RELATÓRIO ENSAIOS LIM. LIQUIDEZ LIM PLASTICIDADE e PROCTOR

Prévia do material em texto

FACULDADE EDUCACIONAL ARAUCÁRIA 
CAMPUS SÍTIO CERCADO 
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL 
 
 
 
ELTON RUBENS APS 
GREICIELI CAETANO 
 
 
 
 
 
 
 
RELATÓRIO DE ENSAIOS: 
LIMITE DE LIQUIDEZ, LIMITE DE PLASTICIDADE E COMPACTAÇÃO DE UM 
SOLO MÉTODO PROCTOR NORMAL 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CURITIBA 
2018
 
 
ELTON RUBENS APS 
GREICIELI CAETANO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RELATÓRIO DE ENSAIOS: 
LIMITE DE LIQUIDEZ, LIMITE DE PLASTICIDADE E COMPACTAÇÃO DE UM 
SOLO MÉTODO PROCTOR NORMAL 
 
 
 
Relatório de ensaios: Limite de Liquidez, 
Limite de Plasticidade e compactação de 
solo método Proctor Normal. Relatório 
apresentado ao Curso de Graduação em 
Engenharia Civil da Faculdade 
Educacional Araucária - FACEAR como 
requisito à obtenção de nota do segundo 
bimestre - 2018/1 da disciplica Mecânica 
dos Solos. 
 
Orientador: Prof. Dr. Carolina Kubiaki. 
 
 
 
 
CURITIBA 
2018 
 
 
LISTA DE ILUSTRAÇÕES 
Figura 2: Equipamento Casagrande ............................................................................ 5 
Figura 1: Equipamentos para ensaio Limite de Plasticidade ....................................... 6 
Figura 3: Equipamento ensaio de Proctor Normal ....................................................... 7 
Figura 4: Solo misturado com 35ml de água para primeiro ensaio. ............................ 9 
Figura 5: Amostra inicial na concha e gabarito cinzel para 1cm de espessura. .......... 9 
Figura 6: Amostra com corte de 1cm separando a amostra de solo. .......................... 9 
Figura 7: Amostra de solo com contato de 1cm na vertical ......................................... 9 
Figura 8:Amostra do solo cilíndrico ........................................................................... 10 
Figura 9:Amostra solo dividida em três partes. ......................................................... 11 
Figura 10: Compactação última camada da amostra ................................................ 11 
Figura 11: Remoção do colarinho do molde cilíndrico. .............................................. 12 
Figura 12: Remoção da amostra do molde com o extrator........................................ 12 
 
 
 
 
SUMÁRIO 
1. INTRODUÇÃO ............................................................................................... 4 
1.1 OBJETIVO ..................................................................................................... 4 
2. MATERIAIS E MÉTODOS ............................................................................. 5 
2.1 ENSAIO DE LIMITE DE LIQUIDEZ (LL) ........................................................ 5 
2.1.1 Materiais utilizados para Limite de Liquidez ................................................... 5 
2.2 ENSAIO DE LIMITE DE PLASTICIDADE (LP) .............................................. 5 
2.2.1 Materiais utilizados ......................................................................................... 6 
2.3 ENSAIO DE COMPACTAÇÃO DO SOLO – MÉTODO DE PROCTOR 
NORMAL..................................................................................................................... 6 
2.3.1 Materiais utilizados ......................................................................................... 7 
2.4 PREPARAÇÃO DAS AMOSTRAS ................................................................ 7 
3. ENSAIOS ....................................................................................................... 8 
3.1 ENSAIO DE DETERMINAÇÃO DO LIMITE DE PLASTICIDADE ................. 8 
3.2 ENSAIO DE DETERMINAÇÃO DO LIMITE DE LIQUIDEZ ........................... 9 
3.3 ENSAIO DE COMPACTAÇÃO DO SOLO PROCTOR NORMAL ............... 11 
4. CÁLCULOS E RESULTADOS ..................................................................... 13 
4.1 CÁLCULO E RESULTADO LIMITE DE LIQUIDEZ ..................................... 13 
4.2 CÁLCULO E RESULTADO LIMITE DE PLASTICIDADE ........................... 14 
4.3 CÁLCULO E RESULTADO COMPACTAÇÃO DO SOLO PROCTOR 
NORMAL................................................................................................................... 16 
AMOSTRA 01 ............................................................................................................ 17 
AMOSTRA 02 ............................................................................................................ 17 
AMOSTRA 03 ............................................................................................................ 17 
5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................ 18 
 
