O perfil de solo Granulometria do Solo - .Solos isentos de carbonatos e com teor de carbono inferior

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  • 2/26/2015

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    GRANULOMETRIA E

    TEXTURA DO SOLO

    Aula 1

    Prof. Miguel Cooper

    LSO 310- Fsica do Solo Definio de solo

    Conjunto 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 as plantas.

    O perfil de solo Granulometria do Solo

    Conceito - A granulometria do solo vem a ser a

    distribuio de suas partculas constituintes,

    de natureza inorgnica ou mineral, em

    classes de tamanho.

    As classes de tamanho das partculas

    inorgnicas so tambm chamadas de

    fraes granulomtricas.

    Areia

    0,05 a 2 mm

    Silte

    0,02 a 0,05 mm

    Argila

    Menor que 0,02 mm

    A textura do solo se

    refere proporo

    relativa das classes de

    tamanho de partculas

    de um solo.

    Cada classe de

    tamanho (areia, silte e

    argila) pode conter

    partculas de mesma

    classe mineral.

    Granulometria do Solo

    A granulometria do solo representa uma de

    suas caractersticas mais estveis, sendo

    determinada por meio da anlise

    granulomtrica.

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    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) CTC

    3) 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

    TERRA FINA SECA AO AR

    (TFSA) & ESQUELETO DO

    SOLO

    Terra Fina Seca ao Ar (TFSA)

    1. Definida como sendo a parte dosolo que passa atravs de umapeneira de malha de 2,0 mm.

    2. A anlise granulomtrica realizada a partir da TFSA.

    Esqueleto do Solo

    1. A parte do solo que fica retidana peneira de 2,0 mm denominada Esqueleto do solo.

    2. O esqueleto do solo pode serclassificado em:

    Cascalho fino ou seixo- 2 a20 mm.

    Cascalho grosso ou pedra-20-50 mm.

    Cascalho de 2 mm a 20 mmde dimetro

    Calhau de 20 mm a 20 cm dedimetro

    Mataco maior do que 20 cmde dimetro

    (Manual de descrio e Coleta desolo em Campo)

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    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)

    FRAO GRANULOMTRICA

    DIMETRO (mm)

    Mataco > 200Calhau 200 20

    Cascalho 20 - 2Areia grossa 2 0,2Areia fina 0,2 0,05

    Silte (ou limo) 0,05 0,002Argila < 0,002

    Classes de tamanho de partculas do solo

    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

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    Escala da SBCS & EMBRAPA

    Frao Dimetro

    Areia Grossa 2,0 - 0,2 mm

    Areia Fina 0,2 - 0,053 mm

    Silte 0,053-0,002 mm

    Argila < 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 GRANULOMTRICA

    Amostragem 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)

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    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

    Agitao a 30 rpm por 16h

    (metodologia original)

    Mesa Agitadora

    Agitao a 130 rpm por 16h

    (modificao do mtodo)

    timer

    Agitao a 130 rpm por 16h

    (Capacidade: 40 amostras)

    10 g TFSA + soluo

    dispersante

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    Tamisagem da areiaLEI 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.

    Frao do solo

    Dimetro

    (m) Tempo de sedimentao

    Areia muito grossa 2000 ( = 2mm) 0,03 s

    Areia fina 200 2,7 s

    Silte 20 4,5 min

    Argila 2 7,7 h

    Argila fina 0,2 32 d

    Argila ultra fina 0,002 860 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.

    Tempo de sedimentao para uma partcula de solo em queda

    equivalente a uma distncia vertical de 10 cm (*)

    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

    )(18

    12

    lpgv

    Acelerao da

    gravidade ( cm s2)

    Dimetro da

    partcula (cm)Densidade do fludo

    (g cm-3)

    Densidade do partcula

    (g cm-3)

    Velocidade de

    queda atravs de

    um fludo ( cm s-1) Viscosidade do fludo

    (g cm-1 ou poise)

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    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 Sedimentao

    Pode-se deduzir a frmula para obteno do

    tempo de sedimentao de uma dada partcula

    a partir da Lei de Stokes fazendo

    onde h a altura de queda em