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Plasticidade e Consistência dos solos 1 - Plasticidade 2 - Limites de consistência: - Limite de Liquidez - Limite de Plasticidade - Limite de Contração 3 - Índice de Plasticidade 4 - Índice de Consistência (“Liquidity”) 1 - Plasticidade: Plasticidade é a maior ou menor capacidade dos solos de serem moldados, sob certas condições de umidade, sem variação do volume. É uma propriedade de grande importância para as argilas (solos de textura fina). Devido à forma lamelar dos grãos das argilas, pode ocorrer um deslocamento das partículas sem variação do volume. As kaolinitas são menos plásticas devido à forma hexagonal de suas partículas. As propriedades plásticas dependem do teor de umidade, forma das partículas, granulometria e composição química e mineralógica.

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Comportamento tensão-deformação

Corpo elástico - quando recupera a forma e o volume primitivos ao cessar a ação das forças externas que o deformaram. Exemplo: aço doce Corpo plástico - quando não recupera seu estado original ao cessar a ação deformante. Exemplo: chumbo

Solo: comportamento elasto-plástico. O comportamento plástico ou elástico de um corpo não é absoluto, depende da intensidade das forças aplicadas. 2 - Limites de Consistência - Limites de Atterberg - (1911) Atterberg - trabalho com indústria cerâmica, necessidade da definição dos limites de maior e menor plasticidade das argilas. A presença de argilo-minerais nos solos finos permite que o solo seja moldado, com uma certa umidade. A quantidade de água ou teor de umidade nos vazios do solo fino influencia no seu comportamento na engenharia, ou seja, na sua plasticidade.

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Limites de Atterberg: Servem para comparar (ou medir) a quantidade d'água com os padrões do comportamento do solo na engenharia. São as quantidades d'água nos estágios críticos do solo, que são:

Estado líquido – solo com umidade muito elevada, se apresenta como um fluido denso. Estado plástico – devido à evaporação da água, o solo endurece e, para um certo h = LL (limite de liquidez) ele perde a capacidade de fluir, porém pode ser moldado e conservar sua forma. Estado semi-sólido – com a continuação da perda de umidade, o estado plástico desaparece até que, para h = LP (limite de plasticidade) o solo se desmancha ao ser trabalhado. Estado sólido – continuando a secagem, ocorre a passagem gradual para o estado sólido, a partir de h = LC (limite de contração). Limite de Liquidez (LL) É a quantidade de umidade do solo no qual o solo muda do estado líquido para o estado plástico, ou seja, perde a sua capacidade de fluir. A determinação é feita pelo Aparelho de Casagrande - MB-30, com pelo menos seis pontos. LL é a quantidade d'água na qual um corte padrão na amostra remoldada irá fechar à distância de 13 mm com 25 golpes.

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Curva de fluxo

A resistência que o solo oferece ao fechamento do sulco medida pelo número de golpes provém da sua resistência ao cisalhamento correspondente à umidade que apresenta. Para solos plásticos, no limite de liquidez, esta resistência tem valor constante de 25 g/cm² (2,5 kPa). Daí convencionou-se 25 golpes para fechar a ranhura é o LL. Pela curva o limite de liquidez pode ser determinado pela equação:

tgβnhLL

=

25

onde: β = declividade da curva de fluxo n = número de golpes para fechar a ranhura, 10 < n < 40 A determinação pode ser feita conhecendo-se apenas um ponto através da fórmula (U.S. Federal Highway Administration):

nhLL

log3,0419,1 −=

onde: h = teor de umidade n = número de golpes O intervalo do limite de liquidez pode ir de 0 a 1000, mas a maioria dos solos tem LL menor que 100.

Trabalhos recentes têm proposto a utilização do cone de penetração na determinação do LL.

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Limite de Plasticidade (LP) É o teor de umidade no qual o solo começa a se fraturar, quando se tenta moldar com ele um cilindro de 3mm de diâmetro e aproximadamente da largura da mão (10 cm) - MB-31. O LP pode ter valor de 0 a 100 (ou mais), mas a maioria dos solos tem LP menor que 40. Ainda não foi possível mecanizar satisfatoriamente este ensaio. Limite de Contração (LC) Teor de umidade a partir do qual o solo não mais se contrai, não obstante continue perdendo peso. É determinado tendo em vista que o índice de vazios é o mesmo quer para a amostra saturada (no momento em que cessa a contração) quer para a amostra completamente seca. Solo saturado: hLC =

Solo não saturado/seco: δγγ 1LCs

a −=

3 - Índice de Plasticidade (IP) Ajuda a definir a plasticidade de um solo; é a diferença entre os limites de liquidez e de plasticidade.

IP = LL - LP É muito útil para a classificação dos solos finos. A argila é mais compressível quanto maior for o IP. Segundo Jenkins:

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ARGILAS: Fracamente plásticas: 1 < IP < 7 Medianamente plásticas: 7 < IP < 15 Altamente plásticas: IP > 15 4 - Índice de consistência - "Liquidity" (IL) É o índice que dá a proporção de umidade natural na amostra de solo.

IPhLLIL −

=

h = umidade natural da amostra.

- Dá a proporção de umidade natural da amostra do solo

- Também definida como coesão

- Maior ou menor dureza em que a argila é encontrada na natureza

Índice de consistência Classificação do solo IL < 0 Muito moles

Consistência de vaza 0 < IL < 0,5 Plástica Mole

0,5 < IL < 0,75 Plástica Média 0,75 < IL < 1,0 Plástica Rija

IL > 1,0 Consistência Dura

5 – Atividade A plasticidade da argila depende de: a) natureza do mineral argílico b) quantidade de minerais argílicos

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Assim, Skempton (1953) observou que o índice de plasticidade é diretamente proporcional a fração de argila, em peso e (%) mais fina que 0,002 mm em tamanho, na amostra.

CIPA =

C = % fração de argila < 0,002mm ARGILAS:

Normais: 0,75 < A < 1,25 Inativas: A < 0,75 Ativas: A > 1,25

Exercícios: Caputo (Volume 3): 1.48 a 1.60