Apostila Mecânica dos Solos 1

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MECANICA 
DOS SOLo·s 
Parte 1 
2''. edição 
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SUMÁRIO 
1 INTRODUÇÃO 
1.1 IMPORTÂNCIA DO ESTUDO DOS SOLOS 
1.2 MECÂNICA DOS SOLOS, GEOTECNIA E DISCIPLINAS RELACIONP.J)
AS 
1.3 APLICAÇÕES DE CAMPO DA MECÂNICA DOS SOLOS 
1-4 CONCEHO DE SOLO E ROCHA 
2 GRANULOMETRIA DOS SOLOS 
2.1 TE:.\_'TURA E FORMA DAS PARTÍCuLAS 
2 .1. l Frações con5tituintes de- sol e 
2.2 A._�Á_LlSE GRAl'IULOMÉTRlCA 
2.2.1. Ensaio de Granulometria 
2.2.1. l. PENEIRAMENTO 
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2.2.1.2_ SEDJMENTAÇAO 
2.2-2 Representação Gráfica do Resultado do Ensaio de-Granulometria 
2.2.2.1 CURVA GRA.NUbOMÉTRlCA 
2.2.2.2 CL.\SSIFICAÇÕES DO SOLO CONFORME 
A CURVA GRANTJT"_ . .OMÉTRICA 
2.2.2.3 PARÂMETROS DEFINIDOS NA-CURVA GRA
NULOMÉTRlCA 
2.2.2-4 FRAÇÕES CONSTIFUINTES DO S0-L0 
2.2.3 Nome do Solo segu..1do a NBR 6502/95 
2:.3 ES1RITTURA DO SOLO 
2.4 COMPOSIÇÃO QUÍMICA E lvíINER.ALÓGICA 
2.4_ 1 S"uperficie específica 
3 ÍNDICES FÍSICOS 
3.1 INTRODUÇÃO 
3.2 SOLO COMO MODELO TRIFÁSICO 
3.3 PRINCIPAIS ÍNDICES FÍSICOS 
3.3.1 Outras relações obtidas a partir das relações originais 
3.3.2 Relações entre os índices (em volume) 
3.3.3 Modelos reduzidos de acordo com a umidade do
 solo 
3 .4 ENSAIOS NECESSÁRIOS PARA ESTIMA TN
 A DOS ÍNDICES FÍSICOS 
3.4. 1 Determinação da Umidade 
3.4-2 Determinação do Peso Específico do Solo 
3.4_3 Determinação do Peso Especifico dos &ãos-
3.5 RESillv10 DAS RELAÇÃO ENTRE OS ÍNDICES FÍSICOS 
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4.1 INTRODUÇÃO 
4.2 DEFn .. nÇÃO DE r.uASTICIDA:DE 
4.3 ESTADOS DE CONSISTÊNCA E Lil\!fITES DE CONSISTÊNCIA 
4.4 DETERlvilNAÇÀO EM LABORATÓRIO DOS LilVíITES DE CONSISl:bNCIA 
4.4.1 Limite de Liquidez - LL 
4.4.l.1 ffiSTÓRICO 
4.4.1.2 ENSAIO DE DETERlv.ITNAÇÃO DO LilvliTE DE LIQUIDEZ 
4.4.2 Limite de Plasticidade - LP 
4.4.2.l HISTÓRICO 
4.4.2_2 ENSAIO DE DETERMINAÇÃO DO Lilv.ú'TE DE PLASTICIDADE 
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4-.4.3 Limite áe Contração - LC 29 
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4.5 WDICEDEPLP�S'i1C1DADE 
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4.6 CONSISTÊNCIA 
4.7.1 Coesão 
4.7.2 Àtividade 
4_7_3 Amolgamento 
4_7_4 Tixotropia 
4.8 COMPACIDADE 
5 CLA:SSIFiCÃÇÃO DOS SOLOS-
5.1 INTRODUÇÃO 
5.2 C.LASS.1F1CAÇÃO SEGUNDO o use 
5-2. l Solos Finos 
5.2.1.1 SIGN1FICADOS DOS GRUPOS 
5.2.2 Seios Grossos 
5.2.2.1 SIGNIFICADOS DOS GRUPOS 
5.2 . .3 So1os Pantanosos e Tlli-râs 
5.3 CLASSIFJCAÇAO SEGUNDO A HRB 
5.3.1 Soios Granuiares 
5.3.2 Solos Finos 
5 . .3_3 Determinação do tipo de solo 
5_3_3.1 DETERMINAÇÃO DO ÍNDICE DE GRUPO 
5.4 IDENTIFICAÇÃO TÁTI'L E 'VISUAL DOS SOLOS 
6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁF-ICAS 
7 AJ�r-XOS 
Exercíóos de granulometria / Cun1a granuJom.étrica 
Exercícios de índices físicos 
E?s'.ercícios de plasticidade / Gráfico de plasticidade 
Exercícios de ciassificação dos solos í GJ..:i.ficv USC e Tabeía IIKB 
30 
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1 L�TRODUÇAO 
1.1 Th1PORT Af-JCI:A DO ESTUDO-DOS SQLOS 
Quase todas as obras de engenharia têm, de alguma fonna, de transmitir a s carnas sobre 
elas impostas ao solo. Mesmo as embarcações, ainda durante o seu período de co;...strução, 
transmitem ao solo as cargas devidas ao seu peso próprio. Além disto, e m algum.as obras, o 
so.J.0 é utilizado com0-o próprio material de construção, assim como o concretG e 0- aço são 
utilizados na construção de pontes e edificios. São exemplos de obras que utilizam o solo 
como material de construção os aterros rodoviários, as bases para pavimentos de· aeropertos..e 
as barragens de terra, estas últimas podendo ser citadas como pertencentes a. uma categoria. de 
obra de engenharia, a qual é capaz de concentrar, em um só local, urna enorme quantidade de 
Fecursos-, exigindo para a sua- boa construção uma gigantesca equipe Q.e trabalho, calcada 
principalmente na interdisciplinaridade de seus componentes. O estudo do comportamento do 
sol.o frente às solicitações a ele- imposta- por estas obras· é-, port-anto; de fundamental 
importância. Pode-se dizer que, de todas as obras de engenharia, aquelas relacionadas ao ramo 
do conhecimento humano defi.."lido como geotecnia (do qual a mecânica dos solos faz parte), 
são responsáveis pela maior pa.."'i:e dos prejuízos causados à humanidade, sejam eles de 
natureza- €C0BÔ�a eu mesmo.. a perda. de vidas-humanas, N-0 Brasil, por exemplo, devid.Q ao­
seu clima tropical e ao crescimento desordenado das metrópoles, um sem número de eventos 
como os deslizamentos de encostas ocorrem, provocando enormes prejuízos e ceifando a vida 
de centenas de pessoas a cada ano. Vê-se daqui a grande importância do engenheiro 
geotécnico no acompanhamento destas obras de engenharia, evitando por vezes a o corrência 
Ele desastres-satasuóficos. 
1.2: 1v1ECÁNICA DOS SOLOS, GE01EC1\i11A E DISCJPLINA3 RELACIONADAS 
Por ser o solo um material natural, cujo processo de formação não depende de forma 
direta da intervenção humana, o seu estudo e o entendimento de seu comportamento depende 
de uma série de conceitos desenvo.1vídos em ram.o.s afins de conhecimento.. A mecânica dos 
solos é o estudo- do- comportamento de engenharia do solo qua..11do este é usado ou como 
material de construção ou como material de fundação. Ela é uma disciplina relativamente 
jovem da ·engenharia civil, somente sistematizada e aceita como ciência em 1925, após 
trabalho publicado por Terzaghi, que é conhecido, como o pai da mecânica dos solos. 
Um entendimento dos- princípios da mecânica dos sQ.lidos é essencial para o estudo_ da 
ui.ecânica dos solos. O conhecimento e aplicação de princípios de outras matérias básicas 
· como fisica e química são também úteis no entendimento desta disciplina. Por ser um material 
de origem natural, o processo de formação do solo, o qual é estudado pela geologia, irá 
influenciar em muito no seu comportamento. O solo é um material trifásico, composto 
basicamente de ar, ág:Ha e partículas- sólidas, A parte fluida dG solo. (ar e água) pode se 
apresentar em repouso ou pode se movimentar pelos seus vazios m ediante a existência de 
determinadas forças. O movimento da fase-fluida do solo é estudado com base-em conceitos 
desenvolvidos pela mecânica dos fluidos. Podem-se citar ainda aJgumas disciplinas, como a 
física dos solos, ministrada em cursos de agronomia, corno de grande importância no estudo 
de uma mecânica dos-solos mais avançada, denominada-de m€Cânica dos solos nã0 saturados. 
Além disto, o estudo e o desenvolvimento da mecânica dos solos são fortemente amparados 
errrbases experimentais, a partir de ensaios de campo e laboratório. 
A aplicação dos princípios da mecânica dos solos para o projeto e construção de 
fundações é denominada de "engenharia de fundações". A engenharia geotécnica(ou 
geotecnia) pode ser considerada como a junção da mecânica dos solos, da engenharia de 
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fundações, da mecaruca das rochas, da geologia de engenharia e mais recentemente da 
geotecnia ambiental, que trata de problemas como transporte de contaminantes pelo solo, 
ava±iaçãe- de Iocais.}mpactados, prnp0-siçãG-de medidas-de re1rn�diaçã&-para ár-ea&·im-f)aGtadas, 
projetos de sistemas de proteção em aterros sanitários, etc. 
1.3 .APLICAÇÕES DE CAMPO DA MECÂNICA DOS SOLOS 
Fundações: As cargas de qualquer estrutura têm de ser, em última instância, 
descan-egadas no solo através de sua fundação. Assim a fundação é um.a parte essencial de 
qualquer estrutura. Seu tipo e detalhes de sua construção podem ser decididos somente com o 
conhecimento e aplicação de princípios da mecânica dos solos. 
Obras subterrâneas e estruturas de contenção: Obras subterrâneas como estruturas de 
drenagem, dutos, túnei-s e as- 09-ras de contençã.-0- como os mtlfos de arrimo, Go..":tinas 
atirantadas somente podem ser projetadas e construídas usando os princípios da mecânica dos 
solos e o conceito àe "interação solo-estrutura". 
Projeto de pavimentos: o projeto de pavimentos pode consistir de pavimentos flexíveis 
ou rígidos_ Pavimentos flexíveis dependem mais do solo subjacente para transmissão das 
cargas geradas· pelo tráfege. Prnblemas pecahares· no projeto àe pa-vimeatos. flexíveis. são o - --- ·- .. 
efeito de carrega.'llentos repetitivos e problemas devidos às expansões e contrações do solo 
porva:riações em seu teor de umidade. 
Escavações, aterros e barragens: A execução de escavações no soio requer 
freqüentemente o cálculo da estabilidade dos taludes resultantes. Escavações profundas 
podem neGessitar de eswrnmentos- pr-o.vi.sórios, cujos projetos devem ser feitos- com base na 
mecânica dos solos. Para a construção de aterros e de barragens de terra, onde o solo é 
empregado- como material de- constmção- e- funday"'ã:ô; necessita-se de- um conheciingnta 
completo do comportamento de engenharia dos solos, especialmente na presença de água. O 
conhecimento da estabilidade de taludes, dos efeitos do fluxo de água através do solo, do 
processo de adensamento e dos recalques a ele associados, assim como do processo de 
compactação. empregado. é essencial para o. projeto e coristruçã.o- eficientes de.. aterros e 
barragens de terra. 
