Aula 3.Estados e Limites

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Estados e Limites de 
Consistência dos Solos
Disciplina Terraplenagem e 
Pavimentação
Suyen Nakahara
Um solo coesivo (com apreciável quantidade de argila)
pode modificar sua consistência somente pela variação
de seu teor de umidade ( ou h).
Com a variação de  a consistência de um solo pode
passar pelo estados:
• líquido;
• plástico;
• semi-sólido;
• sólido.
Estados e Limites
Estado Líquido
Consistência em que o solo não tem forma própria,
adquirindo a forma do recipiente que o contém; flui entre os
dedos.
Estado Plástico
Consistência em que, pela ação de forças externas, o solo
muda de forma, sem que ocorra variações volumétricas
apreciáveis e sem se romper ou fissurar.
Estado Semi-sólido
Apresenta características mecânicas e de deformação
semelhantes às de um sólido; entretanto o solo sofre
redução de volume com a redução do .
Estado Sólido
É caracterizado pela consistência de um sólido, com alta 
resistência a baixa deformabilidade. Não há variação de 
volume do solo com a secagem.
Estado
Sólido 
Estado
Semi-sólido
Estado
Plástico 
Estado
Líquido 
Teor de umidade (%)
Volume 
LC LP LL
Os teores de umidade que separam os diversos
estados são chamados de Limites de Consistência
ou Limites de Atterberg.
• Limite de Contração - LC
• Limite de Plasticidade - LP
• Limite de Liquidez - LL
Estado
Sólido 
Estado
Semi-sólido
Estado
Plástico 
Estado
Líquido 
Teor de umidade (%)
Volume 
LC LP LL
Resistência Resistência Resistência 
T
e
n
s
ã
o
 
T
e
n
s
ã
o
 
T
e
n
s
ã
o
 
Plasticidade 
Propriedade apresentada por alguns materiais sólidos de
serem moldados sem rupturas e sem variação de volume
apreciável.
Fundamental na caracterização de solos finos:
f (teor de argila , teor de umidade , mineralogia dos argilominerais
presentes).
Teor de argila ↑ plasticidade ↑
Intervalo de umidade específica (estado plástico) →
plasticidade
Vargas (1982):
Os Limites de Atterberg são “propriedades índices”
para a determinação e classificação da “natureza” dos
solos de granulação fina. Eles nada dizem sobre os
“estados” em que esses solos podem apresentar.
Portanto, para se executá-los corretamente é preciso
destruir, primeiramente, nas amostras qualquer
características de “estado”, tais como: estrutura,
compacidade, dispersão dos grãos, etc.
LIMITES DE ATTERBERG – LC , LP , LL
Estudos do eng. químico Albert Atterberg → adaptados
e obtidos por ensaios padronizados por Arthur
Casagrande.
A obtenção dos limites de consistência (ou limites de
Atterberg) do solo permite estimar, através da Carta de
Plasticidade, suas propriedades, principalmente no
tocante a granulometria e compressibilidade.
LIMITES DE ATTERBERG
Limite de Liquidez (LL ou wL)
É o menor teor de umidade em que um solo está no
estado líquido. É o teor de umidade que separa o
estado líquido do plástico. Corresponde a uma
resistência não drenada de 2,5 kPa.
Determinação do Limite de Liquidez
• Aparelho de Casagrande - NBR 6459/84 ou DNER ME 122
• Ensaio de cone de laboratório
Limite de Liquidez no Aparelho de Casagrande
Definido empiricamente como o teor de umidade, para a
qual, as metades de uma camada de solo (colocada em
uma concha padrão), separadas por uma ranhura de
dimensões padronizadas, fecharão as bordas inferiores
desta ranhura ( 13 mm), sob o impacto de 25 golpes do
Aparelho de Casagrande.
Material passa peneira 0,42 mm – DNER ME 041/94
Aparelho de Casagrande
Suyen Nakahara
Determinação do Limite de Liquidez
LL
Os valores de umidade e número de
golpes (;N) são representados em um
sistema de eixos ortogonais, em que as
abscissas (em escala logarítmica) são
os números de golpes, e as ordenadas
(em escala aritmética) os
correspondentes teores de umidade.
Limite de liquidez, expresso em teor de umidade, é o valor da 
abscissa do ponto da reta correspondente à ordenada de 25 golpes. 
Curva de fluidez
A inclinação da linha de fluidez é definida como o
“Índice de Fluidez”, que pode ser expresso por








