Laboratório de Mecânica dos Solos TC 033 - dcc.ufpr.br · NBR 7181 2016 ‐Solo ‐Análise...

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Laboratório de Mecânica dos Solos TC 033

Vítor Pereira [email protected]

Março 2017

Curso de Engenharia Civil – 5º Semestre

SOLO

É o termo aplicado a todo material da crosta terrestre

proveniente da decomposição de rochas, constituído

por elementos minerais e/ou orgânicos, que

dependem da composição química e mineralógica da

rocha de origem, das características do relevo, dos

diferentes climas e do tempo de exposição às

intempéries.

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SOLO

A classificação dos solos, por meio de suaspropriedades físicas, químicas e mineralógicas é tratada de acordo com os fundamentos da Ciência

dos Materiais, tanto no campo da:

• Geologia

• Geotecnia

• Agronomia

Na Arquitetura e Construção com Terra – denominação dada a

toda produção arquitetônica que emprega o solo como a

principal matéria‐prima – ele recebe denominações diversas

tais como:

• terra crua

• terra sem cozer

• terra para construir

• Etc…

DE TERRA A SOLO

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O termo solo é usado quando envolve

classificações e caracterizações, que também são

adotadas em outros campos da Engenharia,

assim como os termos solo‐cimento, solo‐cal e

solo estabilizado, entre outros.

DE TERRA A SOLO

• Os solos apropriados à construção geralmente estão

localizados no subsolo, também chamado de horizonte

B, livres de matéria orgânica.

• Em zonas semi‐áridas e áridas, é possível encontrar

solos adequados na superfície, após eliminar pedras,

raízes e todo material orgânico presente.

DE TERRA A SOLO

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As propriedades mais importantes dos solos visando seu

uso na construção são:

• na seleção: composição granulométrica, plasticidade e

retração;

• no controle da execução: umidade e grau de compac‐

tação.

DE TERRA A SOLO

Ensaios Expeditos:

• Testes Táctil‐Visual

• Queda da Bola

• Teste do Vidro

• Teste do Cordão

• Teste da Fita

• Teste de Exudação

• Teste de Resistência Seca

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A aparência pode revelar alguns dados muito importantes sobre o

tipo e as características de terra.

1 – Caracterização por tamanho das partículas

2– Caracterização por cor

3– Caracterização por brilho

4 – Tato

TESTES TÁCTIL‐VISUAL

1 – Caracterização por tamanho das partículas

A terra pode ser preliminarmente classificada através do seguinte procedimento:

• espalhar a amostra de terra seca em uma fina camada sobre uma superfícieplana;

• com as mãos, separar as partículas visíveis a olho nu.

As partículas visíveis a olho nu correspondem a areia e pedregulho; o que restar, o material fino, corresponde ao silte e argila.


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Então:

• se a quantidade de silte e argila for maior que a de areia e pedregulho, a terra é classificada como siltosa ou argilosa;

• ao contrário, a terra é arenosa ou pedregosa.

No caso de terra arenosa ou pedregosa, tomar um pequeno punhado da amostra inteira (não apenas a parte de areia e pedregulho), umedecer, semensopar, e apertar formando uma bola.

Deixar secar ao sol. Se a bola se desintegrar ao secar, a terra não é apropriadapara construção, a menos que ela seja misturada com outros materiais.



Figura: Aspectos das partículas que compõem a terra, após peneiramento, observando‐se as frações retidas em cada uma das peneiras da série normal

Obe

deB

. F

aria

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2 – Caracterização por cor

Outra característica da terra pode ser revelada em função da sua cor:

• as cores claras e brilhantes são características de solos inorgânicos;

• as cores marrom escuro, verde oliva ou preta são características de solos

orgânicos.


3 – Caracterização por brilho

A presença da argila pode ser avaliada através do brilho, ainda que a areia quart‐zosa ou com determinado teor de mica apresentam aparência brilhante também.

• tomar um pouco de material bem fino e amassar com água até formar umabola compacta do tamanho da mão;

• cortar pela metade e observar as superfícies.

Se:

• as superfícies são brilhantes ou há muito brilho, a terra é argilosa;

• as superfícies apresentam pouco brilho, a terra é siltosa;

• as superfícies são opacas, a terra é arenosa.


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4 – Tato

Ao esfregar, entre os dedos, uma porção da terra seca, pode‐se identificar os

tipos de partículas presentes pela sua textura da seguinte forma:

• a areia arranha;

• o silte cobre os dedos com partículas macias, como se fosse um talco.

