Aula 4 Consistência dos Solos

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Unidade 2 – Propriedades dos Solos 
 
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Em linhas gerais, corresponde ao comportamento do material constituinte em função da 
variação da umidade. A consistência do solo é altamente correlacionada com a textura e 
atividade da fração de argila. Vale dizer que este atributo ocorre por atuação das forças de 
adesão e coesão entre as partículas do solo, que variam com o grau de umidade do solo. 
 
1. Noções Iniciais 
Quando tratamos com solos grossos (areias e pedregulhos com pequena quantidade 
ou sem a presença de finos), o efeito da umidade nestes solos é frequentemente 
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. Por outro lado, o comportamento dos solos finos ou coesivos irá 
depender de sua composição mineralógica, da sua umidade, de sua estrutura e do seu grau 
de saturação. Em particular, a umidade dos solos finos tem sido considerada como uma 
importante indicação do seu comportamento desde o início da mecânica dos solos. 
Um solo argiloso pode se apresentar em um estado líquido, plástico, semissólido ou 
sólido, a depender de sua umidade. A este estado físico do solo dá-se o nome de 
consistência. Os limites inferiores e superiores de valor de umidade para cada estado do 
solo são denominados de limites de consistência. 
No estado plástico, o solo apresenta uma propriedade denominada de plasticidade, 
caracterizada pela capacidade do solo se deformar sem apresentar ruptura ou trincas e sem 
variação de volume. 
A manifestação desta propriedade em um solo dependerá fundamentalmente dos 
seguintes fatores: 
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• Umidade: Existe uma faixa de umidade dentro da qual o solo se comporta de 
maneira plástica. Valores de umidade inferiores aos valores contidos nesta 
faixa farão o solo se comportar como semissólido ou sólido, enquanto que 
para maiores valores de umidade o solo se comportará preferencialmente 
como líquido; 
• Tipo de argilo-mineral: O tipo de argilo-mineral (sua forma, constituição 
mineralógica, tamanho, superfície específica, etc.) influi na capacidade do 
solo de se comportar de maneira plástica. Quanto menor o argilo-mineral (ou 
quanto maior sua superfície específica), maior a plasticidade do solo. É 
importante salientar que o conhecimento da plasticidade na caracterização 
dos solos finos é de fundamental importância. 
2. Estados de Consistência 
A depender da quantidade de água presente no solo, teremos os seguintes estados de 
consistência: 
 
