Estados de Consistência dos Solos

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Manual de Geotecnia Aplicado 
Capítulo IV 
Mario Roberto Barraza Larios 
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IV - Estados de Consistência dos Solos 
 
4.1 - Introdução 
 
Os solos arenosos são perfeitamente identificáveis por meio de suas curvas 
granulometricas, isto é, areias ou pedregulhos de iguais curvas granulometricas 
comportam-se, na pratica, de maneira semelhante. Entretanto, isso não acontece nos 
solos finos. 
Definem-se solos finos como aqueles cuja maioria dos grãos têm diâmetro 
inferior a 0.1 mm. O conhecimento da curva granulometrica de tais solos não é 
suficiente para prever o seu comportamento. Na pratica podem-se encontrar siltes, 
argilas e solos argilosos de mesma curva granulometrica cujos comportamentos não 
sejam semelhantes. Este fato é devido a que, nos solos finos, intervêm, além do 
tamanho, a própria forma dos seus grãos. 
A forma dos grãos argilosos depende do sistema em que se cristalizam seus 
microcristais e, portanto, da espécie de argilo-minerais à que pertencem. 
Existem solos que quando remoldados, mudando-se o seu teor de umidade se 
necessário, adotam uma consistência característica que desde a antigüidade tem se 
chamado de plástica. Investigações posteriores provaram que a plasticidade dos 
solos se deve ao conteúdo de partículas finas de forma lamelar. Esta forma exerce 
uma influência muito importante na compressibilidade dos solos, enquanto que o 
tamanho pequeno das partículas faz com que a permeabilidade do conjunto seja muito 
baixa. 
Atterberg verificou que a plasticidade não era uma propriedade permanente 
das argilas, porem circunstancial e dependente do seu teor de umidade. Uma argila 
muito seca pode ter a consistência de um tijolo, com plasticidade nula, e esta 
mesma argila com um teor de umidade elevado pode ter as propriedades de uma 
lama semilíquida ou inclusive as de uma suspensão liquida. Entre ambos os 
extremos existe um intervalo do teor de umidade no qual a argila se comporta 
plasticamente. 
Segundo seu teor de umidade em ordem decrescente, um solo susceptível de 
ser plástico pode estar em qualquer dos seguintes estados de consistência definidos 
por Atterberg. 
1- Estado Líquido, com propriedades e aparência de uma suspensão. 
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2- Estado Semilíquido, com propriedades de um fluido viscoso. 
3- Estado Plástico, no qual o solo se comporta plasticamente. 
4- Estado Semi-Sólido, no qual tem a aparência de um solido, porem ainda 
diminui de tamanho após secagem. 
5- Estado Sólido, no qual o volume não varia com a secagem. 
 
4.2 - Limites de Consistência 
 
Esses limites permitem avaliar a plasticidade dos solos. Esta propriedade dos 
solos argilosos consiste na maior ou menor capacidade de serem eles moldados sem 
variação de volume, sob certas condições de umidade. Entre os ensaios de rotina, 
objetivando a caracterização de um solo segundo sua plasticidade, estão a determinação 
do Limite de Liquidez e a do Limite de Plasticidade. Quando a umidade de um solo é 
muito grande, ele se apresenta como um fluido denso e se diz no estado líquido.A 
seguir, à medida que se evapora a água, ele se endurece, passando do estado líquido 
para o estado plástico. A umidade correspondente ao limite entre os estados líquido e 
plástico é denominada limite de liquidez. Ao continuar a perda de umidade, o estado 
plástico desaparece, passando o solo para o estado semi-sólido. Neste ponto, a amostra 
de solo se desagrega ao ser trabalhado. A umidade correspondente ao limite entre os 
estados plásticos e semi-sólido é denominada limite de plasticidade. Continuando a 
secagem, ocorre a passagem para o estado sólido. O limite entre esses dois últimos 
estados é denominado limite de contração. Resumidamente podemos afirmar: 
A fronteira convencional entre os estados semilíquido e plástico foi chamada por 
Atterberg de Limite de Liquidez (LL). 
A fronteira convencional entre os estados plásticos e semi-sólidos foi chamada 
de Limite Plástico (LP).. 
A diferença numérica entre o limite de liquidez (LL) e o limite de plasticidade 
(LP) fornece o índice de plasticidade (IP) 
IP = LL - LP 
 
