Aula 7 - Consistência do solo

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Consistência do solo
Aula 7
Área: Ciências Agrárias 
Curso: Agronomia
Disciplina: Edafologia
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61.bin
	A consistência do solo compreende os atributos do material do solo que são expressos pelo grau e tipo de adesão e coesão, ou em sua resistência à deformação ou ruptura.
	Duas forças principais são as responsáveis pela consistência:
	Forças de coesão atração molecular (entre partículas da mesma fase);
	Forças de adesão tensão superficial (atração entre moléculas de água e superfícies sólidas do solo).
 Consistência do solo
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Adesão e coesão são forças que atuam na união das partícula em diferentes graus de umidade. 
Coesão atração de partículas de solos com solo
Adesão atração de solos com água ou Adesão pode ser definida como a força de atração existente entre corpos de natureza diferente. 
 Consistência do solo
Exemplo ilustrativo da força de coesão.
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	A consistência do solo está diretamente relacionada com os minerais de argila, mas outros materiais também contribuem para a esta, como:
		- compostos orgânicos;
		- óxidos e hidróxidos de ferro e de alumínio e;
		- carbonato de cálcio.
 
 Consistência do solo
A argila é o principal fator que influência na consistência, mas outros materiais também podem influenciar.
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 Consistência do solo
	 Além da quantidade de água e argila no solo, outros fatores afetam sua consistência:
- Tipo de argila
- Textura
- Matéria orgânica
- Estrutura do solo
- Dispersão do solo 
O graus de umidade (água) e argila são os fatores determinantes da consistência, no entanto outros 5 fatores também tem uma pequena influencia no fenomedo de consistência do solo.
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	Tipo de argila
Consistência do solo
2:1  Montmorilonita
1:1  Caulinita
> consistência
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O tipo de argila afeta a consistência do solo, quanto maior a quantidade de minerais secundários ou de 2:1 maior a consistência do solo quando comparada com solos com predominância de minerais 1:1.
	Textura  consistência aumenta com redução do tamanho médio das partículas
Consistência do solo
Quanto < 
> consistência
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A textura do solos que é as diferentes partículas também influenciam na consistência, quanto maior a quantidade de areia que são as partículas maiores menor é a consistência do solo, menor é a força de atração entre as partículas.
	Matéria orgânica
Consistência do solo
> consistência 
areia
silte
< consistência 
argila
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A matérias orgânica também influencia na consistência. Quando a matéria orgânica é comparada com areia e silte, ela tem maior consistência, mas quando é comparada com argila ela tem menor consistência.
	Estrutura
Consistência do solo
Solo amassado 
> consistência 
solo bem agregado
Porque ele tem mais área de contato entre as partículas individuais.
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Nem sempre a consistência é fator positivo, pois um solo amassado tem maior consistência que um solo bem agregado.
	Dispersão
Consistência do solo
Coloides dispersos 
Coloides floculados
> consistência 
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Um solo características de dispersão tem maior consistência que um solo com características de floculação.
A dispersão é a separação de partículas por características químicas do solo e a floculação é o estado químico que traia as partículas de solo.
Coesão: A atração molecular é promovida por:
	Cargas superficiais das partículas;
	Ligações nas arestas das argilas;
	Forças de van der Waals (atração partícula-partícula).
	É mais efetiva quando as partículas individuais (especialmente de argila) estão orientadas, de forma a se ligarem intimamente.
Consistência do solo
Forças de coesão e adesão
Atração molecular
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A atração entre as partículas tem ação de cargas elétricas, ligações químicas e forças de atração.
Adesão: A atração entre moléculas de água e superfícies sólidas do solo é devida à tensão superficial da água;
	O efeito da tensão superficial da água em manter partículas juntas depende da presença de ar e água;
	A tensão superficial por unidade de área de contato é maior onde o menisco está mais curvo (baixo teor de água no solo), mas a área total de contato é muito pequena nessas condições;
Consistência do solo
Forças de coesão e adesão
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A adesão também tem auxilio do efeito da tensão superficial da águas em relação a área de contato com a superfície.
	Na medida em que a umidade do solo aumenta, a área de contato aumenta enquanto a tensão por unidade de área diminui um pouco, resultando em aumento da consistência;
	A partir de certo ponto do grau de umidade, no entanto, a tensão superficial por unidade de área vem a ser tão pequena que, mesmo aumentando a área de contato, não há compensação e a consistência diminui;
	Quando o solo atinge a saturação completa, a tensão superficial não está mais presente.
Consistência do solo
Forças de coesão e adesão
A força é mais atuante quando não tem excesso de água e também quando a mesma não é pouca no solo.
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Consistência do solo
Forças de coesão e adesão
Curvatura e área de contato do menisco de água e efeito sobre a consistência.
	Condição de umidade	Menisco	Adesão
	Curvatura	Área de contato
	
