Limites De Consistência E Granulometria

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Sarah Valente Tavares Ceatec – Engenharia Civil 
 
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Mecânica dos Solos A 
Limites de Consistência 
 Início do século XX – químico sueco Albert Attenberg 
 Propriedades dos solos finos 
 Somente solos argilosos e siltosos 
 Uma massa de solo argiloso no estado líquido (por 
exemplo, lama) não possui forma própria e tem 
resistência ao cisalhamento nula 
 Retirando – se água aos poucos, por secamento da 
amostra, a partir de um teor de umidade esta massa de 
solo torna – se plástica, quando para um teor de 
umidade constante poderá ter sua forma alterada, sem 
apresentar uma variação sensível do volume, ruptura 
ou fissuramento 
 Continuando a secagem da amostra, atinge – se um 
teor de umidade no qual o solo deixa de ser plástico e 
adquire a aparência de sólido, mas ainda apresentando 
uma variação de volume para teores de umidade 
decrescentes, porém mantendo – se saturado, se 
encontrando no estado semissólido 
 Finalmente, a partir de um teor de umidade, amostra 
começará a secar, mas a volume constante, até a 
secagem total, tendo atingido o estado sólido 
 
 
 
 
 
ESTADO SÓLIDO (LIMITE DE CONTRAÇÃO) 
 
ESTADO SEMISSÓLIDO 
 
ESTADO PLÁSTICO 
 
 
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ESTADO LÍQUIDO 
Brumadinho 
 https://g1.globo.com/mg/minas-
gerais/noticia/2019/02/01/video-mostra-o-momento-
exato-em-que-barragem-da-vale-rompe-em-
brumadinho.ghtml 
 
CORRELAÇÕES COM ASPECTOS MINERALÓGICOS 
DAS ARGILAS 
 
 
DETERMINAÇÃO EXPERIMENTAL DOS LIMITES DE 
CONSISTÊNCIA 
 Ainda que, os limites de liquidez e de plasticidade possam 
ser obtidos através de ensaios bastante simples, a 
interpretação física e o relacionamento quantitativo dos 
seus valores, com os fatores de composição do solo, 
tipo e quantidade dos minerais, tipo de cátion absorvido, 
forma e tamanho das partículas, composição da água é 
difícil e complexo 
 
LIMITE DE LIQUIDEZ (LL) 
 Mede – se indiretamente a resistência ao cisalhamento 
de um solo para determinado teor de umidade 
 Utiliza aparelho de Casagrande 
 Ensaio e aparelho normatizados (ABNIT/NBR 6459/82) 
 
 
 
 
 
 Passa na peneira #40 ( = 0,42 mm) 
 Separa areia fina, silte e argila 
 Ranhura de 2 mm 
 2 rotações por segundo 
 Quando a fissura fechar em uma extensão de 1 
cm levar para a estufa para determinar a 
umidade 
 
 
 
https://g1.globo.com/mg/minas-gerais/noticia/2019/02/01/video-mostra-o-momento-exato-em-que-barragem-da-vale-rompe-em-brumadinho.ghtml
https://g1.globo.com/mg/minas-gerais/noticia/2019/02/01/video-mostra-o-momento-exato-em-que-barragem-da-vale-rompe-em-brumadinho.ghtml
https://g1.globo.com/mg/minas-gerais/noticia/2019/02/01/video-mostra-o-momento-exato-em-que-barragem-da-vale-rompe-em-brumadinho.ghtml
https://g1.globo.com/mg/minas-gerais/noticia/2019/02/01/video-mostra-o-momento-exato-em-que-barragem-da-vale-rompe-em-brumadinho.ghtml
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LIMITE DE PLASTICIDADE (LP) 
 Limite de plasticidade é o extremo inferior do intervalo 
de variação do teor de umidade no qual o solo 
apresenta comportamento plástico 
 Possível manter forma (modelar) 
 Equipamento: uma placa de vidro com uma face 
esmerilhada e um cilindro padrão com 3 mm de 
diâmetro. O ensaio inicia – se rolando, sobre a face 
esmerilhada da placa, uma amostra de solo com um teor 
de umidade inicial próximo do limite de liquidez, até que, 
duas condições sejam, simultaneamente alcançadas: 
 O rolinho tenha um diâmetro igual ao do cilindro padrão 
 O aparecimento de fissuras (início da fragmentação) 
 O teor de umidade do rolinho, nesta condição, 
representa o limite de plasticidade do solo 
 O ensaio é normalizado pela NBR 7180/82 
 