Este índice define a zona em que o terreno se acha no estado plástico e, por ser 
máximo para as argilas e mínimo para as areias, fornece um valioso critério para se 
avaliar o caráter argiloso de um solo. Quanto maior o IP, tanto mais plástico será o solo. 
O índice de plasticidade é função da quantidade de argila presente no solo, enquanto o 
limite de liquidez e o limite de plasticidade são funções da quantidade e do tipo de 
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argila. Quando um material não tem plasticidade (areia, por exemplo), escreve-se IP = 
NP (não plástico). 
 
4.3 - Ensaios de Determinação dos Límites de Consistência 
 
4.3.1 - Limite de Liquidez 
 
 4.3.1.1 Aparelhagem 
 - Aparelho e cinzel de Casagrande 
 - Balança 
 - Estufa 
 - Capsulas de porcelana e alumínio 
 - Espátulas e água destilada 
 - Placa de vidro esmerilhada 
 
 4.3.1.2 Procedimento 
1 - O ensaio devera ser realizado com material que passa na peneira #40. Este 
material não devera ter sido secado em estufa ou a luz solar direta, de preferência 
trabalhar com o solo com o teor de umidade de campo. 
2 - Obtida a amostra esta devera se destorroada, homogeneizada e quarteada. 
3 - O solos deve ser preparado anteriormente no mínimo 12 horas para isto 
coloca-se aproximadamente 100 g de solo em uma capsula de porcelana e adiciona-
se água destilada suficiente de forma que o solo fique saturado, logo é levado à camera 
úmida e deixa-se repousar ate o momento da realização do ensaio. 
4 - Transfere-se parte desta mistura para uma placa de vidro homogeneizando-a 
e a seguir levasse à concha de Casagrande, alisando-se a superfície com a 
espátula. Deve-se obter uma camada de 12 mm de espessura e esta pasta deve cobrir 
2/3 da concha de Casagrande. 
5 - Com o cinzel adequado (função do tipo de solo), abre-se uma ranhura ao 
longo do plano de simetria do aparelho. 
6 - Coloca-se a concha no aparelho de Casagrande e gira-se a manivela a 
aproximadamente 2 revoluções por segundo e contam-se o numero de golpes da 
concha na base necessários para que a ranhura se una em uma extensão de 10 mm ao 
longo do eixo de simetria. 
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7 - Retira-se cerca de 15 g, de solo junto às bordas que se uniram e determina-
se então o teor de umidade obtendo-se assim o par de dados teor de umidade e golpes. 
8 - O solo restante na concha é juntado ao outro na placa de vidro e a partir 
dai repete-se os passos 4 a 8 ate obter-se 5 pares de dados tendo 2 com golpes acima de 
25 outros 2 com golpes abaixo de 25 e um próximo de 25 golpes. 
9 - Estes pares de dados são plotados num papel semilog e então é determinado 
o valor do Limite de Liquidez que é o teor de umidade correspondente a 25 golpes 
do aparelho de Casagrande. 
 
4.3.2 - Limite de Plasticidade 
 
 4.3.2.1 Aparelhagem 
 - Placa de vidro esmerilhada 
 - Cilindro comparador com  = 3 mm. 
 - Balança 
 - Estufa 
 - Capsulas de porcelana e alumínio 
 - Espátulas 
 
