da corrosão das armaduras

A corrosão das armaduras pode-se originar por uma ação química ou eletroquímica, resultando numa modificação do aço de forma contínua, até que todo o aço se transforme em ferrugem.

A corrosão eletroquímica do aço do concreto resulta da falta de uniformidade do aço (diferentes tipos, soldas, elementos ativos sobre a superfície do aço, assim como também a heterogeneidade química e física do concreto que envolve a armadura).

Ainda que a potencialidade para a corrosão do aço pode existir devido à falta de uniformidade do aço, a corrosão normalmente é prevenida pela formação de uma película de óxidos de ferro passivadora. No entanto, quando as condições de utilização e ataque do meio ambiente sobre o concreto armado ocorrem, se produz a perda da capa passivadora, desencadeando uma tríplice consequência:

·      O aço diminui sua seção, e se converte completamente em óxidos;

·      O concreto pode fissurar ou delaminar-se devido às pressões de expansão dos óxidos;

·      A aderência da armadura diminui ou desaparece.

O processo de corrosão pode ser subdividido em:

Corrosão química

Também denominada oxidação, é provocada por uma reação gás-metal, isto é, pelo ar atmosférico e o aço, formando compostos de óxido de ferro. Este tipo de corrosão é muito lento e não provoca deterioração substancial das armaduras. Como exemplo, o aço estocado no canteiro de obra, aguardando sua utilização sofre este tipo de corrosão.

Corrosão eletroquímica ou eletrolítica

Também denominada corrosão catódica ou simplesmente corrosão, ocorre em meio aquoso, é o principal e mais sério processo de corrosão encontrado na construção civil. Neste processo de corrosão, a armadura se transforma em óxidos e hidróxidos de ferro, de cor avermelhada, pulverulenta e porosa, denominada ferrugem.

Para ocorrer a corrosão eletrolítica, devem interagir as seguintes condições:

·      Presença de um eletrólito;

·      Diferença de potencial;

·      Presença de oxigênio.

Corrosão em espaços confinados

A corrosão em espaços confinados pode ocorrer quando sobre a superfície do aço existe um espaço suficiente resguardado que evita o acesso contínuo de oxigênio, podendo criar zonas diferenciais de oxigênio que induzem à corrosão. Existem várias condições para esta corrosão, como por exemplo, a injeção de fissuras com resina epóxi, quando o meio agressivo já chegou à armadura, sendo esta região onde se acelera pela falta de acesso do oxigênio. Outra forma de ocorrer esta corrosão é o da execução de um revestimento do aço com epóxi, quando a sua adesão ao aço está deteriorada.

Corrosão sob tensão

Este tipo de corrosão ocorre em presença de duas circunstâncias conjuntas:

·      Esforços de tração;

·      Meio agressivo.

Este efeito ocorre preferencialmente em concreto protendido, onde se utiliza aço de alta resistência, devido, em geral, a presença de hidrogênio atômico difundido através do metal. Este hidrogênio pode estar presente de diferentes fontes, como corrosão do aço, proteção catódica, etc. A corrosão sob tensão é um fenômeno muito específico, geralmente associado ao concreto de baixa qualidade. A única maneira de se confirmar a fragilidade do hidrogênio ou a corrosão sob tensão é mediante a observação microscópica da superfície fraturada do aço. Este dano é considerado catastrófico, já que é associado a uma perda de ductibilidade e fratura do aço.

Corrosão por correntes de interferência

As correntes de interferência, chamadas também como erráticas ou de fuga, pode ser definido como as correntes que fluem em uma estrutura e que não formam parte do circuito elétrico ou célula eletrolítica. Para que ocorra a corrosão por correntes de interferência deve existir um intercâmbio de corrente entre o aço e um meio eletrolítico. A corrente contínua é a que tem um efeito mais pronunciado, já que flui continuamente em um único sentido. Ao contrário, a corrente alternada, que inverte sua direção, ao redor de uma centena de vezes por segundo, pode causar um efeito muito menos pronunciado.

As fontes mais comuns deste tipo de corrente são: sistemas de proteção catódica operando nas cercanias de estruturas de concreto armado, especialmente em meios de muito baixa resistividade, como em água salobra, sistemas com potência elétrica, como os trens elétricos, metrô, máquinas de soldar, onde a estrutura conectada à terra se encontra a certa distância dos eletrodos de solda; correntes telúricas (associadas a atividade solar e ao campo magnético da terra).