 
 
 
4 
1. INTRODUÇÃO 
De acordo com Associação Brasileira de Normas Técnica– ABNT, define-se 
solo como Material natural que compõe a parte superficial do planeta Terra, 
constituído por horizontes (camadas) de composto minerais e/ou orgânicos (NBR 
10.703,1989, p.37). 
O solo possui suas características importantes, entre elas a consistência é a 
mais importante no estudo do solo, e é através da consistência que o se determina as 
tensões. 
De acordo com o de Métodos de análise dos Solos (1997), o objetivo do ensaio 
de Limite de Liquidez e Índice de plasticidade é determinar o teor de umidade em que 
um solo muda do estado líquido para o estado plástico, o Indice de plasticidade indicar 
o teor de umidade em que o solo muda do estado plástico para o estado semi-sólido, 
utilizando-se a energia de resistência ao cisalhamento e ensaio mecânico. 
O ensaio mais utilizado no estudo da compactação do solo é o Proctor Normal. 
O método do ensaio foi desenvolvido pelo engenheiro Ralph Proctor em 1933, sendo 
normatizada nos Estados Unidos pela A.A.S.H.O - American Association of State 
Highway Officials e no Brasil sua execução segue a norma ABNT NBR 7182/1986 - 
Ensaios de Compactação. No ensaio, a densidade do solo depende da sua umidade 
no momento da compactação. Após a realização da compactação e obtenção dos 
resultados de umidade, os resultados das umidades são analisados e gera-se curva 
de compactação, onde é obtida a umidade crítica da compactação e a densidade 
máxima que o solo suporta. 
1.1 OBJETIVO 
Realizar ensaio de Limite de liquidez, Limite de plasticidade e ensaio de 
compactação de solo através do método de Proctor normal. 
 
 
 
 
5 
2. MATERIAIS E MÉTODOS 
2.1 ENSAIO DE LIMITE DE LIQUIDEZ (LL) 
É o valor de umidade que o solo passa do estado líquido para o estado plástico. 
Limite determinado através do ensaio utilizado equipamento Casagrande, seu teor de 
umidade é determinado com 25 golpes. 
2.1.1 Materiais utilizados para Limite de Liquidez 
 Estufa 
 Cápsula de porcelana 
 Espátula 
 Cinzel com gabarito de 1 cm 
 Balança de precisão 0,01 g 
 Superfície de vidro-fosco 
 Aparelho de Casagrande 
 
Figura 1: Equipamento Casagrande 
 
2.2 ENSAIO DE LIMITE DE PLASTICIDADE (LP) 
É o valor de umidade no qual o solo passa do estado plástico para o semi-
sólido. É o limite de umidade que o solo começa a se quebrar em pequenas partes. O 
menor teor de umidade em que o solo se comporta plasticamente. 
 
 
 
6 
2.2.1 Materiais utilizados 
 Cápsula de porcelana 
 Estufa 
 Espátula 
 Placa de vidro fosco 
 Balança com resolução 0,01g 
 Gabarito (tubo de caneta aprox. 3mm) 
 Cápsulas 
Figura 2: Equipamentos para ensaio Limite de Plasticidade 
 
FONTE: AUTORES,2018 
2.3 ENSAIO DE COMPACTAÇÃO DO SOLO – MÉTODO DE PROCTOR NORMAL 
Ensaio é possível obter a densidade máxima do solo. Consiste em compactar 
uma porção de amostra em diferente teores de umidade, determinando-separa cada 
amostra o seu peso específico aparente e também com objetivo de obter o ponto 
máximo de compactação no qual é obtida a umidade ótima de compactação. 
 