Para verificar a presença de argila, umedecer uma porção da terra e moldar

uma bola – quanto mais argila presente, mais fácil será formar a bola.


As denominações areia silto‐argilosa, argila silto‐arenosa, silte areno‐argilosa, etc. decorrem da quantidade de cada componente na terra cuja primeira designação corresponde sempre ao

componente de maior teor.

Reconhecimento dos diferentes tipos de terra

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Este teste indica o tipo da terra em função da sua propriedade de coesão e

consiste em:

• tomar uma porção da terra seca;

• juntar água e fazer uma bola com diâmetro aproximado de 3 cm;

• deixar a bola cair, em queda livre, da altura aproximada de um metro.

Identificar o tipo de terra avaliando a forma de seu espalhamento:

• terras arenosas espalham‐se com esfarelamento (ou desagregação);

• terras argilosas espalham‐se menos e com maior coesão.

QUEDA DA BOLA

Teste da queda da bola: aspectos do espalhamento, em

função do tipo de terra (argilosa esquerda e arenosa à direita)

QUEDA DA BOLA

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Este teste é fundamentado na sedimentação diferenciada dos constituintes da terra e consiste em:

• colocar uma porção de terra, seca e destorroada, em um vidro cilíndrico, liso

e transparente, até cerca de 1/3 de sua altura;

• adicionar água até 2/3 da altura do vidro, acrescentando uma pitada de sal (o

sal age como defloculante das partículas de terra, porém, se utilizado em

demasia pode agir de forma contrária);

• tampar o vidro e agitar vigorosamente a mistura para que haja a dispersão do

solo na água;

TESTE DO VIDRO

• deixar em repouso por 1 h e, em seguida, promover nova agitação;

• colocar o vidro em repouso, sobre uma superfície horizontal;

Cada um dos componentes da terra decanta em tempos diferentes formandodistintas camadas que se pode visualizar.

O pedregulho e a areia decantam primeiro, por serem as partículas mais pesadas, seguido do silte e por último a argila.

Se o solo contém matéria orgânica, esta sobrenada na superfície da água.

• quando a água estiver límpida, medir a altura das distintas camadas.

TESTE DO VIDRO

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TESTE DO VIDRO

Este teste avalia a resistência da terra em um determinado estado de

umidade e a relaciona com o tipo mais provável da terra. Ele consiste em:

• tomar uma porção da terra seca e adicionar água até que, rolando sobre uma

superfície lisa e plana, seja possível formar um cordão que se quebra com 3

mm de diâmetro;

• formar uma bola da terra nessa umidade e verificar a força necessária para

esmagá‐la entre o polegar e o indicador.

TESTE DO CORDÃO

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TESTE DO CORDÃO

Car

los

A.

Mos

quin

i

Figura: Teste do cordão: formação do cordão, até a quebra com 3 mm de

diâmetro, e ruptura da bola. Exemplo de uma terra argilosa.

A avaliação é feita de acordo com as indicações contidas na tabela 4.

TESTE DO CORDÃO

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Este teste relaciona a plasticidade com o tipo da terra por meio do seguinte proce‐dimento:

• tomar uma porção da terra e, com a mesma umidade do teste do cordão, fazer um cilindro do tamanho de um cigarro;

• amassar o cilindro de modo a formar uma fita, com 3 mm a 6 mm de espessura e o maiorcomprimento possível.

TESTE DA FITA

Car

los

A.

Mos

quin

i

Figura: Teste da fita: formação do “cigarro” e da fita, com umaterra argilosa (três imagens superiores), tentativa de formaçãodo “cigarro” com uma terra muito arenosa (imagem da esquerda)

Faz‐se a avaliação conforme as indicações contidas na tabela

TESTE DA FITA

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Avalia a plasticidade da terra em função da sua capacidade de reter água da seguinte forma:

• tomar uma porção da terra bastante úmida e colocá‐la na palma da mão;

• golpear esta mão com a outra de modo que a água saia para a superfície da

amostra, dando‐lhe um aspecto liso e brilhante.

TESTE DE EXSUDAÇÃO

O teste identifica o tipo da terra em função da sua resistência e consiste em:

• moldar duas ou três pastilhas de terra bem úmida, com cerca de 1 cm de espessura e 2 a 3 cm de diâmetro;

• deixar as pastilhas secarem ao sol por dois ou mais dias;• tentar esmagar cada pastilha entre o indicador e o polegar.