Corrosão uniforme generalizada

A corrosão uniforme é o resultado de uma perda generalizada da película passiva, resultante da carbonatação do concreto ou a quantidade excessiva de íons cloretos. Também pode ocorrer por efeito de “lixiviação” de componentes alcalinos do concreto, devido à percolação de águas puras ou ligeiramente ácidas.

Corrosão galvânica

Este tipo de corrosão pode-se dar quando existem dois metais diferentes no meio eletrolítico. No aço do concreto, esta situação se dará cada vez que em alguma zona se danifique, ou não se forma uma capa passivadora característica. Esta zona atuará como um ânodo, frete ao restante do material, onde permanece a passivação, o qual atuará como cátodo. Também se poderia apresentar quando o aço se encontra em contato com outros condutores mais nobres.

Corrosão por cloretos

A corrosão por ação dos cloretos ocorre pela dissolução da capa passivadora de corrosão, pelo ingresso de através do meio externo de íons cloretos no concreto ou no caso de contaminação da massa do concreto, como por exemplo, através da água, aditivos aceleradores inadequados ou areia do mar. A ação de íons de cloretos forma uma célula de corrosão onde existe uma capa passiva intacta, atuando como cátodo, no qual se produz oxigênio e uma pequena área onde se perdeu a capa passivadora, atuando como cátodo, na qual se produz a corrosão. As corrosões por cloreto são autocatalíticas, e se generalizam em contínuo crescimento.

Fatores que afetam e desencadeiam a corrosão das armaduras ou concreto

Um conjunto de circunstâncias pode afetar e desencadear a despassivação do aço do concreto. Já foi mencionado que a baixa alcalinidade do concreto desencadeia o processo corrosivo.

Existem vários fatores que afetam, desencadeiam ou produzem ambos os efeitos no processo de corrosão das armaduras, como a dosagem de cimento no concreto, a sua compacidade e homogeneidade, como também a espessura do recobrimento da armadura, o estado superficial da armadura e a umidade ambiental. Também são importantes como fatores, os ninhos e falhas de concretagem junto às armaduras, altas tensões mecânicas, correntes erráticas ou de interferência, contato galvânico entre os metais, íons despassivantes ou qualquer outro líquido que neutraliza a alcalinidade, lixiviação por águas brandas, e as fissuras.

Dentre os fatores, está a(o):

·      Dosagem do concreto;

·      Compacidade e homogeneidade;

·      Espessura de recobrimento;

·      Umidade ambiental;

·      Oxigênio;

·      Temperatura;

·      Estado superficial do aço;

·      Tensão mecânica no aço;

·      Corrente errática ou de interferência;

·      Contato galvânico;

·      Íon despassivante;

·      Ataque ácido;

·      Carbonatação;

·      Álcali-sílica;

·      Lixiviação por águas puras;

·      Fissura.

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O vídeo mostra o efeito do tempo sobre uma estrutura de concreto armado, no qual a peça de concreto entra em ruína devido ao inchamento do aço por corrosão em armaduras expostas.

PATOLOGIA DAS CONSTRUÇÕES I

INTRODUÇÃO

"O caminho da patologia das construções é longo e começa por uma homogeneização de conceitos e métodos"

“Boa tarde, leitores. Quero avisá-los que a disciplina Patologia das Construções será divida em seis unidades. Duas delas, estarei apresentando no atual módulo, as outras quatro, no último e mais complexo módulo, o módulo final”, Alex Silva.

Explicação

As obras de construção civil continuam sendo apropriadas para as utilizações e exigências para que foram projetadas. O suporte das cargas imposta no projeto devem ser sempre avaliadas, pois a construção pode ao longo do tempo apresentar sérios problemas de manutenção.

Inspecionar, avaliar e diagnosticar as patologias da construção são tarefas que devem ser realizadas sistematicamente e periodicamente, de modo a que os resultados e as ações de manutenções devem cumprir efetivamente a reabilitação da construção, sempre que for necessária.

Dentre dos diferentes parâmetros que contribuem para a degradação das construções são decorrentes de inúmeros fatores, como variações de temperatura, reações químicas, vibrações, erosão, e, um dos mais sérios, o fenômeno da corrosão das armaduras do concreto armado, que ocupa um importantíssimo fenômeno patológico, contribuindo de sobremaneira para a degradação da construção.