Muito molhado	
Não
curvado	
Grande	
Quase
nenhuma
	
Pouco molhado	
Curvado	
Média	
Alta
	
Úmido	
Muito
curvado	
Pequena	
Baixa
	
Seco	
Nenhum	
Nenhuma	
Nenhuma
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Na ilustração mostra a presença de água em relação a atuação da adesão.
Diagrama esquemático do efeito da umidade sobre os dois principais componentes da consistência do solo.
Condição de umidade
Adesão
Coesão
Consistência
Seco Úmido Molhado Saturado
Soma
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O gráfico mostra a condição de umidade relacionada com a consistência.
(1) Implemento tende a afundar e deslizar;
(2) Tração baixa e implemento freqüentemente atola.
Efeito da umidade na consistência de solos com teor médio a alto de argila.
Consistência do solo
Forças de coesão e adesão
	Umidade do solo	Seco	Úmido	Pouco molhado	Muito molhado	Saturado
	Formas de consistência	dura, áspera	friável, leve	plástica, pegajosa	viscosa, fluida
	Grau relativo de consistência	muito alta	baixa	alta	muito baixa
	Força responsável	coesão	ambas	adesão
	Capacidade de suportar	alta	levemente alta	baixa	muito baixa	praticamente nenhuma
	Facilidade de preparo	difícil	fácil	difícil (1)	fácil (2)	praticamente impossível
	Resultado do preparo	forma torrões e poeira	solo destorroa	solo amassa	solo move junto com o implemento
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Neste quadro temos os estados de consistência relacionados com a quantidade de água. Observando os cuidados que precisa ter quando se prepara o solo.
Consistência do solo e tipo de deformação em função do conteúdo de água.
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Na ilustração mostra o que acontece com o solo em diferentes umidades na manipulação como o caso de pressão exercida sobre o solo.
	Os fenômenos de consistência do solo são:
		- dureza;
		- friabilidade;
		- plasticidade;
		- pegajosidade e;
		- resistência à compressão e ao cisalhamento. 
	Grau e intensidade depende da condição de umidade do solo e é descrito quando o solo está:
 - seco; 
 - úmido e;
 - molhado.
 Consistência do solo
São 5 fenômenos de consistência e 3 graus de umidade.
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Morfologicamente a consistência é avaliada com relação à dureza (solo seco), friabilidade (solo úmido), plasticidade e pegajosidade (solo molhado) 
 Consistência do solo
 Classes utilizadas na determinação da consistência do solo
A consistência é dividida em classes para cada uma delas.
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Solo seco
	É caracterizado pela dureza ou tenacidade;
	Para avaliá-la, deve-se selecionar um torrão seco e comprimi-lo entre o polegar e o indicador;
	Solto não coerente entre o polegar e o indicador;
	Macio se desmancha sob pressão muito leve;
	Ligeiramente duro fracamente resistente à pressão, facilmente quebrável entre o polegar e indicador;
	Duro moderadamente resistente à pressão, quebrável entre as mãos sem dificuldade mas não entre o polegar e o indicador;
	Muito duro muito resistente à pressão, podendo ser quebradocom dificuldade entre as mãos;
	Extremamente duro extremamente resistente à pressão, não podendo ser quebrado entre as mãos.
Consistência do solo
Formas de consistência
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Solo seco caracterizado pela dureza ou tenacidade.
Esta é a metodologia e as classes desta forma de consistência.
Solo úmido
	É caracterizado pela friabilidade do solo;
	A resistência diminui com o aumento da umidade;
	Para avaliá-la, deve-se selecionar um torrão ligeiramente úmido;
	As denominações utilizadas são:
	Solto não coerente entre o polegar e o indicador;
	Muito friável se esboroa sob pressão muito leve mas se agrega por pressão posterior;
	Firme se esboroa sob pressão razoável entre o polegar e o indicador e se agrega por pressão posterior;
	Muito firme se esboroa sob pressão forte e dificilmente é esmagável entre o polegar e o indicador;
	Extremamente firme se esboroa sob pressão muito forte, não pode ser esmagado entre o polegar e o indicador e deve ser fragmentado pedaço por pedaço.
Consistência do solo
Formas de consistência
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Solo úmido caracterizado pela friabilidade do solo.
Esta é a metodologia e as classes desta forma de consistência.
Solo pouco molhado
	Se caracteriza pela plasticidade que é a propriedade que possui o solo de ser moldado, ou seja, de mudar de forma sem se romper quando uma a massa de solo é submetida a um stress de deformação (força) e de manter a forma imprimida quando cessa a ação da mesma;
	Para determinação no campo, se rola o material umedecido e amassado entre o indicador e o polegar e se observa se pode ser moldado um cilindro fino (cerca de 3 a 4 mm de diâmetro)
	O grau de plasticidade é expressado como:
	Não plástico  não se forma um cilindro fino (3-4 mm);
	Ligeiramente plástico  forma cilindro deformável;
	Plástico  necessita pressão moderada para deformar o cilindro;
	Muito plástico  muita pressão para deformar o cilindro;
Consistência do solo
Formas de consistência
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Solo pouco úmido é caracterizado pela plantisidade 
Esta é a metodologia e as classes desta forma de consistência.
Solo muito molhado
	Se caracteriza pela pegajosidade, que é a propriedade que possui o solo de aderir a outros objetos quando molhado e homogeneizado;
	Para determinação no campo, a massa de solo homogeneizada e molhada é comprimida entre o indicador e o polegar, observando-se a aderência;
	O grau de pegajosidade é expressado como:
	Não pegajoso não se observa aderência aos dedos após cessar a pressão;
	Ligeiramente pegajoso o material adere a ambos os dedos, mas se desprende de um deles sem esticar ou alongar;
	Pegajoso o material adere a ambos os dedos e, quando afastados, tende a se alongar um pouco antes de se desprender;
	Muito pegajoso o material adere fortemente a ambos os dedos e se alonga perceptivamente quando eles são afastados;
Consistência do solo
Formas de consistência
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Solo muito molhado é caracterizado pela pegajosidade.
Esta é a metodologia e as classes desta forma de consistência.
UMIDADE X CONSISTÊNCIA
dureza
friabilidade
plasticidade
Pegajosidade
SECO
ÚMIDO
MOLHADO
MUITO
MOLHADO
ADESÃO
COESÃO
 Consistência do solo
Esquema representativo da consistência com o grau de umidade e as forças atuante.
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 Consistência do solo
Esquema representativo da consistência com o grau de umidade e as forças atuante.
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Consistência do solo
Limites de consistência do solo
Limites de consistência ou de Atterberg em solos.
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A mudança de uma consistência é outra tem um valor determinado que se define como limite de consistência.
Limite de contração
Limite de plasticidade 
Limite de liquidez
ESTADOS E LIMITES DE CONSISTÊNCIA 
 