1.4 CONCEITO DE SOLO F ROCHA 
Quando se menciona a palavra solo já vem à mente uma- idéia intu.iti�a.d{) que se trata . 
No linguajar popular a palavra solo está intimamente relacionada com a palavra terra, a qual 
poderia ser definida- como material solto, natural da crosta terrestre onde· habitamos, utilizado 
como material de construçã-0 e de fundação das obras do homem_ Uma definição precisa e 
teoricamente sustentada do significado da palavra solo é, contudo, bastante dificil, de modo 
que o termo solo adquire diferentes conotações a depender do ramo do conhecimento humano 
qll€ G- emprega . Para a agronomia, o tenno- solo. signit.Ica o material relativamente fofo da 
crosta terrestre, consistindo de rochas decompostas e matéria orgânica, o qual é capaz de 
sustentar a vida. Desta forma, os horizon tes de solo para agricultura possuem em geral 
pequena espessura. Para a geologia, o termo solo significa o material inorgânico não 
consolidado proveniente da decomposição das rochas, o qual não foi transportado do seu local 
de formação, Na engenharia, é conveniente definir como- rocha aquilo. que é impossí:yel 
escavar manualmente, que necessite de explosivo para seu desmonte. Chamamos de solo, em 
engenharia, a rocha já decomposta ao ponto granular e passível de-ser escavada· apenas com.o 
auxílio de pás e picaretas ou escavadeiras. 
A crosta terrestre é composta de vários tipos de elementos que se interligam e formam 
minerais, Esses-minerais poderão estar agregados como rochas ou solo.. Todo solo tem migem 
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na desintegração e .decomposição das rochas pela ação de agentes intempéricos ou antrópicos. 
As partículas resultantes deste processo de i..'ltemperismo irão depender fundamentalmente da 
comJ*>Siçãe- àa-roella matriz. e-àe-Gkma-da- região: PeF ser- &-J3Fetlute-àa--tiet:em�das 
rochas, o solo invariavelmente apresenta um maior índice de vazios do que a rocha mãe, 
vazios estes- oeupados por ar, água- Otl outro fluid0· de natureza diversa. Devide ae- seu 
pequeno índice de vazios e as fortes ligações existentes entre .os minerais, as rochas são 
coesas, enquanto que os solos são granulares. Os grãos de solo podem ainda estar 
impregnados de matéria orgânica. Desta forma, podemos dizer que para a. engenharia, solo é 
um mateàal granlliaJ: Gf>lRpe-ste- fie f0Gha- àeGGmpQsta., ág11a.; ar- � ootm- fluido} e 
eventualmente matéria orgânica, que pode ser escavado sem o auxílio de explosivos. 
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2 GRANULOJv.(ETRIA DOS SOLOS 
O sol-O é constiruído por grãos - partículas minerais, podendo conter matéria mgânica, que 
se diferem em tamanho, forma, composição química ou mineral, que deixam entre si vazios, 
que poderão estar pareia] ou totalmente preenchi dos pela água e pelo ar. 
2.J TEXTURA E FORMA DAS PARTÍCULAS 
O tamanho relativo e a distribuição das partículas sólidas que foi:marn os solos é chamado 
de textura e a sua medida é a granulometria. O estudo da te>..1:ura dos solos é realizado por 
intermédio do ensaio de granulometria . 
Pela sua textura, os sslos podem ser classificados em dois grandes grupos: solos grossos 
(areia, pedregulho) e solos finos (silte e argila). 
Esta divisão é fundamental no entendimento do cumportamerrto dos solos, pois a 
depender do tamanho predominante das suas partículas, as forÇas de campo influenciando em 
seu comportamento serão gravitacionais (solos grossos) ou elétricas (solos finos). De uma 
forma geral, pode-se dizer que quanto maior for a relação área/volume ou área/massa dfil;----····-· 
partículas sólidas, maior será a predominância das forças elétricas ou de superficie. Estas 
relações são inversamente proporcionais ao tamanho das partículas, de modo que os solos 
finos apresentam uma predominância das forças de snperficie n a influência do· seu. 
comportamento. 
Em função do transporte e dos agentes de intemperismo, há uma variedade no tamanho 
das-partículas. Pode-se dizer que partículas com dimensões até cerca de 0-,00lmrn são-obtidas 
através do intemperismo físico, já as partículas menores que 0,00 lmm provém do 
intemperismcr q1lÍIIIÍro. 
Solos Grossos 
Os solos grossos possuem urna maior percentagem de partículas visíveis a olho nu 
(� � 0,074 row) e suas partículastêm formas arredondadas, poliédricas e angulosas . 
No.s solos grossos, por ser predominante a atuação. de forças.. gra.vitaci.onais, resultan.do 
em arranjos estruturais bastante simplificados, o comportamento mecânico e hidráulico está 
principalmente condicionado a sua compacidade, que é uma medida de quão próximas estão 
as partículas sólidas umas das outras, resultando em arranjos com maiores ou menores 
quantidades- de vazios . 
Pedregulhos 
São classificados corno pedregulho as partículas de solo com dimensões maiores que 
2,0mrn (DNER) ou 2,0mm (ABNT). Os pedregulhos são encontrados em geral nas margens 
dos rios, em depressões preenchidas por materiais transportados pelos rios ou até mesmo em 
uma massa de solo residua1 (horizontes correspondentes ao solo resid ual jovem). 
Areias 
As areias se distinguem pelo formato dos blfãos que pode ser angular e arredondado, sendo 
este último urna característica das areias transportadas por rios ou pelo vento. A forma <los 
grãos das areias está relacionada com a quantidade de transporte sofrido pelos mesmos até o 
local de deposição . O transporte das partículas dos solos tende a arredondar as suas arestas, de 
moào- que quanto maior a distância de transporte, mais esféricas serão as partículas 
resultantes. Classificam-se como areia as partículas com dimensões entre 2,0mm e 0 ,074mm 
(DNER), ou ainda 2,0mm e 0,06mm (ABNT). 
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O fonna1o dos grãos de areia tem muita importância no seu comportamento mecânico.., 
pois determina como eles se encaixam e se entres� e, em contrapartida, como eles deslizam 
eE.tre- si quanào- selieitades· 13eF fer�as. externas-: PoF- out-ro laàe; Gome- estas- for.yas. se 
transmitem dentro do solo pelos pequenos contatos existentes entre as partículas, as de 
formato mais- angulares, por possuírem em gera:l uma menor área de contato, são mais. . 
susceptíveis a se quebrarem. 
Selos-Fine& 
Quando as partículas que constituem o solo possuem dimensões menores que 0,074rnm 
(DNER), ou ô,0-6mm (ABNT), o solo é considerado fino e, neste caso, será classificado- comG-. 
argila ou como silte. 
Nos solos fonnados por partículas muito pequenas, as forças que intervêm no processo de 
estrut-uraçã&-d{).. S(}IO-sã0-de Garáter muito-mais-complexo. Os s0los finos.. pGssliem. partículas 
com formas lamelares, fibrilares e tubulares e é o mineral que determina a fonna da partícula. 
As partículas de argila normalmente apresentam uma o u duas direções em que o tamanho da 
partícula é bem superior àquele apresentado em uma terceira direção. O compor+..amento dos 
solos finos é definido pelas forças de superficie (moleculares, elétricas) e pela presença de 
á:gua, ·&·EfHal--inílui-cfo m.aneira-mai:carrre oos-knôm€nos--à€ superfi.c.ie Gies-ru:.güo.1nin€rais. 
Síltes 
Apesar de serem classificados como solos frnos, o comportamento dos siltes é governa.do 
pel-as mesmas-· forças-· des- seles grosse-s- Efur�as--gravitaciooaisj, emoora- po:SSuan:l- alguma 
atividade. Estes possuem granulação fina, pouca ou nenhuma plasticidade e baixa resistência 
quando seco. Classificam-se como silte as partículas com dimensões entre 0,074mm e 
0,005mn1 (DNER), ou ainda 0,06mm e 0,002mm (ABNT). 
A:f'gilas--
A fração granulométrica do solo classificada como argila, diâmetro inferior a 0,002mm 
(AB-NI')- ou- inferior a- 0�005nnrr (DNER); se- earacterinr pela sua- plasticidade- mar-cante.. 
e capacidade de se deformar sem apresentar variações volumétricas) e e] evada resistência 
quando seca. É a fração mais ativa dos solos. 
2.1.1 Fra�es constituintes do solo 
As dimensões das partículas são enquadradas em determinados limites convencionais que 
recebem designações próprias que são as frações do solo. 
As frações são representadas por intervalos de tamanhos de grãos com dimensões em 
djâJnetros equivalentes. 
De acmde com a escala granulométrica da ABNT NBR 6502/95 - são: 
PEDREGULHO: 
AREIA: 
SlLTE 
ARGILA 
2,0 mm <4> < 60,0 mm 
0,06 mm < <P < 2,0 mm 
0,002 mm < <D < 0,06 mm 
<D< 0,002 mm 
OBS.: Bloco de rocha - pedaço isolado de rocha que tem diâmetro superior a 1000 mm. 
Matacão - pedaço de rocha que tem diâmetro: 200ffim < <D < 1000 mm. 
Pedra - pedaço de rocha que tem diâmetr� 60rnm < <f> < 20Q mm. 
f -
----
A figura 2.1 apresenta a escala granu1ornétrica adotada pela ABNT (NBR 6502/95): 
Argib ! Ti.nti � J ' ,;· '" C�1 ltl ! 
opo2 
Fi-gi±ra2.1-Escala.granu1ométrica da..ABNT, NBR.6502/95 
De acordo com a escala granu1ométrica adotada pelo DNER, são: 
PEDREGU� 
AREIA: 
Sll.,TE 
ARGILA 
2,0.mm <.$ <. 76.,0. mm 
0,074 m m < <P < 2,0 imn 
0,005 mm< cp < 0,074 mm 
<!> < 0,005 rnm 
Pi:: clr-J. de 
ulliet.• 
mm 
ó 
Obs: De aeeffie-·e0m- a antiga- 11er:ma- da- AB-NT, a escala gra.B.ui-e-métrit:a da-ABNT €ra....a 
seguinte : 
PEDREGULHO: 
AREI.A.: 
SILTE. 
ARGILA 
4,8 mm <<D < 76,0 mm 
0,05 mm < cI> < 4,8 mm 
0,005 n.un-<-<D-<. O., 05 mm 
<P < 0,005 mm 
2.2 ANÁLISE GRANULOlvlÉTRlCA 
Deoomffia-se- gFrumlometFia- a- rneài<la de tamanha· e a gr-aàU:a?ãe-· das- pa.+tí-Gt:tla&� A 
determinação do tamanho das pa..'1iculas componentes de uma amostra de solo em suas 
respectivas-porcentagens-de- ocorrência-é chamada: de-análise granni.unrétrica: 
A análise gramilométrica, ou seja, a análise da distribuição .das dimensões dos grãos 
objetiva detemrinar os tamanhos dos diâmetros equjvalentes das partículas sólidas em 
conjunto com a proporção de cada fração constitmnte do solo em relação ao peso de solo 
secQ 
A representação gráfica das medidas r ealizadas é denominada de curva granulométrica. 