Os sintomas da corrosão e as causas da corrosão não são habitualmente conhecidos e seu conhecimento se torna necessário para a adoção de métodos e procedimentos de correção bem definidos, de modo a que as intervenções sejam eficazes.

Devido às complexas naturezas dos efeitos ambientais sobre as estruturas e sua consequente reposta, a verdadeira melhora de desempenho da edificação não pode ser alcançada somente pela melhoria das características dos materiais utilizados, mas também na técnica de execução, da melhora dos projetos arquitetônicos e estruturais, dos procedimentos de fiscalização e manutenção, incluindo a manutenção preventiva.

Alguns conceitos de patologia são fundamentais para os engenheiros e muito se assemelham a padrões médicos, inclusive na adoção de certos nomes e conceitos, conforme citados muitas vezes por patologistas de renome nacional e internacional.

Conceitos

·      Patologia - é a ciência que estuda a origem, os sintomas e a natureza das doenças.

No caso do concreto, a patologia significa o estudo das anomalias relacionadas à

deterioração do concreto na estrutura;

·      Terapia – é a ciência que estuda a escolha e administração dos meios de curar as

doenças e da natureza dos remédios;

·      Profilaxia – é a ciência que estuda as medidas necessárias à prevenção das

enfermidades;

·      Sintoma – é a manifestação patológica detectável por uma série de métodos e

análises;

·      Falha – é um descuido ou erro, uma atividade imprevista ou acidental que se traduz

em um defeito ou dano;

·      Origem – é a etapa do processo construtivo (planejamento/concepção, projeto,

fabricação de materiais, etc.) em que ocorreu o problema;

·      Diagnóstico – é o entendimento do problema (sintoma, mecanismo, causa e origem);

·      Correção – é a metodologia para a eliminação dos defeitos causados pelos problemas

patológicos;

·      Recuperação – é a correção dos problemas patológicos;

·      Reforço – aumento da capacidade de resistência de um elemento, estrutura ou

fundação em relação ao projeto original, devido à alteração de utilização, degradação ou falha que reduziram ou não atendem a sua capacidade resistente inicial;

·      Reconstrução – é o refazimento de um elemento, estrutura ou fundação em razão de,

mesmo que este recebesse uma ação corretiva, não atenderia mais a um desempenho mínimo aceitável ou, de um custo dado que a intervenção corretiva seja maior que o custo de sua reconstrução.

Classificação dos reparos

Está associado à escolha dos materiais e definição dos métodos de reparo, isto é, da terapia, que pode ser classificado em:

·      Reparos rasos, localizados ou generalizados, de 5 mm a 30 mm de profundidade;

·      Reparos semiprofundos, de 31 mm a 60 mm de profundidade;

·      Reparos profundos, de 61 mm a 300 mm de profundidade.

Todos os profissionais relacionados com a execução e utilização das edificações devem ter um conhecimento mínimo dos processos mais importantes de degradação, assim como dos elementos causadores. No caso específico, o que se busca é a obtenção da durabilidade da edificação, sendo necessário à tomada de decisões corretas e no momento adequado.

A presença de umidade é o principal fator dos diferentes tipos de degradação, exceção ao dano mecânico. O transporte da água através do concreto vem do tipo, tamanho e distribuição dos poros e das fissuras (micro e macrofissuras). Assim, o controle da penetração de água na construção deve sempre ser avaliado.

O tipo, e velocidade dos processos de degradação do concreto (físicos, químicos e biológicos) e das armaduras ativas e passivas (corrosão) determinam a resistência e rigidez dos materiais. Também, as condições superficiais da estrutura influem nestes e em outros fatores de segurança, durabilidade, funcionalidade e no aspecto da estrutura.

O que se busca realmente é em assegurar um comportamento satisfatório durante um período de vida útil suficientemente longo.

HIDROLOGIA APLICADA

A hidrologia é uma ciência dedicada ao estudo das águas

Introdução

Hidrologia é a ciência que trata da água na Terra, sua ocorrência, circulação, distribuição espacial, suas propriedades físicas e químicas e sua relação com o ambiente, inclusive com os seres vivos. A Hidrologia é o estudo da água na superfície terrestre, no solo e no sub-solo. De uma forma simplificada pode-se dizer que hidrologia tenta responder à pergunta: O que acontece com a água da chuva?

