Caracterização Geotécnica de Materiais Inconsolidados Arenosos
do Distrito Federal Utilizados como Material de Construção
João Carlos de Oliveira
Centro Federal de Educação Tecnológica de Goiás, Coordenação de Construção Civil, Goiânia, GO
Newton Moreira de Souza
Universidade de Brasília, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, Brasília, DF
RESUMO: No Distrito Federal existem inúmeras áreas de extração de materiais inconsolidados
arenosos, que compreendem: as areias de alteração de quartzitos e metarritmitos arenosos,
denominadas comercialmente de areias rosas; as areias finas argilosas, denominadas
comercialmente de areias saibrosas ou saibros e as areias de rio ou lavadas. No presente artigo são
apresentados os resultados de um estudo realizado com setenta e uma amostras desses materiais
arenosos, coletados em vinte e quatro áreas de extração, localizadas em diferentes regiões do
Distrito Federal, com intuito de determinar suas características, similaridades e diferenças, a partir
da realização de ensaios de laboratório. No estudo foram realizados ensaios de caracterização,
avaliação expedita dos minerais e forma dos grãos e classificação expedita MCT.
PALAVRAS-CHAVES: Materiais Inconsolidados Arenosos, Areias do Distrito Federal,
Caracterização Geotécnica, Classificações Geotécnicas.
1
INTRODUÇÃO
O Distrito Federal localiza-se no planalto
central do Brasil, possui uma área de 5.814 km2,
cujos limites estão definidos ao norte pelo
paralelo 15º 30’ S, ao sul pelo paralelo 16º 03’
S, a oeste pelo rio Descoberto e a leste pelo rio
Preto (CODEPLAN, 1971).
A vegetação que cobre cerca de 90% da área
do Distrito Federal é o cerrado, que compreende
árvores e arbustos de porte reduzido, gramíneas,
ervas esparsas e até árvores de porte elevado. A
região é drenada por rios que pertencem a três
das principais bacias fluviais do Brasil: Bacia
do Paraná (Rios São Bartolomeu e Descoberto),
Bacia do São Francisco (Rio Preto) e Araguaia Tocantins (Rio Maranhão). A região possui
relevo com altitudes entre 750 e 1400 m
(SEMATEC, 1991).
A atual demanda de materiais inconsolidados
arenosos, ou areias, que vem sendo acelerada
em função da crescente expansão urbana, faz
com que sejam despendidos esforços no sentido
de conhecer melhor o seu potencial, a fim de
racionalizar as suas aplicações. As areias de rio
ou lavadas, por exemplo, são exploradas em
pequenas quantidades e não suprem a
necessidade do consumo local, precisando ser
trazidas de distâncias superiores a 100 km.
Neste trabalho são apresentados os
resultados obtidos em ensaios realizados com
areias de alteração de quartzitos e metarritmitos
arenosos, denominadas comercialmente de
areias rosas; areias finas argilosas, denominadas
comercialmente de areias saibrosas ou saibros e
areias de rio ou lavadas. Os objetivos do estudo
foram
de
caracterizar
e
classificar
geotecnicamente os materiais inconsolidados
arenosos do Distrito Federal utilizados como
material
de
construção,
verificar
a
homogeneidade desses materiais dentro dos
seus grupos comerciais, verificar se há
influência da localização da área de extração
nas características dos materiais e fornecer
subsídios para um trabalho de mapeamento dos
materiais naturais de construção do Distrito
Federal.
2
MATERIAIS E MÉTODOS
2.1 Amostragem
A coleta de amostras foi realizada em 24 áreas
de extração distribuídas espacialmente ao longo
do Distrito Federal - DF, a partir de um cadastro
obtido junto à Secretaria de Meio Ambiente,
Ciência e Tecnologia – SEMATEC - DF. A
partir das coordenadas geográficas obtidas junto
ao já referido cadastro e de um aparelho de GPS
procedeu-se à localização das áreas. As
amostras foram coletadas em 24 áreas de
extração, abrangendo as várias regiões do DF.
