Relatório 02 - Limite de plasticidade e limite de liquidez

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Jonathas Dias de Sousa
determinação do limite de liquidez e limite de plasticidade
Palmas – TO
2015
Jonathas Dias de Sousa
determinação do limite de liquidez e limite de plasticidade
Relatório apresentado como requisito parcial para formação de nota alusiva a G1, referente à unidade curricular Mecânica dos Solos, do curso de Engenharia Civil, ministrada pela Prof.ª Jacqueline Henrique.
Orientadora: Prof.ª Jacqueline Henrique
INTRODUÇÃO
O estudo prévio das características de um solo onde será implantada uma obra ou de onde será retirado material para aterros é a garantia de sucesso na construção de qualquer empreendimento. 
Obras de terra são em maioria de infraestrutura, ou seja, quando bem executadas garantem durabilidade, estabilidade e gastos desnecessários posteriormente com reparos ou combates a patologias.
Segundo Caputo (1988, p. 52),
A plasticidade é normalmente definida como uma propriedade dos solos, que consiste na maior ou menor capacidade de serem eles moldados, sob certas condições de umidade, sem variação de volume. Trata-se de uma das mais importantes propriedades da argila.
O mesmo autor define liquidez como o momento onde o solo com alto teor de umidade passa a se comportar como um líquido denso.
Definir os limites de liquidez e limite de plasticidade é encontrar o teor de umidade onde ocorre a transição de líquido para plástico e de plástico para semi-sólido, respectivamente. 
Conhecer esses limites nos ajuda a entender o comportamento do solo conforme a umidade é alterada. Isso é importante para a escolha de fundações adequadas, cálculos de taludes e barragens, determinação conveniente de umidade para compactação de solos em construção de rodovias, entre outras inúmeras soluções para engenharia.
OBJETIVO
Determinar o limite de liquidez conforme estabelecido na NBR 6459/1984. E determinar o limite de plasticidade conforme NBR 7180/1984.
ENSAIOS
Limite de Liquidez
A determinação do teor de umidade da amostra a 25 golpes no aparelho Casagrande é o limite de liquidez do mesmo. Para obtenção deste valor faz-se determinações com golpes próximos a 25 para mais e para menos e depois analisado o gráfico representante desses dados.
O ensaio ocorreu no dia 10 de setembro de 2015, no laboratório de solos do Centro Universitário Luterano de Palmas, sob a supervisão do técnico de laboratório Miller e a professora Jacqueline Henrique.
Materiais e Equipamentos
200 g de solo, conforme NBR 6457/86;
Agua;
Aparelho Casagrande
Cadinho;
Cinzel;
Espátula.
Procedimentos de Execução do Ensaio
Com os 200 g de solo dentro do cadinho iniciou-se o processo de umidificação da amostra. Após mexer com a espátula até o aspecto um pouco moldável da amostra, colocou-se parte dela na concha do aparelho Casagrande, nivelando-a com auxilio da espátula. Passou-se o cinzel ao meio da amostra sobre a concha deixando à vista o fundo metálico. Nivelaram-se as rebarbas formadas com a espátula e iniciou-se o golpeamento girando a manivela do aparelho Casagrande. Cada golpe foi contado e o processo terminou com a união mínima do vão criado pelo cinzel (Figura 01).
Figura 01 – Aparelho Casagrande com amostra fechada após os golpes.
Retirou-se imediatamente a parte onde ocorreu a união, coloco-a em um capsula e peso-a, anotando-se a massa inicial e a quantidade de golpes. A amostra que restou no aparelho retornou-a para o cadinho e acrescentou-se um pouco mais de água, para assim, alterar a umidade anterior. Após a nova umidificação, repetiu-se todo o processo anterior. Ao todo foram feitos cinco processos completos desde a alteração da umidade a pesagem das capsulas. Após a ultima pesagem colocou-se as capsulas na estufa para secagem e calcularmos posteriormente o teor de umidade em cada uma. 