A Hidrologia pode ser tanto uma ciência como um ramo da engenharia e tem muitos aspectos em comum com a meteorologia, geologia, geografia, agronomia, engenharia

ambiental e a ecologia. A Hidrologia utiliza como base os conhecimentos de hidráulica, física e estatística.

Existem outras ciências que também estudam o comportamento da água em diferentes fases, como a meteorologia, a climatologia, a oceanografia, e a glaciologia. A diferença fundamental é que a Hidrologia estuda os processos do ciclo da água em contato com

os continentes.

Hidrologia nas Engenharias

A humanidade tem se ocupado com a água como uma necessidade vital e como uma

ameaça potencial pelo menos desde o tempo em que as primeiras civilizações se desenvolveram às margens dos rios. Primitivos engenheiros construíram canais, diques, barragens, condutos subterrâneos e poços ao longo do rio Indus, no Paquistão, dos

rios Tigre e Eufrates, na Mesopotâmia, do Hwang Ho na China e do Nilo no Egito, há

pelo menos 5000 anos.

Enquanto a Hidrologia é a ciência que estuda a água na Terra e procura responder à pergunta sobre o que ocorre com a água da chuva uma vez que atinge a superfície, a

Engenharia Hidrológica é a aplicação dos conhecimentos da Hidrologia para resolver problemas relacionados aos usos da água.

Entre os principais usos humanos da água estão: o abastecimento humano; irrigação; dessedentação animal; geração de energia elétrica; navegação; diluição de efluentes; pesca; recreação e paisagismo.

As preocupações com o uso da água aumentam a cada dia porque a demanda por água

cresce à medida que a população cresce e as aspirações dos indivíduos aumentam. Estima-se que no ano 2000 o mundo todo usou duas vezes mais água do que em 1960.

Enquanto as demandas sobem, o volume de água doce na superfície da terra é relativamente fixo. Isto faz com que certas regiões do mundo já enfrentem situações de escassez. O Brasil é um dos países mais ricos em água, embora existam problemas

diversos.

A Engenharia Hidrológica também estuda situações em que a água não é exatamente utilizada pelo homem, mas deve ser manejada adequadamente para minimizar prejuízos, como no caso das inundações provocadas por chuvas intensas em áreas urbanas ou pelas cheias dos grandes rios.

A água também é importante para a manutenção dos ecossistemas existentes em rios, lagos e ambientes marginais aos corpos d’água, como banhados e planícies sazonalmente inundáveis. Nos últimos anos a Hidrologia e a Engenharia Hidrológica têm se aproximado de ciências ambientais como a limnologia e a ecologia, visando responder questões como: Qual é a quantidade de água que pode ser retirada de um rio sem que haja impactos significativos sobre os seres vivos que habitam este rio? É possível que no futuro a água venha a ter um papel cada vez mais importante, num mundo em que a energia renovável vai ser fundamental: no caso de produção (hidroelétrica, energia de ondas e marés); no caso  de armazenamento (para complementar energia eólica ou solar); e no caso de produção de biocombustíveis

(irrigação).

Usos da água

Os usos da água são normalmente classificados em consuntivos e não consuntivos.

Usos consuntivos alteram substancialmente a quantidade de água disponível para outros usuários. Usos não-consuntivos alteram pouco a quantidade de água, mas podem alterar sua qualidade. O uso de água para a geração de energia hidrelétrica, por exemplo, é um uso não-consuntivo, uma vez que a água é utilizada para movimentar as turbinas de uma usina, mas sua quantidade não é alterada. Da mesma forma a navegação é um uso não-consuntivo, porque não altera a quantidade de água disponível no rio ou lago. Por outro lado, o uso da água para irrigação é um uso consuntivo, porque apenas uma pequena parte da água aplicada na lavoura retorna na forma de escoamento. A maior parte da água utilizada na irrigação volta para a atmosfera na forma de evapotranspiração. Esta água não está perdida para o ciclo hidrológico global, podendo retornar na forma de precipitação em outro local do planeta, no entanto não está mais disponível para outros usuários de água na mesma região em que estão as lavouras irrigadas.