 
 
 
 
LIMITE DE CONTRAÇÃO (LC) 
 O limite de contração é o teor de umidade que 
separa o estado semissólido do sólido 
 Uma argila, inicialmente saturada e com um teor 
de umidade próximo do limite de liquidez, ao 
perder água sofrerá uma diminuição do seu 
volume igual ao volume de água evaporada, até 
atingir um teor de umidade igual ao limite de 
contração 
 A partir deste valor a amostra secará a volume 
constante 
 
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 A determinação do limite de contração, em laboratório: 
 Inicialmente deverá ser preparada uma pasta, com teor 
de umidade próximo do limite de liquidez e que será 
colocada em recipiente próprio e extraído o ar contido 
na amostra 
 A seguir esta é deixada secar, no início ao ar e depois 
em estufa 
 O volume da pastilha seca é obtido imergindo – a em 
mercúrio e determinado o peso do mercúrio 
extravasado 
 
𝑉𝑓 = 
𝑃ℎ𝑔
𝛾ℎ𝑔
 
 
 
 
 
 
 
ÍNDICE DE PLASTICIDADE (IP) 
 Fisicamente representa a quantidade de água 
que seria necessário acrescentar a um solo, 
para que ele passasse do estado plástico ao 
líquido 
𝐼𝑃 = 𝐿𝐿 − 𝐿𝑃 
 
 Faixa de trabalho do solo 
 
ÍNDICE DE CONSISTÊNCIA (IC ) 
 Busca situar o teor de umidade do solo no 
intervalo de interesse para a utilização na prática, 
ou seja, entre o limite de liquidez e o de 
plasticidade 
𝐼𝐶 = 
𝐿𝐿 − 𝑤
𝐼𝑃
 
 
 
 
 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 a grande 
esforço, desagregam – se ou perdem sua 
estrutura original 
 
 
 
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ÍNDICE DE LIQUIDEZ (IL) 
 Utilizado em Adensamento de solos 
 
GRAU DE CONTRAÇÃO (C) 
 É a razão da diferença entre os volumes inicial (Vo) e 
final (Vf) após a secagem da amostra, para o volume 
inicial (Vo), expressa em porcentagem: 
 
𝐶 = 
𝑉𝑜 − 𝑉𝑓
𝑉𝑜
 
 
 A compressibilidade de um solo cresce com o grau de 
contração, tem – se: 
 
GRÁFICO DE PLASTICIDADE 
 
 
 
 
 
 
Exercício 01 
 Uma amostra de 200,0 g de solos, passante na 
peneira de 0,42 mm (#40) foi preparada para 
os ensaios de limites de consistência. A planilha a 
seguir mostra os resultados obtidos: 
 
 Limite de Liquidez (LL) 
 
 
 
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 1° - Calcular o teor de umidade para cada cápsula 
 2° - Determinar o limite de liquidez (pelo gráfico teor 
de umidade x número de golpes) – valor para 25 golpes 
 3° - Determinar limite de plasticidade: média dos teores 
de umidade de cada rolinho 
 4° - Determinar o limite de contração para: 
 5° - Determinar índice de plasticidade: IP = LL – LP 
 
 
 
 
 
