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de forma indireta, o comportamento do solo na presença de água. Esses ensaios foram padronizados por Arthur Casagrande. Em função da quantidade de água presente num solo, podemos ter os seguintes estados de consistência: líquido, plástico, semi-sólido e sólido: Sólido Semi-sólido Plástico Líquido O estado líquido é caracterizado pela ausência de resistência ao cisalhamento e o solo assume a aparência de um líquido. Quando o solo começa a perder umidade, passa a apresentar o comportamento plástico, ou seja, deforma-se sem variação volumétrica (sem fissurar-se ao ser trabalhado). Ao perder mais água, o material torna-se quebradiço w (%) LL LP LC Mecânica dos Solos 28 (semi-sólido). No estado sólido, não ocorrem mais variações volumétricas pela secagem do solo. Os teores de umidade correspondentes às mudanças de estado são denominados de Limite de Liquidez (LL), Limite de Plasticidade (LP), e Limite de Contração (LC). O LL é o teor de umidade que delimita a fronteira entre o estado líquido e plástico. O LP delimita o estado plástico do semi-sólido e, o LC, o estado semi-sólido do sólido. Os valores de LL e LP são de uso mais corriqueiro na engenharia geotécnica. O ensaio do Limite de Liquidez é padronizado pela ABNT (NBR 6459). Empregando-se umidades crescentes, geralmente, coloca-se uma certa quantidade de solo na concha do aparelho de Casagrande. Com um cinzel padronizado faz-se uma ranhura na pasta de solo. Então, conta-se o número de golpes necessários para que esta ranhura se feche numa extensão em torno de 1 cm (Figura 1.15). Com os valores de umidade (no eixo das ordenadas) versus o número de golpes obtidos (eixo das abscissas), traça-se uma reta em um gráfico semilog. O valor do LL será aquele correspondente a 25 golpes (Figura 1.16). Figura 1.15. Ensaio de limite de liquidez Mecânica dos Solos 29 Figura 1.16. Determinação gráfica do limite de liquidez O ensaio do Limite de Plasticidade é realizado de acordo com a NBR 7180. Esse ensaio é relativamente simples uma vez que determina o teor de umidade (LP) para o qual um cilindro de 3 mm começa a fissurar após ser rolado com a palma da mão sobre uma placa esmerilhada (Figura 1.17). Normalmente, são realizadas três medidas de umidade para a determinação do LP com o mesmo solo fissurado. Outras dimensões do cilindro comparativo também podem ser utilizadas nesse ensaio. Figura 1.17. Ensaio de limite de plasticidade Mecânica dos Solos 30 Através dos valores dos limites de consistência é comum proceder-se ao cálculo de outros dois índices, a saber: o índice de plasticidade (IP) e o índice de consistência (IC). Esses índices são chamados de índices de consistência e são de utilização muito comum na prática. No entanto, o IC por não acompanhar com fidelidade as variações de consistência de um solo, tem caído em desuso. O valor do IP pode ser obtido pela diferença entre o LL e o LP: IP = LL – LP (1.6) O índice de plasticidade procura medir a plasticidade do solo e, fisicamente, representa a quantidade de água necessária a acrescentar ao solo para que este passe do estado plástico para o líquido. A seguir, são apresentados alguns intervalos do IP para a classificação do solo quanto a plasticidade. IP = 0 Não Plástico 1 < IP < 7 Pouco Plástico 7 < IP < 15 Plasticidade Média IP > 15 Muito Plástico Dentro desse contexto, quanto maior for o valor de IP, tanto mais plástico será o solo. Contudo, VARGAS (1978) adverte que somente o IP não é suficiente para julgar a plasticidade dos solos e que há a necessidade de se conhecer os valores de LL e IP. Para tanto, o gráfico idealizado por Casagrande serve de referência para a classificação da plasticidade do solo. Este gráfico, apresentado na Figura (1.18), utiliza os valores de IP e de LL e está dividido em quatro regiões delimitadas pelas linhas A e B e pela linha U, que constitui o limite superior para o qual não ocorrem valores de IP e LL. Se o ponto obtido com os valores de LL e IP cair na região acima da linha A, o solo será muito plástico e, abaixo, pouco plástico. Valores de LL acima de 50% (à direita da linha B) definem um solo muito compressível enquanto que valores de LL abaixo de 50% (à esquerda da linha B) definem um solo pouco compressível. Figura 1.18. Gráfico de Plasticidade de Casagrande (VARGAS, 1978) A Tabela (1.3) apresenta alguns valores de LL e IP para alguns solos brasileiros. Mecânica dos Solos 31 Tabela 1.3. Valores de LL e IP para alguns solos típicos brasileiros (PINTO, 2000) Solos LL (%) IP (%) Residuais de arenito (arenosos finos) 29-44 11-20 Residual de gnaisse 45-55 20-25 Residual de basalto 45-70 20-30 Residual de granito 45-55 14-18 Argilas orgânicas de várzeas quaternárias 70 30 Argilas orgânicas de baixadas litorâneas 120 80 Argila porosa vermelha de São Paulo 65 a 85 25 a 40 Argilas variegadas de São Paulo 40 a 80 15 a 45 Areias argilosas variegadas de São Paulo 20 a 40 5 a 15 Argilas duras, cinzas, de São Paulo 64 42 Conceitos Importantes Amolgamento: é a destruição da estrutura original do solo, provocando geralmente a perda de sua resistência (no caso de solos apresentando sensibilidade). Sensibilidade: é a perda de resistência do solo devido à 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 seguinte equação: ' c t c RS R (1.7) St é a sensibilidade do solo e RC e R'C são as resistências à compressão simples da amostra indeformada e amolgada, respectivamente. Segundo Skempton: 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: menor a coesão, maior a compressibilidade e menor a permeabilidade do solo. Consistência: quando se manuseia uma argila, percebe-se uma certa consistência, ao contrário das areias que se desmancham facilmente. Por esta razão, o estado em que se encontra uma argila costuma ser indicado Mecânica dos Solos 32 pela resistência que ela apresenta. A quantificação da consistência é feita por meio de ensaio de resistência à compressão simples. A Tabela (1.4) apresenta a consistência das argilas em função de sua resistência. Tabela 1.4. Consistência em função da resistência à compressão simples Consistência Resistência (kPa) Muito mole < 25 Mole 25 a 50 Média 50 a 100 Rija 100 a 200 Muito rija 200 a 400 Dura > 400 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 interpartículas. Deixando-se o solo em repouso, aos poucos este vai recompondo parte daquelas ligações anteriormente presentes entre as suas partículas. Atividade das Argilas Como a constituição mineralógica dos argilo-minerais é bastante variada, pode acontecer que em determinado tipo de solo os valores dos índices de consistência sejam elevados enquanto o teor de argila presente é baixo. Quando isso ocorre, diz-se que a argila é muito ativa. Existem no interior do Brasil, solos com porcentagem pequena de argila (em torno de 15%) que mostram plasticidade elevada e coesão notável principalmente quando secos. Essa pequena fração da argila presente no solo consegue transmitir a este um comportamento argiloso.