	 Se a umidade de um solo coesivo é muito elevada, a ponto de este solo se apresentar como um fluído denso, se diz que o solo se encontra no Estado Líquido. 
 
	 À medida que perde água, o solo (coesivo) endurece (ou fica mais viscoso). A partir de um certo teor de umidade LL (Limite de Liquidez), perde sua capacidade de fluir, porém pode ser moldado facilmente e conservar sua forma. Então o solo está no Estado Plástico. 
 
	 Com a continuação de perda de umidade, a capacidade de ser moldado diminui, até que a partir de um teor de umidade LP (Limite de Plasticidade), uma amostra se fratura ao se tentar moldá-la. Este é o chamado Estado Semi-sólido, no qual o solo tem aparência sólida, mas sofre reduções de volume enquanto continuar a secar. 
Consistência do solo
Limite de liquidez é o limite entre o solo muito molhado para o solo molhado (pegajoso para plástico)
Limite de plasticidade é o limite entre o solo molhado para o solo úmido (plástico para friável)
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ESTADOS E LIMITES DE CONSISTÊNCIA 
	 Continuando a secagem, ocorre a passagem gradual para o Estado Sólido, onde praticamente não mais ocorre variação de volume devida à perda de umidade. O limite entre esses dois últimos estados é um teor de umidade LC (Limite de Contração). 
 
