EXPANSÃO DO SOLO

Victoria Yasmin Domingues Marcelo Ricardo de Lima

Vídeo deste experimento

https://www.youtube.com/watch?v=ywxjIvbYfJo

Público sugerido

Alunos a partir do terceiro ano do ensino fundamental e do ensino médio. Dependendo do nível educacional a discussão deverá ser adequada.

Objetivos

a) Demostrar a capacidade de contração que alguns solos apresentam; b) Discutir as causas da contração e expansão dos solos; c) Discutir sobre os efeitos da contração e expansão no uso dos solos.

Materiais

a) Folhas de jornal; b) Rolo de macarrão velho ou garrafa de vidro; c) 2 copos plásticos descartáveis de 50 mL; d) Bandeja ou recipiente de plástico, preferencialmente branco; e) Estilete ou tesoura; f) Água ; e) Amostra de um solo coletado em um local (ou barranco) no qual não se apresentam rachaduras quando seco;

f) Amostra de um solo coletado em um local (ou barranco) no qual se observam rachaduras pronunciadas no mesmo quando seco.

Foto: Marcelo Ricardo de Lima

EXPANSÃO DO SOLO

Procedimento

1) Primeiro, as amostras de solo devem ser secas. Para isso basta estender a folha de jornal em algum lugar seco e arejado, preferencialmente onde bata a luz do sol, e distribuir as amostras de solo sobre o jornal. Essas amostras devem ficar secando por três a quatro dias até que fiquem bem secas; 2) Quando o solo estiver seco, ele deve ser moído. É recomendável realizar esse procedimento em alguma superfície mais dura, como uma mesa ou mesmo sobre um piso firme. Pode-se utilizar a mesma folha de jornal como base e então iniciar a passagem do rolo de macarrão velho ou garrafa para amassá-lo. Ele deve ficar com aspecto fino, indicando que foi amassado corretamente;

Fotos: Renata M. da Silva Metling

3) Com o estilete ou tesoura faça pequenos cortes nos copos plásticos descartáveis de 50 mL, em sua lateral próxima à base. Esses cortes é que permitirão a entrada de água no recipiente. Não deixar muito grande os cortes para que, dessa forma, o solo não saia do copo. Esta etapa deve ser realizada por um adulto, preferencialmente com uma luva grossa, para evitar acidentes;

Fotos: Victoria Yasmin Domingues

4) Com os copos descartáveis já furados coloca-se a amostra de cada um dos solos em um copo diferente, pode ser com o auxílio de uma colher. Será um copo para o solo que não forma fendas quando seco e outro para o solo que forma fendas quando seco;

Fotos: Victoria Yasmin Domingues

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5) Encher os copinhos com solo até a borda, nivelando bem.

Foto: Victoria Yasmin Domingues

6) Colocar os copos com amostras de solo na bandeja plástica, distantes um do outro;

Foto: Victoria Y. Domingues

7) Despejar água na bandeja de plástico contendo os dois copinhos plásticos descartáveis com amostras de solo. O nível de agua deve ficar na metade da altura dos copos. Dessa forma o solo irá absorver a água por meio dos cortes feitos nos copos;

Foto: Victoria Yasmin Domingues

8) Após alguns minutos será possível notar, se houver amostra de solo expansível, que a amostra começa a “crescer” e as partículas chegam a cair do copinho na bandeja;

Foto: Victoria Y. Domingues

EXPANSÃO DO SOLO

Questões e sugestões de atividades

Sugere-se a utilização das perguntas abaixo antes de se iniciar o experimento, para que os alunos possam formular hipóteses do que irá acontecer, para depois, confrontar com os resultados obtidos após o experimento. Seria interessante escrever no quadro negro as respostas dos alunos. a) Será que todos os tipos de solos retém água da mesma forma? b) Todos os solos se expandem quando molhados? c) O que será que acontecerá com os dois tipos de solos ao serem molhados?

