Mecânica dos Solos IMecânica dos Solos I

Limites de ConsistênciaLimites de Consistência

5.1 Plasticidade do solo5.1 Plasticidade do solo

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.

� Experiências realizadas por Atterberg, Terzaghi e Goldschmidtmostraram que a plasticidade dos solos é devida às cargas elétricas existentes nas partículas laminares de argila, que influenciam na sua estrutura.

� Para que a plasticidade possa manifestar-se em um solo énecessário 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.

5.2 Estados de consistência5.2 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 e no estado sólido ele não sofre mais variação volumétrica.

� As respectivas umidades que definem a passagem de um estado de consistência para outro, são chamadas de limite de consistência.

�� Estado lEstado lííquido quido –– o solo apresenta aparência fluidao solo apresenta aparência fluida

�� Estado plEstado pláástico stico –– solo se apresenta com caractersolo se apresenta com caracteríística moldstica moldáávelvel

�� Estado semiEstado semi--ssóólido lido –– o solo ainda apresenta retrao solo ainda apresenta retraçção ao ão ao secamentosecamento

�� Estado sEstado sóólido lido –– o solo não sofre mais variao solo não sofre mais variaçção volumão voluméétrica trica

5.2.1 5.2.1 Limite de Liquidez (LL)

� 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.

� 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 uma manivela, à qual se dá um movimento de rotação.

““Aparelho de CasagrandeAparelho de Casagrande””

Limite de LiquidezLimite de Liquidez

�� São colocados 70g de solo, que passa na peneira com abertura São colocados 70g de solo, que passa na peneira com abertura igual a 0.42 mm, homogeneizada com igual a 0.42 mm, homogeneizada com áágua atgua atéé formar uma pasta, formar uma pasta, na calota do aparelho. Com o cinzel abrirana calota do aparelho. Com o cinzel abrira--se uma ranhura no se uma ranhura no centro da calota. Giracentro da calota. Gira--se a alavanca na velocidade de 2 se a alavanca na velocidade de 2 revolurevoluçções por segundo, contaões por segundo, conta--se o nse o núúmeros de golpes da calota, meros de golpes da calota, necessnecessáários para obterrios para obter--se o fechamento da ranhura em 1 cm se o fechamento da ranhura em 1 cm entre as paredes inferiores. Conventre as paredes inferiores. Convéém na 1m na 1ªª determinadeterminaçção com a ão com a pasta que sejam necesspasta que sejam necessáárias mais de 25 golpes para o fechamento rias mais de 25 golpes para o fechamento da ranhura.da ranhura.

�� AcrescentandoAcrescentando--se se áágua ao solo repetegua ao solo repete--se o processo anterior pelo se o processo anterior pelo menor 3 vezes. Dessa maneira resulta 4 pares de valores umidade menor 3 vezes. Dessa maneira resulta 4 pares de valores umidade x n.x n.ºº de golpes que, colocadas no grde golpes que, colocadas no grááfico fico semisemi logarlogaríítmico com o tmico com o n.n.ºº de golpes no eixo logarde golpes no eixo logaríítmico, se alinham numa reta.tmico, se alinham numa reta.

�� O limite de liquidez O limite de liquidez éé então obtido como sendo a umidade então obtido como sendo a umidade correspondente a 25 golpes.correspondente a 25 golpes.

SequênciaSequência do ensaio (LL)do ensaio (LL)

�� De acordo com os estudos do Federal De acordo com os estudos do Federal HighwayHighwayAdministrationAdministration, o limite de liquidez por ser , o limite de liquidez por ser determinado, conhecido determinado, conhecido ““um sum sóó pontoponto””, pela , pela ffóórmula :rmula :

LL = h / (1,419 LL = h / (1,419 –– 0,3 0,3 loglog n)n)

onde :onde :

h h –– umidade correspondente a n golpesumidade correspondente a n golpes

5.2.2 5.2.2 Limite de Plasticidade (LP)

�� Para determinaPara determinaçção do limite de plasticidade são usados ão do limite de plasticidade são usados 50,0g de material passando na peneira com abertura 50,0g de material passando na peneira com abertura igual a 0.42 mm. Desse material homogeneizando com igual a 0.42 mm. Desse material homogeneizando com áágua atgua atéé adquirir caracteradquirir caracteríística plstica pláástica, tomastica, toma--se cerca de se cerca de 15,0g e sobre uma placa de vidro, procura15,0g e sobre uma placa de vidro, procura--se fazer se fazer pequenos cilindros de solo com 3 mm de diâmetro e pequenos cilindros de solo com 3 mm de diâmetro e cerca de 10 centcerca de 10 centíímetros de comprimento, rolando o metros de comprimento, rolando o solo entre a mão e a placa de vidro atsolo entre a mão e a placa de vidro atéé que o cilindro que o cilindro apresente as primeiras fissuras. A umidade desse apresente as primeiras fissuras. A umidade desse material material éé definida com limite de plasticidade do solo definida com limite de plasticidade do solo ensaiado. Repeteensaiado. Repete--se pelo menos 2 vezes o processo se pelo menos 2 vezes o processo para obterpara obter--se o valor mse o valor méédio.dio.

