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LSO 310- Fsica do Solo

GRANULOMETRIA E TEXTURA DO SOLOAula 1

Prof. Miguel Cooper

Definio de soloConjunto de corpos naturais composto de uma mistura varivel de minerais intemperizados ou no e de matria orgnica que cobre a terra com um fina camada e que fornece, desde que contenha quantidades necessrias de ar e de gua, amparo mecnico e subsistncia para os vegetais.

O perfil de solo

Granulometria do SoloConceito - A granulometria do solo vem a ser a distribuio de suas partculas constituintes,

de natureza inorgnica ou mineral, emclasses de tamanho.

As classes de tamanho das partculasinorgnicas so tambm chamadas de

fraes granulomtricas.

Areia 0,05 a 2 mm

A textura do solo serefere proporo

relativa das classes detamanho de partculasSilte 0,02 a 0,05 mm

de um solo. Cada classe pode de de conter mesma

Argila

tamanho (areia, silte e argila) partculas

Menor que 0,02 mm

classe mineral.

Granulometria do SoloA granulometria do solo representa uma desuas caractersticas mais estveis, sendo determinada por meio da anlise granulomtrica.

possvel alterar a textura

pelo manejo?Perdas em profundidade: migraes em profundidade (lixiviao) Migraes laterais (eluviao/iluviao)

Perdas a partir da superfcie: Exportao pelas colheitas Perdas pela enxurrada Perdas pelo vento

Importncia A textura importante para o entendimento do comportamento e manejo do solo. Durante a classificao do solo em um determinado local, a textura muitas vezes a primeira e mais importante propriedade a ser determinada. A partir da textura, muitas concluses importantes

podem ser tomadas.

Textura do solo esta relacionada com:1) Mineralogia

_FRAO AREIA minerais 1 (quartzo e outros silicatos)_FRAO ARGILA minerais 2 (argilominerais: caulinita, esmectita, etc, e xidos: hematita, goethita, etc)

2) CTC3) rea superficial Especfica ASE 4) Porosidade e densidade do solo

Relao entre tamanho de partcula e tipo de mineral presente

_O quartzo dominante na frao areia e em fraes mais grosseiras de silte. _Silicatos primrios como o feldspato, hornoblenda e mica esto presentes na areia e em menores quantidades na frao silte. _Minerais secundrios, como xidos de ferro e alumnio, so predominantes na frao silte de menor dimetro e na frao argila mais grosseira.

Tamanho de partcula & Superfcie Especfica

rea superficial especfica (ASE) do solo aumenta com a diminuio do tamanho das partculas que o constituem.

Superfcie especfica

A textura do solo condiciona todos os fatores de crescimento em menor ou maior grau Influi sobre: - Reteno, movimento e disponibilidade de gua - Arejamento - Disponibilidade de nutrientes - Resistncia penetrao de razes - Estabilidade de agregados - Compactabilidade dos solos - Erodibilidade

TERRA FINA SECA AO AR (TFSA) & ESQUELETO DO SOLO

1.

Terra Fina Seca ao Ar (TFSA)Definida como sendo a parte do solo que passa atravs de uma peneira de malha de 2,0 mm. A anlise granulomtrica realizada a partir da TFSA.

Esqueleto do Solo1. A parte do solo que fica retida na peneira de 2,0 mm denominada Esqueleto do solo. 2. O esqueleto do solo pode ser classificado em: Cascalho fino ou seixo- 2 a 20 mm. Cascalho grosso ou pedra20-50 mm. Cascalho de 2 mm a 20 mm de dimetro Calhau de 20 mm a 20 cm de dimetro Mataco maior do que 20 cm de dimetro(Manual de descrio e Coleta de solo em Campo)

2.

Classes de tamanho de partculas do soloFRAO GRANULOMTRICA Mataco Calhau Cascalho Areia grossa Areia fina Silte (ou limo) Argila DIMETRO (mm) > 200 200 20 20 - 2 2 0,2 0,2 0,05 0,05 0,002 < 0,002

FRAES GRANULOMTRICAS DA TFSA

Fraes Granulomtricas Uma frao granulomtrica representa uma classe de tamanho de partcula, que definida por um limite superior e um limite inferior de acordo com a escala adotada.

As partculas de uma mesma classe ou frao granulomtrica podem variar quanto forma, estrutura e composio qumica, podendo ser cristalinas ou amorfas.

Principais Fraes Granulomtricas da TFSA Frao Areia ( maiores partculas) Frao Silte ou Limo ( partculas de tamanho intermedirio) Frao Argila ( menores partculas)

Escalas de tamanho As escalas para classificao do tamanho das partculas da TFSA foram organizadas arbitrariamente, como fruto de observaes empricas. No Brasil, utilizam-se basicamente duas escalas: Escala de Atterberg ou Internacional Escala do Departamento de Agricultura dos EUA.