TESTE DA RESISTÊNCIA SECA

Carlos A. Mosquini

Figura: Teste de resistência seca. Abertura e corte da “massa”; pastilhas recém cortadas; pastilhas secas (observando‐se a diferençade retração entre terra argilosa e arenosa), e tentativas de quebra das pastilhas entre osdedos (baseado em CEPED, 1984)

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Seu comportamento é classificado de acordo com as indicaçõescontidas na tabela.

TESTE DA RESISTÊNCIA SECA

A textura de um solo é sua aparência ou sensação a toque e depende dotamanho relativo e forma das partículas, bem como da faixa ou distribuiçãodesses tamanho.

A princípio, o solo é constituído de partículas minerais de diferentestamanhos (frações granulométricas). A textura do solo corresponde àproporção relativa das frações granulométricas existentes em um solo. Ouseja, o quanto se tem de areia, silte e argila em uma amostra de solo.

Três classes de textura:

• Solos de Textura Arenosa (Solos Leves) – Possuem teores de areiasuperiores a 70% e o de argila inferior a 15%.

• Solos de Textura Média (Solos Médios) – São solos que apresentam certoequilíbrio entre os teores de areia, silte e argila.

• Solos de Textura Argilosa (Solos Pesados) – São solos com

teores de argila superiores a 35%.

Textura do solo

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Granulometria

Definição:

◦ É a distribuição, em porcentagem, dos diversos tamanhos de

grãos.

◦ É a determinação das dimensões das partículas do agregado e

de suas respectivas porcentagens de ocorrência.

Granulometria

◦ Motivo: A composição granulométrica tem grande influência nas

propriedades das argamassas e concretos.

◦ Determinação: É determinada através de peneiramento, através de

peneiras com determinada abertura constituindo uma série padrão.

Objetivo:

◦ Conhecer a distribuição granulométrica do agregado e representá‐la

através de uma curva. Possibilitando assim a determinação de suas

características físicas.

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• Medida da textura dos grãos do solo.

• Consiste na determinação das porcentagens, em peso, dasdiferentes frações constituintes da fase sólida do solo;

• Somente para solos com diâmetro maiores que 0,075mm(peneira n.200).

Granulometria

A composição granulométrica do solo é representada por meio do diagrama denominado curva

granulométrica, que mostra a relação entre a quantidade e dimensão das partículas presentes.

COMPOSIÇÃO GRANULOMÉTRICA

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É determinada por meio de dois ensaios:

• para as partículas maiores – pedregulho e areia – emprega‐

se o processo de peneiramento

• para as partículas mais finas – silte e argila – a análise é

feita por sedimentação

COMPOSIÇÃO GRANULOMÉTRICA

NBR 7181 2016 ‐ Solo ‐ Análise granulométrica

Determina‐se a quantidade percentual das partículas que passam ou que sãoretidas em peneiras de aberturas normalizadas.

ENSAIO DE PENEIRAMENTO

Obe

deB

. F

aria

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● Limites das frações de solo pelo tamanho dos grãos segundo a ABNT (PINTO, 2000)

● Fração Limites

● Matacão

● Pedra

● Brita

● Areia grossa

● Areia média

● Areia fina

● Silte

● Argila

de 25 cm a 1m

de 7,6 cm a 25 cm

de 4,8 mm a 7,6 cm

de 1,2 mm a 4,8 mm

de 0,3 mm a 1,20mm

de 0,05 mm a 0,3 mm

de 0,005 mm a 0,05 mm

inferior a 0,005 mm


DEFINIÇÕES IMPORTANTES

Porcentagem que Passa : É o peso de material que passa em cada peneira, referido ao peso seco da amostra;

Porcentagem Retida : É a percentagem retida numa determinada peneira. Obtemos este percentual, quando conhecendo‐se o peso seco da amostra, pesamos o material retido, dividimos este pelo peso seco total e multiplicamos por 100;

Porcentagem Acumulada : É a soma dos percentuais retidos nas peneiras superiores, com o percentual retido na peneira em estudo;


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Módulo de Finura: É a soma dos percentuais acumulados em todas as peneiras da série normal, dividida por 100. Quanto maior o módulo de finura, mais grosso será o solo;

Diâmetro Máximo: Corresponde ao número da peneira da série normal na qual a porcentagem acumulada é inferior ou igual a 5%, desde que essa porcentagem seja superior a 5% na peneira imediatamente abaixo;

Diâmetro Efetivo: Abertura da peneira para a qual temos 10% em peso total de todas as partículas menores que ele. “% Passante” (10% das partículas são mais finas que o diâmetro efetivo). Esse parâmetro fornece uma indicação sobre a permeabilidade das areias.

def = d10



Coeficiente de Não Uniformidade: Ainda segundo Allen‐Hazen, é arazão entre os diâmetros correspondentes a 60% e 10%, tomados na curva granulométrica. Esta relação indica, a falta de uniformidade, pois seu valor diminui ao ser mais uniforme o material.