1
2
21
N
N
log
IF
IF: índice de fluidez
1: teor de umidade correspondente a N1 golpes
2: teor de umidade correspondente a N2 golpes
Determinação do Limite de Liquidez
Método do cone de laboratório
Baseado na definição do LL.
Busca-se o teor de umidade no
qual o solo argiloso apresenta
Su= 25kPa, medida pela
penetração de um pequeno cone
metálico padronizado sobre uma
amostra de solo moldada (norma
britânica BS 1377:1975).
Limite de Plasticidade (LP ou wP)
É o menor teor de umidade em que um solo está no
estado plástico. É o teor de umidade que separa o
estado plástico de semi-sólido.
Estado
Sólido 
Estado
Semi-sólido
Estado
Plástico 
Estado
Líquido 
Teor de umidade (%)
Volume 
LC LP LL
Determinação do Limite de Plasticidade
Ensaio de limite de plasticidade – NBR 7180/84 ou DNER
ME 082
Determina-se o teor de umidade no qual um cilindro de
solo executado com a palma da mão, por meio de
movimentos regulares de vaivém, sobre uma placa de
vidro fosco, começa a fissurar ao atingir dimensões
padrões (φ= 3mm e L= 10cm).
Material passa peneira 0,42 mm – DNER ME 041/94
Suyen Nakahara
Limite de Contração (LC)
É o menor teor de umidade em que um solo está no
estado semi-sólido. É o teor de umidade que separa o
estado semi-sólido do sólido. É o menor teor de
umidade em que o solo contrai com a redução de
umidade.
Determinação do Limite de Contração
Ensaio do limite de contração – NBR 7183/82 ou
DNER ME 087/94.
Método do deslocamento de mercúrio
Busca-se determinar o teor de umidade que ainda
ocuparia os vazios de um solo colocado a secar em
estufa até não mais contrair.
Material passa peneira 0,42 mm – DNER ME 041/94
Determinação do Limite de Contração
• Com solo e água obter uma massa fluida, homogênea,
facilmente trabalhável e sem inclusão de ar;
• Colocar no centro da cápsula de contração (diâmetro de 4 cm e
altura de 1 cm) untada 1/3 do volume da massa fluida de solo;
• Bater a cápsula de encontro a uma superfície firme de modo que
o solo ocupe todo o fundo da cápsula. Repete-se a operação mais
2 vezes até encher completamente a cápsula de contração;
• Rasa-se o excesso de material com uma régua de aço, até obter
uma superfície plana. Tomar precauções para evitar formação de
bolhas de ar;
• Deixa-se o solo secar ao ar e depois em estufa;
• Mede o peso da pastilha formada de solo seco contido na
cápsula (Ws). Mede-se o volume desta pastilha (Vs).
Determinação do Limite de Contração
100
1
.
G
.
W
V
LC w
s
s







w = peso específico da água;
G = densidade real dos grãos;
Vs = volume da pastilha de solo seco;
Ws = peso da pastilha de solo seco.
Determinação indireta de LC pelos índices físicos
Considerando que no estado sólido o índice de vazios
não se altera quando o solo está seco (=0) ou saturado
(=LC)
solo saturado solo seco igualando
Determinação do Limite de Contração
G.LC
.S
.LC
e
w
s 


 1



d
se
G
LC
d
s 1



Limite de Contração
Mitchell (1976):
Mineral LC
Montmorilonita 8,5-15
Ilita 15-17
Caulinita 25-29
Grau de contração: indica a variabilidade de volume
do solo com a alteração na sua umidade.
Determinação do Limite de Contração
solos bons: C < 5%
solos regulares: 5< C < 10%
solos ruins: 10 < C < 15%
solos péssimos: C > 15%
V
VV
C s


