Aula 7 Consistência dos Solos

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIÁS 
UNIDADE UNIVERSITÁRIA DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS 
ENGENHARIA CIVIL 
CONSISTÊNCIA DOS SOLOS 
Aula 7 
 
RENATO CABRAL GUIMARÃES 
MECÂNICA DOS SOLOS I 
2 2 
1. Introdução 
 Em solos arenosos somente as curvas 
granulométricas são suficientes para sua identificação. 
Materiais com curvas granulométricas semelhantes 
comportam-se também de forma semelhante, desde que 
tenham a mesma compacidade. 
 Para os solos finos, definidos como aquele cuja 
maioria dos grãos tem diâmetro inferior a cerca de 
0,075 mm, isso não ocorre. 
 Os argilo minerais que formam as argilas tem grande 
influência no comportamento dos solos, sendo que 
solos com mesma porcentagem de argila, mas 
formado por argilo minerais diferentes podem 
apresentar comportamento bem diferente. 
3 3 
1. Introdução 
 O estudo da influência dos argilos minerais no 
comportamento dos solos envolve estudos complexos, 
por exemplo, análises por difração de raios-X, ou seja, 
estudos que não são práticos. 
 A partir do trabalho de Atterberg, que criou ensaios e 
índices para verificar a influência das partículas 
argilosas para aspectos agronômicos, o professor de 
Mecânica dos Solos Arthur Casagrande adaptou e 
padronizou estes ensaios para a engenharia. 
4 4 
1. Introdução 
 Os limites de Atterberg e índices correlatos são 
análises indiretas que têm se tornado uma forma mais 
prática de identificar a influência das partículas 
argilosas no comportamento dos solos. 
 