Dessas áreas, 11 se encontravam ativas, ou seja,
em pleno funcionamento, 10 estavam inativas,
devido a total exploração ou paralisação dos
serviços e 03 iniciando a exploração, não
constando no cadastro inicialmente adotado.
Dos areais visitados, alguns apresentam
ocorrência somente de areia rosa, outros só de
saibros e alguns de ambos. O perfil do terreno
das áreas de extração, normalmente, é
representado por uma camada superficial de
solo orgânico, seguida por uma camada de
saibro e/ou areia rosa.
As areias de alteração, que comercialmente
são denominadas de areias rosas, devido à
predominância da cor rosa avermelhada,
também ocorrem nas cores amarela, branca e
cinza. Em algumas das áreas de extração, essas
areias passam por um processo de lavagem a
fim de reduzir a quantidade de finos, que são
retirados suspensos na água; durante o processo
o material também é passado por uma peneira
para eliminar fragmentos de rocha que
porventura estejam impregnando a amostra
(Fig. 1). Devido a esse processo, as areias rosas
lavadas são comercializadas com um preço
diferenciado.
provenientes de dragagem, embora essa
atividade esteja restrita pela SEMATEC.
Ao todo foram coletadas e analisadas 71
amostras, sendo 39 de areias de alteração de
quartzito ou metarritmito (areias rosas), 08 de
areias lavadas ou de rio e 24 de areias finas
argilosas (saibros ou areias saibrosas). As
amostras, com aproximadamente 6 kg cada,
foram coletadas nas faces das escavações ou nas
pilhas, quando se tratavam de areias lavadas. A
amostragem dentro de uma determinada área foi
feita levando-se em conta a observação de
aspectos dos materiais como a cor, a textura, a
plasticidade, a umidade, a profundidade, a
posição da amostra no perfil do terreno e outros.
Em todos os locais onde foram coletadas as
amostras foi feita a leitura das coordenadas
utilizando o GPS, para confirmação das
coordenadas inicialmente listadas. De uma
forma geral, foi observado que nas áreas de
extração não são seguidas a contento as
recomendações da SEMATEC com relação a
realização das escavações, à recuperação das
mesmas e não degradação do meio ambiente
(Fig. 2).
Figura 2. Área de extração de areia rosa - Santa Maria-DF
2.2
Figura 1. Processo de lavagem das areias rosas
às
As amostras de areia de rio foram coletadas
margens do Rio São Bartolomeu,
Programa de Ensaios
Com todas as amostras coletadas foram
realizados os ensaios de caracterização de
massa específica dos grãos, passantes na
peneira Nº 10, análise granulométrica por
peneiramento e sedimentação, limite de liquidez
e limite de plasticidade, de acordo com as
normas da Associação Brasileira de Normas
Técnicas - ABNT (1984a, 1984b, 1984c, 1984d,
1986).
As frações retidas nas peneiras dos ensaios
de granulometria por peneiramento foram
utilizadas na identificação expedita dos
minerais e morfometria dos grãos. As frações
referentes ao peneiramento fino (peneiras #
1,19mm, 0,59mm, 0,42mm, 0,25mm, 0,15mm e
0,075mm) foram analisadas utilizando um
microscópio estereoscópico de luz refletida
(lupa binocular), com ampliações de 6,4 a 80
vezes. As frações relativas ao peneiramento
grosso (retidas acima da peneira Nº 10 ou # 2,0
mm), que de uma forma geral se apresentaram
em pequena quantidade, foram analisadas a
olho nu ou com o auxílio de uma lupa manual.
