4- Plasticidade_

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Mecânica dos Solos 
TEMA III: Relacoes Vulometricas, Conciestencia e Clasificação dos solos
SUMARIO: 
1- Índices físicos dos solos
2- Pasticidade e Consistência dos solos
3- Classificação dos solos
 
PLASTICIDADE
Os solos que apresentam certa porcentagem da fração fina (silte e argila), não podem ser adequadamente caracterizados pelo ensaio de granulometria. São necessários outros parâmetros tais como: forma das partículas, a composição mineralógica e química e as propriedades plásticas, que estão intimamente relacionados com o teor de humidade.
Define-se plasticidade como sendo propriedade dos solos finos que consiste na maior ou menor capacidade de serem moldados sob certas condições de humidade, sem variacao de volume.
As partículas que apresentam plasticidade são, principalmente, os argilo-minerais. Os minerais como o quartzo e o feldspato não desenvolvem misturas plásticas, mesmo que suas partículas tenham diâmetros menores do que 0,002mm.
A influência do teor de humidade nos solos finos pode ser facilmente avaliada pela análise da estrutura destes tipos de solos.
As ligações entre as partículas ou grupo de partículas são fortemente dependentes da distância. Portanto, as propriedades de resistência e compressibilidade são influenciadas por variações no arranjo geométrico das partículas. Quanto maior o teor de humidade implica em menor resistência.
No inicio do século XX, um químico sueco Albert Atterberg, realizou pesquisas sobre as propriedades dos solos finos (consistência). Segundo ele, os solos finos apresentam variações de estado de consistência em função do teor de humidade. 
Isto é, os solos apresentam características de consistência diferentes conforme os teores de humidade que possuem. Há teores de humidade limite que foram definidos como limites de consistência ou limites de Atterberg. 
O termo consistência refere-se primariamente ao grau de resistência e plasticidade do solo que dependem das ligações internas entre as partículas do solo.
Estados de consistência
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Portanto, arbitrariamente, dependendo do teor de humidade o comportamento do solo pode ser dividido em quatro estados básicos: solido, semissólido, plástico e liquido, conforme a figura.
O teor de humidade, em percentagem no qual a transição do estado solido para o semissólido ocorre e definido como limite de contração.
Pode-se ainda distinguir entre os estados de consistência semi-solido para o plástica o limite plasticidade e do estado plastico para o liquido o limite liquido. 
Os limites se baseiam na constatação de que um solo argiloso ocorre com aspectos bem distintos conforme o seu teor de humidade. 
Quando muito húmido, ele se comporta como um liquido, quando perde parte de sua agua, fica plástico, e quando mais seco, torna-se quebradiço.
Exemplo: Solo transportado e depositado por um rio que transborda invadindo as ruas duma cidade.
Os teores de humidade correspondentes aos limites de consistência entre sólido e semi-sólido; semi-sólido e plástico; e plástico e líquido são definidos como: limite de contração, limite de plasticidade e limite de liquidez.
Estados e limites de consistência
A Figura: lembrando que ΔV = Vo – Vf é igual ao volume de água da amostra, perdido por secamento, para se passar do estado líquido ao sólido.
Determinação experimental dos limites de consistência
A delimitação entre os diversos estados de consistência é feita de forma empírica. Inicialmente realizada por Albert Atterberg e a padronização dos ensaios para a determinação dos limites de consistência por Arthur Casagrande.
Limite de liquidez LL:
Teor de humidade que separa o estado de consistência liquido do plástico e para o qual o solo apresenta uma pequena resistência ao cisalhamento.
Determina-se mediante ensaio que utiliza o aparelho de Casagrande
Ensaio para determinar LL
NORMA 
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1) coloca-se na concha do aparelho de Casagrande uma pasta de solo passando #40 e com humidade próxima de seu limite de plasticidade. 
2) faz-se um sulco na pasta com um cinzel padronizado. 
3) Aplicam-se golpes à massa de solo, girando-se uma manivela, a uma velocidade padrão de 2 golpes por segundo.
Esta manivela é solidária a um eixo, o qual por possuir um excêntrico, faz com que a concha do aparelho de casagrande caia de uma altura padrão de aproximadamente 1cm. 