Pelo fato de o solo geralmente apresentar partículas com diâmetros equivalentes variando em 
uma ampla faixa, a curva granuJométrica é nonnalmente apresentada em um gráfico semi-Iog, 
com o diâmetro eqwvalente das partículas em uma escala logarítmica e a percentagem de 
partfa1::1.las-cmn àiâlBetroinferier à abertura da-peneira cGnsifl.e:r-ada--Epercentagem-·que passa) 
em e scala linear. 
2.2. 1. Ensaio de Granulometria 
Q. ensaÚ;>- dg gr-.filHilo.metri.a. conjunta �NBR 11-8-1-/84� par-a- o. levantamento- da- cru:.va 
granulométrica do solo é realizado com base em dois procedimentos dis tintos: p eneiramento e 
sedi mentação. 
,...... .. 
7 
1.2. l: 1. PE1\1EJRAMENTO 
O peneirarnento é utilizado para a fração grossa do solo (grãos com até 0,074mm de 
diâmetra-sf{üi·valente ); r-ealiza-se pela passage1n-d0-s0l9i}Or pêB€liras- paàr-oruzada.s-e :pesagem 
das quantidades retidas em cada uma delas. Nas malhas das peneiras ficam retidas porções de 
soJCJ, porções- cujus· grãos tênr diâmetro maior-que· as mafhas· da peneira· onde foram· retidas .. e. 
menor do que as das peneiras por que passaram. 
F-i:ocedimento.;. 
1º.) Toma-se uma amostra de solo seco com peso Po e submete-se a wn peneiramento; 
2º.) Pt>rções retidas em cada peneira.: em seguida, tomam-se os pesos das porções 
retidas nas diversas peneiras: Pi = Pi, P2, P3, P4, .... , (i = 1 a n), sendo i correspondente a 
caàa-peneir.a.� . 
3º.) :Porcentagem do peso total: convertem-se esses pesos em porcentagens do peso total: 
...R!_x 100 � 
Po 
4°.} P.o-rcentagem-aeumu-Iaàa-retida-: semanào-se essas-130rnentagens.: 
D 
:E Pi x 100 e 
r-i.-·---·-····-------····- -· . - i = i .Po . ·-------··-------· ··-·-. 
5°. )-Por-centagem acum-ula-das--EJ-Ue passam-: tom-anào-se o com.plement-0- :pam- 1-0ú...em 
cada porcentagem retida acw.nulada têm-se as "porcentagens acumuladas que passam":n 
100- :E 
i= 1 
PÍ X 100. 
Po 
A tabela-2.1 abaffio r-egistra- os-mimeros-inGieati.ves-àas peneiras-e e taHl:a!lho-r�specfuro 
de suas malhas. 
Tabela 2.1 Aberturas das ma.lhas das peneiras da. ASMT são em milímetros: 
N°. Abertura N°. Abertura N°. Abertura · 
200* 0�074 25 0,710 Y.i"� 6.400 
140 0,105 20 0,&40 318"* 9.,500 
120 0,125 18 1 ,000 1h'.:I' 12,500 
100* 0,150 16* 1,200 5/8" 16;000 
80 0,180 ]4 1,41 o o/.?' * 19,100 
70 0,210 12 1,680 1" * 25,400 
60 0,250 10* 2,000 ] 14" 31,500 
50* .0,300 8 2,380 1 'li" * 38,100 
45 0,350 7 2,830 1 %" 45,000 
40* 0,420 6 3)60 2" * 50,800 
35 0,500 5 4,DOO 2 1h" 63,000 
30* 0,600 4* 4,800 3" 76,200 
* indica as peneirns da série normal. 
Obs.� A indicação da peneira refere-se à abertura da malha ou ao número da malhas quadradas 
por polegada linear (l "). 
Ex.: 1" da # 200 (peneira 200) tem 200 maUias quadradas . 
. ---'Y'�•·-u -· 
8 
2.2.1.f. SEDIMEl\TT AÇÃO 
O peneiramento é impraticável para partículas com diâmetros inferiores a 0,074mm, pois 
as peneiras deveriam ter aberturas .de malhas excessivamente pequenas, impossíveis d e serem 
obtidas-industrialmente e imp0-s-siveis-de serem-preservadas- GGm -o-use� Embm:a-exis-tind.o. no 
mercado, a peneira 400 (com abertura de malha de 0,045mm) não é regularmente utilizada no 
ensaio de peneiramento, por ser facilmente danifica.da e de custo e levado. 
A sedimentação é um procedimento válido para partículas com diâmetros equivalentes 
inferiores a 0,2mm. Assim, para grãos menores que cerca de 0,074 mm (peneira nº. 200) 
emprega-se e-lv1étod0-de Análise per Seilimentação. 
O ensaio de sedimentação desenvolvido por Arthur Casagrand e trata os solos muito finos, 
com granulometria inferior a 0,074mm de forma diferenciada. Este ensaio se baseia na Lei d� 
Stokes, segundo a qual a ve locidade de queda, V, de uma partícula esférica, em um meio 
visCõso· jnfinito-, é- prnp0reiona+ ao· quadr-ad0 do diâmetro- da partícula-. Sendo assim, as 
menores pa rtículas se sedimentam mais lentamente que as partículas mruores. 
Assim, até uma profundidade z, depois do tempo t, todas crs partfcuias· terão· diâmetr..o.. 
inferior a D_ 
O ensaio de sedimentação é realizado medindo-se a densidade de uma suspensão de solo 
----"-·- -- -- ---· em água, ·no decorrer do tempo. A partir da ·me dida da ·densidade da·-solução ·:no tempo,-··----------­
calcula-se a percentagem- de-·partíeulas que-ainda· noo· sedimentarar"B- e- a velociclaàe de-qyeda. 
destas partícu las (a profundidade de medida. da densidade é calculada em função da curva de 
calibração do densírnetro ). Com o uso da lei de Stokes-, pode:..se- inferira- dÍârnetro miximO:.. 
das partículas ainda em suspensão, de modo que com estes dados, a curva granulométrica é 
completada. 
A equação abai*O·a13r-esenta. a- lei àe St-Ok-es. 
V = z = y ':;_ - y2 _ D2 
t 
onde: V =velocidade de queda do grão, c:m/s 
z = altura de queda, cm 
t =tempo de queda, s 
18. 11 
y g = massa específica das partículas sólidas do solo, g/crn� 
Ya = massa e specífica da água, g/cm3 
11 = viseosiàade de-líquido; g/-cm . s-
• .. 
D =diâmetro da esfera cuja massa é equivalente à partícula em queda, cm 
De onde se tira: 
D2 = r n .. n z 
t 
Onde: D = ,(f5-X-
Obs: Essa equação é váhda para 0,0002 mm � D � 0,2 Inln_ 
Deve-se notar que o diâmetro equivalente calculado corresponde a apenas uma 
aproximação . As partículas de solo não .são esféricas (muito menos as partículas dos 
argilominerais que tê m forma placóide). A coluna líquida possui tamanho definido. O 
m&vimentt> d� uma partícula- interfere DG· moviment-0- de Gutra, A-s- paredes- dB- recipiente 
--------
9 
ínflu�ncia m no movimento de queda <las partículas. O peso específico das partículas do .solo 
é um valor médio. O processo de leitura (inserção e retirada do densímetro) influencia no 
proeesse de queda das partículas. 
PFocedi-mento: 
- Retira-se 50 a 1 20g da quantidade de solo que passa na peneira de #10 e prepara-se o 
material para a sedimentação. 
- É preparada uma solução homogênea de solo (de 50 a 120g) passante na peneira # 1 0 + 
água àestilada + solução defloculante (hexametafosfato de sódío ); 
- Essa .solução é colocada numa proveta de 1000 ml; 
- A solução é agitada e depois colocada em repouso; 
- São realizadas leituras de densidade ·e temperatura da solução em intervalos de tempo 
pFé-estabeleciàos; 
- Admitindo-se forma esférica das partículas e expressando a velocidade de queda como 
lilila distância zr num-t.empo- fy, o· diâmetro da- esfera- cuja massa-é- equivalente-a-da- partfGula_ 
em queda é determinado. 
! = O f = 4 
. A . 
.. 
. � 
. 
. 
. 
.. z·J 
.. 
•· • 
. 
... 
• .. 
. # � . . 
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. i .. "' 
•· .. l . . . .. # 
.. 
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F J 
.. 
. 
, J . \ 
. 
• 
. 
.. _L_ 
, 
. 
.. 
. 
.. 
. 
... • 
.. 
FigUFa- 2-.2 --Leimfa-OO-àen&Íinetr-0-na-preveta-eem-a-seffi�ãe--de.snlo 
2.2.2 Representação Gráfica do Resultado do Ensaio de Granulometria 
1.2�2': J CURVJ\ GRANULO MÉTRICA: 
A representação gráfica do resultado de um ensaio de granulometria é dada pela curva 
granulométrica do solo. A flgura 2.3 mostra um exemplo de uma curva granulométrica. 
A curva granulométr-ica é-trac;ada- :per pentos em um-diagrama:, ne-tjl.:tal: 
- sobre o eixo das abscissas: são marcadas as dimensões das partículas� 
- sobre o eixo das ordenadas: são marcadas as porcentagens-errrpesu-de--material que.. 
têm dimensão média menor que a dimensiio considerada. 
A partir- Qa._ Gur-v.a. gr.anuJométrica, pGde se separ-a.r fa.c.ílmeRte os. sol.os. grossos-dos. solos 
finos, apontando a percentagem equivalente de cada fração granulométrica que constitui o 
solo (pedregulho, areia, silte e argila)_ 
- 1 0 
Figura-2.3--EKemple-àe ama-cm:va -grnnulométrica 
2.2.22 CLASSIFICAÇÕES DO SOLO CONFORME A CURVA GRANULOMÉTRICA: 
A Fi-gura. 2.4 mostra GuP.TaS- granuk> méi."ricas. Segundg a forma cta curva., po.de. se 
distin,,,011ir diferentes tipos de granulometria: 
�: � 
�1':1·;'.;;1'RC Ct.:% e���·� r � .... "!� 
FiguFa 2.4-- Exemplos-de fonnas da-cUf\ia granulométrica 
Granu1ometria contínua: quando não há um patamar (um salto) na curva granu1ométrica; 
Granulometria descontínua: quando há um patamar (W11 salto) na curva granulométrica; 
Granulometria uniforme: quando a curva é quase vertical; há uma- predominância. de 
apenas um tipo de fração. 
1 
D.ü1 i 1[;0 
s.,�k· h,;;m sr.i'idu:.i,:fo (<i :i 
lgt-i_m1Ll..:.1-;;rh) '.xin linual 
Or.:i.nub�r· tmifr•rnH1 (e) 
(mal �radu:.1do'i � ... -. ·- ... : 1- � 
Gr:uiuladi.l; �b-,;,:n:i r,h) 
,.;;J::e11Urf"1 rJa í1'3n:ô'ir.1 inHr1_j \mul grndt.1.:Kl0) 
Figura 2.5 - Representação de diferentes cu.--vas granulométricas_ 
1 1 
A -·-- .... . ·-·····. -� ... ..... -.. .. . 
" 
"' 
""""' 
" 
!""'\ 
""" 
'\ 
"""'\ 
,......._ 
,,....... 
� 
'\ 
� 
" 
,,.--.,.. 