Cnu < 5 muito uniforme5 < Cnu < 15 uniformidademédiaCnu > 15 não uniforme


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Coeficiente de Curvatura: Fornece a ideia do formato da curva permitindo detectar descontinuidades no conjunto.

1 < CC < 3 solo bem graduadoCC < 1 ou CC > 3 solo mal graduado



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● Quanto maior for o valor de Cnu mais bem graduado é o solo.

● Solos que apresentam Cnu = 1 possuem uma curva granulométrica em pé (solo

mal graduado – curva granulométrica c – Figura).

● Solos bem graduados apresentarão CC entre 1 e 3. Se o valor de CC for

menor que 1, a curva será descontínua com ausência de grãos (curva

granulométrica b – Figura).

● Dificilmente ocorrem areias com valores de CC fora do intervalo de 1 a 3. Daí,

a pouca importância que se dá a esse coeficiente.



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Exemplo: A planilha abaixo apresenta o resultado do processo de peneiramento de um ensaio de granulometria de uma areia média do rio Verde – SantaMaria.



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• Os limites das faixas de dimensões das partículas são definidos em normastécnicas e apresentam pequenas variações entre os diversos países.

• A tabela apresenta o sistema de classificação granulométrica adotado no Brasil,estabelecido na NBR 6502 (ABNT, 1995) e as principais características de cadagrupo.

CLASSIFICAÇÃO GRANULOMÉTRICA

• Para as partículas mais finas (< 0,075 mm) – silte e argila – a análise é feita porsedimentação.

• Mede‐se a velocidade de decantação das partículas dispersas em água, emfunção da variação de densidade da solução, calculando‐ se as suas proporçõesna amostra.

ENSAIO DE SEDIMENTAÇÃO

Obe

deB

. F

aria

Figura: Ensaio de sedimentação: aparelhodispersor; transferência do solo disperso para a proveta de 1 litro, e homogeneização da temperaturado densímetro.

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ENSAIO DE SEDIMENTAÇÃO

Sedimentação – lei de Stokes: a velocidade de queda de partículasesféricas num fluido atinge um valor limite que depende do pesoespecifico do material da esfera, do peso específico do fluido, daviscosidade do fluido e do diâmetro da partícula.

As partículas caem com velocidade proporcional ao quadrado do seusdiâmetros.

NBR 7181 2016 ‐ Solo ‐ Análise granulométrica

Umidade (w) de um solo – razão entre o peso da água contida num certo volume de solo e o peso da parte sólida. Existente neste mesmo volume, em porcentagem.

w(%) = Pa/Ps ( x100)

hw = (P1‐P2)/(P2‐P) = Pa/Ps

onde :

P1 = peso original da amostra + tara;

P2 = peso seco da amostra + tara;P = tara da cápsula.

TEOR DE UMIDADE DE UM SOLO

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Procedimento para Determinação do Teor de Umidade

• Toma‐se uma porção de solo (aprox. 50,0 g), colocando‐a numa cápsula de alumínio com tampa;

• Pesa‐se o solo úmido + cápsula (precisão de 0,01g);

• Leva‐se a cápsula destampada a uma estufa até constância de peso (aprox. 6 horas para solos arenosos e 24 horas para solos argilosos);

• Pesa‐se o conjunto solo seco + cápsula.

TEOR DE UMIDADE DE UM SOLO

Experiências realizadas por Atterberg, Terzaghi e

Goldschmidt mostraram que a plasticidade dos

solos é devida às cargas elétricas existentes nas

partículas laminares de argila, que influenciam na

sua estrutura.

PLASTICIDADE DO SOLO

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Para que a plasticidade possa manifestar‐se em um

solo é necessário que a forma de suas partículas

finas permita que elas deslizem, umas por sobre

outras, desde que haja quantidade suficiente de

água para atuar como lubrificante.


Existem entre os extremos, onde a argila se

apresenta seca ou com consistência de lama, existe

um intervalo de umidade para o qual a argila se

comporta plasticamente.


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O termo plasticidade é entendido, na Mecânica dos

Solos, como sendo a propriedade que um material

apresenta de suportar deformações rápidas, sem

variação volumétrica apreciável e sem haver fissuração.