 Os limites estão baseados no conceito de um solo 
de granulação fina pode existir em qualquer dos 
quatros estados dependendo do seu teor de umidade. 
5 5 
1. Introdução 
w (%) 
wC wP wL 
ESTADO 
SÓLIDO 
ESTADO 
SEMI-SÓLIDO 
ESTADO 
PLÁSTICO 
ESTADO 
LÍQUIDO 
6 6 
1. Introdução 
Sólido Semi-Sólido Plástico Líquido 
ws wP wL w (%) 
Volume da 
amostra 
7 7 
1. Introdução 
Mineral 
Superfície específica 
(m2/g) Íon Trocável 
wL 
(%) 
wP 
(%) 
wC 
(%) 
Montmorilonita 800 
Na 710 54 10 
K 660 98 9 
Ca 510 81 11 
Mg 410 60 11 
Fe 290 75 10 
Ilita 80 
Na 120 53 15 
K 120 60 18 
Ca 100 45 17 
Mg 95 46 15 
Fe 110 49 15 
Caulinita 10 
Na 53 32 27 
K 49 29 - 
Ca 38 27 25 
Mg 54 31 29 
Fe 59 37 29 
8 8 
2. Conceitos teóricos dos limites de Atterberg 
Os limites de consistência (Atterberg) são teores de 
umidade arbitrariamente estabelecidos para definir a 
trabalhabilidade de materiais cerâmicos. 
LIMITE DE LIQUIDEZ: foi definido por Casagrande como 
“teor de umidade para o qual um sulco/ranhura 
longitudinal feito por um cinzel padrão será fechado em 
um comprimento de 13 mm quando o recipiente 
(concha) onde está a amostra de solo é forçado a cair 25 
vezes de uma altura padrão de 10amm.” 
9 9 
2. Conceitos teóricos dos limites de Atterberg 
10 10 
2. Conceitos teóricos dos limites de Atterberg 
11 11 
2. Conceitos teóricos dos limites de Atterberg 
LIMITE DE PLASTICIDADE: é definido pela determinação 
do teor de umidade que marca o ponto onde o solo 
começa a fraturar-se quando se tenta moldar, rolando-se 
sobre uma placa de vidro com a mão um cilindro de 
diâmetro igual a 3 mm e comprimento de 
aproximadamente 10 cm. 
12 12 
2. Conceitos teóricos dos limites de Atterberg 
ÍNDICE DE PLASTICIDADE: intervalo de umidade na qual 
o solo permanece no estado plástico. 
plástico 
w (%) 
wC wP wL 
Índice de plasticidade = limite de liquidez – limite de plasticidade 
Variação do IP Classificação 
1 < IP ≤ 7 Fracamente plástico 
7 < IP ≤ 15 Mediamente plástico 
15 < IP Altamente plástico 
13 13 
3. Metodologia de execução dos ensaios Limite de Liquidez 
 Equipamentos: 
 Estufa elétrica capaz de manter a temperatura entre 60°C e 65ºC e 
entre 105ºC e 110ºC; 
 Placa de vidro com dimensões mínimas de 300 x 300 x 3 mm, 
sendo uma das faces esmerilhada; 
 Espátula de lâmina flexível de aço inox, com aproximadamente 80 
mm de comprimento e 20 mm de largura; 
 Espátula trapezoidal com aproximadamente 120 mm de 
comprimento 60 mm de largura na extremidade; 
 Aparelho de Casagrande; 
 Cinzel; 
 Balança eletrônica que permita pesar nominalmente até 200 g, 
com resolução de 0,01 g e sensibilidade compatível; 
 Cápsulas de alumínio para determinação do teor de umidade; 
 Recipientes de vidro ou plástico para acondicionamento de 
amostras. 
 Norma ABNT - NBR 6459/1984. 
14 14 
3. Metodologia de execução dos ensaios Limite de Liquidez 
 Preparação e Homogeneização da Amostra: 
 Amostra de material com diâmetro inferior a 0,42 mm – 
200 g; 
 Homogeneização – 15 a 30 minutos; 
 Misturar continuamente a fim de formar uma pasta 
uniforme, com consistência tal que sejam necessários 
cerca de 15 ou 35 golpes no aparelho de Casagrande 
para fechar a ranhura. 
 Distribuição da pasta na concha: 
 Transferir para a concha do aparelho de Casagrande 
parte da mistura, moldando-a com auxílio da espátula 
flexível, de forma a obter uma camada que na parte 
central a espessura seja da ordem de 10 mm; 
 Realizar esta operação de maneira que não fiquem 
bolhas de ar no interior da mistura. 
15 15 
3. Metodologia de execução dos ensaios Limite de Liquidez 
16 16 
3. Metodologia de execução dos ensaios Limite de Liquidez 
 Ranhura da Amostra: 
 Dividir a massa de solo em duas partes, utilizando o 
cinzel, que deverá ser deslocado perpendicularmente à 
superfície da concha e ao longo do meridiano central 
perpendicular ao eixo de rotação da concha; 
 A ranhura deverá ser homogênea, lisa e desobstruída 
de restos de materiais; 
 Estes procedimentos deverão ser efetuados com a 
concha fixada no aparelho de Casagrande. 
17 17 
3. Metodologia de execução dos ensaios Limite de Liquidez 
 Ranhura da Amostra 
18 18 
3. Metodologia de execução dos ensaios Limite de Liquidez 
 Ensaio: 
 Após verificar se todas as partes do aparelho de 
Casagrande estão limpas e a ranhura perfeita, girar a 
manivela, deixando a concha cair em queda livre da 
altura de 10 mm contra a base do aparelho, 
ritimadamente e à razão de duas voltas por segundo; 
 Anotar o número de golpes necessários para que as 
bordas inferiores da ranhura se unam ao longo de 
aproximadamente 13 mm; 
 Se a ranhura se fechar de modo irregular é sinal que a 
amostra não foi suficientemente homogeneizada, 
sendo esta determinação desprezada. 
19 19 
3. Metodologia de execução dos ensaios Limite de Liquidez 
 Ensaio: 
20 20 
3. Metodologia de execução dos ensaios Limite de Liquidez 
 Ensaio: 
 Transferir imediatamente uma quantidade de material 
da região junto às bordas que se uniram para um 
recipiente adequado, para determinação do teor de 
umidade; 
 Transferir o restante da massa de solo da concha para 
a placa de vidro; 
 Limpar a concha e o cinzel; 
 Homogeneizar todo o material de modo a obter uma 
diminuição ou aumento gradativo do seu teor de 
umidade; 
 Repetir as operações, obtendo no total cinco pontos de 
ensaio, cobrindo um intervalo de 15 a 35 golpes. 
 