Escalas para classificao das fraes granulomtricas do solo

Escala da SBCS & EMBRAPAFrao Areia Grossa Areia Fina Silte Argila Dimetro 2,0 - 0,2 mm 0,2 - 0,053 mm 0,053-0,002 mm < 0,002 mm

Anlise Comparativa dos tamanhos relativos das fraes granulomtricas Argila -1 mm : cabea de alfinete Silte 25 mm : bola de gude Areia muito fina 50 mm : bola de bilhar Areia fina 125 mm : bola de bocha Areia mdia 250 mm : bola de futebol Areia grossa 500 mm : esferas de 0,5 m de dimetro Areia muito grossa 1000 mm : esferas de 1,0 m de dimetro

ANLISE GRANULOMTRICAAmostragem e preparo da amostra Pr- Tratamento Mtodos de Determinao Tempo de Sedimentao

Esquema de amostragem e preparo de amostras

separao do esqueleto do solo (frao maior que 2mm) peneiramento TFSA

Pr- tratamento Finalidades: Remover os agentes cimentantes estabilizadores da estrutura do solo, individualizando as partculas primrias; Manter a argila em suspenso aquosa estvel durante o decurso da anlise granulomtrica.

Principais agentes cimentantes: Matria orgnica xidos de ferro e de alumnio Carbonato de clcio Ctions floculantes: clcio, magnsio, hidrognio.

Disperso da amostra A remoo dos agentes cimentantes e a disperso da amostra de solo realizada empregando mtodos fsicos e/ou mecnicos tais como: Agitao Ebulio em gua Tratamento qumico ( disperso com compostos de sdio: hidrxido de sdio, hexametafosfato de sdio)

Mtodos de anlise Determinao da Classe Textural pelo Mtodo do Tato Anlise Laboratorial do Tamanho das Partculas Peneiragem ou Tamisamento: empregado para obteno de terra fina e das diferentes classes de areia. Sedimentao: empregado para obteno da frao argila.

Determinao da Classe Textural pelo Mtodo do Tato A determinao da classe textural pelo tato de grande valor prtico em pesquisas de campo, como tambm na classificao. Preciso desse mtodo depende em grande parte da experincia e prtica do observador

Anlise Laboratorial

Solos isentos de carbonatos e com teor de carbono inferior a 3%.

Agitador de Wiegner

Mesa Agitadora

timer

Agitao a 30 rpm por 16h (metodologia original)

Agitao a 130 rpm por 16h (modificao do mtodo)

10 g TFSA + soluo dispersante

Agitao a 130 rpm por 16h (Capacidade: 40 amostras)

Tamisagem da areia

LEI DE STOKES Em 1850, G.G. Stokes determinou trs fatores que afetam a velocidade final de partculas caindo atravs de um fludo, definindo uma frmula conhecida por Lei de Stokes. Os trs fatores so: Dimetro da partcula; Diferena de densidade entre a partcula e o fludo; Viscosidade do fludo;

Dimetro da partcula A velocidade final de sedimentao de uma partcula em fludo proporcional ao quadrado do dimetro da partcula. Vlido para partculas com dimetros entre 0,2 mm ou 200 um ( limite inferior da areia grossa) e 0,2 um ( limite inferior da argila grossa). Partculas > 200 um provocam excessiva turbulncia durante a queda. Partculas < 0,2 um so afetadas pelo movimento browniano e podem nunca sedimentar.

Diferena de densidade Quanto maior a diferena entre a densidade da partcula e a do fludo mais rpida a sedimentao.Tempo de sedimentao para uma partcula de solo em queda equivalente a uma distncia vertical de 10 cm (*) Dimetro (m)2000 ( = 2mm)

Frao do solo Areia muito grossa Areia fina

Tempo de sedimentao 0,03 s 2,7 s

200

SilteArgila Argila fina Argila ultra fina

202 0,2 0,002

4,5 min7,7 h 32 d 860 anos

(*) considerou-se: temperatura 20 C; densidade da gua 1000 kg m-3; densidade de partculas 2700 kg m-3, viscosidade da gua 10-3 Pa s.

Viscosidade do Fludo A velocidade de queda de uma partcula menor quanto maior a viscosidade do fludo. A viscosidade da gua aumenta medida que a temperatura cai.

LEI DE STOKES

Dimetro da partcula (cm)

Velocidade de queda atravs de um fludo ( cm s-1)

1 v g ( ) 182 p l

Acelerao da gravidade ( cm s2)

Densidade do fludo (g cm-3)

Densidade do partcula (g cm-3)

Viscosidade do fludo (g cm-1 ou poise)

Limitaes A frmula de Stokes foi deduzida para caso de partculas esfricas, perfeitamente lisas, de dimetros muito reduzidos, caindo com velocidades limiares, em um meio homogneo, em equilbrio e longe do efeito das paredes do vaso. A Lei de Stokes no se aplica portanto s partculas grosseiras do solo. As partculas do solo tem formas irregulares. As argilas por exemplo tem formato de lminas ou placas.

Os mtodos de anlise granulomtrica por sedimentao separam as partculas do solo mais precisamente pelo tempo de sedimentao do que propriamente pelos dimetros.

Tempo de SedimentaoPode-se deduzir a frmula para obteno do tempo de sedimentao de uma dada partcula a partir da Lei de Stokes fazendo v h/t onde h a altura de queda em cm e t o tempo em segundos.

9h t 2( ) grp l

2

ConvenoO tempo de sedimentao de uma partcula de dimetro igual a 0,002 mm (2 ), em gua a 20C, percorrendo uma altura de 10 cm de 8 horas ( 28.800 segundos).(Congresso Internacional de Cincia do Solo, 1927)

CLASSES E TRINGULOS TEXTURAIS

Classes texturaisRaramente, encontra-se um solo que constitudo de uma s frao