Na pesquisa foram utilizados microscópios
estereoscópicos das marcas MST 131 – PZO –
WARSZAWA, do laboratório de geotecnia da
UnB (Fig. 3), e WILD M 3B, associado ao
programa Quantimet 600 de FURNAS S. A.,
para registro das imagens dos grãos em
computador. Também foram realizados os
ensaios da classificação expedita MCT, com o
uso de anéis de pvc e um penetrômetro portátil,
de acordo com Nogami & Villibor (1994).
umidades higroscópicas maiores, variando de 0
a 2,2%.
Os pesos específicos dos grãos (γs) das areias
de alteração de quartzito ou metarritmito,
naturais ou lavadas, variaram de 26,2 a 27,5
kN/m3; as areias de rio apresentaram uma faixa
de variação menor, de 26,9 a 27,4 kN/m3 e as
areias saibrosas ou saibros apresentaram uma
faixa de variação de 25,7 a 27,4 kN/m3.
Com relação à granulometria, as areias de
alteração de quartzito e/ou
metarritmito,
naturais ou lavadas, mostraram-se bastante
uniformes e compreendidas, quase que na
totalidade (77 a 94%), entre as peneiras Nº 40 =
0,42 mm e Nº 200 = 0,075 mm; o maior
percentual de grãos ocorreu entre as peneiras
Nº 60 = 0,25 mm Nº 100 = 0,15 mm (37 a 52
%). Um detalhe que diferencia as amostras,
umas das outras, é o percentual de grãos
passantes na peneira Nº 200, que apresenta uma
grande faixa de variação (Fig. 4).
100
90
80
% Passa
70
60
50
40
30
20
10
0
0,001
0,01
0,1
1
10
100
Diâmetro dos grãos (mm)
Figura 4. Curvas granulométricas típicas - areias rosas
Figura 3. Microscópio estereoscópico de luz refletida
(lupa binocular)
3 APRESENTAÇÃO
RESULTADOS:
E
ANÁLISE
DOS
3.1 Caracterização Convencional:
As areias de alteração de quartzito ou
metarritmito, naturais ou lavadas e as areias
lavadas de rio apresentaram umidades
higroscópicas baixas, variando de 0 a 0,3%. Já
as areias saibrosas ou saibros, que possuem
maiores percentuais de argila, apresentaram
As amostras de areias de rio, apresentaram
curvas granulométricas contínuas; das seis
amostras estudadas, duas apresentaram textura
fina e quatro textura grossa; as duas amostras de
areia fina foram agrupadas juntamente com as
areias rosas. As areias saibrosas ou saibros
apresentaram
granulometrias
bastante
diversificadas umas das outras, variando desde
areias finas argilosas até propriamente as argilas
(Fig. 5).
dos grãos, a cor e o brilho dos minerais
identificados, além das massas específicas dos
grãos,
determinadas
na
caracterização
convencional.
100
90
80
% Passa
70
60
Tabela 1. Granulometrias: areias rosas naturais x areias
rosas lavadas
50
40
30
20
10
0
0,001
0,01
0,1
1
10
100
Amostra
Nome comercial
#
Nº 40
0,42
92
99
#
Nº 100
0,15
36
62
#
Nº 200
0,075
9
28
A03
A01
Areia rosa lavada
Areia rosa
A21
A20
A22
Areia rosa lavada
Areia rosa-amostra 1
Areia rosa-amostra 2
97
99
95
32
17
15
8
6
6
A25
A23
A24
Areia rosa lavada
Areia rosa-amostra 1
Areia rosa-amostra 2
98
95
93
24
34
60
4
11
12
A27
A26
Areia rosa lavada
Areia rosa
97
99
31
42
6
17
A45
A43
Areia rosa lavada
Areia rosa
95
97
24
68
6
19
A62
A60
A61
Areia rosa lavada
Areia rosa-amostra 1
Areia rosa-amostra 2
96
96
96
24
29
35
6
10
16
Diâmetro dos grãos (mm)
Figura 5. Curvas granulométricas típicas - areias
saibrosas ou saibros
Com relação à plasticidade, das 71 amostras
caracterizadas, 52 (26 de areias rosas naturais,
12 de areias rosas lavadas, 8 de areias de rio e
seis de areias saibrosas ou saibros)
apresentaram-se não plásticas (IP = NP); as
demais, ou seja, 19 amostras (18 de areias
saibrosas ou saibros e 1 de areia de alteração
amarela), apresentaram IP variando de 7 a 28%,
WL variando de 21 a 58% e índice de atividade
(A) variando de 0,35 a 1,96.
