(aula 06 - plasticidade e consistência dos solos.ppt [modo de compatibilidade]) (1)

SERVIÇO PÚBLICO FEDERALMINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO

UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO

Departamento Ciências Ambientais e Tecnológica

Disciplina – Mecânica dos Solos.Professor: Francisco Alves da Silva JúniorProfessor: Francisco Alves da Silva Júnior

Plasticidade e consistência dos solosMossoró, 11 de Abril de 2011

Introdução:PLASTICIDADE DOS SOLOS:

1. Conceitos;

2. Composição mineralógica das argilas;

3. Estado de consistência;

4. Limites de consistência

Plasticidade e consistência dos solos

5. Determinação experimental dos limites de consistê ncia;

6. Valores típicos de consistência;

7. Classificação dos solos segundo os Limites de con sistência

� 1 Plasticidade

Os solos que apresentam certa porcentagem da fração fina

(argila), não podem ser adequadamente caracterizados pelo

ensaio de granulometria. São necessários outros parâmetros tais

como: forma das partículas, composição mineralógica e as

propriedades plásticas, que estão intimamente relacionados com o


teor de umidade. A fração fina dos solos tem uma importância

muito grande no comportamento dos solos.

Define-se plasticidade como sendo a propriedade dos solos finos que consiste na

maior ou menor capacidade de serem moldados sob certas condições de umidade.

Segundo a ABNT/NBR 7250/82, a plasticidade é a propriedade de solos finos,

entre largos limites de umidade, de se submeterem a grandes deformações

permanentes, sem sofrer ruptura, fissuramento ou variação de volume apreciável.


� 1 Plasticidade

As partículas que apresentam plasticidade são, principalm ente:

� Os argilo-minerais.

Os minerais como o quartzo e o feldspato não desenvolvem misturas

plásticas, mesmo que suas partículas tenham diâmetros muit o pequenos.

A influência do teor de umidade ------------------- solos finos (estrutura)

Umidade: Ligações ResistênciaArranjo geométrico Compressibilidade


� 1 Plasticidade

É uma propriedade de grande importância para as argilas (sol os de textura

fina).

Deslocamento Grão lamelar Sem variação de volume

�Teor de umidade;

Dependem Plasticidade

�Teor de umidade;

� Forma das partículas;

� Granulometria;

� Composição química e mineralógica.


� 1 Plasticidade

≥ 0,074 mmSolos não plásticos

� Grãos angulares e arredondados;

� Pedregulho, areis e siltes;

� Granulometria grossa;

� Resistentes a compressão;

� Elevado ângulo de atrito;

� Não possuem coesão.

< 0,074 mmSolos plásticos

� Não possuem coesão.

� Grãos lamelares;

� Argila;

� Granulometria fina;

� Compressíveis;

� Baixíssimo ângulo de atrito;

� Coesão.


� 2 Composição mineralógica das argilas -Estrutura

Tetraedos de sílicaOctaedros de alumínio


� 3 Estado de consistência

Albert Atterberg, realizou pesquisas sobre as propriedades dos solos

finos (consistência). Segundo ele, os solos finos apresentam variações de

estado de consistência em função do teor de umidade.

⇒⇒⇒⇒ Há teores de umidade limite que foram definidos como limites de

consistência ou limites de Atterberg.

Consistência

� O termo refere-se primariamente ao grau de resistência

e plasticidade do solo que dependem das ligações

internas entre as partículas;

� Os solos coesivos possuem uma consistência plástica

entre certos teores limites de umidade .

Quanto menores as partículas, maior a superfície específic a. Logo, a superfície

específica das argilas é bem superior a dos siltes, que é superior a das areias. O

comportamento de partículas com superfícies específicas t ão distintas perante a água

é muito diferenciado. Por outro lado, as partículas dos argi lominerais diferem

acentuadamente devido a sua estrutura mineralógica, e pelo s cátions adsorvidos.

Desta forma, para a mesma concentração da fração argila, o solo pode ter



Desta forma, para a mesma concentração da fração argila, o solo pode ter

comportamentos diferentes.

