Aula 10 Limites Consistencia

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ESTADOS DE CONSISTÊNCIA
Limites de consistência (LL, LP, LC)
Professora: Júlia Righi
Notas de aula: Professor Roberto Ferraz/UFJF
Aula 10
A experiência mostra que, para solos cuja textura é composta
por um certa porcentagem de fração fina (solos argilosos), não
basta a granulometria para caracterizá-los.
Isto ocorre porque as propriedades desses solos (principalmente a
plasticidade) dependem do teor de umidade, além da forma das
partículas e de sua composição química e mineralógica.
1 Consistência e plasticidade dos solos
Plasticidade: definida como a propriedade dos solos relacionada
com a maior ou menor capacidade destes serem moldados, sob
certas condições de umidade, sem variação de volume.
Argilas 
plásticas são 
importantes 
para a indústria 
cerâmica
No entanto, solos 
muito plásticos
sofrem elevadas 
variações de 
volume ao 
secarem ou 
absorverem água
A plasticidade dos solos se deve principalmente aos argilominerais, às
micas e ao húmus presentes na fração argila.
A Plasticidade é uma das propriedades mais importantes das
argilas (Partículas de tamanho inferior a 0,002 mm) e está
relacionada com sua afinidade com a água.
Tipos de substâncias geralmente presentes na fração argila dos solos.
(Caulinita, ilita, vermiculita, esmectita, etc.)
O teor e o tipo dos argilominerais presentes na fração argila dos
solos, são os fatores de maior importância na grande maioria dos
casos.
O químico sueco Albert Atterberg observou que os solos finos
exibem características de consistência diferentes conforme os teores
de umidade em que se encontram.
2 Estados de Consistência
À medida que a água evapora ocorre endurecimento do solo.
Em umidades 
muito altas... 
O solo se apresenta como um fluido denso, com
uma consistência associada ao estado líquido.
Estados de consistência de solos finos
Aumento 
do teor de 
umidade
Estado 
sólido
Estado semi-
sólido
Estado 
plástico
Estado 
líquido
w = 0% wC ou LC wP ou LP wL ou LL
Para um certo valor de umidade, o solo perde
sua capacidade de fluir, podendo, porém, ser
moldado facilmente e conservar sua forma.
Nessa condição 
o solo está no 
estado plástico.
Limite de liquidez do solo (wL = LL)  teor de umidade, no qual 
o solo passa do estado líquido para o estado plástico.
Estados de consistência de solos finos
Aumento 
do teor de 
umidade
Estado 
sólido
Estado semi-
sólido
Estado 
plástico
Estado 
líquido
w = 0% wC ou LC wP ou LP wL ou LL
Continuando a perda de água, haverá
um teor de umidade em que o estado
plástico desaparece e o solo se
desmancha ao ser trabalhado.
Nessas condições 
 solo no estado 
semi-sólido.
Limite de plasticidade do solo (wP ou LP)  teor de umidade 
que marca a passagem do estado plástico para o semi-sólido.
Continuando a secagem do solo, ocorre a passagem gradual
para o estado sólido, quando então apesar de haver redução
de umidade, não ocorrem mais variações volumétricas.
Limite de contração (wC ou LC)  teor de umidade que
marca a passagem do estado semi-sólido para o estado sólido.
Os teores de umidade que marcam os limites entre os estados de
consistência são denominados de limites de consistência ou
limites de Atterberg (LL, LP e LC).
Relação entre os estados de consistência e as variações
volumétricas nos solos finos.
Obs.: para teores de umidade acima do LC, o solo se encontra
saturado (Sr = 100%).
(Saturado)(Parcialmente 
Saturado)
VL , VP e V0 
Volumes do solo 
nos teores de 
umidade 
correspondentes 
ao LL, LP e LC, 
respectivamente.
VL
VP
A plasticidade de um solo argiloso está relacionada à forma de suas
partículas, a qual é característica do argilomineral existente no solo.
Solos granulares  Diversas propriedades podem ser estimadas a
partir de sua curva granulométrica.
Limites de consistência de alguns argilominerais
Uma maior quantidade de argilominerais reativos no solo resulta em
maiores valores de LL e de LP para o mesmo.
Ensaios de
laboratório:
NBR 7183/1982 – Det. do limite e relação de contração de solos
NBR 6459/1984 – Solo – Determinação do limite de liquidez
NBR 7180/1984 – Solo – Determinação do limite de plasticidade
Solos finos  Além da curva granulométrica é necessário conhecer
os limites de consistência do solo (LL e LP).
3 Determinação do Limite de Liquidez (LL)
1 – Tomar uma fração da amostra seca ao ar e passar na
peneira de malha 0,42 mm, de modo a obter cerca de
200 g de material passado.
2 – Colocar a amostra em uma 
cápsula de porcelana, 
adicionar água destilada 
em pequenos 
incrementos, amassando 
e revolvendo, vigorosa e 
continuamente com 
auxílio de uma espátula 
de forma a obter uma 
pasta homogênea.
