AULA 06 - 14set21

Prévia do material em texto

Prof. Vitor Pires
vitorpires.iies@yahoo.com
Só a distribuição granulométrica não caracteriza bem o
comportamento dos solos. A fração fina dos solos tem uma importância
muito grande nesse comportamento. Quando existe a presença de
materiais argilosos em um solo granular fino, esse pode ser remoldado
na presença de alguma umidade sem desagregar.
Esta natureza coesiva é causada pela água absorvida ao redor
das partículas de argila. Segundo Atterberg (engenheiro químico e
cientista sueco do ínício do século XX), o solo se comporta como
sólido aos baixos teores de umidade; mas quando o teor de umidade é
muito alto, a água e o solo podem fluir como um líquido. Este fato é
bem ilustrado pelo comportamento do material transportado e
depositado por rio ou córrego que transborda e invade as ruas da
cidade.
Em uma base arbitrária e dependendo do teor de umidade, o
comportamento do solo pode ser dividido em quatro estados básicos:
sólido, semissólido, plástico e líquido.
O teor de umidade no qual ocorre a transição do estado sólido
para o semissólido é definido como limite de contração (LC) e é
expresso em percentual. O teor de umidade no ponto de transição do
estado semissólido para o estado plástico é o limite de plasticidade
(LP), e do estado plástico para o líquido é o limite de liquidez (LL).
Esses parâmetros também são conhecidos como limites de Atterberg.
A diferença entre o limite de plasticidade e o limite de liquidez
é definida como Índice de Plasticidade (IP) do solo.
- Limite de Liquidez (LL): para determinação deste parâmetro é
utilizado o aparelho de Casagrande, composto por uma concha de latão
e uma base de borracha rígida.
O teor de umidade (w) em termos percentuais e o número de
golpes (N) correspondentes são colocados em um gráfico
semilogarítmico. O teor de umidade correspondente a 25 golpes
(determinado a partir da curva de fluidez) fornece o limite de liquidez
do solo. A inclinação da linha de fluidez é definida como índice de
fluidez (IF):
C = constante








1
2
21
log
N
N
ww
IF
CNIw F  log.
O Corpo de Engenheiros do Exército Americano (1949) na
Estação Experimental Waterways, em Vicksburg, Mississipi, após
análises de ensaios de LL, propôs uma outra equação empírica:
N = nº de golpes (20 a 30) para fechamento de uma ranhura;
wN = teor de umidade correspondente;
tgb = 0,121 (valor para argila, diferente para outros solos).
Outro método para determinação do LL, mais comum na
Europa e Ásia, é o cone de penetração (BS1377).
btg
N
N
wLL 






25
.
12
12
loglog
(%)(%)
dd
ww
IFC



- Limite de Plasticidade (LP): é o percentual de teor de
umidade no qual o solo colapsa, quando moldados fios de 3,2 mm de
diâmetro. O limite de plasticidade é o limite inferior do intervalo
plástico do solo. Os procedimentos para o teste do LP são dados pela
Norma ASTM D-4318.
Outro método para determinar o limite de plasticidade,
igualmente usado no LL, é o método de penetração de cone. O cone
tem a mesma geometria do ensaio anterior, mas com uma massa de
2,35 N.
O índice de plasticidade (IP) é a diferença entre o limite de
liquidez e o limite de plasticidade de um solo:
LPLLIP 
IP DESCRIÇÃO
0 Não plástico
1 – 5 Ligeiramente plástico
5 – 10 Plasticidade baixa
10 – 20 Plasticidade média
20 – 40 Plasticidade alta
> 40 Plasticidade muito alta
É um índice muito importante na classificação de solos
granulares finos, fundamental para o gráfico de plasticidade de
Casagrande, atualmente a base do Sistema Unificado de Classificação
do Solo.
Estudos recentes de Polidori (2007), envolvendo seis solos
inorgânicos e suas misturas com areia silicosa fina, determinou:
Onde CF = fração da argila (< 2 mm), em percentagem igual ou
maior que 30 %.
(%).12,4(%) FIIP  (%).74,0(%) FCIIP 
10)(26,0)(04,0  CFLLLP 10)(26,0)(96,0  CFLLIP
MINERAL LL LP ATIVIDADE (A)
Caulinita 35 – 100 20 – 40 0,3 - 0,5
Ilita 60 – 120 35 – 60 0,5 - 1,2
Montmorilonita 100 – 900 50 – 100 1,5 - 7,0
Haloisita (hidratada) 50 – 70 40 – 60 0,1 - 0,2
Haloisita (desidratada) 40 – 55 30 – 45 0,4 - 0,6
Atapulgita 150 – 250 100 – 125 0,4 - 1,3
Alofano 200 – 250 120 – 150 0,4 - 1,3
argilateor
IP
I A 
DESCRIÇÃO ATIVIDADE (A)
Inativo < 0,75
Normal 0,75 – 1,25
Ativo 1,25 – 2,0
Altamente ativo > 2,0
- Limite de Contração (LC): O solo se contrai pela perda
gradativa de sua umidade. Porém existe um estado de equilíbrio no
qual uma perda ainda maior de umidade não resultará em mais
alterações no volume deste solo. O teor de umidade no qual o volume
da massa de solo se mantém constante, é definido como sendo o limite
de contração. Seus ensaios são realizados em laboratório, numa cápsula
de porcelana e seguindo a Norma ASTM D-427.
O limite de contração é dado por:
Temos ainda a razão de contração (RC) que é a razão entre a
diferença do volume do solo, com a diferença no teor de umidade.
(%)(%) wwLC i 
100.(%)
2
21
M
MM
wi