V: volume inicial da amostraVs: volume após estufa
Medida do nível de plasticidade de um solo (intervalo
plástico do solo) cujo valor numérico é dado pela
diferença:
1. Índice de Plasticidade – IP 
LPLLIP 
• Baixos valores de plasticidade são encontrados em solos siltosos;
• Altos valores de plasticidade são encontrados em solos argilosos;
• Solos finos argilosos com predominância dos minerais (entre as
partículas sólidas) montmorilonitas apresentam altíssimos valores de
plasticidade;
• Quanto menor o valor do IP melhor é o solo para ser usado nas
camadas de pavimentos.
ÍNDICES DEFINIDOS A PARTIR DOS LIMITES DE 
CONSISTÊNCIA
1. Índice de Plasticidade – IP 
Empregado na especificação da qualidade de solos
empregados em obras viárias e de terra e em
correlações com parâmetros de compressibilidade.
1. Índice de Plasticidade – IP 
Quantitativo da plasticidade dos solos
1 < IP < 7 solo fracamente plástico
7 < IP < 15 solo medianamente plástico
IP > 15 solo altamente plástico
IP= NP (Não Plástico) impossibilidade de se determinar LL e/ou IP
1. Índice de Plasticidade – IP 
Burmister (1949):
IP Descrição
0 Não plástico
1-5 Ligeiramente plástico
5-10 Plasticidade baixa
10-20 Plasticidade média
20-40 Plasticidade alta
> 40 Plasticidade muito alta
IP Termo Prática
0-3 Não plástico Escorre pelos dedos da mão
4-6 Baixa plasticidade Quebra c/ leve pressão dos dedos
7-15 Média plasticidade Exige uma maior pressão c/ os dedos
16-35 Plástico Difícil de quebrá-lo c/ os dedos
> 35 Alta plasticidade Impossível de quebrá-los
AASHTO:
1. Índice de Plasticidade – IP 
2. Índice de Consistência - IC
Define a consistência do solo no seu estado natural.
IP
LL
IC


IC < 0 muito mole (vaza), solo no estado fluído
0 < IC < 0,5 mole , solo no estado plástico
0,5 < IC < 0,75 média, solo no estado plástico
0,75 < IC < 1 rija , solo no estado plástico
IC > 1 dura, solo no estado sólido ou semi-sólido
3. Índice de Liquidez - IL
Permite inferir sobre a sensibilidade e pré-adensamento
dos solos argilosos.
IL > 1 argilas extra-sensíveis
IL  1 argilas normalmente adensadas
IL  0 argilas pré-adensadas
IL < 0 argilas muito pré-adensadas
IL = 0 IL = 1
IL > 1
LP LL
IP
Teor de umidade (%)
LPLL
LP
IL



4. Índice de Atividade Coloidal - Ac
 pesoilaargfração
c
%
IP
A 
Diz respeito a atividade da fração argilosa, ou seja,
avalia o potencial da fração argila (< 2m) em conferir
plasticidade e coesão, e conseqüentemente
expansibilidade ao solo. Indicativo do tipo de
argilomineral.
Ac  0,75 Solo inativo (indicativo argila 1:1)
0,75 < Ac  1,25 Solo atividade normal
Ac > 1,25 Solo ativo (indicativo argila 2:1)
4. Índice de Atividade Coloidal - Ac
Mineral LL IP Ac
Caulinita 35-100 20-40 0,3-0,5
Ilita 60-120 35-60 0,5-1,2
Montmorilonita 100-900 50-100 1,5-7,0
Haloisita (hidratada) 50-70 40-60 0,1-0,2
Haloisita (desidratada) 40-55 30-45 0,4-0,6
Atapulgita 150-250 100-125 0,4-1,3
Alofano 200-250 120-150 0,4-1,3
Valores típicos de alguns minerais de argila.
Suyen Nakahara