Mecânica dos Mecânica dos Solos ISolos 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 Goldschmidt mostraram 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 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.

5.2 Estados de 5.2 Estados de consistênciaconsistência 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 líquido – o solo apresenta aparência fluidaEstado líquido – o solo apresenta aparência fluida Estado plástico – solo se apresenta com característica Estado plástico – solo se apresenta com característica

moldávelmoldável Estado semi-sólido – o solo ainda apresenta retração ao Estado semi-sólido – o solo ainda apresenta retração ao

secamentosecamento Estado sólido – o solo não sofre mais variação volumétrica Estado sólido – o solo não sofre mais variação volumétrica

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 Aparelho de Casagrande”Casagrande”

Limite de LiquidezLimite de Liquidez

São colocados 70g de solo, que passa na peneira com São colocados 70g de solo, que passa na peneira com abertura igual a 0.42 mm, homogeneizada com água abertura igual a 0.42 mm, homogeneizada com água até formar uma pasta, na calota do aparelho. Com o até formar uma pasta, na calota do aparelho. Com o cinzel abrira-se uma ranhura no centro da calota. Gira-cinzel abrira-se uma ranhura no centro da calota. Gira-se a alavanca na velocidade de 2 revoluções por se a alavanca na velocidade de 2 revoluções por segundo, conta-se o números de golpes da calota, segundo, conta-se o números de golpes da calota, necessários para obter-se o fechamento da ranhura em necessários para obter-se o fechamento da ranhura em 1 cm entre as paredes inferiores. Convém na 1ª 1 cm entre as paredes inferiores. Convém na 1ª determinação com a pasta que sejam necessárias mais determinação com a pasta que sejam necessárias mais de 25 golpes para o fechamento da ranhura.de 25 golpes para o fechamento da ranhura.

Acrescentando-se água ao solo repete-se o processo Acrescentando-se água ao solo repete-se o processo anterior pelo menor 3 vezes. Dessa maneira resulta 4 anterior pelo menor 3 vezes. Dessa maneira resulta 4 pares de valores umidade x n.º de golpes que, pares de valores umidade x n.º de golpes que, colocadas no gráfico semi logarítmico com o n.º de colocadas no gráfico semi logarítmico com o n.º de golpes no eixo logarítmico, se alinham numa reta.golpes no eixo logarítmico, se alinham numa reta.

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

Sequência do ensaio (LL)Sequência do ensaio (LL)

De acordo com os estudos do Federal De acordo com os estudos do Federal Highway Administration, o limite de Highway Administration, o limite de liquidez por ser determinado, liquidez por ser determinado, conhecido “um só ponto”, pela conhecido “um só ponto”, pela fórmula :fórmula :

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

onde :onde :

h – umidade correspondente a n h – umidade correspondente a n golpesgolpes

5.2.2 5.2.2 Limite de Plasticidade (LP)

Para determinação do limite de plasticidade Para determinação do limite de plasticidade são usados 50,0g de material passando na são usados 50,0g de material passando na peneira com abertura igual a 0.42 mm. Desse peneira com abertura igual a 0.42 mm. Desse material homogeneizando com água até material homogeneizando com água até adquirir característica plástica, toma-se cerca adquirir característica plástica, toma-se cerca de 15,0g e sobre uma placa de vidro, procura-de 15,0g e sobre uma placa de vidro, procura-se fazer pequenos cilindros de solo com 3 mm se fazer pequenos cilindros de solo com 3 mm de diâmetro e cerca de 10 centímetros de de diâmetro e cerca de 10 centímetros de comprimento, rolando o solo entre a mão e a comprimento, rolando o solo entre a mão e a placa de vidro até que o cilindro apresente as placa de vidro até que o cilindro apresente as primeiras fissuras. A umidade desse material é primeiras fissuras. A umidade desse material é definida com limite de plasticidade do solo definida com limite de plasticidade do solo ensaiado. Repete-se pelo menos 2 vezes o ensaiado. Repete-se pelo menos 2 vezes o processo para obter-se o valor médio.processo para obter-se o valor médio.

Sequência do ensaio (LP)Sequência do ensaio (LP)

5.2.3 Índice5.2.3 Índice 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

Gráfico de PlasticidadeGráfico de Plasticidade

5.2.4 Índice de Consistência5.2.4 Índice de Consistência A consistência de um solo no seu estado natural, com teor

de umidade h, é expressão 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 é a umidade da amostra seca se tivesse seus vazios cheios de água.

Considerando: S = h

Para solos saturados (S = 1) = h

temos, LC = ( a / s – 1 / ) (*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 Consistência- Limites de Consistência- ExercíciosExercícios

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