VÍDEOS 
 https://www.youtube.com/watch?v=6rIJbLiZjPs&f
eature=related 
 https://www.youtube.com/watch?v=forw8ZAdfKs
&feature=related 
 https://www.youtube.com/watch?v=9feBclJ088M 
 
Granulometria 
 Medida dos tamanhos das partículas 
 Fase sólida do solo possui partículas de: 
 Diferentes tamanhos 
 Diferentes proporções 
 Distribuição granulométrica objetiva determinar: 
 Tamanho das partículas 
 Porcentagem de ocorrência das partículas 
 Diâmetro equivalente: pois argilas não são 
esferas perfeitas 
 Para os materiais granulares ou fração grossa do 
solo: 
 Diâmetro equivalente será igual ao diâmetro da 
menor esfera que circunscreve a partícula 
 Para a fração fina do solo: 
https://www.youtube.com/watch?v=6rIJbLiZjPs&feature=related
https://www.youtube.com/watch?v=6rIJbLiZjPs&feature=related
https://www.youtube.com/watch?v=forw8ZAdfKs&feature=related
https://www.youtube.com/watch?v=forw8ZAdfKs&feature=related
https://www.youtube.com/watch?v=9feBclJ088M
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 Diâmetroequivalente é calculado através da lei de 
Stokes 
 Solos granulares: pedregulhos e areia 
 A distribuição granulométrica dos materiais granulares, 
areias e pedregulhos, será obtida através do processo 
de peneiramento de uma amostra seca em estufa 
 Solos finos: siltes e argilas 
 Para os materiais finos (siltes e argilas) se utiliza à 
sedimentação dos sólidos no meio líquido 
 
Classificação dos solos 
CRITÉRIOS GRANULOMÉTRICOS 
 Bloco de rocha: fragmentos de rocha transportados ou 
não, com diâmetro superior a 1,0 m 
 Matacão: fragmento de rocha transportado ou não, 
comumente arredondado por intemperismo ou 
abrasão, com uma dimensão compreendida entre 200 
mm e 1,0 m 
 Pedregulho: solos formados por minerais ou partículas 
de rocha, com diâmetro compreendido entre 2,0 e 60,0 
mm 
 Quando arredondados ou semiarredondados, são 
denominados cascalhos ou seixos 
 Pedregulho fino: 2 a 6 mm 
 Pedregulho médio: 6 a 20 mm 
 Pedregulho grosso: 20 a 60 mm 
 Areia: solo não coesivo e não plástico formado por 
minerais ou partículas de rochas com diâmetros 
compreendidos entre 0,06 mm e 2,0 mm 
 Areia fina: 0,06 a 0,2 mm 
 Areia média: 0,2 a 0,6 mm 
 Areia grossa: 0,6 a 2,0 mm 
 Silte: solo que apresenta baixa ou nenhuma 
plasticidade, baixa resistência quando seco ao ar 
 Suas propriedades dominantes são devidas à parte 
constituída pela fração silte 
 Silte: 0,002 e 0,06 mm 
 
 
 Argila: solo caracterizado pela sua plasticidade, 
textura e consistência em seu estado e umidade 
naturais 
 Argila: < 0,002 mm 
 
 
SEGUNDO NBR 7181/2016 
 Pedregulhos: D > 2,0 mm 
 D > 4,8 mm para ABGE 
 Pedregulhos, pedra, matacões 
 Areias grossas: 0,6 mm < D  2,0 mm (peneira 
# 10) 
 Areia média: 0,2 mm < D  0,6 mm 
 Areia fina: 0,06 mm < D  0,2 mm 
 Siltes: 0,002 mm  D  0,06 mm 
 Argilas: D < 0,002 mm 
 
CRITÉRIOS GRANULOMÉTRICOS 
 
 
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Análise granulométrica 
 O ensaio está normatizado pela ABNT/NBR 7181/82 
 Materiais granulares (areias e pedregulhos): a 
distribuição granulométrica será obtida pelo processo 
de peneiramento de uma amostra de solo 
 Materiais finos (siltes e argilas): utiliza o processo de 
sedimentação 
 Para solos, que tem partículas tanto na fração grossa 
quanto na fração fina se torna necessário à análise 
granulométrica conjunta 
 