Após a realização do experimento sugere-se formular algumas perguntas como aquelas abaixo descritas: a) Os dois solos tiveram comportamento semelhante ao serem molhados ou não? b) Qual é a consequência da expansão do solo para a construção civil?

Informações aos professores

Na fase sólida do solo encontram-se os minerais e a matéria orgânica. A fração mineral dos solos é composta de diversos minerais, sendo alguns herdados do material de origem do solo, e outros formados no próprio solo durante a sua a sua gênese. Alguns minerais do solo possuem o mesmo volume, tanto quando estão secos, tanto quando estão molhados. Estes minerais são denominados não expansivos. Alguns exemplos de minerais não expansivos encontrados nos solos são: mica, caulinita, quartzo, hematita, goethita, etc. Solos nos quais predominam minerais não expansivos praticamente não terão alteração de volume quando estão secos em comparação ao estado úmido ou molhado. Todavia, alguns minerais, que podem ser encontrados nos solos, apresentam volume diferente conforme estejam secos ou molhados. Estes minerais são denominados de expansivos. A vermiculita e a montmorilonita (mineral do grupo das esmectitas) são exemplos de minerais expansivos encontrados nos solos. Em função desta capacidade de expansão e contração, os solos que possuem este tipo de mineral aumentam de volume quando molhados (ver o experimento “Expansão do Solo” neste livro) e se contraem quando perdem água. De acordo com Lepsch (2011, p. 96) a montmorilonita, além da superfície externa do mineral, também tem uma superfície interna, razão pela qual é uma das argilas mais ativas do solo. Ela se expande muito quando umedecida e se contrai quando seca. Quando um solo com muita montmorilonita seca, as moléculas de água saem dos espaços entre as lâminas deste argilomineral, o mesmo se contrai e sua consistência torna-se extremamente dura, com rachaduras evidentes no solo (LEPSCH, 2011, p. 97).

Fotos: Marcelo Ricardo de Lima

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Impactos dos solos expansivos Um aspecto relacionado aos solos que apresentam minerais expansivos é a condutividade hidráulica. Quando estão secos estes solos apresentam elevada condutividade hidráulica (permitem que água infiltre com facilidade) devido às grandes fendas. Porém, à medida em que o solo se torna mais úmido, as esmectitas se expandem, fazendo que a condutividade hidráulica atinja valores muito baixos (OLIVEIRA, 2008, p. 481). De acordo com Oliveira (2008, p. 484) os solos com muita esmectita apresentam restrições para o crescimento de plantas arbóreas, pois estas apresentam raízes grossas, que requerem poros relativamente grandes para penetrarem. Além disso, ALMEIDA (2017, p. 427) pontua que a formação de fendas profundas e largas na época seca pode inclusive danificar as raízes das plantas mais sensíveis, além destes solos serem mais susceptíveis à erosão hídrica, sendo frequente a ocorrência de erosão em sulcos e voçorocas nestes solos. De acordo com Kämpf et al. (2012, p. 98) a alta capacidade de expansão, de contração e de adsorção de água das esmectitas tem efeitos físicos que limitam o manejo e a execução de obras de engenharia nos solos onde predominam estes minerais, pois seu comportamento físico muda radicalmente do período seco para a época das chuvas. O intenso fendilhamento e o acentuado movimento de expansão e contração dos solos expansivos comprometem a estabilidade das construções (OLIVEIRA, 2008, p. 486), sendo um fator muito limitante para a construção civil. É comum encontrar rachaduras em casas em áreas com este tipo de solo. Estes problemas também se estendem à manutenção rodoviária. Por exemplo, a rodovia BR 324, que liga Salvador a Feira de Santana, apresenta maiores problemas e custos de manutenção nos trechos situados em áreas de solos expansivos, conhecidos localmente por “massapês” (CUERVO et al., 2017).