O tempo de homogeneização deve estar entre 15 e 30 minutos.
3 – Transferir parte da 
mistura para a concha 
do aparelho de 
Casagrande, moldando-a 
de forma que na parte 
central a espessura seja 
da ordem de 10mm.
Dividir a 
massa de solo 
em 2 partes 
passando o 
cinzel através 
da mesma.
Motor elétrico
Contador do 
no de golpes
4 – Golpear a concha 
contra a base, deixando-a 
cair em queda livre, 
girando a manivela à 
razão e 2 voltas por 
segundo. 
5 – Anotar o número de golpes necessário 
para que as bordas inferiores da ranhura 
se unam numa extensão de 13mm.
6 – Transferir imediatamente uma 
pequena quantidade do material de junto 
das bordas que se uniram para uma 
cápsula para determinar a umidade.
7 – Transferir o restante da massa para a cápsula de
porcelana. Lavar e enxugar o cinzel.
8 – Adicionar água destilada à amostra e homogeneizar
durante pelo menos 3 minutos, amassando e revolvendo
vigorosa e continuamente com auxílio da espátula.
9 – Repetir as operações anteriores, obtendo o segundo ponto
do ensaio.
10 – Repetir todo o procedimento de modo a obter pelo menos
mais 3 pontos de ensaio, cobrindo o intervalo de 35 a 15
golpes.
11 – Com os resultados obtidos, construir um gráfico no qual
as ordenadas (em escala logarítmica) são os números de
golpes e as abscissas (em escala aritmética) são os teores
de umidade correspondentes e ajustar uma reta pelos
pontos assim obtidos  gráfico de fluência.
Vista 
Superior
Solo com 
ranhura na parte 
central
Vistas em 
corte
Taludes da amostra
cinzel
Cada repetição do ensaio  gera um par de valores constituído
pela umidade (w) e pelo no golpes para fechamento da ranhura.
A repetição deste procedimento para diversos teores de
umidade (w), permitirá construir o gráfico de fluência do solo.
Geralmente procura-se variar w de forma a obter 5 pontos com
números de golpes entre 15 e 35.
Teor de umidade (w) 
(escala aritmética)
N
o
de
 g
ol
pe
s 
(e
sc
al
a 
lo
g)
Exemplo de gráfico de fluência
LL
25Convencionou-se, que o teor
de umidade correspondente a
25 golpes, necessários para
fechar a ranhura, é o limite
de liquidez do solo (LL).
A partir dos gráficos de
fluência dos solos A e B
da figura, tem-se que:
Limite de liquidez:
Solo A: LL = 53%
Limite de liquidez:
Solo B: LL = 64%
O equipamento necessário à realização do ensaio é muito
simples, constando basicamente de:
4 Determinação do Limite de Plasticidade (LP)
O limite de plasticidade é determinado pelo cálculo do teor de
umidade para o qual o solo começa a apresentar fissuras
quando se tenta moldar com ele um cilindro de 3mm de
diâmetro e com 10cm de comprimento.
Cápsulas para determinar a 
umidade
placa de vidro com uma 
face esmerilhada
cilindro padrão com 3mm 
de diâmetro e 10cm de 
comprimento espátula
Recipiente para 
mistura do solo
Recipiente 
com água
Solo utilizado no ensaio: fração que passa na peneira de 0,42mm (# 40)
(mesmo utilizado no ensaio de LL).
O ensaio inicia-se rolando,sobre a face esmerilhada da placa de
vidro, uma amostra de solo com um teor de umidade inicial
próximo do limite de liquidez, até que, duas condições sejam,
simultaneamente, alcançadas:
a) a massa de solo tenha diâmetro igual ao do cilindro padrão;
b) aparecimento de fissuras (inicio da fragmentação).
w < LP (solo se fissura antes 
atingir o diâmetro de 3mm)
w > LP (solo atinge o 
diâmetro de 3mm e não se 
fissura)
O teor de umidade que satisfizer as duas condições acima será
o limite de plasticidade do solo (LP), devendo-se fazer pelo
menos 3 determinações e tirar a média (nenhum valor pode
diferir em mais que 5% da média).
5 Determinação do Limite de Contração (LC)
O limite de contração é determinado pelo cálculo do teor de
umidade a partir do qual o solo não mais se contrai, apesar de
continuar perdendo massa (água).
Procedimento de laboratório:
1) Preparar uma pasta, com teor de umidade próximo do LL e
colocá-la em um recipiente próprio de volume conhecido (V1).
2) A seguir esta amostra é deixada secar, no inicio ao ar e depois
em estufa.
3) Após a secagem completa, o volume da pastilha seca (V2) é
obtido imergindo-a em mercúrio e determinando a massa de
mercúrio extravasada. Com isso, tem-se que:
Procedimento de laboratório:
1) Preparar uma pasta, com teor de umidade próximo do LL e
colocá-la em um recipiente próprio de volume conhecido (V1).
2) A seguir esta amostra é deixada secar, no inicio ao ar e depois
em estufa.