GRANULOMETRIA CONJUNTA 
 Peneiramento grosso: D > 2,0 mm 
 Peneiramento fino: D  2,0 mm 
 Sedimentação: D < 0,075 mm (#200) 
 Passa um pouco de areia fina  corrigir no gráfico 
 
PENEIRAMENTO 
 Série de peneiras de abertura de malhas conhecidas 
(ABNT/NBR 5734/80) 
 
 
 
 
 
 
 
 Para o ensaio foram realizadas duas 
determinações 
 Massa total de sólidos 
 Massa 1 (Ms1°) = 1023,10 g 
 Massa 2 (Ms2°) = 1080,00 g 
 Como o peneiramento obtêm – se: 
 Massa retida (Msi) = massa de sólidos retida em 
cada peneira 
 % retida (Pri = Msi/Ms) = porcentagem retida 
em cada peneira em relação à massa seca 
 % retida média: média de porcentagens retidas 
das duas determinações 
 
𝑃𝑟𝑚 = 
𝑃𝑟𝑖 1𝑎. +𝑃𝑟𝑖 2𝑎.
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 Ms retido acumulado: porcentagem acumulada 
retida 
Σ 𝑃𝑟𝑖 
 
 
 
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SEDIMENTAÇÃO 
 Para os solos finos, siltes e argilas, com partículas 
menores que 0,075 mm (#200), o cálculo dos 
diâmetros equivalentes será feito a partir dos resultados 
obtidos durante a sedimentação de certa quantidade de 
sólidos em um meio líquido 
 A base teórica para o cálculo do diâmetro equivalente 
vem da lei de Stokes: 
 A velocidade de queda de uma partícula esférica, de 
peso específico conhecido, em um meio líquido 
rapidamente atinge um valor constante que é 
proporcional ao quadrado do diâmetro da partícula 
 z = f(γ) 
 z = altura de queda livre do grão, logo tenho velocidade 
 Stokes: D = f(v queda) 
 
𝑣 = 
𝜌𝑠 − 𝜌𝑤 
1800 . 𝜇
 . 𝐷² 
 
 Onde: 
 v = velocidade de queda 
 𝜌𝑠 = massa específica dos sólidos (grãos) [g/cm³] 
 𝜌𝑤 = massa específica da água [g/cm³] 
  = viscosidade da água [g . s/cm²] 
 𝐷 = diâmetro equivalente [mm] 
 
 
 
 
 
 
 
 Defloculante (hexametafosfato de sódio): 
 Para verificar a argila: a argila agregada se 
comporta como silte em campo 
 Sem defloculante: 
 Comparação (muda curva granulométrica) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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 Sedimentação NBR 7181:2016 
 A variação da altura de queda das partículas em função 
da leitura do densímetro: 
 Para cada densímetro, construir as curvas de variação 
da altura de queda das partículas, a e al, em função da 
leitura do densímetro 
 Para tanto, determinar a distância, a, de cada traço 
principal da graduação ao centro de volume do 
densímetro, e para isso medir a distância de cada traço 
principal da graduação do densímetro à base da haste 
e somar a essa distância metade da altura do bulbo 
(medida da base da haste à extremidade do bulbo) 
 Com os valores obtidos, construir uma curva 
correlacionando as alturas de queda, a, e as leituras do 
densímetro, conforme exemplificado na figura A.2 (essa 
curva é válida para as leituras efetuadas nos dois 
primeiros minutos de ensaio, quando o densímetro 
permanece mergulhado na dispersão) 
 Para as leituras subsequentes, construir uma curva 
correlacionando as alturas de queda corrigidas, al, e as 
leituras do densímetro, conforme exemplificado na 
Figura A.2 
𝑎′ = 𝑎 − 
𝑉𝑎
2𝐴
 