Os Vertissolos Dentre as classes do Sistema Brasileiro de Classificação de Solos, aquela que é mais característica da presença de minerais expansivos são os Vertissolos (SANTOS et al., 2018), os quais apresentam aspectos como intenso fendilhamento quando secos, elevada plasticidade (moldabilidade) e pegajosidade quando molhados. Por sua natureza expansiva, elevada área superficial específica (ASE) e capacidade de reter cátions, as esmectitas são extremamente reativas, geralmente constituindo solos de boa fertilidade química (KÄMPF et al., 2012, p. 98).

Foto: Marcelo Ricardo de Lima

Porém, ao contrário do que muitos imaginam, de acordo com Araújo Filho (2017, p. 250), os Vertissolos são poucos expressivos no domínio da caatinga, onde ocupam uma extensão ao redor de 1,3%.

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Variações neste experimento

É importante o docente discutir variações na montagem do experimento com os alunos, inclusive no sentido de adequar à realidade local. Algumas sugestões de variação neste experimento, sendo que podem haver outras: a) Utilizar diferentes amostras de solo; b) Utilizar amostras de solo de diferentes camadas do mesmo solo; c) Comparar o solo com areia.

Reuso e reciclagem

Os solos e resíduos de plantas utilizados neste experimento podem ser descartados no jardim ou horta, pois não apresentam resíduos tóxicos. Não descarte o solo no lixo comum, nem despeje o mesmo na rede de esgoto ou água pluvial.

Após lavagem, os copos plásticos podem ser separados para coleta seletiva visando a reciclagem. Riscos

RISCO MECÂNICO: O principal risco deste experimento refere-se ao uso de estilete ou tesoura, que deve ser realizado por adulto, preferencialmente com luva grossa, para evitar acidentes. RISCO QUÍMICO E BIOLÓGICO: Não coletar as amostras de solo em locais que aparentem qualquer risco de contaminação química ou biológica. Assim, não realizar a coleta em locais próximos a depósitos de lixo, áreas de uso contínuo por animais domésticos, esgoto a céu aberto, rios ou córregos contaminados, etc.

Bibliografia citada

ALMEIDA, J. A. Solos da pradarias mistas sul do Brasil (pampa gaúcho). In: CURI, N.; KER, J. C.; NOVAIS, R. F.; SCHAEFER, C. E. G. R. Pedologia: solos dos biomas brasileiros. Viçosa: Sociedade Brasileira de Ciência do Solo, 2017. p. 407-466. ARAÚJO FILHO, J. C.; RIBEIRO, M. R.; BURGOS, N.; MARQUES, F. A. Solos da caatinga. In: CURI, N.; KER, J. C.; NOVAIS, R. F.; SCHAEFER, C. E. G. R. Pedologia: solos dos biomas brasileiros. Viçosa: Sociedade Brasileira de Ciência do Solo, 2017. p. 227-260. CUERVO, J. C.; MELO, L. C.; ALMEIRA, P. S.; CAMPOS, L. E. P. Massapê, item de desiquilíbrio na manutenção rodoviária: o caso da rodovia BR-324/BA. Revista Científica Multidisciplinar Núcleo do Conhecimento, São Paulo, ano 2, v. 15, p. 149-162, 2017. KÄMPF, N.; MARQUES, J. J.; CURI, N. Mineralogia de solos brasileiros. In: KER, J.C.; CURI, N.; SCHAEFER, C.E.G.R.; VIDAL-TORRADO, P. (Ed.). Pedologia: fundamentos. Viçosa: Sociedade Brasileira de Ciência do Solo, 2012. p. 81-145. LEPSCH, I. 19 lições de pedologia. São Paulo: Oficina de Textos, 2011. 440 p. OLIVEIRA, J.B. Pedologia aplicada. 4. ed. Piracicaba: FEALQ, 2011. 592 p. SANTOS, H.G. et al. Sistema brasileiro de classificação de solos. 5. ed. Rio de Janeiro, Embrapa Solos, 2017. 353 p.