3) Após a secagem completa, o volume da pastilha seca (V2) é
obtido imergindo-a em mercúrio e determinando a massa de
mercúrio extravasada. Com isso, tem-se que:
mercúrio
mercúrio
2
MV


M1
V1
M2
V2
solo seco
solo úmido
solo seco
2
w2121
M
).ρV(VMMLC Conforme mostrado:
1) Colocação do solo no 
recipiente para determinação 
do limite de contração
3) Determinação do volume 
da pastilha seca a partir do 
deslocamento de mercúrio
A utilização do mercúrio deve-se ao fato do mesmo não penetrar nos
vazios do solo, possibilitando dessa forma determinar o volume total (V2
= sólidos + vazios) da pastilha de solo seco.
2) Amostras após secagem
Definições das propriedades citadas:
- Índice de Plasticidade (IP)
- Índice de Consistência (IC)
- Atividade Coloidal (Ac)
LPLLIP 
IP
w-LLIC
mm0,002partículas%
IPAc


w = teor de umidade 
natural do solo
6 Aplicação dos limite de consistência
Para correlacionar os limites
de consistência com certas
propriedades do solo, podem
ser definidos diversos índices,
dentre os quais citam-se:
a) Índice de plasticidade (IP)
b) Índice de consistência (IC)
c) Atividade coloidal (Ac)
A) Índice de Plasticidade (IP): Fisicamente, este índice
representa a quantidade de água que seria necessária
adicionar ao solo (a partir de um teor de umidade igual ao seu
LP) para que ele passe do estado plástico para o líquido.
Segundo Jenkins, os solos poderão ser classificados em:
- Fracamente plásticos: 1 < IP < 7
- Medianamente plásticos: 7 < IP < 15
- Altamente plásticos: IP > 15
Quando um material não possui plasticidade (areia, por
exemplo), considera-se o Índice de Plasticidade nulo e
escreve-se IP = NP (Não Plástico).
Este índice determina o caráter
de plasticidade de um solo.
Quanto maior o “IP”, tanto 
mais plástico será o solo.
As argilas serão tanto mais compressíveis (se
deformarão mais) quanto maior for o seu “IP”.
B) Índice de Consistência (IC): Este índice expressa a
consistência de um solo no seu estado natural, em função do
seu teor de umidade natural (w).
Qualitativamente pode-se afirmar que quanto menor o Índice
de Consistência de uma argila, menor será sua resistência ao
cisalhamento.
Quanto à consistência as argilas se classificam em:
- Muito moles (vasa)........ IC < 0
- Moles.............................0 < IC < 0,50
- Médias........................... 0,50 < IC < 0,75
- Rijas............................... 0,75 < IC < 1,00
- Duras.............................. IC > 1,00
w > LL (Estado líquido)
Estado plástico
w < LP (Estado semi-sólido)
IP
w-LLIC 
Diâmetro mínimo:
min = 35 mm
Altura:
HCP = 2 a 2,5.
Consistência de solos argilosos em termos de sua resistência à 
compressão não confinada (ou compressão simples).
Consistência Resistência à compressão não confinada (kPa)
Muito mole
Mole
Média
Rija
Muito rija
Dura
Inferior a 25
25 - 50
50 - 100
100 - 200
200 - 400
Acima de 400
Exemplo de prensa 
para compressão 
simples
Fmáx = força máxima no 
ensaio
Fmáx
CP
máx
A
FRCS 
ACP = área da seção transversal 
do corpo de prova
C) Atividade Coloidal (Ac): É a relação entre o índice de
plasticidade e a porcentagem da fração argilosa menor que 2
microns (0,002mm).
Segundo Skempton, os solos finos poderão ser classificados
em:
- Argilas de atividade baixa: Ac < 0,75
- Argilas de atividade normal: 0,75 < Ac < 1,25
- Argilas de atividade alta: Ac > 1,25
A atividade coloidal serve como indicação da maior ou menor
influência das propriedades mineralógicas e químico-coloidal,
da fração argila, nas propriedades geotécnicas de um solo
argiloso.
mm0,002partículas%
IPAc


Assim, solos que possuem argilominerais com altos valores de
IP tenderão a ser mais ativos quimicamente.
Exemplo 
de cálculo 
do limite 
de liquidez 
(LL)
2,80 3,24 3,77 5,28 5,25
10,91 10,76 10,56 13,05 11,37
25,7 30,1 35,7 40,5 46,2
Aproximar para o 
inteiro mais 
próximo e adotar 
como valor de LL:
LL = 35% 
Exemplo de cálculo do limite de plasticidade (LP)
0,36 0,34 0,44 0,42
1,86 1,76 2,32 2,23
19,35 19,32 18,97 18,83
19,12
Aproximar para o 
inteiro mais 
próximo e adotar 
como valor de LP:
LP = 19% 
Verificar se nenhum valor diferiu em 
mais que 5% da média:
0,95.Média = 18,16%
1,05.Média = 20,08%