UNIDADE 2
O ESTADO E A CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS
OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM
PLANO DE ESTUDOS
A partir do estudo desta unidade, você deverá ser capaz de:
• definir o tipo de solo, frações e proporções;
• analisar a plasticidade e o índice de consistência;
• classificar o solo segundo a norma.
Esta unidade está dividida em três tópicos. No decorrer da unidade, você encontrará autoatividades com o objetivo de reforçar o conteúdo apresentado.
TÓPICO 1
GRANULOMETRIA
UNIDADE 2
1 INTRODUÇÃO
Aprendemos que existem diferentes tipos de solos, estes solos são diferenciados pelos processos químicos, físicos e mineralógicos. No entanto, ao analisá-los, observa-se que na condição sólida, estes possuem partículas de diferentes tamanhos em proporções variadas em uma ampla faixa. Desse modo, notou-se que determinar o tamanho das partículas é um método que também identifica o tipo de solo com o qual estamos lidando, e este, por sua vez, é normatizado pela NBR:6502 (ABNT, 1980). Chamamos este procedimento de análise granulométrica.
A análise granulométrica da distribuição das dimensões dos grãos objetiva determinar as dimensões dos diâmetros equivalentes das partículas sólidas em conjunto com a proporção de cada fração constituinte do solo em relação ao peso seco naturalmente. A representação gráfica das medidas realizadas é denominada de curva granulométrica, que relaciona a quantidade fracionada de grãos e é definida pela curva semilogarítmica (no eixo x) dos diâmetros equivalentes em relação à porcentagem passante de solo (eixo y).
A análise granulométrica possui importância significativa, pois pode indicar características de permeabilidade, por exemplo, além de identificar o possível comportamento do solo frente à variação de diâmetros efetivos.
2 PREPARAÇÃO DA AMOSTRA
O primeiro passo para caracterizar granulometricamente um solo é através da preparação da amostra. Deve-se retirar uma quantidade de amostra representativa do solo. Para isso, utiliza-se a NBR6457 (ABNT, 1986).
A amostra de solo como recebida do campo deverá ser seca ao ar. Todo o material é reduzido e preparado com o auxílio de um repartidor de amostras ou pelo quarteamento. No quarteamento divide-se o solo coletado em várias partes com a intenção de obter uma amostra representativa. São utilizados cerca de 1500 g para solos argilosos e 2000 g para solos arenosos ou pedregulhosos.
Em seguida essa quantidade de amostra é pesada e, por fim, anotada como amostra seca ao ar. A Tabela 1 corresponde ao passo a passo para a preparação do solo com secagem prévia.
TABELA 1 – OPERAÇÕES PRELIMINARES DE AMOSTRAGEM DO SOLO 1° Passo: Secar a amostra ao ar, até próximo da umidade higroscópica
2° Passo: Desmanchar os torrões, evitando-se quebra de grãos, e homogeneizar a amostra 3° Passo: Com o auxílio do repartidor da amostra, ou pelo quarteamento, reduzir a quantidade de material até se obter uma amostra representativa em quantidade suficiente para a realização dos ensaios requeridos.
FONTE: ABNT (1986)
A Figura 1 corresponde ao equipamento utilizado para quartear o solo, ou seja, dividi-lo em partes representativas.
FIGURA 1 – QUARTEAMENTO DE UMA QUANTIDADE SIGNIFICATIVA DE SOLO
FONTE: Gonçalves e Monteiro (2018, p. 20)
Segundo a NBR6457:1986, podem ser utilizados dois processos para a preparação de amostras para ensaios de caracterização: um com secagem prévia e outro sem secagem prévia da amostra. Porém, para o ensaio de análise granulométrica deve ser utilizada a metodologia com secagem prévia.
A NBR6457 especifica a quantidade necessária após a utilização do repartidor. Após a escolha do material (retirada uma porção fracionada do quarteamento), deve-se passar esta quantidade de solo em uma peneira de 76 mm, tomar uma quantidade em função da Tabela 2, que corresponde à quantidade mínima de solo que deve ser utilizada para o ensaio de peneiramento fino, grosso com e sem sedimentação.