Os usos de água também podem ser divididos de acordo com a necessidade ou não de retirar a água do rio ou lago para que possa ser utilizada. Alguns usos da água que podem ser feitos sem retirar a água de um rio ou lago são a navegação, a geração de energia hidrelétrica, a recreação e os usos paisagísticos. Alguns usos da água que exigem a retirada de água, ainda que parte dela retorne, são o abastecimento humano e industrial, a irrigação e a dessedentação de animais.

A seguir mostrarei com um pouco mais de detalhe alguns dos principais usos de água.

Abastecimento humano

O uso da água para abastecimento humano é considerado o mais nobre, uma vez que o homem depende da água para sua sobrevivência. A água para abastecimento humano é utilizada diretamente como bebida, para o preparo dos alimentos, para a higiene pessoal e para a lavagem de roupas e utensílios. No ambiente doméstico a água também é usada para irrigar jardins, lavar veículos e para recreação.

O consumo de água em ambiente doméstico é estimado em 200 litros por habitante por dia. Aproximadamente 80% deste consumo retornam das residências na forma de esgoto doméstico, obviamente com uma qualidade bastante inferior.

Abastecimento industrial

O uso industrial da água está relacionado aos processos de fabricação, ao uso no produto final, a processos de refrigeração, à produção de vapor e à limpeza. A fabricação de diferentes produtos tem diferentes consumos de água. Assim, a indústria de produção de papel, por exemplo, é reconhecidamente uma das que mais consomem água.

Irrigação

A irrigação é o uso de água mais importante do mundo em termos de quantidade utilizada. A irrigação é utilizada na agricultura para obter melhor produtividade e para que a atividade agrícola esteja menos sujeita aos riscos climáticos. Em algumas regiões áridas, semi-áridas, ou com uma estação seca muito longa, a irrigação é essencial para que possa existir a agricultura. No Brasil, o uso de água para irrigação vem aumentando a cada ano.

A quantidade de água utilizada na irrigação depende das características da cultura, do clima e dos solos de uma região, bem como das técnicas utilizadas na irrigação.

Navegação

A navegação é um uso não-consuntivo que pode ser bastante atrativo do ponto de vista econômico, principalmente para cargas com baixo valor por tonelada, como minérios e grãos. A navegação requer uma profundidade adequada do corpo d’água e não pode ser praticada em rios com velocidade de água excessiva.

Assimilação e transporte de poluentes

Os corpos de água são utilizados para transportar e assimilar os despejos neles lançados, como o esgoto doméstico e industrial. Mesmo em regiões em que o esgoto doméstico e industrial é tratado, as concentrações de alguns poluentes podem ser superiores às concentrações encontradas nos rios. Assim, utiliza-se a capacidade de diluição dos rios e lagos para diminuir a concentração dos poluentes. Também se utiliza os rios para transportar os poluentes e, assim, afastá-los de onde são gerados.

A capacidade de assimilação de um corpo d’água é limitada, e quando o lançamento de dejetos é excessivo, a qualidade de água de um rio não é mais suficiente para outros usos, como a recreação e a preservação dos ecossistemas.

Recreação

Um uso de água não consuntivo realizado no próprio curso d’água é a recreação. Este uso é bastante frequente em rios com qualidade de água relativamente boa, e inclui atividades de contato direto, como natação, esportes aquáticos, a vela e a canoagem. Também podem existir atividades de recreação de contato indireto, como a pesca esportiva.

Preservação de ecossistemas

Além de todos os usos humanos mais diretos, é do interesse das sociedades que os rios e lagos mantenham sua flora e fauna relativamente bem preservadas. A manutenção dos ecossistemas aquáticos implica na necessidade de que uma parcela da água permaneça no rio, e que a qualidade desta água seja suficiente para a vida aquática.

Geração de energia

A água é utilizada para a geração de energia elétrica em usinas hidrelétricas que aproveitam a energia potencial existente quando a água passa por um desnível do terreno. A potência de uma usina hidrelétrica é proporcional ao produto da descarga

(ou vazão) pela queda. A queda é definida pela diferença de altitude do nível da água a montante (acima) e a jusante (abaixo) da turbina. A descarga em um rio depende das características da bacia hidrográfica, como o clima, a geologia, os solos, a vegetação.