 4.3.2.2 Procedimento 
1 - O ensaio devera ser realizado com material que passa na peneira #40. Este 
material não devera ter sido secado em estufa ou a luz solar direta, de preferência 
trabalhar com o solo com o teor de umidade de campo. 
2 - Obtida a amostra esta devera se destorroada, homogeneizada e quarteada. 
3 - O solo deve ser preparado anteriormente no mínimo 12 horas para isto 
coloca-se aproximadamente 100 g de solo em uma capsula de porcelana e adiciona-
se água destilada suficiente de forma que o solo fique saturado logo e levado à camera 
úmida e deixa-se repousar ate o momento da realização do ensaio. 
4 - Transfere-se parte desta mistura para uma placa de vidro homogeneizando-a 
e a seguir tenta-se fazer rolinhos com a palma da mão. 
5 - Interrompe-se o ensaio quando o bastonete moldado atingir o diâmetro de 3 
mm e apresentar fissuras ao mesmo tempo. 
6 - Coloca-se o trecho fissurado do bastonete em uma capsula de alumínio e 
determina-se o seu teor de umidade. 
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7 - repete-se os itens 4 a 6 ate se obter no mínimo 5 determinações do teor de 
umidade. 
8 - O valor do limite de plasticidade será a media aritmética dos 5 valores 
obtidos, observando-se que estes valores não difiram da respectiva média de mais de 
5%. 
 
4.3.3 - Limite de Contração 
A fronteira convencional entre os estados semisólido e o sólido é denominada de 
Limite de Contração (LC). 
Segundo Bueno & Villar (1980), a observação de que a maioria dos solos não 
apresenta redução de volume, quando submetidos a secagem abaixo deste limite, 
permite que determinemos este mediante medida da massa e do volume de uma amostra 
de solo completamente seca. Quando tal ocorre, o limite de contração corresponde ao 
teor de umidade, que satura os vazios do solo. A figura a seguir esquematiza a 
determinação deste limite. 
 
 
 
 
 
 
Figura XX - Obtenção do LC à partir de uma amostra completamente seca. 
Fonte: Bueno & Vilar, 1980 
 
O limite de contração é calculado pela seguinte expressão: 
LC = 







sMs
Vf
w


1 
Se o peso específico dos sólidos não é conhecido, o limite de contração pode ser 
determinado pela expressão: 
𝐿𝐶 = 𝑤𝑜 − 𝛾𝑤.
(𝑉𝑜 − 𝑉𝑓)
𝑀𝑠
 
 
Onde w0 é o teor de umidade de moldagem do corpo de prova. 
V1 
 
V2 
ar 
Vf 
Ms
V 
plástico semi-sólido sólido 
Vo 
Mo 
Vw 
Vs Ms
V 
Mw
V 
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Indice de Consistencia 
Classificação proposta para as argilas saturadas conforme segue: 
 
Muito moles IC < 0 
Moles 0 < IC < 0,50 
Médias 0,50 < IC < 0,75 
Rijas 0,75 < IC < 1,00 
Duras IC > 1,00 
 
O índice de consistência é a relação entre a diferença do limite de liquidez para 
umidade natural e o índice de plasticidade. 
Qualitativamente, cada um dos tipos pode ser identificado do seguinte modo: 
 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; 
 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. 
 
 
 
4.4 Exercícios Propostos 
 
1) Uma amostra de argila cujo  é 2,80 t/m3 , apresenta no LL uma massa de 120g e 
volume de 75 cm3. Tomou-se uma amostra da mesma argila, num teor de umidade 
correspondente àquele dos 10 golpes do ensaio de limite de liquidez. Este teor pode 
ser expressão como W = LL + 10 %. Neste estado moldou-se um corpo de prova de 
mesmo volume, que depois de seco apresentou um volume de 50 cm3 . Qual o valor 
do limite de contração desta argila? 
Resposta: LC = 42.4 % 
 
2) Calcular o índice de plasticidade de uma argila que apresenta os seguintes índices 
físicos: 
a) no LL: 
 = 1,78 t/m3 ; 
s = 2,70 t/m3 . 
b) no LP: 
 = 1,85 t/m3 ; 
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 s = 2,70 t/m3 . Resposta: IP = 6.7 % 
 
a) esquema do solo saturado 
 
 
 
 
 
 
 
a) esquema do solo saturado no LL 
 
 
 
 
 
 
 
 
 No LL tem-se   = 
3/78,1
70,21
70,270,2
cmg
w
w



 
Encontre w e você tem o LL 
LL = 0,4368 = 43,68 % 
 
 No LP tem-se   = 
3/85,1
70,21
70,270,2
cmg
w
w



 
Encontre w e você tem o LP 
LP = 0,3704 = 37,04 % 
 Finalmente o IP = LL – LP = 43,68 – 37,04 = 6,64 % 
 