TABELA 2 – QUANTIDADE DE AMOSTRA PARA ANÁLISE GRANULOMÉTRICA Dimensões dos grãos maiores contidos na amostra,
determinada por observação visual (mm) Quantidade mínima a utilizar (kg)
<5 1
5 a 25 4
>25 8
FONTE: ABNT (1986)
Esta quantidade de material obtida conforme a Tabela 2 deve ser a amostra a ser ensaiada para a obtenção da curva granulométrica. Esse material deve ser destorroado com a utilização de almofariz, para que os grãos fiquem com seu tamanho natural de partícula (Figura 2).
FIGURA 2 – DESTORROAMENTO DO SOLO COM USO DE ALMOFARIZ
FONTE: Gonçalves e Monteiro (2018, p. 20)
Após este processo, define-se a porção que será ensaiada, em amostras com grãos com diâmetro maior que 25 mm, utiliza-se balança com resolução de 1g, valores entre 5 a 25 mm usa-se com resolução de 0,5g e para grãos com diâmetro menor que 5 mm, utiliza-se balança com resolução de 0,1g. Deve-se pesar a amostra seca ao ar e anotar como Mt.
O segundo passo é levar a amostra à peneira de 2 mm, os grãos retidos devem ser utilizados para o peneiramento grosso, no entanto, o solo que passa por essa peneira é utilizado para peneiramento fino, além de ensaios de massa específica, limite de liquidez, limite de plasticidade, umidade, sedimentação etc. Para um melhor entendimento, a Figura 3 representa um fluxograma simples do processo.
FIGURA 3 – FLUXOGRAMA DE DESTINAÇÃO DAS AMOSTRAS PARA ANÁLISE
Peneiramento Fino Sedimentação Amostra passante
2 mm
Peneiramento grosso Amostra retida na
2mm
Passa o solo na peneira de 2mm Amostra de solo
FONTE: A autora
Ao analisar a Figura 3, percebe-se que existem dois processos de peneiramento fino: o com sedimentação, em que é feita a análise para as partículas menores que 0,075mm, e o sem sedimentação, ou seja, apenas o peneiramento, em que são apenas observados os grãos com diâmetros entre 0,075mm e 2mm.
As amostras de solo devem ser padronizadas com o objetivo de conseguir resultados com o menor erro percentual e para que não haja diferenças significativas entre as amostras estudadas. Em resumo, o procedimento é feito em cinco etapas: secagem ao ar, quarteamento da amostra, destorroamento do material, pesagem e peneiramento.
2.1 PENEIRAMENTO GROSSO
O processo de peneiramento grosso é realizado a partir das amostras retidas na peneira de 2mm. Deve-se lavar o material retido nesta peneira com o objetivo de eliminar o material fino aderente, e após a lavagem, coloca-se o material em cápsula de porcelana e deixa-se secar em estufa a 105 °/110 °C.
Após a secagem em estufa, deve-se pesar o material retido na peneira de 2 mm e anotar como Mg. Este material é levado para as peneiras de 50, 38, 25, 19, 9,5 e 4,8 mm, e utiliza-se o agitador mecânico para o solo passar pelas peneiras.
Por último, anota-se as massas retidas acumuladas em cada peneira.
A massa total seca da amostra é determinada utilizando a equação (1):
(100 ) 100
t g
s g
M M M M
h
= − × +
+ (1)
Onde: Ms= massa total da amostra seca Mt= massa da amostra seca ao ar
Mg= massa do material seco retido na peneira de 2 mm
h= umidade higroscópica do material passado na peneira de 2 mm
Para calcular as porcentagens do solo que passam nas peneiras 50, 38, 25, 19, 9,5, 4,8 e 2 mm faz-se uso da equação (2):
100
s i
g
s
M M
Q M
= − ×
(2)
Onde: Qg = porcentagem de material passado em cada peneira;
Ms= massa total da amostra seca;
Mi= massa do material retido acumulado em cada peneira.