A Tabela 1 apresenta uma comparação entre
as granulometrias das areias de alteração de
quartzito ou metarritmito, naturais e lavadas,
coletadas dentro de áreas iguais, com o intuito
de avaliar o efeito produzido pelo processo de
lavagem em relação à redução dos finos. Podese observar pelos resultados que ocorreu uma
redução sensível no percentual de finos dos
materiais, com exceção da amostra A21 que
apresentou uma pequena elevação nesse valor.
Isso pode ter ocorrido pelo fato das amostras de
areia rosa lavada terem sido coletadas, em
alguns dos casos, nas pilhas e não no local de
lavagem e deposição, o que pode ter gerado um
certo acúmulo de finos no local amostrado.
3.2 Identificação Expedita dos Minerais e
Morfometria
Na identificação expedita dos minerais e
morfometria foram levadas em conta as
seguintes características: a cor predominante
das amostras, a forma ou esfericidade dos grãos,
o arredondamento ou angularidade das arestas
Nas observações de forma ou esfericidade
considerou-se como esféricos ou de alta
esfericidade os grãos que mostraram-se
equidimensionais e de baixa esfericidade os
grãos que se mostraram bastonados, discoidais
ou laminados. O arredondamento ou
angularidade foi determinado em comparação
com os seis grupos de graus de arredondamento
propostos por Shepard, extraído de Suguio
(1980).
Na identificação expedita dos minerais foram
levados em conta os seguintes aspectos: os
grãos de quartzo apresentam hábitos maciços ou
prismáticos, fratura conchoidal ou concóide,
cor incolor, brilho vítreo, às vezes gorduroso.
As micas apresentam hábito foliáceo, tabular,
laminar, terroso; as muscovitas apresentam cor
incolor,
branca-prateada,
brilho
vítreo,
nacarado, clivagem basal; as cloritas
apresentam cor verde, brilho vítreo, fosco,
clivagem basal; as biotitas apresentam cor preta,
marrom-escura, brilho sub-metálico, perláceo,
clivagem basal.
A determinação das percentagens dos grãos
encontrados foi feita a partir da contagem dos
mesmos em relação a um número total focado
pela lupa binocular.
Pôde-se observar que nas frações mais
grossas (acima da peneira Nº 40 ou 0,42
mm de abertura) ocorre um grande número de
conglomerados (grãos de quartzo com cimento
alumi-ferruginoso), grumos alumi-ferruginosos
e fragmentos de quartzito ou metarritmito;
entretanto, essas frações representam um
pequeno percentual em relação à amostra total.
Nas frações mais finas, abaixo de 0,42 mm,
ocorre a predominância de grãos de quartzo.
(Fig. 6).
