Estado das argilas/ Estado das areias

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MECÂNICA DOS SOLOS 
Prof. Douglas Cesário 
Estado das argilas – Índices de consistência 
Estado das areias – Grau de compacidade 
Estado das argilas - Consistência 
•O comportamento físico dos solos de granulometria fina 
em relação a propriedades como compressibilidade, 
resistência ao cisalhamento e permeabilidade, é 
relacionado à umidade da amostra, assim como a sua 
consistência; 
 
• A variação da consistência do solo com a umidade é 
tratada em termos de limites ou índices de consistência. 
• Segundo Terzaghi, o termo consistência refere-se ao grau 
de adesão entre as partículas do solo e à resistência 
oferecida às forças que possam deformar ou romper a 
massa de solo; 
 
• Segundo Milton Vargas, a consistência refere-se sempre 
aos solos coesivos e é definida como a maior ou menor 
rigidez com que uma argila (ou solos com alto teor de 
argila) se apresenta. 
Estado das argilas - Consistência 
• Coesão é a atração entre constituintes de mesma origem, 
como exemplo, a coesão de uma molécula de água por 
outra molécula de água resultante da ponte de hidrogênio 
(ligação água-água); 
 
•Adesão é similar à coesão porém ocorre entre elementos 
de origem diferentes, como exemplo, a adesão entre uma 
molécula de água e uma partícula do solo (ligação água-
sólido). 
Estado das argilas - Consistência 
• A consistência do solo é definida como a facilidade relativa com que um 
solo pode ser deformado; 
 
• A consistência depende amplamente da mineralogia dos constituintes do 
solo, assim como do teor de umidade; 
 
• Nos solos as partículas finas são geralmente circundadas por água; 
 
• A quantidade de água no solo determina o estado de consistência do 
solo. 
Estado das argilas - Consistência 
• Existem 4 estados de consistência dos solos: 
 
- Sólido; 
- Semi-sólido; 
- Plástico e 
- Líquido. 
 
• Os limites de Atterberg são importantes para descrever a consistência 
dos solos finos. 
Estado das argilas - Consistência 
• A plasticidade é a propriedade de certos sólidos serem moldados 
(deformações rápidas) sem apreciável variação de volume (ou ruptura); 
 
• As propriedades da plasticidade descrevem a resposta do solo sob 
mudança do teor de umidade; 
 
• A resistência diminui com o aumento do teor de umidade; 
 
• O solo se expande com o aumento do teor de umidade. 
Estado das argilas - Consistência 
• Um solo argiloso pode se apresentar em um estado líquido, plástico, semi-
sólido ou sólido, dependendo de sua umidade. A este estado físico do solo 
dá-se o nome de consistência; 
• Os limites inferiores e superiores de umidade para cada estado do solo são 
denominados de limites de consistência. 
• Dependendo da quantidade de água presente no solo, teremos os seguintes 
estados de consistência: 
Estado das argilas - Consistência 
 Limites de consistência 
• Os limites entre um estado de consistência e outro são determinados 
empiricamente, sendo denominados de limite de contração (LC), limite 
de plasticidade (LP) e limite de liquidez (LL). 
LIMITES DE ATTERBERG 
Limites de consistência 
• Limite de Liquidez (LL): teor de umidade no qual o solo começa a se 
comportar como um líquido, ou seja, flui; 
 
• Limite de Plasticidade (LP): teor de umidade no qual o solo começa a 
se comportar como um material plástico, ou seja, deforma-se com 
variação volumétrica (sem fissurar-se ao ser trabalhado); 
 
• Limite de Contração (LC): teor de umidade a partir do qual reduções 
da umidade não acarretam redução de volume da amostra. 
(LC representa a quantidade de água requerida para saturar o solo – Sr = 100%) 
Determinação dos limites de consistência 
• A determinação dos limites de consistência é feita de forma empírica; 
 
• Inicialmente foi realizada por Atterberg, tendo sido a padronização dos 
ensaios realizada por Arthur Casagrande; 
 
• A determinação dos limites de consistência é normalizada pela ABNT 
como se segue: 
- NBR 6459 – Limite de liquidez 
- NBR 7180 – Limite de plasticidade 
- NBR 7183 – Limite de contração 
Limite de liquidez (NBR 6459) 
Limite de liquidez (NBR 6459) 
1. Coloca-se na concha do aparelho de Casagrande uma 
pasta de solo passante na peneira #40 (0,42 mm) e com 
umidade próxima de seu limite de plasticidade. 
2. Faz-se um sulco na pasta com um cinzel padronizado. 
Limite de liquidez (NBR 6459) 
3. Aplicam-se golpes à massa de solo posta na concha do 
aparelho de Casagrande, girando-se uma manivela, a uma 
velocidade padrão de 2 golpes por segundo. 
 