2.2 PENEIRAMENTO FINO
Sabemos que o peneiramento fino é dividido em duas etapas: sem sedimentação e com sedimentação. Para o processo sem sedimentação e, portanto, a determinação da distribuição granulométrica do material apenas por peneiramento, seguem os passos:
1° Passo: A partir do material passante em 2 mm, utilizar aproximadamente 120 g. Pesar esse material com resolução de 0,01 g e anotar a Mh. Retirar ainda 100 gramas para a determinação da umidade higroscópica (h), conforme NBR 6457;
2° Passo: Lavar na peneira de 0,075 mm o material assim obtido, vertendo-se água à baixa pressão.
3° Passo: Secar o material em estufa, à temperatura de 105 ° a 110 °C, até constância de massa, e utilizando o agitador mecânico, deve-se passar nas peneiras: 1, 2, 0,6, 0,42, 0,25, 0,15, 0,075 mm.
4° Passo: Anotar os valores das massas retidas em cada peneira.
O cálculo para encontrar as porcentagens de materiais que passam nas peneiras: 1,2, 0,6, 0,42, 0,25, 0,15, 0,075 mm é fornecido na equação (3):
100 (100 )
h 100i
f
h
M M h
Q N
M
× − × +
= ×
× (3)
Qf= Porcentagem de material passado em cada peneira;
Mh= massa do material úmido submetido ao peneiramento fino à sedimentação, conforme o ensaio tenha sido realizado apenas por peneiramento ou por combinação de sedimentação e peneiramento, respectivamente;
h= umidade higroscópica do material passado na peneira de 2mm;
Mi= massa do material retido e acumulado em cada peneira;
N= porcentagem de material que passa na peneira de 2 mm conforme equação (2).
2.3 SEDIMENTAÇÃO
A sedimentação é o processo que determina a porcentagem de solos na curva granulométrica menores que 0,075mm. Utiliza-se a análise da deposição das partículas mais finas do solo em suspensão e estabelece-se a sua dimensão de forma indireta pela Lei de Stokes. Os passos do ensaio conforme a NBR7181 (ABNT, 1982b) são:
1° Passo: Do material passado na peneira de 2mm, tomar cerca de 120g, para solos arenosos, e 70g, para solos argilosos e siltosos, para sedimentação e peneiramento fino.
2° Passo: Pesar esse material (anotar como Mh), tomar 100 g para umidade do solo;
3° Passo: Transferir o material de 70g e colocar em um béquer de 250 cm³ e juntar com auxílio de proveta, com defloculante (solução de hexametafosfato de sódio). Agitar o béquer e deixar agindo por, no mínimo, 12h;
4° Passo: Após 12 h, mexer o material que está no béquer por 15 min para homogeneizar a mistura (pode utilizar um copo de dispersão ou uma bisnaga de vidro e mexer no próprio béquer);
5° Passo: Após a agitação, transferir para uma proveta e remover com água destilada, com auxílio de bisnaga, todo material aderido no copo. Juntar água destilada até atingir o traço correspondente a 1000 cm³; em seguida, colocar a proveta no tanque ou em local com pouca variação térmica;
6° Passo: Logo que a dispersão atinja a temperatura de equilíbrio, tomar a proveta, e tapando a abertura da proveta com a mão, mexer de baixo para cima por 1 min.
7° Passo: Imediatamente após terminada a agitação, colocar a proveta sobre uma mesa, anotar a hora exata do início da sedimentação e mergulhar cuidadosamente o densímetro na dispersão (Fazer um teste para ver aonde o densímetro ficará.);
8° Passo: Efetuar as leituras do densímetro correspondentes aos tempos de 0,5, 1, 2 min. Retirar lenta e cuidadosamente o densímetro da dispersão. Caso o ensaio esteja sendo realizado em local de temperatura constante, colocar a proveta no banho, onde permanecerá até a última leitura. Fazer leituras subsequentes 4, 8, 15 e 30 minutos, 1, 2, 3, 4, 8 e 24 horas, a contar do início da sedimentação;
9° Passo: Cerca de 15 a 20 segundos da leitura, mergulhar lenta e cuidadosamente o densímetro na dispersão. Todas as leituras devem ser feitas na parte superior do menisco com interpolação de 0,0002, após o densímetro ter ficado em equilíbrio. Assim que uma leitura for feita, retirar o densímetro e colocar em uma proveta de água limpa à mesma temperatura da dispersão;
10° Passo: Após cada leitura, observar a temperatura da dispersão.