As montmorilomitas possuem superfície específica 100 x mai or que as

caulinitas. O estudo sobre o comportamento dos argilominer ais é muito laborioso,

sendo substituído por uma análise indireta, baseada no comp ortamento do solo na

presença de água. Para isto, generalizou-se o emprego de ens aios e índices propostos

por Atterberg , com adaptações e padronizados por Casagrande.

Palloma

Highlight

Palloma

Highlight

Palloma

Highlight

Um solo argiloso, dependendo de seu teor de umidade, pode apresentar

características iguais às de um líquido ou de um sólido. Entre esse dois

estados limites, o solo passa por um estado plástico e por um estado

semi-sólido. São os estados de consistência do solo.



� Estados líquido, plástico e semi-sólido ---- S = 100 %;

� O estado sólido ---- S < 100%.

� Limite de liquidez (LL) – É a umidade do solo no qual o solo muda do estado

líquido para o estado plástico, ou seja, perde a sua capacida de de fluir. Definido como o

teor de umidade com o qual se consegue fechar uma ranhura de 1 cm feita no solo, contido no

aparelho de Casagrande, com 25 golpes;

� Limite de plasticidade (LP) – É o teor de umidade no qual o solo começa a se

� 4 Limites de consistência


fraturar. Separa o estado plástico do estado semi-sólido. definido como o menor teor de

umidade com o qual se consegue moldar um cilindro de 3mm de diâmetro, rolando-se o solo

sobre uma superfície com a palma da mão;

� Limite de contração (LC) – Teor de umidade a partir do qual o solo não mais

se contrai, não obstante continue perdendo peso.

Onde: γa – peso específico da água;γs – peso específico aparente do solo seco;G – densidade real do solo na temperatura ambiente.

� 5 Determinação experimental dos limites deconsistência


Limite de liquidez - Está relacionado com a capacidade do solo em absorver

água. O ensaio utiliza o aparelho de Casagrande, onde tanto o equipamento

quanto o procedimento são normalizados (ABNT/NBR 6459/82).



Limite de liquidez - Ensaio:

� Uma pasta homogênea (fração que passa na

peneira de 0,42mm (# 40)) deverá ser preparada

e colocada na concha;

� Deve-se abrir uma ranhura, com 1 cm (cinzel);

Conforme a concha vai batendo na

base, os taludes tendem a escorregar

e a abertura na base da ranhura

começa a se fechar.

� Deve-se abrir uma ranhura, com 1 cm (cinzel);

�O ensaio continua até que os dois lados se

juntem, longitudinalmente, por um

comprimento igual a 10,0 mm;

� Interrompendo-se o ensaio nesse instante e

anotando-se o número de golpes necessários para

o fechamento da ranhura;

� Coleta-se amostra para determinação da

umidade.



Limite de liquidez - Ensaio:

� Repeti-se o procedimento anterior pelo menos mais três veze s, com adições de

água gradativamente crescente. Intervalos de: 20 – 30 golpes necessários ao

fechamento da ranhura.

� Os valores de número de golpes e� Os valores de número de golpes e

umidade correspondente são lançados

em gráfico, sendo:

�Ordenadas – Teor de umidade;

�Abscissas – Número de golpes.

� O Limite de Liquidez é o valor de

umidade correspondente a 25 golpes.



Limite de plasticidade - é o extremo inferior do intervalo de variação do teor de

umidade no qual o solo apresenta comportamento plástico.

⇒⇒⇒⇒ Menor teor de umidade com o qual se consegue moldar um cilindro com 3 mm de

diâmetro, rolando-se o solo com a palma da mão. O ensaio é normalizado pela NBR

7180/82.

Ensaio:

� O equipamento necessário à realização do ensaio: uma placa de vidro com uma face

esmerilhada e um cilindro padrão com 3mm de diâmetro;

� O ensaio inicia-se rolando, sobre a face da placa, uma amostr a de solo (fração que

passa na peneira de 0,42mm (# 40)) com um teor de umidade inici al próximo do limite

de liquidez, até que, duas condições sejam, simultaneament e, alcançadas:

�O rolinho tenha um diâmetro igual ao do cilindro padrão;

� O aparecimento de fissuras (inicio da fragmentação).



Limite de plasticidade – Ensaio:

O Limite de Plasticidade é a média aritmética de pelo menos três determinações

que não difiram mais que 5% desta.