Em projetos de centrais hidrelétricas, os estudos hidrológicos são necessários para:

• escolha das turbinas adequadas e determinação da potência instalada;

• análise da variação temporal da disponibilidade de energia;

• determinação da energia garantida ou firme;

• estimativa de vazões máximas em eventos extremos para dimensionamento das estruturas extravasoras;

• otimização da operação de sistemas interligados de geração elétrica que incluem hidrelétricas e termoelétricas;

• análise das relações entre o uso da água para geração de energia e outros usos, como irrigação, abastecimento urbano, navegação, preservação do meio ambiente e recreação.

No Brasil, a geração de energia elétrica está fortemente ligada à hidrologia porque a quase totalidade da energia gerada e consumida é oriunda de usinas hidrelétricas.

Considerando os dados da década de 1990, o Brasil é o terceiro maior produtor de energia hidrelétrica do mundo, atrás apenas dos Estados Unidos e do Canadá, e a frente da China, da Rússia e da França. Entretanto, a energia hidrelétrica no Brasil corresponde a mais de 97% do total da energia elétrica gerada, enquanto que, na maior parte dos outros países, a energia hidrelétrica corresponde a percentuais muito menores do total.

Destes países apenas a Noruega apresenta uma dependência semelhante da água no setor de energia, com 99% da energia de origem hidrelétrica. A dependência mundial da energia hidrelétrica é de apenas 20%.

Mesmo em usinas termelétricas a água tem um papel fundamental e é consumida em quantidades significativas. Neste caso a água é utilizada nos ciclos internos de resfriamento e geração de vapor. Nos Estados Unidos, as usinas termelétricas utilizam cerca de 260 bilhões de metros cúbicos por ano, o que corresponde a 47% da utilização total de água neste país. Deve-se ressaltar, entretanto, que nem toda esta água é consumida, e grande parte retorna aos rios. Por este motivo, também as usinas termelétricas são construídas junto a fontes abundantes e confiáveis de água, e são necessários estudos hidrológicos para avaliar a sua disponibilidade.

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Assista a esse rápido vídeo para melhor entendimento do ciclo hidrológico.

MECÂNICA DOS SOLOS

A mecânica dos solos procura prever o comportamento de maciços terrosos quando sujeitos a solicitações 

Introdução

A variedade dos tipos de solos encontrados em problemas de engenharia é quase ilimitada, variando de blocos de pedra dura, densa, grande a pedregulhos, areias, siltes, argilas até depósitos orgânicos de turfas compressíveis e moles.  Para aumento de complexidade, todos estes materiais encontram-se numa ampla variedade de densidades e conteúdos de água.  Em um dado local, um número diferente de tipos de solos pode estar presente, e a composição pode variar de intervalos grandes a pequenos até poucos centímetros.

Não é surpreendente, entretanto, que uma porção considerável dos esforços dos engenheiros geotécnicos sejam dedicados à identificação dos solos e a avaliação de propriedades apropriadas para o uso em uma análise particular. O que é surpreendente, talvez, é que a aplicação dos princípios da mecânica a um material tão diversificado quanto o solo, de tão bons resultados.

Entender e apreciar as características de qualquer depósito de solo requer uma compressão de que material é, e como este pode estar, e em que estado se encontra.  De grande importância são as considerações sobre a intemperização de solos e rochas, a erosão e transporte de solos, processos deposicionais e mudanças pós-deposicionais em sedimentos.

A definição do que é solo depende em muitos casos de quem o utiliza.  Na língua portuguesa, solo significa a superfície do chão, original da palavra herdada do latim “solum”. Na agricultura solo é a camada de terra tratável, que suporta as raízes das plantas. Na geologia, o solo é somente a capa superficial sobrejacente a rocha.

Para o Engenheiro Civil, os solos são um aglomerado de partículas provenientes de decomposição da rocha, que podem ser escavados com facilidade, sem o emprego de explosivos, e que são utilizados como material de construção ou de suporte de  estruturas. O solo em contato prolongado com a água perde totalmente a sua resistência.  Rochas são agregados naturais de um ou diversos minerais, podendo eventualmente, ocorrer vidro ou matéria orgânica. Na engenharia, rocha é todo o material que necessita de explosivo para seu desmonte. 

O solo, sob o ponto de vista da engenharia geotécnica, poderá ser utilizado tanto em suas condições naturais quanto como material de construção. Em sua condição natural, será usado como elemento de suporte de uma estrutura ou como a própria estrutura, nem sempre sendo possível melhorar suas propriedades de uma forma econômica. Como material de construção poderá ser usado, principalmente, na construção de aterros para finalidades as mais diversas, como sub-bases e bases de pavimentos sendo nestes casos, possível dar ao solo as características necessárias e desejadas em cada projeto.