Propriedade dos solos finos que consiste namaior ou menor capacidade de seremmoldados sob certas condições de umidade.


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CONCEITO DE PLASTICIDADE

ABNT ‐ NBR 7250/82:

“É a propriedade de solos finos, entre largos

limites de umidade, de se submeterem a grandes

deformações permanentes, sem sofrer ruptura,

fissuramento ou variação de volume apreciável.”

• argilo‐minerais (solos finos)

– partículas que favorecem a plasticidade

• quartzo e o feldspato (solos arenosos)

– não desenvolvem misturas plásticas

CONCEITO DE PLASTICIDADE

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COMPOSIÇÃO MINERAL DAS ARGILAS

• Argila

– partículas Ø < 0,002 mm (NBR 7250)

– em contato com a água adquire plasticidade

– não é constituída só de partículas que apresentam

plasticidade.

– é constituída de diversos tipos de partículas (tabela)

Tabela – classificação em função do tipo de partícula.

A plasticidade de um solo é devida aos argilo‐minerais, às micas e ao húmus existentes.

COMPOSIÇÃO MINERAL DAS ARGILAS

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ARGILO‐MINERAIS

• São silicatos hidratados de alumínio, que apresentam:

– Plasticidade

– Permuta catiônica

– Dimensões < 2 mícron

– Forma lamelar e alongada.

Prof. Fabio Tonin

• Podem ser classificados em diversos grupos, conforme:

– estrutura cristalina

– e propriedades semelhantes

• Principais grupos de argilo‐minerais:

– Caulinitas

– Ilitas

– Montmorilonitas

ARGILO‐MINERAIS

Prof. Fabio Tonin

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ESTADOS DE CONSISTÊNCIA

Os limites de consistência são baseados no conceito de

que um solo constituído por partículas de pequeno

tamanho pode se situar em qualquer dos 4 estados:

sólido, semi ‐ sólido, plástico e líquido, dependendo da

sua umidade.

Um solo se apresenta no estado líquido quando tem a

aparência fluida, ou de lama.

No estado plástico, ele se apresenta com característica

moldável.

No estado semi–sólido, já com características sólidas, o

solo ainda apresenta retração ao secamento.

No estado sólido ele não sofre mais variação volumétrica.


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As respectivas umidades que definem a passagem de

um estado de consistência para outro, são chamadas

de limite de consistência.


Solos coesivos possuem:

– uma consistência plástica entre certos teoreslimites de umidade

– abaixo destes teores eles apresentam umaconsistência sólida

– acima uma consistência líquida

– e ainda, uma consistência semi‐sólida (entreplástica e sólida)


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Albert Atterberg

Os solos finos apresentam variações de estadode consistência em função do teor de umidade.

Limites de Atterberg (limites de consistência)

“teores de umidade limite para tipos de solos”


*

LIMITES DE ATTERBERGA presença de água nos solos finos pode afetar significativamente o

comportamento de engenharia, portanto, são necessários índices de referênciaque evidenciem esses efeitos.

(Holtz and Kovacs, 1981)

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*

Limite de Liquidez, LL

Estado Líquido

Limite de Plasticidade, LP

Estado Plástico

Limit de Contração, LC

Estado Semi-sólido

Estado SólidoSolo

seco

Mistura fluida solo-água

Teor de umidade

crescente

LIMITES DE ATTERBERG

LIMITES DE CONSISTÊNCIA

Prof. Fabio Tonin

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Estado líquido – o solo apresenta aparência fluida

Estado plástico – solo se apresenta com característica moldável

Estado semi‐sólido – o solo ainda apresenta retração ao secamento

Estado sólido – o solo não sofre mais variação volumétrica

LIMITES DE CONSISTÊNCIA

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Índice de consistência (Limites de Atterberg): Só a distribuiçãogranulometria não caracteriza um solo, pois sua fração fina tem grandeimportância no seu comportamento. Para uma mesma porcentagem defração argila, o solo pode apresentar um comportamento muito distinto,dependendo da composição mineralógica.

Estudo do comportamento do solo baseado na presença de água, atravésde o emprego de ensaios de índices de consistência Atterberg adaptadopor Casagrande.

Os limites baseiam‐se no comportamento de um solo argiloso perante o teor de umidade presente no material.

Quando muito úmido, ele se comporta como um líquido, quando perde parte da água torna‐se plástico. E quando seco, torna‐se quebradiço.

Os teores de umidade correspondem as mudanças de estado.

