4) Plasticidade e Consistência do Solo

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Aula 04 – Plasticidade e Consistência do 
Solo
Prof. Paula Sant'Anna Moreira Pais
paula.pais@prof.unibh.br
1. Introdução
 Os solos que apresentam certa porcentagem da fração fina
(silte e argila), não podem ser adequadamente caracterizados
pelo ensaio de granulometria.
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 São necessários outros parâmetros tais como: forma das
partículas, a composição mineralógica e química e as
propriedades plásticas, que estão intimamente relacionados
com o teor de umidade.
Mecânica dos Solos - Aula 4
1. Introdução
 Define-se plasticidade como sendo a propriedade dos solos
finos que consiste na maior ou menor capacidade de serem
moldados sob certas condições de umidade.
Segundo a ABNT/NBR 7250, a plasticidade é a propriedade
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 Segundo a ABNT/NBR 7250, a plasticidade 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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1. Introdução
 A argila é a fração do solo, cujas partículas apresentam um
diâmetro inferior a 0,002mm (NBR 7250) e que, em contato com a
água, adquire plasticidade.
 A fração argila, no entanto, não é constituída só de partículas que
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apresentam plasticidade. Existem diversos tipos de partículas.
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1. Introdução
 A plasticidade de um solo é devida aos argilo-minerais, às
micas e ao húmus existentes.
 Como o teor de argilo-minerais na fração argila dos solos é,
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quase sempre, muito superior aos de mica e de húmus, o estudo
dos argilo-minerais deve merecer destaque quando se trata de
plasticidade do solo.
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1. Introdução
 Os minerais como o feldspato não desenvolvem misturas
plásticas, mesmo que suas partículas tenham diâmetros
menores do que 0,002mm.
 A influência do teor de umidade nos solos finos é avaliada pela
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 A influência do teor de umidade nos solos finos é avaliada pela
estrutura e as ligações entre as partículas são dependentes da
distância. Portanto, as propriedades de resistência e
compressibilidade são influenciadas por variações no arranjo
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geométrico das partículas. Quanto maior o teor de
umidade implica em menor resistência.
1. Introdução
 Os principais grupos de argilo-minerais, de acordo com a sua
estrutura cristalina são os das caulinitas, ilitas e montmorilonitas.
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1. Introdução
K
Água 
Cátions: Ca, Na
Octaedro de 
alumínio
Tetraedro de 
silício
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1:1
2:1
K
2:1 expansiva
Caulinita
Ilita Montmorilonita
1. Introdução
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2. Estados de Consistência
 No início do século XX, um químico sueco Albert Atterberg,
realizou pesquisas sobre as propriedades dos solos finos
(consistência).
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 Os solos finos apresentam variações de estado de
consistência em função do teor de umidade.
 Há teores de umidade limite que foram definidos como limites
de consistência ou limites de Atterberg.
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2. Estados de Consistência
 Os estados 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, semi - sólido, plástico e líquido,
dependendo da sua umidade.
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2. Estados de Consistência
 Os valores de teor de umidade que separam os estados de
consistência do solo são denominados limites de consistência.
LC – Limite de Contração
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LC – Limite de Contração
LP – Limite de Plasticidade
LL – Limite de Liquidez
2. Estados de Consistência
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∆V = Vf – V0 é igual ao volume de água da amostra,
perdido por secamento, para se passar do estado
líquido ao sólido
2. Estados de Consistência
 Estado sólido: não há variação de volume do solo com a secagem.
 Estado semi-sólido: verifica-se variação de volume com a
secagem.
 Estado plástico: facilmente moldável.
 Estado líquido: comportamento de um fluido denso.
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3. Limites de Consistência
 LL – limite de liquidez - teor de umidade que separa o estado
plástico do estado líquido. Determina o estado de fluidez e
moldagem do solo.
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 LP – limite de plasticidade – é a umidade que delimita o
estado semi-sólido do plástico.
 LC – limite de contração – é o limite entre os estados semi-
sólido do sólido.
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3. Limites de Consistência
 Estes limites são determinados empiricamente e são utilizados
nos diversos sistemas de classificação do solo e refletem uma
série de propriedades dos solos finos, como tipo do argilo-
mineral, sua atividade, estrutura, superfície específica, etc.
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mineral, sua atividade, estrutura, superfície específica, etc.
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Limites de Consistência (Mitchell, 1976).
3. Limites de Consistência
 Os limites LL e LP foram estabelecidos pelo cientista sueco
Albert Atterberg, enquanto que o LC foi estabelecido por Haines.
 O LL é determinado através do Aparelho de Casagrande (em
homenagem ao cientista Arthur Casagrande), o qual usa a
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homenagem ao cientista Arthur Casagrande), o qual usa a
energia potencial para fazer a acomodação de uma amostra de
solo.
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 Os valores de LL e LP são de uso mais corriqueiro na
engenharia geotécnica.
4. Limite de Liquidez (LL)
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 No ensaio de limite de liquidez mede-se, indiretamente, a
resistência ao cisalhamento do solo para um dado teor de
umidade, através do número de golpes necessários ao
deslizamento dos taludes da amostra.
4. Limite de Liquidez (LL)
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deslizamento dos taludes da amostra.
 O limite de liquidez de um solo é o teor de umidade que separa
o estado de consistência líquido do plástico e para o qual o solo
apresenta uma pequena resistência ao cisalhamento.
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 O ensaio utiliza o aparelho de Casagrande, onde tanto o
equipamento quanto o procedimento são normalizados (ABNT/NBR
6459).
4. Limite de Liquidez (LL)
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4. Limite de Liquidez (LL)
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Sequência do ensaio.
O limite de liquidez é o teor de umidade no qual o
solo fecha a ranhura com o impacto de 25 golpes.
4. Limite de Liquidez (LL)
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4. Limite de Liquidez (LL)
 De acordo com os estudos do Federal Highway
Administration, o limite de liquidez pode ser determinado,
conhecido “um só ponto”, pela fórmula :
w
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)log3,0419,1( n
w
LL