A seguir, estão indicados, resumidamente, alguns aspectos de utilização do solo em sua condição natural e como material de construção.

Condição natural

Fundação :

Estrutura – edifícios, pontes e viadutos;

Pavimento – piso industrial, pátios, estradas, aeroportos;

Estrutura enterrada – casa de força, tubulações, galerias;

Aterro – barragem, estrada industrial.

Solo estrutural:

Corte – estrada, mineração;

Vala – fundação, galeria.

Material de construção

Aterro – barragem de usos múltiplos;

Bases e sub-bases – estradas e prédios.

Origem e formação dos solos

As rochas que constituem a crosta terrestre estão em equilíbrio. Mas, quando entram em contato com a atmosfera ou ficam próximas desta situação, as rochas sofrem a ação de um conjunto de processos físicos, químicos, físico-químicos e biológicos, que produzem sua destruição.

Portanto, intemperismo é o processo que transforma rochas maciças e tenazes em materiais plásticos e friáveis (solos). O intemperismo pode ser físico ou químico.

O intemperismo físico ou mecânico é o que causa a desintegração da rocha através dos seguintes processos: variação de temperatura, alívio de pressões, crescimento de cristais, hidratação dos minerais, ação coloidal e processos físico-biológicos. O intemperismo físico provoca a desintegração da rocha, formando sedimentos de tamanhos diversos, porém, sendo mantida a composição mineralógica da rocha matriz.

O intemperismo químico é o processo caracterizado por reações químicas entre os minerais constituintes de uma rocha e soluções aquosas de diferentes teores.  Há uma agilização do processo do intemperismo químico se a rocha for fragmentada por um intemperismo físico, aumentando assim a superfície exposta às reações químicas. Os agentes do intemperismo químico, de acordo com a natureza da reação predominante no processo, são classificados: oxidação, carbonatação, hidrólise, hidratação e troca de bases.

Os fatores mais importantes nos processos de formação dos solos são: rocha de origem, clima, topografia, vegetação e o tempo de atuação dos fatores anteriores.

A composição mineralógica e a textura da rocha de origem são elementos importantes na fase inicial do processo de intemperismo em face das diferenças nos tempos necessários a alteração. Dependendo ainda de outros fatores, uma mesma rocha poderá formar solos com propriedades diferentes, enquanto que rochas com composição  e textura diferentes poderão formar um mesmo tipo de solo.

O clima, através da temperatura e da chuva, é o fator preponderante no tipo e extensão do intemperismo.  Na região equatorial onde a quantidade de chuva é grande e a temperatura alta, o intemperismo químico é mais ativo, bem como a formação de uma espessa camada de solo. Em regiões temperadas, com estações bem definidas, há uma atuação conjunta dos dois tipos de intemperismo, sendo os processos físicos predominantes no inverno e os químicos no verão.

A topografia do terreno controla a percolação, infiltração e velocidade superficial da água e a erosão. Em face deste controle, os solos formados em taludes íngremes são diferentes daqueles encontrados em áreas pouco inclinadas.

A quantidade de ácidos orgânicos que atacam as rochas depende da vegetação existente na área e é importante na formação de alguns tipos de solos. E finalmente, o tempo de atuação, de cada um dos fatores descritos pode gerar diferentes tipos de solo.

O solo quanto à origem podem ser classificados em solos residuais, solos transportados

(sedimentares) e solos orgânicos.

Solos residuais são os solos que estão sobrejacentes às rochas que lhes deram origem.

Solos transportados são os solos que sofreram algum tipo de transporte (água, vento, gelo, etc.), portanto não estão sobre a rocha que lhes deu origem.  Em função do tipo de agente de transporte classificam-se em: solos aluviais, solos marinhos, solos eólicos, solos glaciais e solos coluviais.

Solos orgânicos são os solos que se caracterizam por apresentarem como constituinte principal, a matéria orgânica, proveniente de restos vegetais ou animais (solos diatomáceos). Camadas sedimentares de argila, areia fina e silte com húmus e turfas (grandes teores de carbono) são os mais comuns solos orgânicos.

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Vale a pena assistir a esse vídeo, explica sobre o ensaio do solo.