Análise de Dados
Após pesagem e secagem em estufa encontramos os dados da tabela a seguir:
	LIMITE DE LIQUIDEZ
	CÁPULAS
	1
	2
	3
	4
	5
	Massa úmida + Cápsula (g)
	47,9
	49,1
	43,0
	49,5
	45,4
	Massa seca + Cápsula (g)
	42,9
	43,5
	33,6
	38,1
	34,1
	Massa Cápsula (g)
	15,4
	17,4
	12,2
	17,5
	17,6
Tabela 01 – Tabela de dados para análise.
Aplicou-se a fórmula para obtenção do teor de umidade individual de cada cápsula:
Onde:
é o teor de umidade (%);
é a massa do solo úmido ou inicial (g);
é a massa seca ou final (g);
é a massa da cápsula (g).
Como resultado dos teores de umidade, obtivemos a tabela a seguir:
	LIMITE DE LIQUIDEZ
	CÁPULAS
	1
	2
	3
	4
	5
	Massa úmida + Cápsula (g)
	47,9
	49,1
	43,0
	49,5
	45,4
	Massa seca + Cápsula (g)
	42,9
	43,5
	33,6
	38,1
	34,1
	Massa Cápsula (g)
	15,4
	17,4
	12,2
	17,5
	17,6
	Teor de umidade (%)
	18,2
	21,5
	43,9
	55,3
	68,5
	Numero de Golpes
	40
	33
	26
	21
	13
Tabela 02 – Teores de umidade por cápsula.
	O limite de liquidez pode ser estabelecido substituindo x na equação de ajuste linear onde os pares ordenados (x,y) são respectivamente número de golpes e teor de umidade. Após ajuste linear a equação a seguir foi encontrada:
Onde:
é o limite de liquidez (%);
 é o numero de golpes.
Outra forma de encontrar o limite de liquidez é através da fórmula:
Onde:
é o limite de liquidez (%);
 é o teor de umidade por cápsula.
 é o numero de golpes para cada teor.
Obs.: os resultados obtidos pela formula são valores individuais sendo necessário efetuar uma média simples dos valores, achando assim o valor do limite de liquidez.
A NBR 6459/1984 diz que para obtenção do resultado de limite de liquidez deve-se construir um gráfico com ordenadas em escala logarítmica, sendo essas o numero de golpes e as abcissas, em escala aritmética, o teor de umidade. Colocam-se os dados e traça-se uma reta mais próximo possível dos pontos. Em seguida traça-se uma reta do número de golpes igual a 25 até a reta feita anteriormente, ligasse a abcissa correspondente e encontra-se o valor de LL (Figura 02).
Figura 02 – Limite de liquidez pelo método do gráfico.
Resultados e Discussão
Como resultado da analise dos dados colhidos, obtivemos para o ajuste linear o limite de liquidez de 44,65 %, para a média dos resultados individuais 40,61 % e para a análise do gráfico 42 %. 
Os resultados apresentados foram diferentes, isso mostra o quanto o método escolhido para calcular pode interferir significativamente o resultado.
Conclusão
Por não apresentar nenhum problema na execução do procedimento do ensaio concluímos que o mesmo é valido com resultado de limite de liquidez de 42 %, já que este foi o valor obtido através do cálculo citado pela NBR 6459/84.
Limite de Plasticidade
O teor de umidade da amostra quando esta passa a apresentar fissuras ao ser moldada em formato cilíndrico com diâmetro de 3 mm e comprimento de 10 cm é o limite de plasticidade de um solo.
O ensaio ocorreu no dia 10 de setembro de 2015, no laboratório de solos do Centro Universitário Luterano de Palmas, sob a supervisão do técnico de laboratório Miller e a professora Jacqueline Henrique.
Materiais e Equipamentos
200 g de solo, conforme NBR 6457/86;
Agua;
Cadinho;
Espátula;
Gabarito cilíndrico para comparação;
Placa de vidro de superfície esmerilhada.
Procedimentos de Execução do Ensaio
Umidificou-se a amostra de solo no cadinho mexendo com a espátula até obter uma consistência moldável. Depositou-se parte da amostra sobre a placa de vidro e com a palma das mãos começou-se a modelar até obter um cilindro de espessura igual ao gabarito, 3 mm, e com fissuras (Figura 03). Cortou-se o cilindro moldado com o mesmo tamanho do gabarito e o depositou em uma cápsula pesando-a logo em seguida. Foram feitos 5 moldes, molhando sempre que necessário a amostra de solo, para manter resultados de teor de umidade próximos, já que a umidade relativa do ar no dia 10 de setembro de 2015 na cidade Palmas-TO estava baixa. As cápsulas foram levadas para secagem em estufapor 24h.