4) Conta-se o número de golpes necessário para que a ranhura de solo se feche em uma extensão em torno de 1cm. 
5) Retira-se uma amostra do local onde o solo se uniu determina-se o teor de humidade.
Repete-se este processo ao menos 5 vezes, geralmente empregando-se valores de humidade crescentes. 
6) lançam-se os pontos experimentais obtidos, em termos de humidade versus log N° de golpes. 
7) Ajusta-se uma recta passando por esses pontos. 
Procedimentos
Passo 3: Conforme a concha vai batendo na base, os taludes tendem a escorregar e a abertura na base da ranhura começa a se fechar. 
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Convencionou-se, que no ensaio de Casagrande, o teor de humidade correspondente a 25 golpes, necessários para fechar a ranhura, é o limite de liquidez.
Limite de plasticidade LP:
O Limite de Plasticidade é definido como o menor teor de humidade com o qual se consegue moldar um cilindro de 3 mm de diâmetro e 10cm de comprimento, rolando-se o solo com a palma da mão sobre uma placa de vidro.
É o valor de humidade para o qual o solo passa do estado semi-sólido para o estado plástico.
Ensaio para determinar LP
1) prepara-se uma pasta com o solo que passa na #40, fazendo-a rolar com a palma da mão sobre uma placa de vidro, formando um pequeno cilindro.
2) quando o cilindro de solo atingir o diâmetro de 3mm e apresentar fissuras, mede-se a humidade do solo. 
3) esta operação é repetida pelo menos 5 vezes, 
Controle:
6. O limite de plasticidade sera o valor médio dos teores de humidade determinados.
p
O ensaio inicia-se rolando, sobre a face esmerilhada da placa, uma amostra de solo com um teor de humidade inicial próximo do limite de liquidez, até que, duas condições sejam, simultaneamente, alcançadas: o rolinho tenha um diâmetro 3 mm e o aparecimento de fissuras (inicio da fragmentação)
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É o valor de humidade para o qual o solo passa do estado sólido para o estado semisólido. 
Uma argila, inicialmente saturada e com um teor de humidade próximo do limite de liquidez, ao perder água sofrerá uma diminuição do seu volume igual ao volume de água evaporada, até atingir um teor de humidade igual ao limite de contração. A partir deste valor a amostra secará a volume constante, ex figura abaixo.
Limite de contração (LC)
O limite de contração é igual a:
LC = (Pa/Ps)x100
CASO 1: Quando se conhece o peso específico dos sólidos (γg), o peso de água, poderá ser calculada por:
Pa = (Vf - Ps/γg) . γa
LC = [γa . (Vf/Ps - 1/γg)]x100
CASO 2: Se o peso específico dos sólidos não é conhecido, o limite de contração pode ser determinado pela expressão:
LC = [h - γa . (V0 - Vf)/Ps]x100
Onde h é o teor de humidade de moldagem do corpo de prova.
Índices de Consistência 
Uma vez conhecidos os limites de consistência de um solo, vários índices podem ser definidos. 
Índice de plasticidade 
Índice de plasticidade (IP) corresponde a faixa de valores de humidade do solo na qual ele se comporta de maneira plástica. É a diferença numérica entre o valor do limite de liquidez e o limite de plasticidade.
IP = LL – LP
IP é uma maneira de avaliarmos a plasticidade do solo. Fisicamente representaria a quantidade de água que seria necessário a acrescentar a um solo, para que ele passasse do estado plástico ao líquido.
Este índice determina o caráter de plasticidade de um solo, assim, quando maior o “IP”, tanto mais plástico será o solo.
 Fracamente plásticos 1 < IP ≤ 7
 Medianamente plásticos 7 < IP ≤ 15
 Altamente plásticos IP > 15
Grau de contração (C)
É a razão da diferença entre os volumes inicial (Vo) e final (Vf) após a secagem da amostra, expressa em percentagem:
Segundo Scheidig, a compressibilidade de um solo cresce com o grau de contração,tem-se:
solos bons C < 5%
solos regulares 5% < C < 10%
solos sofríveis 10% < C < 15%
solos péssimos C > 15%
C = (Vo - Vf)/ Vo