Figura 6. Areia rosa, fração entre 0,25 e 0,15 mm Imagem na lupa binocular (ampliação de 16x)
A partir das imagens na lupa binocular pôdese constatar o seguinte:
- As areias de alteração de quartzito ou
metarritmito possuem de 95% a 100% dos seus
grãos constituídos de quartzo e o restante de
minerais alumi-ferruginosos, na forma de
grumos ou cimentando os grãos de quartzo,
formando conglomerados; os grãos de quartzo
de uma forma geral são incolores, brilho vítreo,
esfericidade média e são angulares a muito
angulares;
- As areias de rio apresentam cerca de 90 a
100% dos grãos constituídos de quartzo e cerca
de 10% constituídos de mica e minerais alumiferruginosos; os grãos de quartzo possuem
esfericidade
média,
são
sub-angulares,
incolores, esbranquiçados ou branco leitosos,
brilho vítreo ou gorduroso; os grãos de mica
tem baixa esfericidade (discoidais ou
laminados),
são
sub-arredondados
ou
arredondados, cor verde ou prateada e brilho
opaco ou vítreo;
- As areias finas argilosas (saibros) apresentam
cerca de 50 a 100% dos grãos constituídos por
quartzo e o restante por minerais ferruginosos e
torrões de finos; os grãos de quartzo, de uma
forma geral, são sub-angulares, apresentam um
esfericidade média, são incolores e possuem
brilho vítreo; os grumos ferruginosos ou torrões
de finos apresentam esfericidade média a alta,
são sub-arredondados a arredondados e têm
brilho opaco.
3.3
Classificações Geotécnicas
Após a realização da caracterização e feita a
classificação textural ou granulométrica das
amostras, procedeu-se a realização das
classificações geotécnicas utilizando o Sistema
Unificado de Classificação dos Solos – SUCS
(ASTM,1985), o sistema HRB-AASHTO
(ASTM,1988), a metodologia da IAEG –
Associação Internacional de Geologia de
Engenharia – IAEG (1981) e de acordo com a
Metodologia Expedita MCT.
As classificações geotécnicas mostraram que
há uma grande homogeneidade entre as areias
rosas, naturais ou lavadas, e areias de rio;
segundo o sistema unificado de classificação
dos solos as mesmas pertencem aos grupos SP –
Areia mal graduada, SM – Areia siltosa, ou pela
junção desses dois grupos, ou seja, SP-SM –
Areia mal graduada com silte;
As areias saibrosas ou saibros apresentaramse bastante heterogêneas, abrangendo os
seguintes grupos do sistema unificado de
classificação dos solos: SC – Areia argilosa,
ML – Silte arenoso, MH – Silte elástico e CL –
Argila magra arenosa;
Segundo a classificação expedita MCT, as
areias de alteração ou areias rosas, naturais ou
tratadas e as areias de rio enquadram-se como
não lateríticos; as areias saibrosas ou saibros
enquadram-se tanto nos grupos dos solos
lateríticos quanto dos não lateríticos, o que
implica em uma maior variabilidade de
comportamento;
4
CONCLUSÕES
As areias de alteração ou areias rosas
apresentaram características bastante similares,
independentemente da localização da área de
extração; suas distribuições granulométricas são
uniformes ou homogêneas, compreendidas,
quase que na totalidade, entre as peneiras Nº 40
(#0,42 mm) e Nº 200 (#0,075 mm); essa
similaridade pode ser justificada pela
coincidência das áreas de extração com as
unidades litológicas dos quartzitos e
metarritmitos arenosos do grupo Paranoá; o
principal fator que diferencia uma amostra da
outra é o percentual de grãos que passa na
peneira Nº 200 (#0,075 mm);
As argilas arenosas ou areias finas argilosas,
comercialmente denominadas de saibros,
apresentaram-se bastante variáveis, tanto em
relação à granulometria, quanto à plasticidade,
não sendo possível observar nenhum padrão de
comportamento;
As areias de rio se distinguiram das demais
principalmente com relação à textura; as areias
médias e grossas apresentaram grandes
percentuais de grãos maiores que 2mm
(pedregulho);
A avaliação expedita da mineralogia e
morfometria
revelou
que
o
mineral
predominante nos materiais incosolidados
arenosos é o quartzo, que chega a compor 100%
dos grãos de determinadas amostras; os grãos
de quartzo, de uma forma geral, possuem
esfericidade média, são angulares a muito
angulares, são incolores e tem brilho vítreo;
também foi observada a ocorrência de grumos
alumi-ferruginosos nas diversas frações
granulométricas.
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