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Limite de liquidez LL: é definido como o teor de umidade do solo com o qualuma ranhura aberta em uma concha requer 25 golpes para fechar. Os golpessão dados com velocidade constante (2 golpes/segundo). Diversas tentativassão realizadas com diferentes teores de umidade (5 pontos). O resultado éobtido por interpolação (ideal: teores de umidade para 35 a 15 golpes).Ensaio padronizado pela NBR 6459.

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Limite de plasticidade: é definido como o menor teor de umidade com o qualse consegue moldar um cilindro com 3 mm de diâmetro e 10 cm, rolando‐se osolo com a palma da mão. (3 determinações com variação inferior a 5%).Ensaio padronizado pela NBR 7180.

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Fisicamente representaria a quantidade de água

que seria necessário a acrescentar a um solo,

para que ele passasse do estado plástico ao

líquido.

IP = LL – LP

Índice de Plasticidade (LP)NBR 7180/1984

• IP:

– determina o caráter de plasticidade de um solo

– quando maior mais plástico será o solo

• Classificação (Jenkins):Fracamente plásticos 1 < IP ≤ 7

Medianamente plásticos 7 < IP ≤ 15

Altamente plásticos IP > 15

Índice de Plasticidade (LP)NBR 7180/1984

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Índice de Plasticidade:

Alguns solos brasileiros:

Solos LL % IP%

Residual de arenito (arenoso finos) 29‐44 11‐20

Residual de gnaisse 45‐55 20‐25

Residual de basalto 45‐70 20‐30

Residual de granito 45‐55 14‐18

Argilas orgânicas de várzeas quaternárias

70 30

Argilas orgânicas de baixadas litorâneas

120 80

Argila porosa vermelha de São Paulo 65‐85 25‐40

Argila variegada de São Paulo 40‐80 15‐45

Areias argilosas variegadas de São Paulo

20‐40 5‐15

Argilas duras, cinzas, de São Paulo 64 42

Atterberg definiu o limite de liquidez em termos de uma técnica

de laboratório que consiste em colocar o solos misturado com

água em uma concha, fazendo no solo uma ranhura.

Em seguida, a concha é golpeada contra uma superfície dura até

fechar a ranhura num determinado comprimento.

O solo tem a umidade correspondente ao limite quando as

bordas inferiores da ranhura se tocam, num determinado

comprimento, após um certo números de golpes.

LIMITE DE LIQUIDEZ (LL)NBR 6459/1984

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A necessidade de normalizar o processo para a determinação

do limite de liquidez levou Casagrande a elaborar um aparelho

que pudesse ser utilizado em todos os laboratórios, de uma

maneira padronizada, minimizando a influência do operador

sobre o resultado obtido, este aparelho leva o nome de

“APARELHO DE CASAGRANDE”.


Este aparelho consiste de uma calota de latão que

conterá o material e que cairá sobre uma base sólida

(ebonite), queda provocada por um excêntrico ligado a

umamanivela, à qual se dá ummovimento de rotação.


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*N=25 golpes

Abertura da ranhura = 12,7mm (0.5 in)


O Limite de Liquidez é o teor de umidade para o qual a ranhura de solo se fecha com 25 golpes, no aparelho de Casagrande.



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“Aparelho de Casagrande”


“Aparelho de Casagrande”


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São colocados 70g de solo, que passa na peneira com abertura igual a

0.42mm, homogeneizada com água até formar uma pasta, na calota do

aparelho.

Com o cinzel abrira‐se uma ranhura no centro da calota. Gira‐se a

alavanca na velocidade de 2 revoluções por segundo, conta‐se o

números de golpes da calota, necessários para obter‐se o fechamento

da ranhura em 1 cm entre as paredes inferiores.

Convém na 1ª determinação com a pasta que sejam necessárias mais de

25 golpes para o fechamento da ranhura.


Acrescentando‐se água ao solo repete‐se o processo anterior pelo

menor 3 vezes.

Dessa maneira resulta 4 pares de valores umidade x n.º de golpes que,

colocadas no gráfico semi logarítmico com o n.º de golpes no eixo

logarítmico, se alinhamnuma reta.

O limite de liquidez é então obtido como sendo a umidade

correspondente a 25 golpes.


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Sequência do ensaio (LL)



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Método de Casagrande



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Índice de Liquidez (IL)

O índice de liquidez é indicativo das tensõesvividas pelo solo ao longo de sua históriageológica.

Onde:

w = umidade natural

LL = limite de liquidez

LP = limite de plasticidade


O limite de plasticidade (LP) é determinado pelo cálculo da

porcentagem da umidade para a qual o solo começa a se

fratura quando se tentar moldar, com ele, um cilindro de 3

mm de diâmetro e cerca de 10 cm de comprimento.