� 
'"' 
r\ 
" 
/""'\ 
" 
" 
r'I 
"' 
" 
� 
"' 
'\ 
-
A figma 2.5 aeima t-aml:>ém 1oostra- àiferentes eurv-as- granuJométriea& De aeOFào--Gom._a 
curva granulométrica obtida, o solo também pode ser classificado como: 
Bem ·graduado - caso ele possua uma distribuição contínua de diâmetros equivalentes 
em uma ampla faixa de tamanho de partículas, que é o caso da curva granulométrica a, ou 
Mai- gradtta-do· - easo- ele-posstia 1:lfna el:lfVa- granfüométflea- ttn:i-fo.rme; qtte- é-o case- da 
curva granulométrica e, ou uma curva granulométrica que apresente ausência de uma faixa de 
tamanhos de grãos, a curva granulométrica b� ou seja, se não houver um equilíbrio entre 
frações grossas e frações finas, o solo é mal graduado_ 
� aroniG-wm-a-presgnça-ou-nã0�fü10s,-Gs..solOS-pGd.e1n-seI=-classi-tiGaOO-S-GGmG-sol.os_de:Granulometria fechada: há excesso de finos. 
Granulometria aberta: há falta de finos_ 
2 .2-.2.3 PA:RÂMETRDS- BEFINIDOS NA CURVA GRAJ:ftJLO:tvfÉTRICA 
Alguns sistemas de classificação utilizam a curva granulométrica para auxiliar na 
previsão do comportamento de solos grossos. Para tanto, estes sistemas de classificação 
lançam mão de alguns índices característicos da curva granulométrica, para uma avaliação de 
sua uniformidade e curvatura. Os coeficientes de uniformidade e curvatura de uma 
determinada curva granulométrjca são obtidos a partir de alguns diâmetrns equivalentes_ 
característicos do solo na curva granulométrica. São eles: 
Dw - Diâmetro efetivo - Diâmetro equivalente da. partícula para o qual ternos 1 0% das 
partículas passando (10% das partículas são mais-finas que· u diârnetru efetivo} 
D3o e D60 - O mesmo que o diâmetro efetivo, para as percentagens de 3()% e 60%, 
respectivamente. 
As equações abaixo apresentam os coeficientes de unifonrudade- e curvatura de uma dada 
curva granulométrica_ 
Coeficiente de uniformidade: 
• :�:..<0,'!t. L -� ... 
12 
De acordo como valor do Cu obtido, a curva granulométrica pode ser classificada 
conforme apresentado abaixo: 
Sol o-mmto· ttnif Offfie---------------------------- Cu-<5 
Solo de uniformidade média ----------------- 5 < Cu ·<::: 1 5 
Solo desuniforme --------------------------- Cu � 15 
Esta relação indica, na realidade, "falta de uniformidade", pQis. seu vaJm: diminui- a.o. ser 
mais unifonne o material. 
Coeficiente de curvatura: 
A classificação- Ela curva gr:aauJométrira quantG-aG··rog.fíg.i€nt.g...Q.g.Gm:vatura é : 
Solo bem graduado: 1 � Cc <j. 3 
Solo mal graduado: Cc < 1 ou · Cc > 3 
2.2.2.4 FRAÇÕES CONSTITUINTES 00 SOLO 
s d a1 egun, o a esc 'tri d DNER a granu ome ca o 
Fração DNER 
dos Diâmetro 
Solos mín máx Peneiras 
PEDREGULHO 2,000 76,000 nº. 10 
AREIA GROSSA 0,420 2�ººº nº. 40 
AREIA MÉDIA - - -
AREL� FINA 0,075 0,420 nº. 200 
SILTE 0,005 0,075 -
ARGILA 0,001 0,005 -
ARGUA COLOIDAL 1 < 0,001 J 0,001 1 -
Serundo a escala granulométrica da ABNT· · o - . 
" 
1 
Fração ABNT - NBR 6502/95 
dos Diâmetro 
3" 
.n.º. 1.0 
-
nº. 40 
nº. 200 
·-
Solos mín máx. Peneiras 
PEDREGULHO 2,000 60,000 n". l O -
Pedregufü{} grosso 20,000 60,000 - -
Pedregulho médio 6,000 20,000 - -
Pedregulho fino 2,000 6,000 nº. 1 0 -
AREIA 0,060 2,000 - nº. 1 0 
Areia Grossa 0,600 2,0o'O nº. 30 nº. 1 0 
Areia Média 0,200 0,600 1 - nº. 30 
- Areia Fina 0,060 0,2.00 - -
SILTE 0,002 0,060 - -
ARGILA - < 0,002. 0,002 - - -
Obs.: Os diâmetros são em rnilúnetros (mm) 
(\ 
.... ·-· ·--- ·---·-··· --�·· ·- ····-· ···--· . ... ·-··-- -.·-·· - --�-----........ � ............ - .... 
1 
iillNT - NBR anterior 
Diâmetro 
mín máx. Peneiras 
4,800 76,000 nº. 4 -
- - - -
- - - -
- - - -
0,050 4,800 - nº. 4 
0,840 4,800 nº. 20 nº. 4 
0,250 0,840 nº. 60 nº. 20 
0,.05.0 0,250 - n<>. 60 
0,005 0,050 - -
. < 0,005 0,..0.05 - -
-·--..... " .......... --.. --.� .. ., --· 
1 3 
2.2.3 Nome do Solo segundo a NBR 6502/95 
A NBR-650-2 apres"{filta· algtHUrus regras �átieas J9frfª àesf.gnar -es- seles--de aeeFEle- oorn_a 
sua cmva granulométrica. 
2.2.3 . 1 NORMAS PARA A DESIGNAÇÃO DO SOLO, SEGTJNDO A NBR 6502, 
BASEANDO-SE NA ClJRVA GRANULOMÉTRlCA; 
Fração dominante + Fração su bdominante (simples- ou -composta} com. su.f"u:.o. "os.o''­
ou "osa" + Frações minoritárias com os termos "com vestígios de" ou "com pouco" 
Ex:: argi-la siltosa, areia silto-argilosa, silte arenoso� . . . . 
Quando da ocorrência de mais de 1 0% de areia, silte ou argila adjetiva-se o solo com as 
frações obtidas, vindo em primeiro lugar as frações com maiores percentageps. Em caso de 
empate, adota-se a- seguinte hierarquia: l º) Argila; 2º} Areia- e e .3.º} Silte. 
No caso de percentagens menores do que 10% adjetiva-se o 
independente da fração granulométrica considerada: 
1 a 5% -+com vestígios.de 
5 a 1 0% -+ com pouco 
solo do seguinte modo_, 
o .. f ... .... � O � ' ' • • A''"' ••,( o o 0 "o•---'°"'"- - � .... 
Para o caso de pedregulho com frações superiores a to% adjetiva-se o soro do seguinte 
modo: 
1 O a 29% -7 com pedregulho \.' 
> 30% -+ com muito pedregulho t y_ 
A tabela- 1.2 ilustra. 0- n�sultadG- de eP.sai-0-S-- de granulo�- real� ein... tI:êR .solos 
distintos. As regras apresentadas pela l\TBR-6502 serão então empregadas para classificá-los , 
em caráter ilustrativo. 
Tabela 2.2- - Exemples de resultados-de ensaioo -de granu+emetri-a-para- três-seles di-süru:ns. 
# 
311 
jll 
w, 
Nº 4 
Nª 10 
Nº 40 
N·0 zoo 
-
Ar!.tlla 
Siltc 
.-\.r·�i:i 
r 1..'íJ 1:-C:!UlJto 
Pedra 
PEt�CENTAGEM -{)CE PASSA 
Abertura (tmn) 
76.,2 
25>4 
19,05 
4,8 
2,0 
0342 
0}074 
--- ---
---�-
------
--
---- -
·---....... 
-
Sofo r 
1 00 
c;•g .., . 
92 
84 
15 
44 
3 1 
1 7 
08 
00 
-
. 
Soio 2 
1 00 
CJS 
gg 
gs 
62. 
44 
21 
23 � 
39 
1.7 
ºº 
(\ 
q-
i > 
Sofo 3 -
gg 
gz -
72 
&1 -
Ll5 
-
20 
03 --
ao 
03 
42 
53 
02 
- � 
� '/ 
1. '!'' A t·;·· � 
Resultado da nomenclatura dos solos conforme os dados apresentados na tabela L 2 são: 
Solo 1 : Argila Silto-luenosa com pouco Pedregulho 
Solo 2: Areia Silto-Argilosa com Pedregulho 
Solo 3: Pedregulho Arenoso com vestLgios de Silte e Pedra 
14 
NOTA: A completa classificação de um solo depende também d e outros fatores a]érn da 
granulometria, sendo a adoção de uma nomenclatura baseada apenas na curva granulométrica 
insuficiente para uma previsão, ainda que qualitativa, do seu comportamento de engenharia. 
2.3 ES-TRUTURA DO SOLO 
Denomina-se estrutura dos solos a maneira pela qual as partículas minerais de diferentes 
tamanhos se arrumam para formá-lo, ou seja, a disposição relativa dos grãos em relação à 
água intersticial e ao ar da fase gasosa constitui a estrutura do solo. 
A estrutura de um solo possui um papel fundamental em seu comportamento, seja em 
termos de resistência ao cisalhamento, compressibilidade ou permeabilidade_ Como- o.s-so-�-­
finos possuem o seu comportamento governado por forças elétricas, enquantb os soles 
-"
-·-----··- · ....... _ ...... ... grossos têm na gravidade o seu principal fator de influência, a estrutura dos solos finos ocorre-·-::---· - �· 
em uma diversificação e complexidade muito maior do que a estrutura dos solos grossos. De 
......... . 
,.-..,- . 
fato, sendo a gravidade o fator principal agindo na formação da estrutura dos solos grossos, a 
estrutura destes solos difere; de solo para solo, somente no que se refere ao seu grau de 
compacidade_ No caso dos solos finos> devido à presença das forças de superficie,_ arranjpg:_ 
estruturais bem mais elaborados são possíveis. A figura 2.6 ilustra algumas estruturas típicas 
de solos grossos e finos. 
Figura 2.6 - Alguns arraajos estruturais presentes em so!os �"fossos e finos 
Quando duas partículas de argila estão muito próximas, entre elas ocorrem forças de 
atração e de repulsão. As forças de repulsão são devidas às carga-s líquidas negativas-que-elas.-:· 
possuem e que ocorrem desde que as camadas duplas estejam em contato. As forças de 
atração decorrem de forças de Van der Waals e de ligações secundárias que atraem materiais 
adjacentes. Da combinação das forças de atraçã:o e de repulsão entre as partículas resulta a 
estrutura. dos solos, que se refere à disposição das partículas. na massa.de solo e as..farças en-tre­
elas. Identificaram-se dois tipos básicos de estrutura do solo, denominando-os de estrutura 
floculada, quando os contatos se fazem entre faces e arestas das partículas sólidas, ainda que 
através da água adsorvida, e de estrutura dispersa quando as partículas se posicionam 
paralelamente, face a face. 
\ 
,.,"""' 
,., 
,....,, 
/'""'. 
,,-..., 
r.. 
r--
("""\ 
"' 
"""' 
(""\ 
r--
,......, 
,,,......_ 
,....... 