SequênciaSequência do ensaio (LP)do ensaio (LP)

5.2.3 5.2.3 ÍÍndicendice de Plasticidade (IP)

� Índice de plasticidade é definido como a diferença entre o limite de liquidez e o de plasticidade:

IP = LL – LP

� Este índice tenta medir a maior ou menor plasticidade do solo, e fisicamente representa a quantidade de água que seria necessário acrescentar a um solo para que ele passasse do estado plástico ao liquido.

� Segundo Jenkins, os solos poderão ser classificados em:fracamente plásticos 1< IP < 7medianamente plásticos 7< IP < 15altamente plásticos IP > 15

GrGrááfico de Plasticidadefico de Plasticidade

5.2.4 5.2.4 ÍÍndice de Consistênciandice de Consistência

� A consistência de um solo no seu estado natural, com teor de umidade h, éexpressão numérica pela relação:

IC = ( LL – h ) / IP

� Segundo o IC as argilas classificam-se em:� - muito mole IC < 0� - moles 0 < IC < 0.5� - médias 0.5 < IC < 0.75� - rijas 0.75 < IC < 1.00 � - duras IC > 1.00

� O índice de consistência procura colocar a consistência de um solos em função do teor de umidade.

� Este índice busca situar o teor de umidade do solo no intervalo de interesse para a utilização na prática, ou seja entre o LL e o LP.

5.2.5 5.2.5 Limite de Contração (LC)

� A fronteira convencional entre o estado semi–sólido e o sólido é chamada de limite de contração.

� Tendo em conta que a grande maioria dos solos não apresentam, praticamente, diminuição de volume durante o processo de secagem, abaixo do limite de contração, Terzaghi sugeriu um método para a determinação do limite de contração, que consiste em medir a massa e o volume de uma amostra de um solo totalmente seca; diz-se então que o limite de contração éa umidade da amostra seca se tivesse seus vazios cheios de água.

� Considerando:

� S ∈ = h δPara solos saturados (S = 1)

� ∈ = h δ� temos,

� LC = ( γa / γs – 1 / δ) (*100)

� Podemos determinar LC de outro modo,� Para determinar o LC através dessa fórmula faz-se o seguinte ensaio:

� - Molda-se uma amostra com alto teor de umidade, seca-se em estufa e determina-se a umidade da amostra contraída;

� - Para se medir o Vs (volume de pastilha – V2) emprega-se o método de deslocamento do mercúrio, o mercúrio deslocado pelo solo é recolhido, e medido uma proveta graduada.

Limites de ConsistênciaLimites de Consistência-- ExercExercíícioscios

1) De um ensaio de limite de liquidez obteve-se os seguintes dados:

Nº. de golpes h(%)

36 35,8

29 37,7

23 40,2

18 42,4

13 44,8

8 49,2

e de um ensaio de limite de plasticidade obteve-se os seguintes dados:

cápsula nº h(%)

118 19,3

119 18,7

120 19,7

Com base nesses resultados, calcular o LL, LP e IP deste solo.

2) Calcular o LL, LP e o IP para o solo cujos resultados do ensaio se encontram a seguir:

Limite de liquidez

Cápsula 18 19 20 21 22

Solo+tara+água(g) 19,09 21,56 19,31 21,87 20,68

Solo+ tara(g) 17,59 19,53 17,57 19,54 18,55

Tara (g) 12,47 12,09 12,12 12,55 12,29

Nº. de golpes 43 32 26 17 14

Limite de plasticidade

Cápsula 1 2 3 4

Solo+tara+água(g) 11,57 12,09 12,02 12,40

Solo+ tara(g) 11,42 11,96 11,87 12,27

Tara (g) 10,56 11,19 10,96 11,52

3) Calcular o LL, LP e o IP para o solo cujos resultados do ensaio se encontram a seguir:

Limite de liquidez

Cápsula 18 19 20 21 22

Solo+tara+água(g) 18,22 23,07 20,42 21,12 20,75

Solo+ tara(g) 17,00 21,32 18,92 19,49 19,13

Tara (g) 10,47 12,17 11,23 11,57 11,42

Nº. de golpes 46 37 31 20 15

Limite de plasticidade

Cápsula 1 2 3

Solo+tara+água(g) 12,90 13,16 12,89

Solo+ tara(g) 12,00 13,07 12,80

Tara (g) 11,94 12,25 12,01

4) Calcular o limite de contração para o solo cujas características são:

Antes da contração

Massa amostra saturada: 30,14 g

Volume amostra saturada: 18,21cm3

Depois da Contração

Massa amostra seca: 18,75 g

Volume amostra seca: 9,12 cm3

LC = ((30,14 LC = ((30,14 –– 18,75) 18,75) –– (18,21 (18,21 –– 9,12) x 1) / 18,759,12) x 1) / 18,75

LC = 12,26%LC = 12,26%