21 21 
3. Metodologia de execução dos ensaios Limite de Liquidez 
w (%) 
25 
wL 
No de Golpes (log) 
 Resultado. 
22 22 
3. Metodologia de execução dos ensaios Limite de Plasticidade 
 Equipamentos: 
 Estufa elétrica capaz de manter a temperatura entre 60ºC e 65ºC e 
entre 105ºC e 110ºC; 
 Placa de vidro com dimensões mínimas de 300 x 300 x 3 mm, 
sendo uma das faces esmerilhada; Espátula de lâmina flexível de aço inox, com aproximadamente 80 
mm de comprimento e 20 mm de largura; 
 Espátula trapezoidal com aproximadamente 120 mm de 
comprimento 60 mm de largura na extremidade; 
 Gabarito de cilíndrico para comparação, com 3 mm de diâmetro e 
cerca de 100 mm de comprimento; 
 Recipientes de vidro ou plástico para acondicionamento de 
amostras; 
 Cápsulas de alumínio; 
 Balança eletrônica, que permita pesar nominalmente até 200 g, 
com resolução de 0,01 g e sensibilidade compatível. 
 Norma ABNT - NBR 7180/1984. 
23 23 
3. Metodologia de execução dos ensaios Limite de Plasticidade 
 Preparação e Homogeneização da Amostra: 
 Amostra de material com diâmetro inferior a 0,42 mm – 
200 g; 
 Homogeneização – 15 a 30 minutos; 
 Misturar continuamente a fim de formar uma pasta 
uniforme e de consistência plástica. 
 Ensaio: 
 Tomar cerca de 10 gramas de amostra assim preparada 
e formar uma pequena bola, que deve ser rolada sobre 
a placa de vidro com pressão suficiente da palma da 
mão para lhe dar forma cilíndrica, sem colar nos 
dedos. 
24 24 
3. Metodologia de execução dos ensaios Limite de Plasticidade 
 Ensaio: 
 Tomar cerca de 10 gramas de amostra e formar uma 
pequena bola, que deve ser rolada sobre a placa de 
vidro com pressão suficiente da palma da mão para lhe 
dar forma cilíndrica, sem colar nos dedos. 
25 25 
3. Metodologia de execução dos ensaios Limite de Plasticidade 
 Ensaio: 
 Se ao atingir 3 mm de diâmetro e comprimento da 
ordem de 100 mm (utilizar gabarito), o cilindro começar 
a fissurar, transferir imediatamente as partes do 
mesmo para uma cápsula de alumínio, para 
determinação do teor de umidade. 
26 26 
3. Metodologia de execução dos ensaios Limite de Plasticidade 
 Resultado: 
 Repetir ensaio cinco vezes - Para cada cilindro uma 
cápsula para umidade; 
 O resultado final, média de pelo menos três valores de 
umidade considerados satisfatórios (diferir da 
respectiva média menos do que 5%), deve ser 
expresso em porcentagem, aproximado para o inteiro 
mais próximo; 
 Na impossibilidade de se obter o cilindro com 3 mm de 
diâmetro, considerar a amostra como não 
apresentando limite de plasticidade (NP). 
27 27 
A literatura técnica apresenta diversos tipos de 
correlações a partir dos limites de liquidez e 
plasticidade. 
a) estão permanentemente sendo aperfeiçoadas; 
b) devem ser utilizadas com muita cautela e como 
informação preliminar; 
c) cada solo traz consigo suas características próprias 
(regionais). Não pode generalizar. 
EXEMPLOS: 
 
 
4. Aplicações práticas 
28 28 
4. Aplicações práticas 
29 29 
4. Aplicações práticas 
ÍNDICE DE ATIVIDADE 
m2rtículasemPesodePa%
,%)IP(asticidadeÍndicedePl
IA