 
 
7 
2.3.1 Materiais utilizados 
 Balança 
 Molde cilíndrico de 1000cm³ com base e colarinho 
 Soquete cilíndrico 
 Extrator de amostras 
 Cápsulas para determinação da amostra 
 Estufa 
 
Figura 3: Equipamento ensaio de Proctor Normal 
 
FONTE: AUTORES,2018. 
2.4 PREPARAÇÃO DAS AMOSTRAS 
Para o preparo das amostra do ensaio limite de liquidez, índice de plasticidade 
e compactação do solo, segue-se a nbr 6457: amostras de solo – preparação para 
ensaios de compactação e ensaios de caracterização, onde o procedimento para 
preparação das amostras é descrito. 
De acordo com a NBR 6457, as amostrar para ensaio de compactação podem-
se preparadas por três processos: 
1. Preparação com secagem prévia até a umidade higroscópica. 
2. Preparação a 5% abaixo da umidade ótima presumível; 
3. Preparação a 3% acima da umidade ótima presumível. 
 
 
8 
Preparação das amostras para ensaio de Limites de Liquidez e índice de plastidade, 
a NBR 6457 indica dois processos para preparação. 
1. Secagem prévia e sem secagem prévia da amostra. 
2. O segundo processo pode ser empregado apenas no caso da amostra 
apresentar no máximo 10% de material retido na peneira de 0,42mm. 
 
3. ENSAIOS 
3.1 ENSAIO DE DETERMINAÇÃO DO LIMITE DE PLASTICIDADE 
Para realização do ensaio, utilizamos 100g de solo seco, a umidade inicial é de 
35% ou seja 35ml de água, o solo foi misturado até atingir seu ponto de 
homogeneidade entre a água conforme Figura 01, após o solo úmido é moldando na 
capsula de cerâmica sem pressão afim de compactao o solo, a espessura do solo na 
capsula deve ser 1cm conforme Figura 02. Com a amostra pronta na concha do 
aparelho Casagrande, faz-se um corte na vertical com o cinzel, deixando o solo 
separado conforme Figura 03. 
O ensaio é iniciado com giros uniformes e 2 golpes por segundo. O processo 
inicial do ensaio é constantes até que o solo entre em contato e tenha 1cm de 
comprimento na vertical conforme Figura 04. A quantidade de golpes é anotada. 
Para a primeira amostra com 6,2 g: 
 h1= 35% e N= 51 
Para a segunda amostra com 10,9g: 
 h2=40% e N=15 
 
 
9 
 
3.2 ENSAIO DE DETERMINAÇÃO DO LIMITE DE LIQUIDEZ 
Para o ensaio do limite de liquidez, utilizou-se a mostra do ensaio de Limite de 
plasticidade. O ensaio é feito com o molde da mostra, moldando uma bola pequena 
conforme Figura 05. A amostra é colocada sobre a superfície de vidro-fosco e com a 
palma da mão achatando-se a bola da amostra até chegar em formato cilíndrico 
conforme Figura 06. 
Figura 4: Solo misturado com 35ml de água 
para primeiro ensaio. 
 
FONTE: AUTORES,2018 
Figura 5: Amostra inicial na concha e gabarito 
cinzel para 1cm de espessura. 
 
FONTE: AUTORES,2018 
Figura 6: Amostra com corte de 1cm separando 
a amostra de solo. 
 
FONTE: AUTORES,2018 
Figura 7: Amostra de solo com contato de 1cm 
na vertical 
 
FONTE: AUTORES,2018 
 
 
10 
Figura 5: Amostra com 40% de umidade 
 
FONTE: AUTORES,2018 
No primeiros movimentos de “vai e vem” sobre a amostra, há excesso de solo 
e pode ser retirado, o movimento deve ser contínuo até que a amostra comece a 
diminuir o seu diâmetro conforme Figura 06. 
 
 
Figura 8:Amostra do solo cilíndrico 
 
FONTE: AUTORES,2018 
 
 Quando a amostra chega no diâmetro desejado, não há mais necessidade de 
aplicar força sobre a amostra, apenas movimentos leves para que a amostra do solo 
comece a se romper. É necessário que a amostra seja rompida em 3 partes conforme 
Figura 07. Após o rompimento das amostra, é colocada em cápsulas e levadas para 
estudas durante 24hrs. 
 