Esta manivela é solidária a um eixo, que possui um 
excêntrico, e faz com que a concha do aparelho de 
Casagrande caia de uma altura padrão de 
aproximadamente 1 cm. 
Limite de liquidez (NBR 6459) 
4. Conta-se o número de golpes necessários para que a 
ranhura de solo se feche em uma extensão em torno de 1 cm 
(13 mm). 
5. Repete-se este processo ao menos 5 vezes, geralmente 
empregando-se valores de umidade crescentes. 
Limite de liquidez (NBR 6459) 
Limite de liquidez (NBR 6459) 
Limite de liquidez (NBR 6459) 
6. Lançam-se os pontos experimentais obtidos num gráfico teor de 
umidade versus log n° de golpes. 
7. Ajusta-se uma reta passando por esses pontos. O limite de liquidez 
corresponde à umidade para a qual foram necessários 25 golpes para 
fechar a ranhura de solo. 
Limite de plasticidade (NBR 7180) 
1. Prepara-se uma pasta com o solo que passa na peneira #40, fazendo-a 
rolar com a palma da mão sobre uma placa de vidro esmerilhado, 
formando um pequeno cilindro. 
2. Quando o cilindro de solo atingir o diâmetro de 3 mm e apresentar 
fissuras, mede-se a umidade do solo. 
Limite de plasticidade (NBR 7180) 
Limite de plasticidade (NBR 7180) 
3. Esta operação é repetida pelo menos 5 vezes. Os valores obtidos de 
umidade serão considerados satisfatórios quando, de pelo menos três, 
nenhum deles diferir da respectiva média de mais de 5 %. 
 
O limite de plasticidade será o valor médio de pelo menos três valores 
considerados satisfatórios. 
 
Se não for possível obter o cilindro com 3 mm de diâmetro, a amostra 
dever ser considerada como não apresentando limite de plasticidade 
(NP). 
Limite de contração (NBR 7183) 
• “Embora o limite de contração tenha sido amplamente 
usado durante os anos 1920, muitas incertezas na sua 
determinação o levaram a não ser mais comumente 
usado”. (Holtz e Kovacs, 1981) 
 
• LC não será abordado. 
 
•Os valores de LL e LP são de uso mais corriqueiro na 
engenharia geotécnica. 
Índice de plasticidade (IP) 
• É uma maneira de se avaliar a plasticidade de um solo; 
• O IP corresponde à faixa de valores de umidade do solo na qual ele se 
comporta de maneira plástica; 
• Pode-se definir o IP como a diferença numérica entre os valores do 
limite de liquidez e do limite de plasticidade. 
 
Índice de consistência (IC) 
• É uma forma de medirmos a consistência do solo no estado em que 
se encontra em campo. 
Índices de Atterberg de alguns solos brasileiros 
Estimativa da consistência das argilas 
Exercício 1 – índices de consistência 
Para determinar o índice de consistência de uma argila, utilizou-se 
uma amostra indeformada. Os ensaios realizados e seus 
respectivos resultados estão listados abaixo. 
Teor de umidade natural: 50 % 
Limite de liquidez: LL = 60 % 
Limite de plasticidade: LP = 35 % 
 
Como descrever a consistência desse solo? 
 
Exercício 1 – índices de consistência 
Solução: 
 
Exercício 2 – índices de consistência 
Ensaios de caracterização de dois solos indicaram que o solo A 
tinha LL = 70 e IP = 30, enquanto o solo B tinha LL = 55 e IP = 25. 
Amostras desses dois solos foramamolgadas e água foi 
adicionada de forma que os dois ficassem com teor de umidade 
de 45 %. É possível prever qual dos dois solos ficará mais 
consistente nesse teor de umidade? 
Exercício 2 – índices de consistência 
Exercício 3 – índices de consistência 
Um solo argiloso foi classificado em um perfil de sondagem 
como “argila de consistência mole”. Sobre uma amostra deste 
solo, coletada durante a sondagem, foram realizados ensaios de 
consistência em laboratório e obtidos os seguintes dados: teor 
de umidade de 53 %, limite de liquidez de 75 % e limite de 
plasticidade de 40 %. Verificar se a classificação prévia está 
correta. 
Exercício 3 – índices de consistência 
𝐼𝐶 =
𝐿𝐿 − 𝑤
𝐿𝐿 − 𝐿𝑃
=
75 − 53
75 − 40
= 0,63 
 
A argila ensaiada tem consistência média. Sendo assim, a classificação prévia está 
incorreta. 
Estado das areias - Compacidade 
O estado em que se encontra uma areia pode ser expresso pelo seu índice de vazios. 
• para se saber o estado é necessário comparar o e com emáx e emín . 
• emáx e emín são obtidos em laboratório (NBR 12004 e NBR 12051). 
 
Os índices de vazios máximos e mínimos dependem das características da areia. 
Valores típicos de índices de vazios de areias: 
Descrição da areia emín emáx 
Areia uniforme de grãos angulares 0,70 1,10 
Areia bem graduada de grãos angulares 0,45 0,75 
Areia uniforme de grãos arredondados 0,45 0,75 
Areia bem graduada de grãos 
arredondados 
0,35 0,65 
Estado das areias - Compacidade 
Estando as duas areias com e = 0,65. Qual areia é mais compacta? 
COMPACIDADE RELATIVA minmax
max
ee
ee
CR nat



- Maior o CR; mais compacta é a areia 
- CR_A = 0,83 
- CR_B = 0,166 
EXERCÍCIO 
Estado das areias - Compacidade 
Quanto maior a CR, mais compacta é a areia. 
CLASSIFICAÇÃO CR 
Areia fofa abaixo de 0,33 
Areia de compacidade média entre 0,33 e 0,66 
Areia compacta acima de 0,66 
Em geral as areias compactas apresentam: 
 
 maior resistência; 
 
 deformabilidade.