Cada estado de consistência do solo se caracteriza por algumas propriedades 
particulares, as quais são apresentadas a seguir. Os limites entre um estado de consistência 
e outro são determinados empiricamente, sendo denominados de limite de contração, WS, 
limite de plasticidade, WP e limite de liquidez, WL. 
Estado Sólido - Dizemos que um solo está em um estado de consistência sólido 
quando o seu volume "não varia" por variações em sua umidade. 
Estado Semissólido - O solo apresenta fraturas e se rompe ao ser trabalhado. O limite 
de contração, WS, separa os estados de consistência sólido e semissólido. 
Estado Plástico - Dizemos que um solo está em um estado plástico quando podemos 
moldá-lo sem que o mesmo apresente fissuras ou variações volumétricas. O limite de 
plasticidade, WP, separa os estados de consistência semissólido e plástico. 
Estado Fluido - Denso (Líquido) - Quando o solo possui propriedades e aparência de 
uma suspensão, não apresentando resistência ao cisalhamento. O limite de liquidez, WL, 
separa os estados plástico e fluido. 
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Como seria de se esperar, a resistência ao cisalhamento, bem como a 
compressibilidade dos solos, varia nos diversos estados de consistência. 
2.1. Determinação dos Limites de Consistência 
A delimitação entre os diversos estados de consistência é feita de forma empírica. Esta 
delimitação foi inicialmente realizada por Atterberg, culminando com a padronização dos 
ensaios para a determinação dos limites de consistência por Arthur Casagrande. 
Conforme apresentado anteriormente, são os seguintes os limites que separam os 
diversos estados de consistência do solo: 
• Limite de Liquidez (WL) ou LL; 
• Limite de Plasticidade (WP) ou LP; 
• Limite de Contração (WS) ou LC. 
2.1.1. Limite de Liquidez 
É o valor de umidade para o qual o solo passa do estado plástico para o estado fluido. 
A determinação do limite de liquidez do solo é realizada seguindo-se o seguinte 
procedimento: 1º → coloca-se na concha do aparelho de Casagrande uma pasta de solo 
passando #40 e com umidade próxima de seu limite de plasticidade. 2º → faz-se um sulco 
na pasta com um cinzel padronizado. 3º → aplicam-se golpes à massa de solo posta na 
concha do aparelho de Casagrande, girando-se uma manivela, a uma velocidade padrão de 
2 golpes por segundo. Esta manivela é solidária a um eixo, o qual por possuir um excêntrico, 
faz com que a concha do aparelho de casagrande caia de uma altura padrão de 
aproximadamente 1 cm. 4º → conta-se o número de golpes necessário para que a ranhura 
de solo se feche em uma extensão em torno de 1 cm. 5º → repete-se este processo ao 
menos 5 vezes, geralmente empregando-se valores de umidade crescentes. 6º → lançam-se 
os pontos experimentais obtidos, em termos de umidade versus log N° de golpes. 7º → 
ajusta-se uma reta passando por esses pontos. O limite de liquidez corresponde à umidade 
para a qual foram necessários 25 golpes para fechar a ranhura de solo. As figuras abaixo 
ilustram o aparelho utilizado na determinação do limite de liquidez e a determinação do 
limite de liquidez do solo (vide NBR 6459). 
De acordo com os estudos do Federal Highway Administration, o limite de liquidez 
pode ser determinado, conhecido “um só ponto”, pela fórmula Empírica: 
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LL = 
w
(1,419 − 0,3 log n)
 
Onde “w” é a umidade vinculada a “n” a golpes. 
 
 
2.1.2. Limite de Plasticidade 
É o valor de umidade para o qual o solo passa do estado semissólido para o estado 
plástico. 
A determinação do limite de plasticidade do solo é realizada seguindo-se o seguinte 
procedimento: 1º → prepara-se uma pasta com o solo que passa na #40, fazendo-a rolar 
com a palma da mão sobre uma placa de vidro esmerilhado, formando um pequeno 
cilindro. 2º → quando o cilindro de solo atingir o diâmetro de 3 mm e apresentar fissuras, 
mede-se a umidade do solo. 3º → esta operação é repetida pelo menos 5 vezes, definido 
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assim como limite de plasticidade o valor médio dos teores de umidade determinados. A 
figura ilustra a realização do ensaio para determinação do limite de plasticidade (vide NBR 
9180). 
 
2.1.3. Limite de Contração 
É o valor de umidade para o qual o solo passa do estado sólido para o estado 
semissólido. 
A determinação do limite de contração do solo é realizada seguindo-se o seguinte 
procedimento: 1º → molda-se uma amostra de solo passando na #40, na forma de pastilha, 
em uma cápsula metálica com teor de umidade entre 10 e 25 golpes no aparelho de Casa 
Grande. 2º → seca-se a amostra à sombra e depois em estufa, pesando-a em seguida. 3º → 
utiliza-se um recipiente adequado (cápsula de vidro) para medir o volume do solo seco, 
através dodeslocamento de mercúrio provocado pelo solo quando de sua imersão no 
recipiente. O limite de contração é determinado pela equação apresentada a seguir (vide 
NBR 7183). 
WS = (
V
P
− 
1
γS
) . γW . 100 
Onde: 
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V é o volume da amostra seca; 
P é o peso da amostra seca; 
γW é o peso específico da água; 
γS é o peso específico das partículas sólidas. 
3. Índices de Consistência 
Uma vez conhecidos os limites de consistência de um solo, vários índices podem ser 
definidos. A seguir, apresentaremos os mais utilizados. 
3.1. Índice de Plasticidade 
O índice de plasticidade (IP) corresponde a faixa de valores de umidade do solo na qual 
ele se comporta de maneira plástica. É a diferença numérica entre o valor do limite de 
liquidez e o limite de plasticidade. 
IP = WL - WP ou IP = LL – LP 
O IP é uma maneira de avaliarmos a plasticidade do solo. Seria a quantidade de água 
necessária a acrescentar a um solo (com uma consistência dada pelo valor de WP) para que 
este passasse do estado plástico ao líquido. A classificação do solo quanto ao seu índice de 
plasticidade é: 
• IP = 0 → Não plástico; 
• 1 < IP < 7 → Pouco plástico. 
• 7 < IP < 15 → Plasticidade média; 
• IP > 15 → Muito plástico. 
3.2. Índice de Consistência 
É uma forma de medirmos a consistência do solo no estado em que se encontra em 
campo. 
IC = 
WL − W
IP
 