 
 
11 
Figura 9:Amostra solo dividida em três partes. 
 
FONTE: AUTORES,2018 
3.3 ENSAIO DE COMPACTAÇÃO DO SOLO PROCTOR NORMAL 
Para execução do ensaio de compactação de solo, foram utilizados total de 2kg 
de solo seco penerado. A primeira parte do ensaio é feita com a adição água na 
amostra, a quantidade de água inicial foi de 15% ou seja 300ml. 
Foram preparadas 3 amostras para ensaio, cada amostra com umidade 
diferente. A etapa seguinte posterior do ensaio é compactar a amostra de solo no 
molde cilindro em 3 camadas iguais e aplicar em cada camada 25 golpes distribuídos 
uniformemente sobre a superfície das três camadas conforme Figura 08. 
Figura 10: Compactação última camada da amostra 
 
FONTE: AUTORES,2018 
 
 
12 
Após a compactação é feita a remoção do colarinho do molde cilíndrico 
conforme Figura 09, deve-se tirar o excesso de amostra com aste metálica afim de 
deixar a superfície plana. É feito a pesagem do molde e solo compactado. 
 
1° amostra: 
Peso inicial: 105,7 g 
2° amostra: 
Peso inicial: 61,4 g 
3° amostra: 
Peso inicial: 119,8 g 
 
Figura 11: Remoção do colarinho do molde cilíndrico. 
 
FONTE: AUTORES,2018. 
 
A amostra é retirada do molde com o auxílio do extrator, em seguida a amostra 
é partinda ao meio, retira uma pequena parte da metade da amostra para a 
determinação da umidade conforme Figura 10 e separa para secagem na estufa. 
 
Figura 12: Remoção da amostra do molde com o extrator. 
 
FONTE: AUTORES,2018 
 
 
13 
Para elaboração da segunda amostra para quantidade de solo de 1924,5kg, é 
adicionada 20% de água, ou seja, 384,9 ml de água e por ultimo, a terceira amostra 
para ensaio é feito com 2071,5 kg de solo, umidade inicial de 11% e adicionado mais 
14%, total de 517,87ml de água. 
 
4. CÁLCULOS E RESULTADOS 
4.1 CÁLCULO E RESULTADO LIMITE DE LIQUIDEZ 
1° Amostra 
 Peso úmido: 6,2 g 
 Peso seco: 4,5g 
 h1= 35% e N= 51 
2° Amostra 
 Peso úmido: 10,9 g 
 Peso seco: 5,8 g 
 h2=40% e N=15 
 
Limite de liquidez por interpolação 
35 − 40
35 − 𝐿𝐿
= 
51 − 15
51 − 25
 
 
−5
35 − 𝐿𝐿
= 
36
26
 
 
−130 = 1260 − 36 𝐿𝐿 
 
 𝐿𝐿 = 
1390
36
= 38,61 
Limite de liquidez por plotagem gráfica 
 
 
LL = 38,61 
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
10 15 20 25 30 35 45 50 51 60 65 70 75 80 85
 
 
14 
4.2 CÁLCULO E RESULTADO LIMITE DE PLASTICIDADE 
Limite de Plasticidade (LP) é determinado pelo cálculo da porcentagem da 
umidade que o solo começa a se romper. Para determinação do LP são usados 
50,0gde material passando na peneira com abertura igual a 0.42mm. 
 
ℎ =
𝑃ℎ − 𝑃𝑠
𝑃𝑠
𝑥100 
 
h= teor de umidade, em porcentagem. 
Ph= peso da amostra úmida 
Ps= peso do material seco 
 
Dados obtidos: 
Ph=2,0 g 
Ph=1,4 
 
Cálculo teor de umidade 
ℎ =
2,00 − 1,4
2
𝑥100 = 30% 
LP = 30% 
 
1. Indice de plasticidade: 
IP = LL – LP 
IP = 38,61 – 30 = 8,61 
Mediamente Plástico 7> 8,61<15 
 
2. Indice de consistência 
𝐼𝐶 = 
𝐿𝐿 − ℎ
𝐼𝑃
 
 
𝐼𝐶 = 
38,61−30
8,61
= 1 
 Rija 0,75 < 1 < 1,00 Requer grande esforço para ser moldadas. 
 