Realizada a última leitura, verter o material da proveta na peneira de 0,075mm, proceder à remoção com água de todo o material que tenha aderido às suas paredes e efetuar a lavagem do material na peneira mencionada, empregando-se água potável a baixa pressão, ou empregando-seja: utilizar o material da empregando-sedimentação para o peneiramento fino.
Secar o material retido na 0,075mm em estufa à 105 ° a 110 °C, até constância de massa, e, utilizando-se o agitador mecânico, passar nas peneiras de 1,2, 0,6, 0,42, 0,25, 0,15, 0,075mm.
As porcentagens correspondentes a cada leitura do densímetro, referidas à massa total da amostra, são definidas utilizando-se a expressão (4).
( )
( ) 100
100
c d
s d h
V L L
Q N M
h δ δ
δ δ
= × × −
− ×
+
(4)
Onde: Qs= porcentagem de solo em suspensão no instante da leitura do densímetro;
N= porcentagem de material que passa na peneira de 2 mm, calculado conforme equação (2);
δ= Massa específica dos grãos do solo, em g/cm³;
δd= Massa específica do meio dispersor, à temperatura de ensaio, em g/cm³, considerar 1 g/cm³;
V= volume da suspensão, em cm³, considerar 1000 cm³;
δc= Massa específica da água, à temperatura de calibração do densímetro (20
°C), em g/cm³, considerar 1 g/cm³;
L= leitura do densímetro na suspensão;
Ld= leitura do densímetro no meio dispersor, na mesma temperatura da suspensão;
Mh= massa do material úmido submetido à sedimentação, em g;
H= umidade higroscópica do material passado na peneira de 2 mm.
Para o cálculo do diâmetro máximo das partículas em suspensão, no momento de cada leitura do densímetro, utilizando-se a Lei de Stokes chega-se à equação (5):
1800
d
d a
t µ
= δ δ ×
− (5)
Onde: d= diâmetro máximo das partículas, em mm;
μ= coeficiente de viscosidade do meio dispersor, à temperatura de ensaio, em gxs/cm²;
a= altura de queda das partículas, com resolução de 0,1 cm, correspondente à leitura do densímetro, em cm (em anexo na NBR7181).
O diâmetro máximo das partículas em suspensão, no momento de cada leitura do densímetro, pode também ser determinado pelo método gráfico de Casagrande (em anexo na NBR7181).
Após este processo, determina-se a quantidade de porcentagem passante através da equação (3).
2.4 DISTRIBUIÇÃO GRANULOMÉTRICA
A partir desse processo de determinação das porcentagens, esses dados são colocados em um gráfico, dispondo-se em abcissas os diâmetros das partículas, em escala logarítmica, e em ordenadas as porcentagens das partículas menores do que os diâmetros considerados, em escala aritmética (Figura 4).
FIGURA 4 – CURVA GRANULOMÉTRICA POR PENEIRAMENTO GROSSO E FINO COM SEDIMENTAÇÃO
Argila Silte
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%0,001 0,01 0,1 1 10 100
Porcentagem Passante (%)
Diâmetro dos Grãos (mm)
Areia F. Areia M. Areia G. Pedregulho
FONTE: Massocco (2017)
Os solos recebem designações segundo as dimensões das partículas compreendidas entre determinados limites convencionais, conforme a Figura 5, em que estão representadas as classificações adotadas pela American Society for Testing Materials (ASTM), American Association for State Highway and Transportation Officials (AASHTO), Massachusetts Institute of Technology (MIT) e Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) (GONÇALVES; MONTEIRO, 2018).