 
 
 
 
 
W . s 
 
s 
 
1 
W . s 
 1 + W . s 
 
á
gua 
s
ólidos 
s + w . s 
 
 
 
2,70w 
 
 
1 
2,70 w 
 1 + 2,70 w 
água 
sólido
s 
 + 2,70w 
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3) Para o solo abaixo calcule os Índices Físicos e os Límites de Atterberg : 
Dados : 
- Diâmetro médio do corpo de prova = 3,56 cm 
- Altura media do corpo de prova = 10,00 cm 
- Massa do solo úmido = 184,15 g 
- teor de umidade: 
Capsula no. 1 2 3 
Tara (g) 12,01 12,03 12,04 
Massa úmida (g) 37,58 39,25 41,38 
Massa seca (g) 32,46 33,81 35,51 
 
-  s: (Massa Específica dos Sólidos) 
Balão volumétricode 500 ml, ensaio a 20o C. 
Massa do balão seco = 183,04 g 
Massa do balão + solo + água = 727,398 g 
Massa de solo úmido 87,51 g 
 
- Limite de Liquidez: 
no. de golpes teor de umidade 
34 30,00 % 
30 32,65 % 
24 36,70 % 
20 39,32 % 
18 40,67 % 
 
- Limite de Plasticidade: 
Teor de umidade do bastonete que se rompe com  de 3 mm. 
w1 = 18,00 % 
w2 = 18,06 % 
w3 = 17,20 % 
w4 = 17,94 % 
w5 = 18,18 % 
 
4) Qual a importância em se determinar os limites de consistência de um solo? 
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5) Qual o significado físico do LL, LP, LC e como são determinados em laboratório? 
 
6) Que aspectos do comportamento dos solos podem ser obtidos a partir do 
conhecimento do IP e do IC. 
 
7) Um solo apresenta LP = 10%, IP = 15% e d = 1,75 t/m3. Determinar a quantidade de 
água que 1 tonelada deste solo absorve ao passar do estado plástico para o liquido. 
Resposta: 136 litros 
 
8) Classificar uma argila, quanto à consistência, sabendo-se que no estado natural ela 
possui um teor de umidade de 48 % e que no LL sua massa especifica,  é 1,60 t/m3 e 
no LP,  = 1,80 t/m3 . 
Resposta: Ic = 0.85 (argila plástica rija) 
 
9) Calcular o Índice de Plasticidade de uma amostra de argila (s = 2,87 g/cm3 ), 
sabendo-se que no limite de liquidez apresenta  = 1,73 g/cm3 e no limite de 
plasticidade  = 1,87 g/cm3 . 
Resposta: IP = 14 % 
 
10) Montar um gráfico que mostre a variação do índice de vazios com o teor de 
umidade para s = 2,67 g/cm3 e Sr = 100%. Interpretar o gráfico imaginando que os 
valores de teor de umidade podem ser limites de liquidez de vários solos. 
 
11) Um ceramista, conhecedor de Mecânica dos Solos, sabe que certa argila, quando 
esta com o teor de umidade LP + 5% é moldavel e quando no teor LC + 2% pode ser 
levada ao formo para a queima. Neste teor ela perde 30% da porosidade inicial de 
moldagem. Como ele pretende fazer tijolos, deseja saber qual o volume da forma a 
ser utilizada na moldagem para que na umidade de queima o tijolo tenha dimensões 
de 7 x 10 x 22 cm e massa de 2.464,00 g. 
Resposta: Vforma = 8270 cm3 . 
 
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12) De que maneira o argilo-mineral presente numa amostra de solo influi na sua 
plasticidade. 
 
13) A tabela a seguir apresenta varias propriedades índices de três solos de uma dada 
região. Faca uma analise comparativa dos resultados abordando o provável 
comportamento desses solos quanto a permeabilidade, compressibilidade e 
plasticidade. 
solos LL IP Cu D10 e 
 A - - 2 0,30 1,70 
 B 40 20 12 0,003 1,50 
 C 35 25 5 0.004 0,80