	 Embora fundamentadas em extensas investigações experimentais, as definições desses limites são convencionais. Ainda assim permitem, de uma maneira simples e rápida, dar uma idéia bastante clara do tipo de solo e suas propriedades.
Consistência do solo
Limite de contração é o limite entre o solo úmido e o solo seco (friável para tenaz).
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Limites de consistência ou de Atterberg
	Plasticidade é a capacidade do solo de ser moldado, ou seja, de mudar de forma sem se romper quando uma a massa de solo é submetida a um stress de deformação;
	Os solos ditos coesivos possuem uma consistência plástica entre certos limites de umidade;
	Abaixo desse limite eles apresentam uma consistência sólida e acima uma consistência líquida;
	Limite de liquidez (LL)  umidade correspondente ao limite entre os estados líquido e plástico;
	Limite de plasticidade ou friabilidade (LP)  umidade correspondente ao limite entre os estados plástico e semi-sólido ou friável;
	Índice de plasticidade (IP)  IP = LL - LP
	Limite de contração (LC)  umidade correspondente ao limite entre o estado semi-sólido e sólido. 
Consistência do solo
Limites de consistência do solo
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Com o limite de liquidez e o limite de plasticidade podemos calcular o índice de plasticidade. 
O significado físico do índice de plasticidade é uma tentativa de representar a quantidade de água que seria necessária para que o solo passe 
do estado plástico para o estado líquido. Ou seja, quanto maior o valor do índice de plasticidade, tanto mais plástico é o solo, o que significa que ele terá maior capacidade de armazenar água e estará sujeito a deformações causadas pelas cargas impostas por dispositivos de mobilização e de rodado numa faixa maior de umidade, se comparado com outros solos. 
	Como a argila é o único material do solo que determina plasticidade, solos com menos de 14 a 16% de argila não exibem plasticidade em qualquer faixa de umidade;
	A quantidade de argila necessária para que o solo seja plástico depende do tipo de argila, da proporção relativa de silte e areia e da percentagem de matéria orgânica;
	Quanto mais alto o teor de argila, maior a faixa de umidade em que o solo é plástico, ou seja, maior o índice de plasticidade;
	Um maior índice de plasticidade indica condições mais difíceis do solo ser manipulado;
	O aumento da proporção de matéria orgânica na massa de solo aumenta tanto o limite líquido como o limite plástico, não alterando substancialmente o índice de plasticidade.
Consistência do solo
Limites de consistência do solo
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Os fatores que mais influenciam no índice de plasticidade de um dado solo são o tipo de argila presente, a proporção e o tamanho das suas partículas e o conteúdo de matéria orgânica. 
Consistência do solo
Limites de consistência do solo
LIMITE DE LIQUIDEZ (LL)
O limite de liquidez foi concebido como o menor teor de umidade com que uma amostra de um solo pode ser capaz de fluir.
Embora tal capacidade seja mais relacionada com o grau de saturaçãodo solo do que com o teor de umidade, os ensaios para determinar o limite de liquidez de solos finos têm o teor de umidade como parâmetro, por causa da dificuldade de medir e controlar o grau de saturação. 
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O limite de liquidez esta mais relacionado com o graus de saturação do solo do que a quantidade de água.
Determinação do limite de liquidez (LL)
	Utiliza-se amostra de solo pulverizada (diâmetro de partículas < 0,42 mm), a qual é umedecida e bem homogeneizada;
	Coloca-se uma alíquota no aparelho, passa-se o instrumento (bisel) para a separação da massa em duas metades e procede-se a determinação do número de “golpes” para que as duas laterais da amostra se unam na extensão de 1 cm (o número de golpes deve ser superior a 30) e amostra-se o solo para determinação da umidade;
	Adiciona-se mais água, homogeniza-se bem, repete-se a operação e determina-se a umidade até que o número de “golpes” seja inferior a 20;
	Elabora-se um gráfico e, por interpolação, determina-se a umidade gravimétrica correspondente a 25 “golpes”;
Consistência do solo
Limites de consistência do solo
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Metodologia para determinação do limite de liquidez
Determinação do limite de liquidez (LL):
Imagens do equipamento para determinação do limite de liquidez.
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Determinação do limite de liquidez (LL):
 Superior: aparelho de Casagrande, utilizado na determinação do limite de liquidez e suas proporções em milímetros - vista superior (A), lateral (B) e frontal (C). Inferior: Cuba com solo umedecido – vista superior do aparelho e da cuba em corte, antes e após o ensaio. 
Imagens do equipamento.
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Determinação do limite de liquidez (LL):
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Imagens de uma analise em etapas.
Determinação do limite de liquidez (LL):
Ilustração do antes de depois da analises como deve ser para se obter o resultado.
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Consistência do solo
Limites de consistência do solo
Ap lavoura
Bw
Ap grama
Determinação gráfica do limite de liquidez de três amostras de um Nitossolo (Campos Novos, 2002).
25
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Gráfico de três manejos do mesmo solo relacionados com o numero de golpes em relação a umidade.
Se observa que o grau de saturação das amostras analises são diferentes, isso significa que a umidade atingida aos golpes é o limite de liquidez da determinada amostra de solo
No Ap lavoura o limite de liquidez apresentou uma umidade de aproximadamente de 54%
No Ap grama foi de 74%
Bw foi de 76%.
Concluindo que o manejo do solo interfere na retenção de água. 
Gráf1
		69.985141159
		72.5680933852
		74.8502994012
		76.1061946903
		50.9586276488
		52.3089171975
		54.309623431
		55.2205882353
		73.6477115118
		75.2336448598
		75.993883792
		77.3405698779
Umidade (%)
Número de golpes
Limite de liquidez
45
30
22
18
55
38
26
17
55
38
26
17
Plan1
		