 
100.
.
(%)
2M
VV
w
wfi 

    100..100.
22
21
w
fi
M
VV
M
MM
LC 




 





 

wf
f
V
M
M
M
V
V
RC
.
2
2






 







 








100
1
1
LC
RC
GS
A consistência relativa de um solo coesivo em estado natural
pode ser definida como sendo índice de liquidez (IL):
Existe ainda o índice de consistência (IC) definido como:
LPLL
LPw
IL



LPLL
wLL
IC


 1 ILIC
Casagrande (1932) estudou a relação entre o índice de
plasticidade (IP) e o limite de liquidez (LL) em uma grande variedade
de solos naturais. Com os resultados, montou o seguinte gráfico:
De acordo com os resultados de um ensaio do limite de
contração, determine este limite de contração e a razão de contração.
- Volume inicial do solo no estado saturado: 0,0327 dm³
- Volume final do solo no estado seco: 22600 mm³
- Massa inicial no estado saturado: 5,19 dag
- Massa final no estado seco: 3730 cg
Para análise dos índices físicos de um determinado solo, foram
realizados dois ensaios em laboratório através do aparelho de
Casagrande (com 23 e 29 golpes) onde obtiveram os teores de umidade
de 55,7 % e 62,3 % respectivamente. Calcule o Limite de Liquidez.
Calcule o índice de consistência dos solos abaixo.
AMOSTRA SOLO w (%) LL (%) IP (%)
1 Areia argilosa 21,3 35,6 13,5
2 Silte com solo orgânico 78,5 101,9 77,1
3 Argila arenosa 39,6 58,7 29,6
4 Silte argiloso 40,8 49,3 35,7
No ensaio laboratorial do solo areia silto-argilosa, retirado
próximo ao ginásio poliesportivo do IIES, foi obtido os resultados
descritos abaixo. Determine os parâmetros adequados para classificação
e especificação deste solo.
- 46,4 % de limite de liquidez;
- 26,3 % de argila
- 38,5 % de areia;
- 35,2 % de silte;
- 28,3 % de umidade natural;
- 23,9 % de limite de plasticidade
(ESAF - 2013 - DNIT) Para avaliar a plasticidade dos solos são utilizados os Limites
de Atterberg. Sobre o tema e de acordo com a figura abaixo, assinale a opção correta.
A) As figuras 1 e 2 referem-se aos ensaios de Limite de Liquidez e Limite de Plasticidade,
respectivamente.
B) No ensaio realizado no aparelho de Casa Grande, determina-se o teor de umidade da
região onde o solo se uniu, contando o número de golpes necessários para fechar
completamente 20 mm da ranhura.
C) O Limite de Plasticidade para o solo mostrado no gráfico da figura 3 seria de 57%.
D) Solos com predominância do argilo-mineral montmorilonita apresentam Limite de
Liquidez superiores àqueles com predominância de caulinita.
E) O Limite de Plasticidade é o teor de umidade que separa a consistência líquida da
plástica.