 
 
15 
 
3. Limite de contração 
𝐿𝐶 = 
1
γs
− 
1 
δ
 
 
γs = peso específico aparente do solo seco = 1,4 g/cm³ 
δ = densidade relativa 
 
Peso natural úmido = 2,0 g/cm³ 
Peso seco = 1,4 g/cm³ 
Pw = 2,0 – 1,4 = 0,6 g/cm³ 
 
Vv = 2,0 – 1,4 = 0,6 cm³ 
γs =
𝑃𝑠
𝑉𝑠
= 2,0 =
1,4
𝑉𝑠
 𝑉𝑠 = 
1,4
2,0
= 0,7 𝑐𝑚³ 
Indice de vazios 
𝑒 =
𝑉𝑣
𝑉𝑠
= 
0,6
0,7 
∗ 100 = 85,71 % 
 
𝑒𝑚á𝑥 = 
2,0 − 0,7
0,7
= 1,85 
𝑒𝑚𝑖𝑛 = 
1,4 − 0,7
0,7
= 1 
δ = 
𝑒𝑚á𝑥− 𝑒
𝑒𝑚á𝑥 − 𝑒𝑚𝑖𝑛
 
 
δ = 
1,85 − 0,8571
1,85 − 1 
= 1,16 
 
𝐿𝐶 = 
1
2,0
− 
1 
1,16
= 
 
4. Grau de Contração do Solo 
𝐶 = 
(𝑉𝑖𝑛𝑖 − 𝑉𝑠𝑒𝑐 ) 
𝑉𝑖𝑛𝑖
𝑥 100 𝐶 = 
2,0 − 1,4
2,0
𝑥 100 = 30 
 
 
 
16 
5. Indice de grupo 
IG = (% < 0,074 – 35) [0,2+0,005 (LL-40) + 0,01(%<0,074-15)(IP-100) 
IG= (38,63-35)*[0,2+0,005*(38,61-40)+0,01*(38,63-15)*(8,61-100) 
IG = -22,62 ou seja IG = 0 
 
Classificação do Solo 
 
Pode-se classificar o comportamento geral do solo como excelente a bom. 
4.3 CÁLCULO E RESULTADO COMPACTAÇÃO DO SOLO PROCTOR NORMAL 
1° amostra: 
Peso inicial: 105,7 g 
Peso final: 89,6 g 
Teor umidade: 18% 
2° amostra: 
Peso inicial: 61,4 g 
Peso final: 50,3 g 
Teor de umidade: 22% 
3° amostra: 
Peso inicial: 119,8 g 
Peso final:104,2 g 
Teor de umidade:15% 
 
Volume em metros cúbidos e, peso em kilograma do cilindro utilizado: 
Volume (cm³) = 1000 cm³ Peso (kg) = 5.74 kg 
 
 
 
 
 
 
 
17 
AMOSTRA 01 
 Peso específico úmido: 
γ = [(Peso Cilindro + Solo Úmido) - (Peso Cilindro)] / (Volume Cilindro) 
γ = [(5744 + 105,7) – 5744)] / 1000 
γ = 105,7 / 1000 = 0,1057 
 Peso específico seco: 
γd = (γ .100) / (100 + w) 
γd = (0,1057 * 100) / (100+18) = 0,08975 
 
AMOSTRA 02 
 Peso específico úmido: 
γ = [(Peso Cilindro + Solo Úmido) - (Peso Cilindro)] / (Volume Cilindro) 
γ = [(5744 + 61,4) – 5744)] / 1000 
γ = 61,4 / 1000 = 0,0614 
 Peso específico seco: 
γd = (γ .100) / (100 + w) 
γd = (0,0614 * 100) / (100+22) = 0,05032 
 
AMOSTRA 03 
 Peso específico úmido: 
γ = [(Peso Cilindro + Solo Úmido) - (Peso Cilindro)] / (Volume Cilindro) 
γ = [(5744 + 119,8) – 5744)] / 1000 
γ = 1,198 / 1000 = 0,001198 
 Peso específico seco: 
γd = (γ .100) / (100 + w) 
γd = (0,001198 * 100) / (100+15) = 0,0010 
 
 
 
18 
5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 10.703: Degradação do 
Solo - Terminologia. 1989. 
 
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7182: Solo – Ensaio de 
compactalaço. 1989. 
 
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7180: Solo –
Determinação do Limite de Plasticidade. 1989. 
 
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6459: Solo- 
Determinação do Limite de Liquidez. 1989. 
 
MINISTÉRIO DA AGRICULTURA E DO ABASTECIMENTO – Manual de Métodos 
de Análise de solo. Centro Nacional de Pesquisa de Solos, Rio de Janeiro. 1997. 
2d.