Figura 03 – Amostra sendo moldada com a palma da mão.
Análise de Dados
Após secagem em estufa tivemos como resultado a tabela a seguir: 
	LIMITE DE PLASTICIDADE
	CÁPULAS
	1
	2
	3
	4
	5
	Massa úmida + Cápsula (g)
	9,7
	9,6
	9,8
	10
	9,6
	Massa seca + Cápsula (g)
	9,5
	9,4
	9,5
	9,6
	9,4
	Massa Cápsula (g)
	8,2
	8,1
	8,2
	8,5
	8,0
Tabela 03 – Resultado de massa seca por cápsula.
Aplicou-se a fórmula para obtenção do teor de umidade individual de cada cápsula:
Onde:
é o teor de umidade (%);
é a massa do solo úmido ou inicial (g);
é a massa seca ou final (g);
é a massa da cápsula (g).
Como resultado dos teores de umidade, obtivemos a tabela a seguir:
	LIMITE DE PLASTICIDADE
	CÁPULAS
	1
	2
	3
	4
	5
	Massa úmida + Cápsula (g)
	9,7
	9,6
	9,8
	10
	9,6
	Massa seca + Cápsula (g)
	9,5
	9,4
	9,5
	9,6
	9,4
	Massa Cápsula (g)
	8,2
	8,1
	8,2
	8,5
	8,0
	Teor de umidade (%)
	15,4
	15,4
	23,1
	36,4
	15,9
Tabela 04 – Limites de plasticidade individuais.
	Para a obtenção do limite de plasticidade faz-se a média simples dos teores de umidade individuais, entretanto, a NBR 7180/1984 diz que o resultado individual não pode diferir em mais de 5 % da média e que a quantidade mínima de amostras para validação do ensaio não pode ser inferior a 3.
Resultados e Discussão
Após realização da media simples de todos os teores de umidade encontramos o valor de 21,4 % de limite de plasticidade, entretanto, os resultados individuais não poderiam diferencia em mais que 1,62 % em relação a média. Ocorreu que todos os resultados tiveram diferença maior que essa.
Para conseguirmos obter o valor para o limite de plasticidade respeitando o normatizado pela NBR, pegamos os valores das capsulas 1, 2 e 5. Com a média simples obtivemos 15,6 %, podendo agora a diferença ser de até 0,778 %. Todos os valores foram inferiores a esse. Portanto o limite de plasticidade é de 15,6 %.
Conclusão
Por não apresentar nenhum problema na execução do procedimento do ensaio e por ter sido respeitado todos os critérios estabelecidos pela NBR 7180/1984, concluímos que o mesmo é valido com resultado de limite de plasticidade de 15,6 %.
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Com posse dos limites de liquidez e limite de plasticidade podemos definir o índice de plasticidade (IP). O índice de plasticidade é o espaço onde o solo se comporta plasticamente e é resultado da formula abaixo: 
Substituindo,
Conforme verificado, o índice de plasticidade do solo é de 26,4 %. De acordo com a classificação, solos com IP maior que 15% são classificados como solo altamente plástico. Portanto o solo estudado apresenta características de solo altamente plástico.
 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Amostras de solo – Preparação para ensaios de compactação e ensaios de caracterização – NBR 6457. Rio de Janeiro, 1986.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Solo – Determinação do limite de liquidez – NBR 6459. Rio de Janeiro, 1984.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Solo – Determinação do limite de plasticidade – NBR 7180. Rio de Janeiro, 1984.
CAPUTO, Homero Pinto. Mecânica dos solos e suas aplicações: Fundamentos. 6. ed. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos Editora S.A., 1988. 2 v.
FIORI, Alberto Pio; CARMIGNANI, Luigi. Fundamentos de mecânica dos solos e das rochas. 2. ed. Curitiba: Ufpr, 2009. 602 p.
ORTIGÃO, J. A. R.. Introdução à mecânica dos solos dos estados críticos. 2. ed. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos Editora S.A., 1995. 378 p.