- ... - -
15 
2.4 COJ\f.J>OSIÇÃO QUÍMICA E l'vfINERALÓGICA 
Os solos são fonnados a partir da desagregação de rncllas por ações físicas e químicas.. do 
intemperismo. As propriedades química e mineralógica das partículas dos solos assim 
fonnados irão depender fundamentalmente da composição da rocha matriz e do clima da 
região. Estas propriedades, por sua vez, irão influenciar de forma marcante o comportamento 
mecânico do solo. 
Os minerais são partículas sólidas inorgânicas que constituem as rochas e os solos, e que 
possuem fonna geométrica, composição química e estrutura própria definidas. Eles podem 
ser divididos em dois grandes grupos: 
- Primários: aqueles encontrados nos solos e que sobrevivem à transformação da rocha. 
Advêm portanto do i11temperismo fisico. 
- Secundários: os que foram fonnados durante a transfonnação da rocha em solo pela 
ação do intemperismo químico. 
Solos Grossos - Pedregulhos e Areias 
.As pa.rtJculas dos so1os grossos, dentre as quais apresentam-se o s pedregulhos, são 
censtituídas algumas vezes de agregações de minerais distintos, sendo mais comum, 
,entretanto, que as partículas sejam coIIStituídas de u.rn ú .. TJ.ico mineraL Estes solos são ·- • r -----· 
formados, na sua maior parte, por silicatos (90%) e apresentam também na sua composição 
óxidos, carbonatos e sulfatos. 
Silicatos - feléi:spato, quartzo, rnica, serpentina 
Grupos Minerais Óxidos - hematita, magnetita, limonita 
Carbonatos - calcita, dolomita 
Sulfatos - gesso, anidrita 
O quartzo, presente na maioria das rochas, é basta..'l.te estável, e em geral resist"..e bem ao 
processo de transfonnação rncha-solo-. Sua composiçã-o química é simples, Si02, as partículas 
são eqüidimensionais, como cubos ou esferas e ele apresenta baixa atividade superficial 
(devido ao tamanho de seus grãos)_ Por conta disto, o quartzo é o componente- principal na 
maioria dos solos grossos (areias e pedregulhos) 
Solos Finos - Argilas 
Os solos finos possuem uma estrutura mais complexa e alguns fatores, como forças de 
superfície, concentração de íons, ambiente de sedimentação, etc_, podem intervir no seu 
comporta..-rnento. As argilas possuem uma complexa constituição química e mineralógica, 
sendo formadas por sílica no estado coloidal (Si02) e sesquióxidos metálicos (R.203), onde R 
= A1; Fe, etc. 
Os fe1dspatos são os minerais mais atacados pela natureza, dando origem aos 
argilominerais, 
que constituem a fração mais fina dos solos, geralmente com diâmetro inferior a 2µm_ Não só 
o- reduzido tamanho, mas, principalmente, a constituição mineralógica faz com que estas 
partículas tenham um comportamento extremamente diferenciado em relação ao dos grãos de 
silte e areia. O estudo da estrutura dos argilominerais pode ser facilitado "construindo-se" o 
argi1ornineral a partir de unidades estruturais básicas_ Este enfoque é puramente didático e 
não representa necessariamente o método pelo qual o argiJomineral é realmente fonnado na 
natureza. Assim, as estruturas apresentadas neste capítulo são apenas idealizações_ Um cristal 
típico de um a.rgílomineral é uma estmtura comp1exa similar ao arranjo estrutural aqui 
idealizado, mas contendo usua]mente substituições de íons e outras modificações .estruturais 
que acabam por fonnar novos tipos de argilominerais_ As duas. unidades estruturais básicas 
d0s argilominerais são os tetraedros de silício e os octaédros de alunúnio. Os tetraedros de 
silício são formados por quatro átomos de oxigênio eqüidistantes de um átomo de silício 
enquanto que os octaédros de alumínio são formados por um átomo de alumínio no centrn, 
--
!'"""\ ' 
J6 
envolvido por seis átomos de oxigênio ou grupos de hidrox.ilas, OH-. A depender do modo 
como estas unidades estruturais estão unidas entre si, podemos dividir os argilominerais em 
três grandes grupos. 
a)- GRUPO DA CAULINITA: A caulinita é formada por uma lâmina silícica. e outra de 
aJwnínio, que se superpõem indefinidamente. A união entre todas as camadas é 
suficientemente finne-·(pemtes de hidrogên.io) para não· permitir a penetração de- rnoléeulas de 
água entre elas. Assim, as argilas caulinítica.s são as mais estáveis em presença d'água, 
apresentando baixa atividade e baixo potencial de expansão. 
b) MONTlvíORILONIT A: É formada por uma unidade de alumínio entre duas silícicas, 
superpondo-se indefinidamente. Neste caso a união entre as camadas de silício é fraca (forças 
de Van der Walls), permitindo a penetração de moléculas de água na estrutura com relativa 
facüidade. Q.s. solos com gi:andes quantidades de montl.nmilonita. tendem a. ser instáveis. em 
presença de água. Apresentam em geral [,,>Tande resistência quando secos, perdendo quase que 
totalmente- a sua capacidade- de-suporte· por samração·. Sob-variações cle- tnn.iclade-apresentam 
grandes variações volumétricas, retraindo-se em processos de secagem e eÀrpandindo-se sob 
processos de umedecimento. 
e) ILITA: Possui um ar:raRj-0-estrut.ural semelhante aG -da mGntmoriloni.ta, pGrém os ÍQns 
não pennutáveis fazem com que a união entre as camadas seja mais estável e não rnuitQ . .. 
afetada: peht água. É-também menos expansiva que-a mon-tmo:rilonita_ 
Como a união entre as camadas adjacentes dos argilominerais do tipo 1 : 1 (grupo da 
caulinita.) é bem mais forte do que aquela encontrada para os outros grupos, é de se esperar 
que estes- argilominerais resultem- por alcançar tamanhos maiores do que aq.ueles- alcançados 
pelos argilominerais do grupo 2 : 1, o que ocorre na realidade. Enquanto um mineral típico de 
caulinita possui dimensões em torno de 500 (espessura) x 1000 x 1 000 (nm)� um mineral de 
montmorilonita possui dimensões em tomo de 3x 500 x 500 (nm). 
o 
�-;;.::. 
;-1 on tmorilonil.n Tlitd f'aulinit;1 
fjgura 2. 7 - Arranjos estruturais típicos dos três principais- grupos de argilominer-ais. 
A presença de um detenninado tipo de argilominera1 no solo pode ser jdentificada, 
utiliZando-se diferentes métodos, dentre eles a análise térmica diferencial, o rajo x , a 
microsco:pia eletrônica de varredura, etc. 
2.4 .1 Superficie específica 
Denomina-sg dg superfície específica. de um solo a soma. da área de todas as. partículas 
contidas em uma unidade de volume ou peso. A superficie específica dos argilominerai.s é 
1 7 
geralmente .expressa ,em unidades como m2/m3 ou m2/g. Quanto maior o tamanho ..do mineral 
menor a-superlicie especifica do. mesmo Deste-�. p.ode:se..es.perar. q.ue_.o�atgil.ominerais 
do grupo 2:1 possuam maior superfície específica do que os argilom.inerais do grupo 1 : 1 . A 
montmorilonita., por exemplo, possui uma superfície -específica de aproximadamente '800 
m2/g, ·enquanto que a ilita e a caulinita possuem superfícies específicas de aproximadamente 
80 e 1 O m2 /g, respectivamente. A superficie específica é uma importante propriedade dos 
argilominerais, na medida que quanto maior a superfície específica, maior vai ser o 
predomínio .das forças elétricas (em .detrimento das forças gravitacionais), na im1uência sobre 
as proprieda.des-4o-sel<�-f€strutur.a, plasticidade, -coesão, etc.). 
r-->:• •-·--·�-· •·--• "--•-·• .._,., __ --··--------......... � .. �--�----�-·- ·�---..--........ -.... - �· ....... v---.o.-.·---·-··•-"'-·--·.,,_..-.-..-�--'""' .... _. ___ .,.,. . .,.,._, __ ···•-�-· •-- ...,. ..... ,......�.--.-·--···--�----.... - -· - .. 
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1 8 
3 ÍNDICES FÍSICOS 
3 . l INTRODUÇÃO 
O solo é wn material constituídopor wn conjunto de partículas sólidas, dei-xaRde-entre_si 
vazios que poderão estar parcialmente ou totalmente preenchidos pela água. É, geralmente, 
um sistema disperso formado por três fases: sólida, líquida e gasosa 
Fase Sólida - caracterizada pelo seu tamanho, forma, distribuição e. composição 
mineralógica dos grãos já foi estudada no capítulo anterior. 
Fase Gasosa - é composta geralmente pelo ar do solo em contato com a atmosfera, 
podendo-se também apresentar na forma oclusa (bolhas de ar no interior da fase �ona). A fase 
gasosa é importante em proble1nas de deformação de solos e é bem mais compressível que as 
fases sólida- e líquida. 
Fase Líquida - é a fase fluida composta pela água, poc;lendo conter solutoS- e outros 
fluidos imiscíveis. Pode-se dizer que a água se apresenta de diferentes fon11as no solo, sendo·--· 
contudo eJ-.'iremamente difícil se isolar os estados em que a água se apresenta em seu interior. 
A água contida no-sE>l&pode ser classificada em: 
_Á.gua de Constituição - é a água presente na própria composição química das 
partículas sólidas. Não é retirada utilizando-se os processos de secagem tradicionais. 
Ex: Montmorilonit.a ( OH)4 Si2 AJ4 020 n..0.1.20. 
�uua Adso.nida ou A.gua Adesiva - é uma película de água que adere às partículas 
.dos solos finos devido à ação de forças elétricas desbalanceadas na superficie dos 
argilominerais. Está submetida a grande pressões, comportando-se como sólià0 m vizinhança 
da partícula de solo. 
Agua Livre - é a água que preenche os vazios dos solos. Pode estar em equilíbrio 
hidrostático ou fluir sob a ação áa gravidade ou de outros gradientes de energia. 
,.\.gua Capilar - é a água que se encontra presa às partículas do solo por meio de 
forças capilares. Esta sobe pelos interstícios capilares formados pelas partículas sólidas, 
devido à ação das tensões superficiais nos contatos ar-água-sólidos, oriundas a partir da 
superfície livre da água. 
Água Higroscópica - é a água que ainda se encontra em um sol-o seco ao ar livre. É_ 
a água que o solo possui quando em equilíbrio com a umidade atmosférica e a temperatura 
ambiente. 
As águas livre, higroscópica e capilar são as que podem ser totalmente evaporadas pelo 
efeito do calor a uma temperatura maior que 1 OOºC. 
... .-.. .. *: .... . 
""""-·-·" -·--·--··--·-·-
19 
3.2 SOLO COMO MODELO TRIFÁSICO 
A.filnitindo-se a abstração apresentada na figura abaixo em que as 3 (três-}- fases--poosam 
permanecer isoladas. 
Zero 
Vv 
T 
Figura 3 . 1 - Representação esquemática das fases constituintes do solo 
· onde: - ···· ··--- · - · ·--··-· -
PT = peso total do solo 
Ps = peso das partículas sólidas 
P A = pese da água 
P Ar = peso do ar = O 
V T = volume total do solo 
V v = volume de vazios 
V s = velume Elas· partículas sB!idas 
V AR.. = volume do ar 
V A = volume de água 
OBS. : Como se GonsHiera G-peso-00- ai: ig.Ha± a zern, o pesg... d0S- graes-é igIIa� w.-pg.oo- secQ da 
amostra de solo. 