ÍNDICE DE 
ATIVIDADE 
CLASSIFICAÇÃO 
DA ARGILA 
< 0,75 INATIVA 
0,75 – 1,25 NORMAL 
> 1,25 ATIVA 
30 30 
4. Aplicações práticas 
CARTA DE PLASTICIDADE DE CASAGRANDE 
20 100 50 0 
20 
0 
40 
60 
Limite de Liquidez 
Ín
d
ic
e 
d
e 
P
la
st
ic
id
ad
e Alta plasticidade Baixa Plasticidade 
35 
Silte 
Argila 
CH ou OH 
MH ou OH 
CL ou OL 
ML ou OL 
31 31 
4. Aplicações práticas 
Índice de Liquidez (IL) ou Índice de Consistência (IC) 
 Consistência é definida como a maior ou menor 
dureza em que uma argila é encontrada na natureza. A 
consistência refere-se sempre a solos coesivos (solos 
não arenosos). A dureza de uma massa de solo varia 
inversamente com o seu teor de umidade. 
 Para grandes teores de umidade ele é mole, como 
uma lama, e para pequenos teores de umidade ele é 
duro, como um tijolo. A consistência de um solo pode 
ser definida em função do índice de liquidez que 
expressa a consistência do solo no estado em que se 
encontra no campo, a partir da umidade obtida em 
campo e do limite de liquidez e do índice de 
plasticidade, conforme descrito a seguir. 
32 32 
4. Aplicações práticas 
Índice de Liquidez (IL) ou Índice de Consistência (IC) 
P
L
L
I
ww
I


IL < 0 – Consistência de vaza; 
0 < IL < 0,5 – Consistência plástica mole; 
0,5 < IL < 0,75 – Consistência plástica média; 
0,75 < IL < 1 – Consistência plástica rija; 
IL > 1 – Consistência dura. 
33 33 
4. Aplicações práticas 
Índice de Liquidez (IL) ou Índice de Consistência (IC) 
 Deve se ter muita cautela com este tipo de 
classificação especialmente porque o IL obtido 
utilizando o wL e o IP não terá significado para a 
condição natural em campo uma vez que para obter-se 
o wL e o wP a estrutura do solo foi completamente 
destruída. A melhor maneira de obter tal índice é a 
partir de correlações com resultados de ensaios de 
compressão simples em amostras indeformadas. 
Consistência da Argila Cu (kPa) 
Muito mole < 20 
Mole 20 a 40 
Média 40 a 80 
Rija 80 a 150 
Dura > 150 
34 34 
4. Aplicações práticas 
 Os limites de Atterberg e índices correlatos têm provado ser 
muito úteis para identificação e classificação do solo. Os limites 
são frequentemente utilizados diretamente em especificações 
para controle de solo para uso em aterro e em métodos semi-
empíricos de projeto. 
 O índice de plasticidade, indicando a magnitude da faixa de teor 
de umidade em que o solo permanece plástico, e o índice de 
liquidez, indicando a proximidade de um solo natural no limite de 
liquidez, são características particularmente úteis do solo. 
 A especificação de serviço do DNIT para base estabilizada 
granulometricamente (DNER-ES 303/97) especifica que a fração 
que passa na peneira Nº 40 deverá apresentar limite de liquidez 
inferior ou igual a 25% e índice de plasticidade inferior a 6%; 
quando esses limites forem ultrapassados, o equivalente de areia 
deverá ser maior que 30%. 
35 35 
5. Comentários Finais 
A HABILIDADE NA EXECUÇÃO DOS ENSAIOS DE 
LIMITES DE LIQUIDEZ E PLASTICIDADE PODE SER 
NATA (VIR COM O OPERADOR) OU PODE SER 
ADQUIRIDA COM ESFORÇO DE APRENDIZADO E A 
PRÁTICA DO DIA-A-DIA. DIFERENTES TIPOS DE SOLOS, 
ALGUMAS VEZES, PODEM DAR MUITO TRABALHO AO 
OPERADOR PARA SE ATINGIR RESULTADOS 
DESEJÁVEIS, MESMO PARA OPERADORES 
EXPERIENTES.