Aula Plasticidade e consistência

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Mecânica dos Solos
PROF.:MSC. CÁSSIO VINÍCIUS DE SOUZA
PLASTICIDADE E 
CONSISTÊNCIA
MECÂNICA DOS SOLOS
INTRODUÇÃO
Os solos finos (silte e argila) não são caracterizados adequadamente 
pelo ensaio de granulometria. Necessita-se outros parâmetros:
– forma das partículas;
– a composição mineralógica e química;
– e as propriedades plásticas (relacionados com o teor de umidade).
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PLASTICIDADE
Propriedade dos solos finos que consiste na maior ou menor capacidade de 
serem moldados sob certas condições de umidade.
O termo plasticidade é entendido, na Mecânica dos Solos, como sendo a 
propriedade que um material apresenta de suportar deformações rápidas, sem 
variação volumétrica apreciável e sem haver fissuração.
SEGUNDO A ABNT - NBR 7250/82:
“É a propriedade de solos finos, entre largos limites de umidade, de se 
submeterem a grandes deformações permanentes, sem sofrer ruptura, 
fissuramento ou variação de volume apreciável.”
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PLASTICIDADE
Argilo-minerais (solos finos)
– partículas que favorecem a plasticidade
Quartzo e o feldspato (solos arenosos)
– não desenvolvem misturas plásticas
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PLASTICIDADE
◦ Experiências realizadas por Atterberg, Terzaghi e Goldschmidt mostraram que 
a plasticidade dos solos é devida às cargas elétricas existentes nas partículas 
laminares de argila, que influenciam na sua estrutura.
◦ Para que a plasticidade possa manifestar-se em um solo é necessário que a 
forma de suas partículas finas permita que elas deslizem, umas por sobre 
outras, desde que haja quantidade suficiente de água para atuar como 
lubrificante.
◦ Existem entre os extremos, onde a argila se apresenta seca ou com 
consistência de lama, existe um intervalo de umidade para o qual a argila se 
comporta plasticamente.
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CONSISTÊNCIA DOS SOLOS
LL LP LC
Estado
Líquido
Estado
Plástico
Estado
Semi-sólido
Estado
Sólido
h% (Decrescendo)
LIMITES DE CONSISTÊNCIA
IP
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Os limites de consistência são baseados no conceito de que um solo constituído 
por partículas de pequeno tamanho pode se situar em qualquer dos 4 estados:
• sólido, semissólido, plástico e líquido (depende da sua umidade).
CONSISTÊNCIA DOS SOLOS
Um solo se apresenta no estado líquido quando tem a aparência
fluida, ou de lama. No estado plástico, ele se apresenta com
característica moldável; no estado semissólido, já com características
sólidas, o solo ainda apresenta retração ao secamento e no estado
sólido ele não sofre mais variação volumétrica.
As respectivas umidades que definem a passagem de um estado de
consistência para outro, são chamadas de limite de consistência.
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CONSISTÊNCIA DOS SOLOS
ESTADO LÍQUIDO – o solo apresenta aparência fluida;
ESTADO PLÁSTICO – o solo se apresenta com característica moldável;
ESTADO SEMISSÓLIDO – o solo
ainda apresenta retração ao
secamento;
ESTADO SÓLIDO – o solo não
sofre mais variação volumétrica.
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LIMITE DE LIQUIDEZ (LL)
Atterberg definiu o limite de liquidez em termos de uma técnica de laboratório que consiste em
colocar o solos misturado com água em uma concha, fazendo no solo uma ranhura. Em seguida,
a concha é golpeada contra uma superfície dura até fechar a ranhura num determinado
comprimento. O solo tem a umidade correspondente ao limite quando as bordas inferiores da
ranhura se tocam, num determinado comprimento, após um certo números de golpes.
A necessidade de normalizar o processo para a determinação do limite de liquidez levou
Casagrande a elaborar um aparelho que pudesse ser utilizado em todos os laboratórios, de uma
maneira padronizada, minimizando a influência do operador sobre o resultado obtido, este
aparelho leva o nome de “APARELHO DE CASAGRANDE”.
Este aparelho consiste de uma calota de latão que conterá o material e que cairá sobre uma
base sólida (ebonite), queda provocada por um excêntrico ligado a uma manivela, à qual se dá
um movimento de rotação.
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APARELHO DE CASAGRANDE
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LIMITE DE LIQUIDEZ
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LIMITE DE LIQUIDEZ
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LIMITE DE LIQUIDEZ
São colocados 70g de solo, que passa na peneira com abertura igual a 0,42 mm,
homogeneizada com água até formar uma pasta, na calota do aparelho. Com o cinzel abrira-
se uma ranhura no centro da calota. Gira-se a alavanca na velocidade de 2 revoluções por
segundo, conta-se o números de golpes da calota, necessários para obter-se o fechamento
da ranhura em 1 cm entre as paredes inferiores.
Convém na 1 ª determinação com a pasta que sejam necessárias mais de 25 golpes para o
fechamento da ranhura.
Acrescentando-se água ao solo repete-se o processo anterior pelo menor 3 vezes. Dessa
maneira resulta 4 pares de valores umidade x n. º de golpes que, colocadas no gráfico semi
logarítmico com o n. º de golpes no eixo logarítmico, se alinham numa reta.
O limite de liquidez é então obtido como sendo a umidade correspondente a 25 golpes.
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ENSAIO DE LIQUIDEZ
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De acordo com os estudos do Federal Highway Administration, o limite de liquidez 
por ser determinado, conhecido “um só ponto”, pela fórmula : LL = h / (1,419 – 0,3 
log n) onde : h – umidade correspondente a n golpes.