Do modelo se extraem as relações fundamentais, em volumes e pesos, entre os 
constituintes de um solo: 
Onde� V v = V A + V AR, então Vr = V A + V AR.+ Vs 
O modelo acima mostra o solo mais encontrado na natureza, que é o solG ú-mido, rn�le há 
as três fases: grãos + água + ar. 
Em condição natural não se encontram solos secos (grãos + ar). Em laboratório isto pode 
ser conseguido facilmente através da estufa, então se convenciona em Mecânica dos Solos 
que solo seco é aquele que apresenta constância de peso em duas pesagens consecutivas após 
secagem em uma estufa de 105 a 1 1 Oº. C. 
A ocorrência só das fases sóhda e liquida é bastante comum. Neste caso todos os vazios 
do soro encontram-se ocupados por água e o solo é chamado s-olo saturado. 
O comportamento de um so]o depende da quantidade relativa de cada uma de suas três 
fases (grãos, água e ar). Diversas relações são empregadas para expressar as proporções entre 
elas. 
·.-_ - '"""' . : . ; tt:.t:i . .a..•�� 
. -
20 
3.3 PR.Il\JCIP AIS ÍNDICES FÍSICOS 
Símbolo Denominação Defini cão Unidade 
h teor de-mnidade b -- P-a . l-00- % 
Ps 
YA peso específico da água YA = � = 1 t/m3 
Va Q"/Cm3 
"ía. "' peso esp.ecífi.c.o real das partículas sólidas Y.g = _n_ t/m3 
ou dos grãos Vs g/cm3 
Yd ou Ys peso específico aparente de um solo seco Ys = ...EL t/m3 
{ h-= o- ) VT f!:!c� ::> 
y ou yn peso especifico aparente de solo (úmido y = _Rr_ t/m3 
ou natural) ( h # o ) VT g/cm3 
e ... _.. .. . , índice de vazios .. ·-··· ·P = _Vv · . .. . ··� __ .,. __ . .. _____ ,. . . .. ,...._, .. _, ...., -
Vs 
n porosidade n = Vv % 
VT ou -
s 
t grau de satm:ayii<r 
S. = Va- . 1-0B- o/cr 
Vv 
, 8 ou Gs densidade relativa das partículas ou 8 = 'V __...g__ -
gravidade específica (densidade real) YA 
YSA'F peso..e specifico.. de.um solo. satnrado. YSA'I= = I's. + "'{a -Y-A-. tlm3 
VT <.!/cm3 
YsVB l peso especifico de um solo submerso YsUB = 'YsAT - 'Y A t/m3 
o/crd :::> 
Observações: 
a. Todo-soJo submerso é saturado, porém nem todo solo saturadG é submerso .. 
b. Há uma outra fórmula para o peso específico ·saturado baseada na fórmula inicial, que é: 
YS'AT= __..h_ + Va . Ytt. ---+ 
VT Vr 
e. Como y A = 1 g/cm3 -+ Pa = Va, ou seja, o peso da água· terá o mesmo valor 
nurnér}co-que e volume da ág11a, o que irá variar será apenas a unidade: g, kg ou.-t para G peso 
. 3 dm3 3 1 e respectivamente, cm , e rrr para o vo ume. 
d. Em solos saturados, todos os vazios estão cheios de água� ou seja: Vv = Va = Pa. 
Sendo assim: S = 100% . 
... (.;.
<a, . 
-
-
-
.... 
I'""'\ 
I"'""'.. 
r"\ 
,,..... 
,...., 
""""' 
,,-.... 
,,..... 
"""' 
!"""\ 
.f\ 
r-
f\ 
"" 
""' 
/"""' 
,,....., 
,..--, 
. �·- --- ----
2 1 
3 .3 . 1 Outras relações obtidas a partir das relações originais 
Ps Ps 
'Y = Ps = , s -- Ps + Pa = Ps+ Pa = Pt . Ps Ys= _y_ 
Vt Vt Vt Vt . ( Ps + Pa ) ] + h 
Ps + Pa Pt 
Va Pa - 1 1 
.S = Va ,; ·� Ps .:ya Vs Vs . :g h _ Ps S = h . . õ 
Vv Vv Vv 1 � e . Vs . ya e 
Ps Ps VE Ps 
Vt 1 
e = Vv = Vt - Vs = Vt - 1 = Ps - 1 = 'J..S - 1 . . e = � - 1 
Vs Vs Vs 3L 1 ys 
r.··- --- ----··-··-··-· ··- -·- · · · ·· . Ps · · · - - - ··---- · 1'&-· · · - - -
3.3.2 Relações entre os índices (em volume) 
l + e 
n 
l . 
1 - n 
Modelo l 
AR 
.Á.GUA 
GRÃOS 
Modelo2 
AR 
ÁGUA 
GRÃOS 
e = Vv 
Vs 
Vs = l 
e = Vv 
Vt = 1 + e 
n = Vv 
Vt 
Vt = 1 
n = Vv 
Vs = l - n 
Expressando n em função de e 
n = Vv 
Vt 
n.= e 
l + e ) 
Expressando e em função de n 
e = Vv 
Vs 
.e = _lL_ 
1 - n-
.. 
, , 
1 ,....... 
22 
3.3 .3 Modelos reduzidos de acordo com a umidade do solo 
OBS:: Adotando- como base o Modelo! 
Solo seco ( h = 0% ) 
Volume Peso 
e AR = O 
GRÃOS 
l 
l 
Solo úmido ( h * -0% ) 
Ps = Vs _ yg 
Ps = 1 . yg 
Ps = yg 
Vt = 1 + e 
ys = _h___ :. ys = ..:J_g_ 
Vt 1 + e 
f yg = ys . ( 1 + e ) 
r--. ......... -... -...... _ . . ,,_ ... .,._ . ....-.- -� . ·--·-· . - .... ·-·----�-·----�-·----- --- -·· -·- .. -··---·-·· __ __________ ... -�--··_, ___ ..,.__, ... ,.. __ ··- .......... _ . ··- ... .. .... ·--º·---- · - ----·· -
Volume Peso 
J 
r ÁGUA 
lt ,__.. 
l 
AR 
GRÃOS 
= O 
Pa 
S = Va / Vv 
Vv = e 
fva = S . e 
Pa = Va . ya 
( Pa = S. e. ya 
Ps = V s . y g = 1 . y g = "f g 
t 
b = Pa / Ps 
Pa = h . Ps 
Pa = h . yg 
)Is = J_g_ 
1 + e 
.1 yg = ys . ( 1 + e ) y = ys + S . e . ya ou 
l + e 
y = yg .( 1 + h) 
l + e 
Solo. Saturado ( h :;t:.0% , h = hsat ) 
Volume Peso 
e ÁGUA e . ya 
1 GRÃOS 
Pa = Va . ya l ys � � 1 
Va = Vv = Pv = Pa �------� 
1 yg = ys . ( l + e ) j Pa = e. ya 
e .ya 
l + e 
--
1 r.:::--------------· . 
23 
3.4 ENSAIOSNECESSÁRlOS PARA ESTilvfATrv A DOS �1DICES FÍSICOS 
Para estin:lativa de todos 0s. índices físicos de um detenninado solo no-r:malmente 
efetuam-se as seguintes determinações: umidade (h), peso específico do solo (y), peso 
específico das partícuias sólidas (y g). 
3-4. 1 Determinação da Umidade 
A umidade do solo é geralmente detemiinada em estufa, em laboratório. Para tanto, uma 
.amostra de solo com detenninado teor de umidade é pesada e posteriormente levada a uma 
estufa, coo1 temperatura entre l05 e l l Oo, onde permanece poi: Ulll- � períDdo 
(geralmente um dia), até que a sua constância de peso seja assegurada. As variações no peso 
da amostra de solo se devem a evaporação da água existente no seu interior. Apó�o período 
de secagem em estufa, o peso da amostra é novamente determi.�o- Deste modo, peso da 
água existente no solo é igual a diferença entre os pesos da amostra antes e apó esta s_er_ 
levada à estufa, sendo a umidade do solo a razão entre esta diferença e o peso da amostra 
detenninado após secagem_ A seguir são listados alguns métodos utilizados na .determinação 
da umidade do solo em campo e em laboratório: 
- Estufa a 1 05 - 1 1 0°. C (laboratório) 
·
-···--· ........ ·-- ., . . ... _� � · ·· ··· · -�·· ··· -· ·· · -··-· ...... ,... ....... .. .. ... .. _ ... 
·
- -.. -....... -- ,.._ ,_ . ... � ..... -
- Speedy Ecampoj 
- Fogareiro à álcool (campo) 
3.4.2 Determinação do Peso Específico do Solo 
São listados a seguir alguns métodos utilizados em laboratório e em campo para 
determinação do peso específico do solo. 
Em laboratório: 
- Cravação de cilindro biselado em amostras indeformadas 
- Cilindro de compactação 
- Imersão em mercúrio (amostra indeformada, pequena) 
- Balança h-iàrnstática, sole-paiafiaade-(NBR 1 G818). 
Em campo: 
- Método do cone de areia 
3-.4J Detem1inação do-Peso Especifico dos Grãos 
Esta determinação é efetuada exclusivamente em laboratório, utilizando-se o picnômetro. 
3 .5 RESUMO DAS RELAÇAO ENTRE OS ÍNDICES FÍSICOS 
Voll:lllles -+!Vt: = Vs + Vvj lvv = Va + Var 1 
Pesos -+\Pt = Ps + Pa} 
Umidaàe �h-= P.a . 1 OOo/Q 
1 Ps 
1 
� 
Peso específico da água -+ ya == Pa =-1�1· g/cm' 
· Va _ 
Peso específico dos grãos �1yg Ps \ (�=3) =\rg:ys-: O + e) J 
Vs 
24 
r: .. __ __ , __ _,_.,_ , , _ .. - ... _ . __ ._ . . · ! · . l . . . � · · l- . .. .. . . "1 -- .. .. �·- ... ·- · - · · - .. .... . . _ . ---· ---....... 
....... Peso especifico do solo seco 4 ys = PS- l(g/cm')OIJ!YS- Y 1 QU rs-- yg; .. 
,...._ 
1 Vt f 1 + h 1 + e 
-
. fi � \ Peso es.pecífico..do.sol� y = _E!_ (gf-cm>) ou y = yg -O + h). l ou Vt 1 + e 
\ y = ys + S . e . 'V-a 1 
1 1 + e _ 
Índice de Vazins _ __.,e = Vv 1 ou 
(adimensíonal) 
· 
V s 
Porosidade ln - Vv llou � (adimensional) 
Vt � 
Grau de Saturação � S = 3JL. 1 00% ou 
I
S - h . ó 1 
Vv e 
Densidade das partículas �1 õ ou Gs = � 1 ( a<limensional) 
Peso específico do solo saturado-+j YsAT =E+ n . í'ª\ ; ys = --1sAT 
1 + hsAT 
Peso específico do solo submerso -+/YsUB= YsAT - ya\ 
------
1 ,-. 
- ···· · ..- ............ _ ..., ... ,.,. ........ ... _ . 
" 
---... 
