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Apostila Mecânica dos Solos I - USP

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suficiente de água para atuar como lubrificante. Entretanto, se quantidade de
água for maior que a necessária para que tal ocorra, é evidente que se formara uma suspensão,
com característica de um fluido viscoso. Ocorreu, portanto, uma alteração do estado de
consistência do solo, assunto que será tratado no próximo item.
Em resumo, pode-se dizer que a plasticidade está associada aos solos finos, e depende
do argilo-mineral, e da quantidade de água no solo.
4.2 - Estados de Consistência
A plasticidade, portanto, é um estado de consistência circunstancial, que depende da
quantidade de água presente no solo.
Assim, em função da quantidade de água presente no solo, podem-se ter vários estados
de consistência, os quais, em ordem d crescente de teor de umidade, são:
a - estado liquido: o solo apresenta as propriedades e a aparência de uma suspensão e, portanto,
não apresenta nenhuma resistência ao cisalhamento;
b - estado plástico: no qual ele apresenta a propriedade de plasticidade;
c - estado semi-sólido: o solo tem a aparência de um sólido, entretanto, ainda passa pôr
variações de volume, ao, ser secado
d - estado sólido: não ocorrem mais variações de volume, peIa secagem do solo.
A Figura 15 ilustra os diversos estados de consistência de um solo.
4.3 - Limites de Consistência
A passagem de um estado para outro não é repentina, mas sim, gradual, o que torna
difícil estabelecer um critério, para demarcar os limites entre os diversos estados. De fato, esses
limites são estabelecidos arbitrariamente, a partir de ensaios padroniza dos. Os limites de
consistência são também conhecidos como limites de Atterberg, que foi quem primeiro se
preocupou em estabelecê-los. As idéias iniciais de Atterberg, baseadas em conceitos
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estritamente empíricos permaneceram, entretanto, houve necessidade de realizar algumas
modificações na técnica de obtenção dos limites para que se tivesse um resultado padronizado.
a. Limite de Liquidez
A fronteira convencional entre o estado líquido e o estado plástico (teor de umidade – w1) foi
chamada pôr Atterberg de limite de liquidez (LL, ou wL) o a sua obtenção foi padronizado por
Casagrande. A Figura 16 mostra o aparelho de Casagrande, com as dimensões padrão, para
determinação do limite de liquidez.
A técnica do ensaio consiste em colocar na concha do aparelho uma pasta de solo, que
passou na peneira #40. Faz-se com o cinzel uma ranhura e, em seguida, gira-se a manivela, a
razão de duas revoluções, pôr segundo, fazendo com que a concha caia em queda livre e bata
contra a base do aparelho.
Conta-se o número de golpes para que a ranhura se feche, numa extensão de 12 mm, e,
em seguida, determina-se o teor de umidade do solo. O processo é repetido, para diferentes
teores de umidade. Os valores obtidos são lançados em um gráfico semilogarítmico em que as
ordenadas se têm os teores de umidade e nas abcissas o numero de golpes.
Traça-se a reta média, que passa pôr esses pontos, e determina-se o teor de umidade
correspondente a 25 golpes, o qual ser o limite de liquidez do solo. A Figura 17 ilustra a forma
de obtenção do limite de liquidez.
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b. Limite de Plasticidade
O teor de umidade que determina a fronteira entre o estado plástico e o estado semi-
sólido é chamado de Limite de plasticidade (LP ou wp).
Para sua determinação, faz-se uma pasta com o solo que passa na peneira # 40, e em
seguida procura-se rolar essa pasta, com auxilio da palma da mão, sobre uma placa de vidro
esmerilhado, fim de formar pequenos cilindros. Quando o cilindro assim forma do atingir um
diâmetro de 3 mm, e começar a apresentar fissuras interrompe-se o ensaio e determina-se o teor
de umidade do sol formador do cilindro.
Repete-se a operação algumas vezes, para se obter um valor médio do teor de umidade,
o qual será o limite de plasticidade do solo.
Neste ensaio, se o solo estiver com muita água, obtêm-se cilindros com diâmetros
inferiores a 3 mm sem que ocorram fissura. Será necessário então remoldar o solo e rola-lo
novamente, par que só vão eliminando a água, até que se consiga o resultado desejado. Em caso
contrário (solo muito seco) é necessário acrescentar água e reiniciar o ensaio, até que se
consigam “rolinhos" de solo que fissurem com um diâmetro de 3 mm.
c. Limite de Contração
A fronteira convencional entre o estado de consistência semi-sólido e o sólido é
chamada de limite de contração (LC).
A observação de que a maior parte dos solos não apresenta redução de volume, quando
submetidos à secagem abaixo do limite d contração, permite determinar esse limite mediante
medida de massa e do volume de uma amostra de solo completamente seca. Quando tal ocorre,
o limite de contração corresponde ao teor de umidade que satura os vazios da amostra de solo.
A Figura 18 esquematiza determinação do limite de contração, nesse caso:
w
s
s
w
s
w MVM
M
MLC ρρ 