LL = h / (1,419 – 0,3 log n)
LIMITE DE LIQUIDEZ
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LIMITE DE PLASTICIDADE (LP)
Para determinação do limite de plasticidade são usados 50,0g de 
material passando na peneira com abertura igual a 0,42 mm. Desse 
material homogeneizando com água até adquirir característica 
plástica, toma-se cerca de 15,0g e sobre uma placa de vidro, 
procura-se fazer pequenos cilindros de solo com 3 mm de diâmetro e 
cerca de 10 centímetros de comprimento, rolando o solo entre a 
mão e a placa de vidro até que o cilindro apresente as primeiras 
fissuras. A umidade desse material é definida com limite de 
plasticidade do solo ensaiado. Repete-se pelo menos 2 vezes o 
processo para obter-se o valor médio.
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ENSAIO DE LIMITE DE PLASTICIDADE
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LIMITE DE PLASTICIDADE
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O limite de plasticidade (LP) é
determinado pelo cálculo da
porcentagem da umidade para a qual o
solo começa a se fraturar quando se
tenta moldar, com ele, um cilindro de 3
mm de diâmetro e cerca de 10 cm de
comprimento.
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Índice de Plasticidade (IP)
Fisicamente representaria a quantidade de água que seria necessário 
a acrescentar a um solo, para que ele passasse do estado plástico ao 
líquido.
IP = LL – LP
Este índice tenta medir a maior ou menor plasticidade do solo, e
fisicamente representa a quantidade de água que seria necessário
acrescentar a um solo para que ele passasse do estado plástico ao
liquido.
◦ determina o caráter de plasticidade de um solo;
◦ quanto maior, mais plástico será o solo.
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Índice de Plasticidade (IP)
Classificação (Jenkins):
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GRÁFICO DE 
PLASTICIDADE
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ÍNDICE DE CONSISTÊNCIA (IC)
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.
IC = (LL - w)/IP
O índice de consistência procura colocar a consistência de um solos em 
função do teor de umidade.
Este índice busca situar o teor de umidade do solo no intervalo de 
interesse para a utilização na prática, ou seja entre o LL e o LP.
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ÍNDICE DE CONSISTÊNCIA (IC)
Quantitativamente, cada um dos tipos pode ser identificado quando 
se tratar de argilas saturadas, pelo seu índice de consistência do 
seguinte modo:
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ÍNDICE DE CONSISTÊNCIA (IC)
Qualitativamente, cada um dos tipos pode ser identificado do 
seguinte modo:
◦ Muito moles – as argilas que escorrem com facilidade entre os dedos, se 
apertadas nas mãos;
◦ Moles – as que são facilmente moldadas pelos dedos;
◦ Médias – as que podem ser moldadas pelos dedos;
◦ Rijas – as que requerem grande esforço para serem moldadas pelos dedos;
◦ Duras – as que não podem ser moldadas pelos dedos e que, ao serem 
submetidas o grande esforço, desagregam-se ou perdem sua estrutura 
original.
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ÍNDICE DE LIQUIDEZ (IL)
O índice de liquidez é indicativo das tensões vividas pelo solo ao 
longo de sua história geológica. 
Onde:
w = umidade natural
LL = limite de liquidez
LP = limite de plasticidade
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LIMITE DE CONTRAÇÃO (LC)
A fronteira convencional entre o estado semissólido e o sólido é chamada de limite de contração.
Tendo em conta que a grande maioria dos solos não apresentam, praticamente, diminuição de 
volume durante o processo de secagem, abaixo do limite de contração, Terzaghi sugeriu um 
método para a determinação do limite de contração, que consiste em medir a massa e o volume 
de uma amostra de um solo totalmente seca.
Diz-se então que o limite de contração é a umidade da amostra seca se tivesse seus vazios 
cheios de água.
Considerando:
◦ S ∈ = h δ
Para solos saturados (S = 1)
◦ ∈ = h δ
temos,
◦ LC = (γa / γs – 1 / δ) (*100)
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LC = (ga/gs) – (1/d)
A determinação de LC, teor de umidade a partir
do qual o solo não mais se contrai, não obstante
continue perdendo peso, é feita tendo em vista
que o índice de vazios da amostra é o mesmo,
quer quando saturada (no momento que cessa a
contração), quer estando completamente seca.
LIMITE DE CONTRAÇÃO (LC)
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LIMITE DE CONTRAÇÃO (LC)
Podemos determinar LC de outro modo:
LC = h – (V1 – V2)ga/Ps
Para determinar o LC através dessa fórmula faz-se o seguinte ensaio:
◦ Molda-se uma amostra com alto teor de umidade, seca-se em estufa e 
determina-se a umidade da amostra contraída;
◦ Para se medir o Vs (volume de pastilha – V2) emprega-se o método de 
deslocamento do mercúrio, o mercúrio deslocado pelo solo é recolhido, e 
medido uma proveta graduada.
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LC = h – (V1 – V2)ga/Ps
LIMITE DE CONTRAÇÃO
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GRAU DE CONTRAÇÃO (C)
É a razão da diferença entre os volumes inicial (Vo) e final (Vf) após a 
secagem da amostra, para o volume inicial (Vo), expressa em 
porcentagem:
C = (Vo - Vf)/ Vo
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LIMITES DE CONSISTÊNCIA - EXERCÍCIOS
1) De um ensaio de limite de liquidez e de um ensaio de limite de plasticidade obtiveram-se os 
seguintes dados:
Com base nesses resultados, calcular o LL, LP e IP deste solo.
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Nº. de golpes h(%) 
36 35,8 
29 37,7
23 40,2
18 42,4
13 44,8
8 49,2
Cápsula nº H (%)
118 19,3
119 18,7
120 19,7