		Apgrama		Umidade (%):		69.99		72.57		74.85		76.11
				Golpes:		45		30		22		18
		Ap lavoura				50.96		52.31		54.31		55.22
						55		38		26		17
		Bw				73.65		75.23		75.99		77.34
						55		38		26		17
				69.99		45
				72.57		30
				74.85		22
				76.11		18
				50.96		55
				52.31		38
				54.31		26
				55.22		17
				73.65		55
				75.23		38
				75.99		26
				77.34		17
Plan1
		
Umidade (%)
Número de golpes
Limite de liquidez
Plan2
		
Plan3
		
Consistência do solo
Limites de consistência do solo
LIMITE DE PLASTICIDADE (LP)
 
 O Limite de Plasticidade é o teor de umidade em que o solo, estando do estado plástico, se perder umidade, passa para o estado semi-sólido. 
 
	 O Limite de Plasticidade (LP) é o teor de umidade em que o solo começa a se fraturar quando se tenta moldar com ele, um cilindro com as dimensões já mencionadas (3 mm de diâmetro e cerca de 10 cm de comprimento). 
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Trata-se da umidade na qual o solo deixa o estado plástico e torna-se friável.
Determinação do limite de plasticidade ou friabilidade (LP)
	Separa-se uma pequena amostra de solo homogeneizado do primeiro ponto de determinação do limite de liquidez;
	Forma-se um cilindro de solo e rola-se o mesmo sobre uma placa de vidro áspera (jateada), moldando-a na forma de um cilindro uniforme;
	Quando o diâmetro do cilindro atingir 3 mm (comparar com gabarito de arame), quebrar, amassar e refazer o cilindro;
Consistência do solo
Limites de consistência do solo
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Metodologia para determinar o limite de plasticidade.
Determinação do limite de plasticidade ou friabilidade (LP)
	Repete-se essa operação até que não se consiga mais formar o cilindro de 3 mm de diâmetro (o cilindro quebra em pedaços);
	Determina-se a umidade gravimétrica da amostra, medindo a massa antes e depois de secar em estufa a 105ºC;
	Efetua-se essa determinação em 4 a 5 amostras, utilizando o valor daquelas com variação menor que 5% em relação à media;
Consistência do solo
Limites de consistência do solo
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Metodologia para determinar o limite de plasticidade.
Determinação do limites de plasticidade ou friabilidade (LP):
Padrão para comparação
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Imagens de amostras na determinação do índice de plasticidade. 
Determinação do limites de plasticidade ou friabilidade (LP):
 Determinação do Limite de Plasticidade: o solo umedecido é rolado entre a palma da mão numa superfície de vidro jateado, repetidas vezes, até que se torne impossível obter um cilindro uniforme com espessura de três milímetros, como representado à direita (inferior). Nesta condição o solo começa a se fraturar e a partir de então se determina sua umidade, que será considerada como aquela que indica seu limite de plasticidade. 
Determinação do índice de plasticidade. 
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Consistência do solo
Limites de consistência do solo
LIMITE DE CONTRAÇÃO (LC)
 