Onde :
w= umidade correspondente a n golpes
5. Limite de Plasticidade (LP)
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 O limite de plasticidade é o teor de umidade mínimo, no qual a
coesão é pequena para permitir deformação, porém,
suficientemente alta para garantir a manutenção da forma
adquirida.
5. Limite de Plasticidade (LP)
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adquirida.
 É o teor de umidade que separa o estados de consitência do
solo plástico do semi-sólido.
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Ensaio: NBR 7180
 Placa de vidro com uma face esmerilhada e um cilindro
padrão com 3mm de diâmetro.
O rolinho deve ter um diâmetro igual ao do cilindro padrão e o
5. Limite de Plasticidade (LP)
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 O rolinhodeve ter um diâmetro igual ao do cilindro padrão e o
aparecimento de fissuras (inicio da fragmentação).
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5. Limite de Plasticidade (LP)
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5. Limite de Plasticidade (LP)
 A operação do ensaio 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%.
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 O limite de plasticidade será o valor médio de pelo menos três
valores de umidade (teores de umidade) considerados satisfatórios.
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 Se não for possível obter o cilindro com 3 mm de
diâmetro, a amostra deve ser considerada como não
apresentando limite de plasticidade (NP).
6. Limite de Contração (LC)
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Representa o menor teor de umidade abaixo do qual o solo
argiloso não irá mais reduzir o seu volume, isto é, o solo não
mais se contrai, mesmo que ainda continue perdendo peso.
6. Limite de Contração (LC)
 O limite de contração é o teor de umidade que separa o
estado semi-sólido do sólido.
LC pode ser determinado através dos índices físicos ou de
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 LC pode ser determinado através dos índices físicos ou de
ensaio.
ss G
LC
11


6. Limite de Contração (LC)
s
w
s
s
P
VV
P
PP
LC
sec)( 



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P = peso inicial da amostra
Ps= peso da amostra seca
V= volume inicial da amostra
Vsec= volume da amostra após secar em
estufa
7. Índices de Consistência
 Os índices de consistência são relações estabelecidas entre
os limites de liquidez, plasticidade e contração, bem como a
umidade e os volumes.
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 A partir dos limites de consistência, são calculados vários
índices, dentre os quais sobressaem os índices de plasticidade
(IP) e de consistência (IC) por causa de sua maior utilização, na
prática.
8. Índice de Plasticidade (IP)
 É a quantidade de água que seria necessário acrescentar a
um solo, para que ele passasse do estado plástico ao líquido.
LPLLIP 
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LPLLIP 
 Quando maior o “IP”, tanto mais plástico será o solo.
 Sabe-se, ainda, que as argilas são tanto mais compressíveis
quando maior for o “IP”.
8. Índice de Plasticidade
Segundo Jenkins, os solos argilosos poderão ser classificados
em:
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8. Índice de Plasticidade (IP)
Empregado para classificação de solos finos (Ex: Sistema
Unificado – Carta de Plasticidade de Casagrande).
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9. Índice de Consistência (IC)
 Indica a consistência do solo no estado em que se encontra
em campo.
wLL
IC

 Umidade natural do
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IP
IC  Umidade natural do
solo em campo.
 Segundo a norma ABNT/NBR 6502, quanto à consistência os
solos finos podem ser subdivididos em muito moles, moles,
médias, rijas e duras.
9. Índice de Consistência (IC)
 Classificação quanto à consistência, segundo a ABNT/NBR 6502.
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9. Índice de Consistência (IC)
 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;
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 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.