LIMITE DE Plasticidade (LP)NBR 7180/1984

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Para determinação do LP são usados 50,0g de material passando na

peneira com abertura igual a 0.42 mm.

Desse material homogeneizando com águaaté adquirir

característica plástica, toma‐se cerca de 15,0g e sobre uma placa de

vidro, procura‐se fazer pequenos cilindros de solo com 3 mm de

diâmetro e cerca de 10 centímetros de comprimento, rolando o

solo entre a mão e a placa de vidro até que o cilindro apresente as

primeiras fissuras.


A umidade desse material é definida com limite de plasticidade

do solo ensaiado. Repete‐se pelo menos 2 vezes o processo

para obter‐se o valor médio.

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*

O limite de plasticidade, LP, é o teor de umidade no qual um cilindro de

solo com 3,2 mm de diâmetro começa a trincar quando moldado.

ASTM D4318-95a, BS1377: Part 2:1990:5.3



APARELHAGEM

A aparelhagem necessária é a seguinte:

a) Cápsula de porcelana com capacidade de 500 ml;

APARELHAGEM

A aparelhagem necessária é a seguinte:

a) Cápsula de porcelana com capacidade de 500 ml;


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b) espátula com lâmina flexível de cerca de 8 cm de comprimento e2 cm de largura;

b) espátula com lâmina flexível de cerca de 8 cm de comprimento e2 cm de largura;

8 cm8 cm

2 cm2 cm


c) placa de vidro de superfície esmerilhada;c) placa de vidro de superfície esmerilhada;


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d) cilindro de comparação de 3 mm de diâmetro e cerca de 10 cm decomprimento;

d) cilindro de comparação de 3 mm de diâmetro e cerca de 10 cm decomprimento;

3 mm3 mm

10 cm10 cm


e) recipiente que permita guardar amostras sem perda de umidadeantes de sua pesagem;

e) recipiente que permita guardar amostras sem perda de umidadeantes de sua pesagem;


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f) balança com capacidade de 200 g, sensível a 0,01 g;f) balança com capacidade de 200 g, sensível a 0,01 g;


g) estufa capaz de manter a temperatura entre 1050 e 1100 C.g) estufa capaz de manter a temperatura entre 1050 e 1100 C.


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ENSAIO

a) Coloca‐se a amostra na cápsula e junta‐se água destilada em quantidade

suficiente para se obter massa plástica. Deve‐se adicionar a água aos

poucos, misturando‐se continuamente com a espátula até a completa

homogeneização da massa;

ENSAIO

a) Coloca‐se a amostra na cápsula e junta‐se água destilada em quantidade

suficiente para se obter massa plástica. Deve‐se adicionar a água aos

poucos, misturando‐se continuamente com a espátula até a completa

homogeneização da massa;


b) separam‐se cerca de 20 g da massa obtida como descrito na alínea a,

modelando‐a na forma elipsoidal. Rola‐se esta massa entre os dedos e a

face esmerilhada da placa de vidro, com pressão suficiente, a fim de moldá‐

la na forma de um cilindro de diâmetro uniforme. O número de rolagens

deverá estar compreendido entre 80 e 90 por minuto, considerando‐se uma

rolagem como o movimento da mão para a frente e para trás, retornando

ao ponto de partida.

b) separam‐se cerca de 20 g da massa obtida como descrito na alínea a,

modelando‐a na forma elipsoidal. Rola‐se esta massa entre os dedos e a

face esmerilhada da placa de vidro, com pressão suficiente, a fim de moldá‐

la na forma de um cilindro de diâmetro uniforme. O número de rolagens

deverá estar compreendido entre 80 e 90 por minuto, considerando‐se uma

rolagem como o movimento da mão para a frente e para trás, retornando

ao ponto de partida.


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b.1) Quando o diâmetro do cilindro de solo atingir 3 mm, quebra em seis ou oito

pedaços; amassa‐se, a seguir, com os dedos, os referidos pedaços até se obter

uma massa de forma elipsoidal. Procede‐se novamente à rolagem até formar um

cilindro de 3 mm de diâmetro, juntando, amassando e rolando, respectivamente,

até que o cilindro de solo desagregue sob a pressão requerida para a rolagem e

não seja mais possível formar um novo cilindro com o solo. A desagregação pode

ocorrer quando o cilindro de solo apresentar um diâmetro maior do que 3 mm.