	 Limite de contração do solo é o teor de umidade onde ocorre a transição entre o estado de consistência sólida e semi-sólida, ou, convencionalmente, o máximo teor de umidade a partir do qual uma redução dessa umidade não ocasiona diminuição do volume do solo. 
	 O Limite de Contração deve ser determinado sempre que o Índice de Plasticidade for alto. O Grau de Contração indica a tendência de aparecerem fissuras quando sofre secagem, e em conseqüência sua qualidade para aterro de barragem (permite uma avaliação dos efeitos negativos dos solos de alto IP).
 
	 O valor do LC tem pouca utilidade prática. Mas quando se executa o ensaio, determina-se também o Grau de Contração, que permite prever e evitar ocorrência de vários acidentes causados por fissuração causada por secagem em maciços. 
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Quando uma amostra de solo apresenta umidade próxima do limite de liquidez e a água presente começa a evaporar, observa-se redução gradual no volume da amostra. Este comportamento prossegue até que se atinja um limite, a partir do qual o volume não mais será reduzido, embora ainda haja umidade.
Determinação do limite de contração (LC)
	Separa-se uma pequena amostra de solo homogeneizado do último ponto de determinação do limite de liquidez;
	Lubrifica-se as paredes da cápsula de contração com vaselina ou óleo apropriado, para evitar aderência do solo;
	Preenche-se a cápsula em três operações sequenciais, colocando 1/3 do volume a batendo-se firmemente a cápsula sobre superfície firme, para que a amostra ocupe completamente a cápsula, evitando-se a formação de bolhas de ar aprisionado;
Consistência do solo
Limites de consistência do solo
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Metodologia para determinação do limite de contração.
Determinação do limite de contração (LC)
	Deixar a amostra secar ao ar até mudar de cor e depois em estufa a 105ºC até massa constante;
	Determina-se o volume da pastilha de solo, através do deslocamento de mercúrio em uma cápsula de volume conhecido;
	Calcula-se: LC = [(V2/P2)-(1/Dp)] x 100, onde:
 V2 = volume de mercúrio delocado, em cm3;
 P2 = massa da amostra de solo seca em estufa, em g;
 Dp = densidade de partículas, em g cm-3.
Consistência do solo
Limites de consistência do solo
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Metodologia e formula para calculo do limite de contração.
Determinação do limite de contração (LC):
Material e forma de determinação dolimite de contração
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Determinação do limite de contração (LC):
Imagem antes e depois da secagem da amostra. E abaixo a imersão da amostra em mercúrio para determinação de seu volume.
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Determinação do limite de contração (LC):
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Outra forma de determinar o volume que contraio.
CONSISTÊNCIA CONDICIONA
Condições de preparo e cultivo
Resistência à penetração raízes
Estrutura (estabilidade de agregados)
Erodibilidade
A consistência vai influenciar no preparo do solo. Solos com maior teor de argila são mais pegajosos assim necessita cuidar com a umidade do solo para preparar o solo.
Solos com consistência plástica e pegajosa tem maior resistência da penetração de raízes.
Solos com consistência plástica e pegajosa se estrutura melhor.
Erodibilidade é a vulnerabilidade ou suscetibilidade a erosão. Solos mais plásticos e pegajosos são menos erodivel.
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Importância da consistência:
	 Consiste em uma propriedade altamente relacionada com a textura e com o conteúdo e natureza mineralógica dos argilo-minerais;
	 Consistência úmida: informa a condição do solo para ser preparado seja com máquinas e implementos agrícolas ou no preparo de covas; assim como a vulnerabilidade a erosão e movimento de massa;
- Condição ideal para o preparo do solo: quando está na consistência friável, nessa condição se gasta menor energia no preparo e menor é o risco de compactação.
Consistência tem alta relação com a textura do solo (areia, silte e argila).
O manejo do solo é recomendado fazer com solo úmido sendo que a consistência é friável.
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Limite de liquidez
10
100
4550556065707580
Umidade (%)
Número de golpes