 
 
 Va: volume da parte imersa do densímetro, 
obtido pesando – se o densímetro ou imergindo 
– o em água em uma proveta graduada 
 A: área da seção interna da proveta, obtida 
dividindo – se o volume de 1000 cm³ pela 
distância medida entre o fundo da proveta e o 
traço correspondente a esse volume 
 
DISTRIBUIÇÃO GRANULOMÉTRICA 
 Em função da distribuição granulométrica os 
solos podem ser: 
 Mal graduados: solos que tem seus grãos 
variando, preponderantemente, dentro de 
pequenos intervalos 
 Bem graduados: solos que tem várias frações de 
diâmetro diferentes misturadas 
 D 10 = D efetivo = De 
 Quantidade de finos/argilas 
 Porcentagem sempre em relação à massa seca 
do solo 
 Para fazer ensaio: Ms = 50 a 100 g 
 Coeficiente de não uniformidade 
𝐶𝑁𝑈 = 
𝐷60
𝐷10
 
 CNU < 5  muito uniforme 
 5 < CNU < 15  uniformidade média 
 CNU > 15  não uniforme 
 Mal graduada: mais permeável 
 Bem graduada: mais compactável 
 Coeficiente de curvatura 
𝐶𝑐 = 
𝐷30²
𝐷60 . 𝐷10
 
 Cc < 1,0  solo mal graduado (descontinuidade) 
 1,0  Cc  3,0  solo bem graduado (curva 
suave) 
 Cc > 3,0  solo mal graduado (uniforme na 
parte central) 
 
 
 
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PENEIRAMENTO 
 
DISTRIBUIÇÃO GRANULOMÉTRICA 
 
 
 
 
COMPACIDADE 
 Estrutura das areias: 
 Fofa: e máximo 
 Compacta: e mínimo 
 
𝛾𝑑 = 
𝛾𝑠
1 + 𝑒
 
 
 Compacidade (densidade) das areias 
 Campo  indeformada 
 (e campo) 
 Grau de compacidade: 
 Os solos não coesivos são as areias e 
pedregulhos, e quantitativamente a compacidade 
ou densidade relativa é determinada pelo grau 
de compacidade através da expressão: 
 
𝐺𝐶 = 
𝑒 max − 𝑒 𝑛𝑎𝑡
𝑒 max − 𝑒 𝑚𝑖𝑛
 
 
 Determina – se o índice de vazios máximo 
acomodando o material seco em um recipiente 
de volume (V) conhecido (ABNT/NBR 12004/90) 
 Obtém – se o índice de vazios mínimo, 
submetendo o material a vibração ou 
compactação dentro de um recipiente de 
volume (V) conhecido (ABNT/NBR 12051/91) 
 
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 V = volume do recipiente de ensaio 
 Psc = peso do solo compactado 
 γs = peso específico sólidos (grãos) 
 
COMPACIDADE RELATIVA 
 CR: compacidade relativa 
 Areiafofa: abaixo de 0,33 
 Areia média: entre 0,33 e 0,66 
 Areia compactada: maior que 0,66 
 Depende dos grãos, como: 
 Forma 
 Tamanho 
 Rugosidade 
 
PROPRIEDADES QUE AUXILIAM A 
IDENTIFICAÇÃO DO SOLO 
 Forma dos grãos: 
 Quanto à forma, as partículas dos materiais granulares, 
pedregulhos e areias, se aproximam de uma esfera 
 A caracterização do seu tamanho através de uma 
medida de seu diâmetro 
 Forma de sua superfície: angular, subangular, 
subarredondado, arredondado e bem arredondado 
 
 
 
 
 A forma mais comum, das partículas dos argilo – 
minerais formadores dos solos argilosos é a 
laminar onde predominam duas dimensões, 
largura e comprimento sobre a espessura