Este deve ser considerado um estágio final satisfatório, tendo em vista que o solo

foi antes rolado até atingir a forma de um cilindro de 3 mm de diâmetro.

b.1) Quando o diâmetro do cilindro de solo atingir 3 mm, quebra em seis ou oito

pedaços; amassa‐se, a seguir, com os dedos, os referidos pedaços até se obter

uma massa de forma elipsoidal. Procede‐se novamente à rolagem até formar um

cilindro de 3 mm de diâmetro, juntando, amassando e rolando, respectivamente,

até que o cilindro de solo desagregue sob a pressão requerida para a rolagem e

não seja mais possível formar um novo cilindro com o solo. A desagregação pode

ocorrer quando o cilindro de solo apresentar um diâmetro maior do que 3 mm.

Este deve ser considerado um estágio final satisfatório, tendo em vista que o solo

foi antes rolado até atingir a forma de um cilindro de 3 mm de diâmetro.


Sequência do ensaio (LP)


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OBSERVAÇÃO:

A desagregação se manifesta diferentemente, conforme o tipo do solo. Alguns

solos se desagregarão em numerosos pequenos aglomerados de partículas.

Outros, poderão formar uma camada externa, tubular, que começa a

desagregar em ambas as pontas, progredindo em direção ao meio e,

finalmente, o cilindro rompe em vários pedaços pequenos.

Solos muito argilosos requerem mais pressão da mão para a deformação do

cilindro, particularmente quando se aproxima do Limite de Plasticidade,

quando, então, o cilindro parte‐se em uma série de segmentos, com a forma de

tubo, cada um com cerca de 6 a 10 mm de comprimento.

OBSERVAÇÃO:

A desagregação se manifesta diferentemente, conforme o tipo do solo. Alguns

solos se desagregarão em numerosos pequenos aglomerados de partículas.

Outros, poderão formar uma camada externa, tubular, que começa a

desagregar em ambas as pontas, progredindo em direção ao meio e,

finalmente, o cilindro rompe em vários pedaços pequenos.

Solos muito argilosos requerem mais pressão da mão para a deformação do

cilindro, particularmente quando se aproxima do Limite de Plasticidade,

quando, então, o cilindro parte‐se em uma série de segmentos, com a forma de

tubo, cada um com cerca de 6 a 10 mm de comprimento.


OBSERVAÇÃO:

Dificilmente o operador poderá produzir a desagregação do cilindro exatamente

com 3 mm de diâmetro, a não ser reduzindo o número de rolagens, a pressão da

mão, ou ambos e continuando a operação, sem deformação posterior, até que o

cilindro se desagregue.

É permitido, entretanto, reduzir a quantidade total de deformações no caso de

solos pouco plásticos fazendo com que o diâmetro inicial da massa de solo de

forma elipsoidal se aproxime dos requeridos 3 mm de diâmetro final;

OBSERVAÇÃO:

Dificilmente o operador poderá produzir a desagregação do cilindro exatamente

com 3 mm de diâmetro, a não ser reduzindo o número de rolagens, a pressão da

mão, ou ambos e continuando a operação, sem deformação posterior, até que o

cilindro se desagregue.

É permitido, entretanto, reduzir a quantidade total de deformações no caso de

solos pouco plásticos fazendo com que o diâmetro inicial da massa de solo de

forma elipsoidal se aproxime dos requeridos 3 mm de diâmetro final;


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c) Ao se fragmentar o cilindro, transferem‐se imediatamente os seus pedaços para orecipiente e determina‐se a umidade pela fórmula:

em que:

h ‐ teor de umidade, em porcentagem;

Ph‐ peso do material úmido;

Ps‐ peso do material seco em estufa a 1050 ‐ 1100 C, até constância de peso

d) Repetem‐se as operações anteriores até que se obtenham 3 valores que nãodifiram da respectiva média de mais de 5%.

c) Ao se fragmentar o cilindro, transferem‐se imediatamente os seus pedaços para orecipiente e determina‐se a umidade pela fórmula:

em que:

h ‐ teor de umidade, em porcentagem;

Ph‐ peso do material úmido;

Ps‐ peso do material seco em estufa a 1050 ‐ 1100 C, até constância de peso

d) Repetem‐se as operações anteriores até que se obtenham 3 valores que nãodifiram da respectiva média de mais de 5%.

100xPs

PsPhh

100x

Ps

PsPhh


Laboratório de Mecânica dos Solos TC 033 - dcc.ufpr.br · NBR 7181 2016 ‐Solo ‐Análise...

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