25 
4 PLASTICIDADE DOS SOLOS 
4. 1 INTRODUÇÃO 
Quando se trata de selos grossos - areias e pedregulhos, eom pequena qrumt:ida-à.e E>H sem 
a presença de finos, o efeito da wnidade nestes solos é freqüentemente negligenciado, na 
medida em que a quantidade de água presente nos mesmos tem um efeito secundário em seu 
comportamento. Pode se dizer, que se pode classificar os solos grossos utilizando-se .somente 
a sua curva granulométrica, o seu grau de compacidade e a forma. de suas partículas. 
Sendo assim, solos arenosos são perfeitamente identificáveis por meio de suas curvas 
granulométricas, iste é, areias ou pedregulhos de iguais curvas- granulométricas cornpoi:tam­
se, na prática, semelhante. 
A experiência mostra que isso não acontece rros solos finos. Definem-se- sotos finGS. 
como aqueles cuja majoria. dos grãos têm diâmetro inferior a, aproximadamente, 0,1 mm. 
O conhecimento da curva granulométrica de tais solos não é suficiente para prever o seu 
comportamento na prática. Isto é, podem-se encontrar sütes, argilas e soles- ai:gi-leso&. de 
mesma curva granulométrica cujos comportamentos não sejam semelhantes. 
Esse fato deve-se que, nos solos finos; intervém, além do tamanho, a· p1 óp1 ia funna ElGS­
seus grãos. A forma dos grãos nos so1os finos é tão importante, na definição do seu 
comportamento, quanto as suas dimensões. 
Nos pedregulhos e areias os grãos são arredondados ou angulosos, sempre de forma 
apf0ximadameate esférica-. Já nas argilas- o-s- grã0s têm funna- lamelat=, eSGamE>sa. Ol:1 outras 
ainda mais diferentes. 
Por outro lado, sendo esses grãos de espessura média muito pequena e com a relação 
entre a área superficial das partículas e o seu volume muito grande, os grãos estarão ligados 
entre si e à água por forças que lhes emprestarão uma resistência intrínseca, a qual é chamada 
coesão-. Por isse- os- seles- fines sãe- chama<les-coesivE>S: 
Sendo la1nelares as fonnas dos grãos de tais solos, eles poderão deslizar uns sobre os 
outros quando o so-Io é deformado por ação de- uma força e:>...'tema; e a resistência:- a tal 
deformação, que acima foj chamada de coesão, dependerá do teor de umidade do solo. 
Resumindo, para solos finos não basta a granulometria para caracterizá-los, pois suas 
prnpriedades plásticas dependem de- teOF de urniàade, além Eia fOfHl& des- gx:ãos- e da. s.ua 
composição química e mineralógica. 
4.2 DEFINlÇÃO DE PLASTICIDADE 
Define-se plasticidade como a propriedade de certos sólidos, que consiste na maim ou 
menor capacidade de serem moldados sob certas condições de wnidade, sem variação de 
volume. Trata-se de uma das propriedades mais importantes das argilas. 
A plasticidade de certas argilas existe porque a forma lamelar de seus grãos pennite um 
deslocamento relativo das partículas, sem necessidade de variação de volume, e essa 
propriedade dependerá também do teor de umidade da argila. 
Para haver plasticidade é preciso haver um certo teor de umidade. As fünnas dos grãos 
possibilltam que as partículas deslizem umas sobre as outras, desde que a água intersticial 
possa funcionar como uma partícula lubrificante. 
· 
A plasticidade é uma propriedade das argilas, muito úti1 à cerârmca, onde se necessita que 
o material seja molda.do sem variação de volume. Se a água for em demasia, as partículas 
ficam em suspensão na água e o corpo não será plástico, mas um líquido viscoso. É o que 
acontece quando se forma a lama. Por outro lado, se há pouca água, as forças serão muito 
fortes e os grãos se aglutinam entre si, formando torrões .quase sólidos - como os torrões de 
-
26 
argila ressecada - os quais não poderão ser moldados, mas ao sofrerem esforços de 
deformação, se quebrarão. 
Uma argila exiremamente seca nãe é moldável plast:icamente, peFém, case se adicionar 
progressivamente pequenas quantidades de água, ela vai se tomando cada vez mais dócil à 
deformação. A partir de um certo teor de unridade h1, o material tornar-se-ir pl:á:st:ico, 
permitindo moldagem, por formas diversas, sem variação de volume. Caso se continuar a 
adição de água, o corpo vai se tornando cada vez mais mole, até que, ao atingir um teor de 
umidade h2 , passará a atuar como um líquido viscoso. 
o 
ESTADO 
SÓLIDO 
ESTADO 
SEMI-SÓLIDO 
ESTADO. 
PLÁSTICO 
ESTADO­
LÍQUIDO 
h (%} crescendo 
Haverá dois limites h1 e h2 entre os quais o solo é plástico. Esses limites foram 
denominados por Atterberg de: 
hr = limite Ele pfastieidaà.e -- símbelo = LP 
h2 = limite de liquidez --------- símbolo = LL 
Para umidades superiores a h2, diz-se que o solo finrr está na estado líquido. Para_ 
um.idades abaixo de h1, o solo está no estado ·semi-sólido. Entre h1 e h1,o solo está no estado 
plástico. 
4.3 ESTADOS DE CONSISTÊNCA E Lllv.ITTES DE CONSISTÊNCIA 
Considere-se uma amostra de argila com teor de umidade (h) muito alto. Ela estará como 
um líquido - um fluido denso, ao que se denominará estado líquido. Á mectida que água 
evapora, a amostra diminui de volume e endurece. Para um certo valor de h, ela perde sua 
capacidade de fluir, p0rém pode ser moldada facilmente e c0nservar sua fonna. Ela encontra­
se, agora, no estado plástico. A continuar a perda de umidade, o volume da amostra continua 
a decrescer. O estado plástico desaparece até que, para outro valor de b., o solo se desmancha 
ao ser trabalhando. Este é o estado semi-sólido_ Se a secagem ainda continuar, ocorrerá a 
passagem para o estado sólido. A partir deste ponto a amostra não reduz mais de volume. 
A figura abaixo ilustra esses estados fisicos, chamados estados de consistência, e suas 
fronteiras que são os limites de consistência 
ESTADO 
LÍQUIDO 
LL 
ESTADO 
h2 PLÁSTJCO 
LP 
ESTADO 
SEMI-SÓLIDO 
LC 
ESTADO 
SÓLIDO 
h (%) decrescendo 
As definições dos limites são convencionais. Assim, elas permitem dar urna idéia 
bastante clara do tipo de solo e suas propriedades. Os dois primeiros li.."'Ilites (LL e LP) são 
devidos ao cientista Atterberg e o último (LC) a Haines. 
-
,...._ __ · -·· ·-··· 
27 
4.4 DETERlvíINACÃO EM LABORATÓRJO DOS 
CONSISTÊNCIA , 
LJMIIBS DE 
A delimitação entre os diversos estados de consistência é feita de forma empírica. A 
padronização dos ensaios para a determinação dos limites de consistência foi realizada por 
Arthur Casagrande. 
4.4. 1 Limite de Liquidez - LL 
É o valor de umidade para o qual o solo passa do estado plástico para o esta.do fluido. 
4.4. 1 . 1 HISTÓRICO 
Para determinação do limite de liquidez (LL), Atterberg baseou-se no fato de que, quando 
o material é fluido, toma a forma do recipiente que o contém. Se assim for colocada uma 
fração de solo, em estado fluido, num recipiente, ela tomará a forma desse recipiente. Se for 
aberta uma ranhura qualquer na massa de solo, essa ranhura se fechará num menor ou maior 
intervalo de tempo. Se estiver mais próximo do estado sólido levará certo tempo; se estiver 
próximo a um líquido não viscoso, fechará in1ediatarnente. 
Originalmente Atterberg colocava urna porção de- solo com umidade próxima do LL) 
numa cápsula de porcelana e com o dedo polegar, abria uma ranhura em sua massa. Aplicavà· .. ----·--·-
um golpe de mão na base da cápsula. Se a ranhura se fechasse, o solo estaria no estado 
líquido e sua umidade estava acima do LL. Repetia-se a ensaio para umidades mais- baixas até 
se verificar que a ranhura não mais se fechava. A menor umidade com que se fechasse ou a 
maior com que se não fechasse a ranhura seria a mnidade- correspondente acrLL. 
Casagrande padronizou esse ensaio, mecanizando o processo. Trata-se do aparelho de 
Casagrande, conforme a Figura 4. 1 abaixo, provido de um recipiente de cobre, em concha, 
ligado a um suporte com manivela. Esta manivela é solidária a um eixo, o qual por possuir 
um excêntrico, que faz cem EJBe a concha- de aparelhe- de casagrande caia- de uma altura 
padrão de aproximadamente l cm sobre uma base padronizada 
fi.gura 4. 1 - Aparelho utilizado na determinação-do limite de liquidez 
4.4. 1 .2 ENSAIO DE DETERMINAÇÃO DO LIMITE DE LIQUIDEZ 
A determinação do limite de liquidez do solo é realizada seguindo-se o seguinte 
procedimento: 
1°.) Obtém-se uma amostra de solo que passa na peneira de nº. 40; 
2°.) Em uma cápsula de porcelana, acrescenta-se á:::,aua. à amostra de solo aos poucos, em 
torno de 1 O ml ou mais, até que se obtenha uma pasta com umidade próxima de seu limite de 
plasticidade; 
3º.) Coloca-se a pasta na concha do aparelho de Casagrande; 
1 ,--. 
--------- -
28 
4°.) Faz-se um sulco na pasta com um cinzel padronizado. 
5º.) Aplicam-se golpes à massa de solo posta na concha do aparelho d.e Casagrande, 
girande-se uma- manivela, a uu1:a vefocid.ade pad.rãe de 2 golpes per segi:m.do; 
6º.) Conta-se o número de golpes necessário para que a ranhura de solo se feche em uma 
extensão em tomo de- 1 cm. 
7º.) Retira·se uma pequena amostra de solo, localizada próximo ao local onde a ranhura 
fechou para .a determinação da umidade. Pesa-se a a.mostra úmid.a e leva-se à estufa, para no 
dia seguinte se obter o peso da amostra seca, e assim calcular a umidade; 
8°.) Retira-se o solo da concha, devolve-o p�ra a cápsula. de porcelana e se aGrescentar, 
em tomo de, 1 a 2ml de água, homogeneíza a amostra e repete-se o processo por, pelo menos, 
5 vezes� 
9º.) Após se calcular a umidade de cada ensaio, lançam-se os pontos experimentais 
obtiàos emtenY.v.'\.C' de umidade verims foc,r Nº de o-olp"'s no- Qfá-fico' ' .U.V.:> b t:> - :;i ' 
1 Oº.) Ajusta-se, por interpolação, uma reta passando por esses pontos. 
Por .defuiição, o limite de liquidez (LL) do«SOlo é o teor de umidade para o qual o ·sulco se 
fecha com 25 golpes. A Figura 4.2 apresenta a determinação do limite de liquidez do solo. 40 
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'. •p:� 'Ô"(\''4 ,· .... � ... P.'l'+ol .... <1Y�<l·p .... p .. 4p,� ...... +.1 .. +ooiY.•• t �'4-J'.• �� .. ·��""'· : 
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15 �· ��--'��-!----,,"'--��_.....� �o 15 2:1 25 � 35 � � 
riWnerode g•s 
Figm:a 4.2 - Determü1açã0-d0.1i.mite de liquidez do. .solo. 