Onde w (ou h) é a umidade da amostra. 
 
 
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4. Demais Conceitos 
4.1. Amolgamento 
É a destruição da estrutura original do solo, provocando geralmente a perda de sua 
resistência (no caso de solos apresentando sensibilidade). 
4.2. Sensibilidade 
É a perda de resistência do solo devido a destruição de sua estrutura original. A 
sensibilidade de um solo é avaliada por intermédio do índice de sensibilidade (St), o qual é 
definido pela razão entre a resistência à compressão simples de uma amostra indeformada 
e a resistência à compressão simples de uma amostra amolgada, remoldada no mesmo teor 
de umidade da amostra indeformada. A sensibilidade de um solo é calculada por intermédio 
da seguinte equação: 
St = 
RC
R′C
 
Onde St é a sensibilidade do solo e RC e R'C são as resistências à compressão simples da 
amostra indeformada e amolgada, respectivamente. Skempton fornece a seguinte relação: 
• St < 1 → NÃO SENSÍVEIS; 
• 1 < St < 2 → BAIXA SENSIBILIDADE; 
• 2 < St < 4 → MÉDIA SENSIBILIDADE; 
• 4 < St < 8 → SENSÍVEIS; 
• St > 8 → EXTRA – SENSÍVEIS. 
Quanto maior for o St, tem-se uma menor coesão, uma maior compressibilidade e uma 
menor permeabilidade do solo. 
4.3. Tixotropia 
É o fenômeno da recuperação da resistência coesiva do solo, perdida pelo efeito do 
amolgamento, quando este é colocado em repouso. Quando se interfere na estrutura 
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. 
 
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4.4. Atividade Coloidal 
Conforme relatado anteriormente, a superfície das partículas dos argilo-minerais 
possui uma carga elétrica negativa, cuja intensidade depende principalmente das 
características do argilo-mineral considerado. As atividades físicas e químicas decorrentes 
desta carga superficial constituem a chamada "atividade da superfície do argilo-mineral". 
Dos três grupos de argilo-minerais apresentados aqui, a montmorilonita é a mais ativa, 
enquanto que a caulinita é a menos ativa. Segundo Skempton (1953) a atividade dos argilo-
minerais pode ser avaliada pela equação, apresentada adiante. 
A = 
IP
% < 0.002mm
 
Onde o termo % < 0.002 mm representa a percentagem de partículas com diâmetro 
inferior a 2µ presentes no solo. Ainda segundo Skempton, os solos podem ser classificados 
de acordo com a sua atividade do seguinte modo: 
• Solos inativos: A < 0,75 
• Solos medianamente ativos: 0,75 < A < 1,25 
• Solos ativos: A > 1,25. 
A figura abaixo apresenta a variação do índice de plasticidade de amostras de solo 
confeccionadas em laboratório em função da percentagem de argila (% < 0,002mm) 
presente nos mesmos. Da equação, percebe-se que a atividade do argilo-mineral 
corresponde ao coeficiente angular das áreas hachuradas apresentadas na figura. Na figura 
estão também apresentados valores típicos de atividade para os três principais grupos de 
argilo-minerais. 
 
Baseado e adaptado de 
Sandro Lemos Machado e 
Miriam C. Machado. Edições 
sem prejuízo de conteúdo.