 −==



 −=
ss
w M
VLC ρρ
1
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É óbvio que para tal determinação é necessário conhecer a massa específica dos sólidos
do solo. A determinação padronizada desse limite em laboratório é feita, partindo-se dê uma
pasta de solo (cujo teor de umidade (w) corresponde, geralmente, a 10 golpes no aparelho de
Casagrande) que e colocada num recipiente do qual se conhece o volume (V).
Em seguida, o solo é deixado secar lentamente, à sombra, e depois é levado à estufa até
constância do peso (Ms). Determinasse volume do solo seco (V1), utilizando o recipiente
esquematizado na Figura 19, em que se obtém o peso de mercúrio deslocado (MHg ):
6,131
MHgV =
O limite de contração é obtido pôr meio da seguinte expressão:
w
sM
VVwLC ρ⋅−−= 0
Como é possível observar, o LC assim determinado depende do teor de umidade inicial
(w) do ensaio.
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4.4 - Índices de Consistência
A partir dos limites de consistência, são calculados vários índices, dentre os quais
sobressaem os índices de plasticidade (IP) e de consistência (IC) por causa de sua maior
utilização, na prática.
O índice de plasticidade é definido como a diferença entre o limite de liquidez e o de
plasticidade, ou seja:
IP = LL - LP
Tal índice tenta medir a maior ou menor plasticidade do solo, e fisicamente
representaria a quantidade de água que seria necessário acrescentar a um solo, para que ele
passasse do estado plástico ao líquido.
O índice de consistência procura colocar a consistência de um solo em função do teor
de umidade (w) e é definido como:
LPLL
wLLIC −
−=
Esse índice busca situar o teor de umidade do solo no intervalo de interesse para a
utilização na prática, ou seja, entre o limite de liquidez e o de plasticidade. Entretanto, tem-se
notado que tal índice não acompanha, com fidelidade, as variações de consistência de um solo,
fazendo com que esteja gradativamente caindo em desuso.
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CAPÍTULO IV5
ESTRUTURA DOS SOLOS
1 - Introdução
Define-se a estrutura do solo como a forma pela qual estão dispostas as suas partículas,
formando um agregado. Na verdade a estrutura constituiria a propriedade que proporciona a
integridade do solo, o que torna o conceito mais amplo e abrangente. Dentre os principais
componentes da estrutura do solo, destacar-se-iam então: a mineralogia, o tamanho e arranjo
físico, bem como as proporções relativas das articulas tamanho dos poros e distribuição das
fases fluidas nesses poros; a química das três fases constituintes do solo, com ênfase nas forças
existentes entre as partículas.
2 - Estrutura dos Solos Grossos
No caso das areias, supondo-se formadas de grãos esféricos e uniformes, compreende-
se facilmente que a disposição dos grãos só poderá variar entre uma estrutura fofa e uma
estrutura compacta, conforme se vê na Figura 20.
Essas estruturas são chamadas do tipo intergranular e a força que atua (prevalece)
quando do processo da sedimentação, é a de gravidade (peso próprio dos grãos).