� Quando não é possível se obter o LL ou LP, o solo é dito não plástico ⇒ NP;

�Solo arenoso ⇒ fazer LP antes que LL, se não for possível a determinação ⇒ NP;

�Caso LP ≥ LL ⇒ NP.

� 6 Valores típicos de consistência


Argilo-minerais Limite de Liquidez LL (%)

Limite de Plasticidade

LP (%)

Limite de Contração

LC (%)

Montmorilonita 100 - 900 50 - 100 8,5 - 15

Ilita 60 - 120 35 - 60 15 - 17

Tabela 02 - Limites de consistência (Mitchell, 1976) - www.ufsm.br/engcivil/

Ilita 60 - 120 35 - 60 15 - 17

Caulinita 30 - 110 25 - 40 25 - 29

� 7 Classificação dos solos segundo os Limites deconsistência


� Índice de plasticidade (IP) – Ajuda a definir a plasticidade de um solo; é a

diferença entre os limites de liquidez e de plasticidade.

IP = LL – LP

É muito útil para a classificação dos solos finos.

⇑⇑⇑⇑ Compressibilidade ⇑⇑⇑⇑ IP ⇑⇑⇑⇑ Compressibilidade ⇑⇑⇑⇑ IP

Argila - Classificação Índice de Plasticidade (%)

Fracamente plástica 1 < IP < 7

Medianamente plástica 7 < IP < 15

Altamente plástica IP > 15


� Índice de consistência (IC) – É o índice que dá a proporção de umidade

natural na amostra de solo.

�Também definida como coesão;

� Maior ou menor dureza em que a argila é encontrada na natureza .

h – umidade natural do solo


� Maior ou menor dureza em que a argila é encontrada na natureza .

Índice de consistência (IC)

Classificação

IC < 0 Muito molesConsistência de várzea

0 < IC < 0,5 Plástica Mole

0,5 < IC < 0,75 Plástica Média

0,75 < IC < 1,0 Plástica Rija

IC > 1,0 Consistência Dura

�Atividade das argilas


A fração de argila pode influenciar mais ou menos nas proprie dades

plásticas dos solos.

�Índice de atividade das argilas


fração argila ( <<<< 0,002 mm)

Índice de atividade Atividade

< 0,75 Argila inativa

0,75 - 1,25 Argila normal

> 1,25 Argila ativa

�Consistência das argilas


O estado em que se encontra uma argila costuma ser indicado pe la sua resistência,

por meio do ensaio de compressão simples, que consiste na rup tura por compressão

de um corpo de prova de argila. A relação entre a carga axial ap licada que leva o corpo

de prova à ruptura, pela seção transversal é denominada de re sistência à compressão


simples da argila. Simples pelo fato de não ser confinado.

Consistência Resistência a compressão simples (kPa)

Muito mole < 25 kPa

Mole 25 – 50

Média 50 – 100

Rija 100 – 200

Muito rija 200 – 400

Dura > 400 kPa

�Sensitividade das argilas



Classificação Sensitividade

Insensitiva 1

Baixa sensitividade

1-2

Média sensitividade

2-4

Sensitiva 4-8

Ultra-sensitiva 8

�Grau de contração (GC)



Classificação Sensitividade

Solos bons GC < 5%

Solos regulares 5% < GC < 10%

Solos ruins 10% < GC < 15%

Solos péssimos GC > 15%

� REFERÊNCIAS

CAPUTO, Homero Pinto. Mecânica dos solos e suas aplicações. 5 ed.Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 1985. v. 1, 2 e 3.

C. SOUZA PINTO – Curso Básico de Mecânica dos Solos. Oficina de


C. SOUZA PINTO – Curso Básico de Mecânica dos Solos. Oficina deTextos – 2000.

M. VARGAS – Introdução à Mecânica dos Solos. Makron – 1977.

VELLOSO, D. A. e LOPES, F. R. – Fundações. Oficina de Textos – 2004.

SCHNAID, F. – Ensaios de Campo e suas Aplicações à Engenharia deFundações. Oficina de Textos – 2000.

(aula 06 - plasticidade e consistência dos solos.ppt [modo de compatibilidade]) (1)

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