4.4.2 Limite de Plasticidade - LP 
É o valor de mrudade para o qual o solo passa do es::ado plástico para o estado semi­
sólido_ 
4.4.2. 1 HISTÓRICO 
Foi determinado originalmente por Atterberg, pelo cálculo do teor de umidade na qual o 
solo começa a se fraturar, quando se tenta moldar com ele um cilínd'ro. Modernamente- o­
ensaio foj padronizado, especificando-se que essa moldagem deva ser feita por movimentos 
regulares de vaivém dos dedos da mão sobre uma placa de vidro fosco, colocada em 
superficie horizontal. 
4.4.2.2 ENSAIO DE DETERMJJ\!AÇÃO DO LIMITE DE PLASTICIDADE 
A determinação do limite de plasticidade do solo é realizada. seguindo-se o seguinte 
procedimento: 
1'º.) Obtém-se uma amostra de solo que passa na peneira de n.o .. 40; 
-� -
29 
2º.) Em uma cápsula de porcelana, acrescenta-se água à amostra de solo aos poucos, em 
torno de 1 5 ml ou mais, até que se obtenha uma pasta com umidade próxima do seu limite de 
liquidez, qae pennita a moldagem; 
3°.) Molda-se uma pequena bola elipsoidal, fazendo-a rolar com a palma da mão sobre 
uma placa de vidro esmerilhado, formando um pequeno cili:rrdro;-
4º.) Quando o cilindro de solo atingir o diâmetro de 3rnrn, quebra-se este cilindr-0 e com o 
mesmo molda-se de novo uma pequena bola elipsoidal, fazendo-a rolar com a palma da mão 
sobre uma placa de vidro esmerilhado, formando um pequeno cilindro , até que o cilindro de 
solo comece a apresentar-fissuras; 
5°.) Pesa-se essa amostra de solo, leva-se para estufa para detenninar o peso seco e assim 
calcular -a umidade do solo; 
6°.) O ensaio deve ser realizado por, pelo menos, 5 vezes, ou sej� da amostra de solo que 
foi colocada. água e homogeneizada, devem ser moldadas 5 bolinhas .elipsoidais .e realizado o 
proeesso de rolagem. 
7°.) O limite de plasticidade é definido como valor médio dos teores de wn:idade 
determinados. Para reduzir a influência do operador, a norrmr brasiJ:eira- exige-qne cr LP-seja..a 
média -aritmética d.e, no mínimo, 3 valores, sendo que estesnão podem estar fera de uma faixa 
� 
de ±15%)desta mesma média. A Figura 4.3 ilustra a realização do ensaio para determinação 
r"'\ ___ . -·-
··
·-
-
·
·
--
·· ·00-li-mite-de-plasticídade. ·· -·· · ·- -·--·--·- ·---- ----- - · -------··--------
Placa de vidro fo::.co 
Se o soJo fissurar com. um. diâmetro !ffiperior a. 3mm, então h. <LP. 
Se o solo fi.ssurar coro um diâmetro inferior a 3mm, então h > LP. 
Figura 4.3 - Deterniinação do limite d e plasticiade 
4. 4 . 3 Linnte de Contracão· - LC , É o valor de umidade para o qual o solo passa do estado sóhdo para o estado senU- sóbdo. 
É a umidade para a qual a amostra deixa de reduzir de volume quando em processo de 
secagem 
4.4.3.1 ENSAIO DE DETERlvfIN'AÇÃO DO LIMITE DE CONTRAÇÃO 
A determinação do limite de contração do solo é realizada seguindo-se o seguinte 
proceillmento: 
1 º.) Obtém-se uma amostra de solo que passa na peneira de n º. 40; 
2º.) Em uma cápsula de porcelana, acrescenta-se água à amostra de solo aos poucos, em 
torno de 1 5 m1 ou mais, até que se obtenha uma pasta fluida; 
3-0.) Molda-se uma a..'Ilostra de solo na fonna de pastilha, em uma cápsula metálica; 
. ,.... 
'"'"'\ 
30 
4º.) Seca-se a amostra à sombra e depÔis em estufa , pesando-a em seguida. 
5º.) Utiliza-se um recipiente adequa.do (cápsula de vidro) para medir o volume da pastilha 
seca (sole seco), através do deslocamento de mercúrio provocado pelo sole- Efl:lfillàe--de sua 
�ersão no recipiente cheiro de mercúrio_ 
Por definição, o limite de contração é determinado pela equação apresentada a segliir. 
LC = ( � x ya· - _1_ ) x lOO 
onde: 
Ps § 
Vs = volume da pastilha de solo seco em cm3; l ( r G 
Ps = peso da pastilha de solo seco em-- g; ' g J. , "?i 
ya = peso específico da água em g/cm3; 
S = densidade real do SGl0 ( = yg = peSG-específico dos gr.ãos em gLcm.3) 
4.5 ÍNDICE DE PLASTICIDADE 
;--:-·--�·-------- - _ _ _ Segundo Atterberg, a plasticidade de rnn so-lo é defWi4a:.P.�l.G:..419J§.�.4�.,�stj_�$.si:e,� é 
igual à diferença entre o limite de liquidez e o limite de plasticidade: . . ----.,·--·-�--
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IP = LL - LP 
De acordo com o IP, 0s solos pedem ser classificadE>S; em: 
não plástico ------------------------- IP = O 
fracamente plásticos ----------------- 1 < IP < 7 
medianamente plásticos ------------ 7 < IP < 15 
altamente plásticos ---------- IP > 15 
O- índice de plasticidade (1P) corresponde à faixa de valores de umidade dG- sol-O na qual o 
solo se comporta de maneira plástica. 
O IP é a quantidade de água necessária a acrescentar a um solo - com uma consistência 
dada pelo valor de LP - para que este passasse do estado plástico ao líquido. 
O IP é uma maneira de avaliannos a plasticidade do sol-0. Por ser máximo para as-argilas 
e nulo para as areias, fornece um critério para se julgar o caráter argiloso de um solo, assim 
quanto maior for o IP-, tanto mais plástico será o solo. 
Quando um material não tem plasticidade - areia, por exemplo - considera-se o 1P nllio e 
escreve-se IP = NP (não plástico). 
Uma pequena porcentagem de matéria orgânica eleva o valor do LP, sem elevar 
simultaneamente o do LL --- tais solos apresentam baixos valores para IP. 
As argilas são tanto mais compressíveis quanto maior for o IP_ 
4.5 CONSISTÊNCIA. 
A consistência refere-se sempre a solos coesivos. É definida como a maior ou menor_ 
dureza com a qual uma argila é encontrada na natllreza. 
Sabe-se que a dureza de uma argila varia inversamente com o seu teor d e umidade, isto é, 
à medida que a umidade de uma massa argilosa diminui, a argila vai se tornando mais dura. 
Para grandes teores de umidade, ela é mole, como uma lama; para pequenos teores de 
umidade, ela é dura, como um tijolo_ 
--
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/ � 1 I "' 
3 1 
Se a umidade h de uma argila é maior que h1 (LL), o solo terá uma .consistência fluida. 
Se h estiver entre h2 (LL) e h1 (LP), sua consistência será plástica. Se h menor que h1 (LP), 
sua censistência será dura. 
Então se define o Índice de Consistência pela expressão: 
IC = LL - b , seado h = umidade natural· de-solo­
IP 
De acordo com o IC as argilas podem ser classificadas com: 
argila de consistência vaza ou muito mole ---- IC < O 
argila de consistência plástica mole ---------- O < IC < 0,5 
argila de consistência plástica média 0-,5 < IC < 0,75 
argila de consistência plástica rija -------------- O, 75 < IC < 1 
argila de consistência dura ------------------------ 1€ > 1 
4.6 _ALGUNS CONCEITOS CO:MPLEMENTARES 
4. 6-. 1 Ceesãe 
Coesão é a resistência que a fração Mgilosa empresta ·ao -solo; 1omando"O capaz de-s.e:-·- ·-· ·-···--- . 
manter coeso em forma de torrões ou blocos-, ou capaz de ser cortado em furm� diversas- e 
manter esta forma. Os :solos que têm esta propriedade chamam-se coesivos. Os solos não 
coesivos esborroam-se facilmente ao serem cortados ou escavados. 
4.6.2 Atividade-
É a propriedade, que algumas argilas têm, de poder transmitir ao solo, em maior QU 
menor grau, um comportamento argiloso, isto ê, uma maior ou menor plasticidade e coesãcr. 
Por exemplo, um solo residual de arenito, cuja ·granulometria m ostrass e 1:5% de argila, 
deveria, em princípio, ser considerado areia. Entretanto, alguns deste tipo de .solo no Brasil 
mostram plasticidade e coesão elevada, principalmente quando .secos. É que os 15% de argila 
foram capazes de conferir-lhe um comportamento· argiloso. 
4.6.3 Amolgamento 
É a destruição da estrutura original do solo, provocando geralmente a perda de sua . 
resistência. 
4. 6. 4 T ixotropía-
É o fenômeno da recuperação da resistência coesiva do solo, perdida pe]o efeito do 
amolgamento, quando este é colocado em repouso. Quanào se interfere n a estrutw:a .original 
de uma argila, ocorre um desequilíbrio das forças inter-partículas. Deixando-se este solo em 
repouso, aos poucos vai-se recompondo parte daquelas ligações anteriormente presentes entre 
as suas partículas. 
--
32 
4.7 COMPACIDADE 
Obs,:Embora este índice não:. tenha nada. a. ver cmn- a olasticidade. dos. wfo� (que. é o. tema deste 
capítulo), aproveitando a analogia com o Índice de Consistência apresenta-se este tópico aqui. 
A compacidade é uma característica da maior ou menor densidade dos solos não coes1vo.s 
(areias). Só para esse tipo de solos pode-se falar efetivamente em maior ou menor 
compacidade, no sentido de apresentar-se ele mais "compacto,, (denso) ou mais "fofo,, (solto), 
em relação a. seu maior peso por unidade de volume (densidade). 
Portanto, tanto o peso específico aparente seco (ys) como o índice de vazios (e), poderão 
dar uma idéia do estado de compacidade qe um.a areia. �uanto mai:s compacta for uma: areia, 
maior será seu Ys e menor seu e. Porém esses valores não serão os mesmos para qualquer 
areia, não podendo ser comparados entre si, quando se referirem a areias diferentes, pois uma 
diferença àe granu] ornetria conferirá aos soles diferentes ys e e. 
Assim é necessário referir-se ao índice de vazios e ao peso específico aparente seco como 
va1ores limites (diferentes para cada granulometria) para se julgar uma areia. Esses limites 
.são o estado "mais fofo possível" e o estado "mais denso possível,,_ 
,,-.,·----- - -·-.. ---- .... ·· ·· - · -Então, a compacidade de· uma· areia ·é defini-da pelo . GRAU-DE -GQM12ACIDADE -ou .. ..... ----· 
,........,_ DENSIDADE RELATIVA de acordo com a expressão: 
' " 
Dr = �x- e 
emáx - emín 
Espgci.ficação.: 
ou Dr = --1J.s -Ysmin ) X 1'smáx 
( 'l'smáx - 'Ysmin ) X Ys 
areias compactas ------------------------- 0,7 < Dr < 1,0 
areias de compacidade média ou 
medianamente compactas