FIGURA 5 – CURVA GRANULOMÉTRICA POR PENEIRAMENTO GROSSO E FINO COM SEDIMENTAÇÃO
PEDREGULHO
AREIA
SILTE ARGILA COLOIDE
G M F
PEDREGULHO
AREIA
SILTE ARGILA COLOIDE
G F
PEDREGULHO AREIA SILTE
COLOIDE
G M F G M F G M F
PEDREGULHO AREIA
SILTE COLOIDE
G M F G M F
0
0
0
0 0,001
0,001
0,002
0,002 0,005
0,005
0,06 0,075
0,075
0,06
0,2 0,425
0,425
0,2
0,6 2,00
2,0 0,6
2,0 4,75
2,0
6
6 60
60
60 20
20 60 ASTM
AASHTO
M.I.T
ABNT
FONTE: Gonçalves e Monteiro (2018)
2.5 ANÁLISE GRÁFICA DE UMA CURVA GRANULOMÉTRICA
A partir dos dados de peneiramento realizados com ou sem sedimentação deve-se formar um gráfico que relaciona o material passante ou retido nas peneiras. A Figura 6 corresponde a um exemplo de curva granulométrica, em que é possível perceber os dados em relação ao peneiramento e em relação ao processo de sedimentação. Verifica-se, portanto, a quantidade de solo com respeito ao diâmetro efetivo de cada partícula, na figura apresentada percebe-se que o solo possui: 10% de argila, 30% de silte, 10% de areia fina, 28% de areia média, 12% de areia grossa e 10% de pedregulho. A maior porcentagem do constituinte determina o tipo de solo, neste caso o solo é siltoso.
FIGURA 6 – CURVA GRANULOMÉTRICA POR PENEIRAMENTO GROSSO E FINO COM SEDIMENTAÇÃO
Argila Silte
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%0,001 0,01 0,1 1 10 100
Porcentagem Passante (%)
Diâmetro dos Grãos (mm)
Areia F. Areia M. Areia G. Pedregulho
30% de site
10% argila Sedimentação
28% de areia média
Peneiramento 10% areia fina
FONTE: A autora, adaptado de Massocco (2017)
A colocação de pontos representativos dos pares de valores diâmetro equivalente – porcentagem de ocorrência, em papel semilogaritmo, permite traçar a curva de distribuição granulométrica, em que no eixo das abscissas estão representados os diâmetros equivalentes, e, no eixo das ordenadas encontram-se as porcentagens passantes (SOARES et al., 2006, p. 26).
Para entendermos a utilização da granulometria, iniciamos com o estudo em solos granulares, esses podem ser divididos em mal graduados ou bem graduados a partir da análise da curva granulométrica.
A expressão “bem graduado” expressa o fato de que a existência de grãos com diversos diâmetros confere ao solo, em geral, melhor comportamento sob o ponto de vista de engenharia. As partículas menores ocupam os vazios correspondentes às maiores, criando um entrosamento, do qual resulta menor compressibilidade e resistência (PINTO, 2006, p. 65).
O grau de entrosamento entre as partículas, ou seja, solos bem graduados são expressos pelo coeficiente de uniformidade Cu. Dado pela equação (6):
60 u D10
C = D (6)
Onde: D60 é o diâmetro abaixo do qual corresponde a 60% em peso das partículas, e D10 é o diâmetro abaixo do qual corresponde a 10% em peso das partículas.
Quanto maior o coeficiente de uniformidade, mais bem graduada é a areia.
Cu maior que 4 é considerado pedregulho bem graduado. Cu maior que 6 é considerada areia bem graduada. Areias com Cu menor que 2, pode-se dizer que são uniformes.
UNI
O Cu identifica a amplitude do tamanho dos grãos, no entanto, para identificarmos o melhor formato da curva granulométrica, e assim para encontrar descontinuidades ou concentração muito elevada de grãos mais grossos no conjunto, denominamos o coeficiente de curvatura, o qual chamamos de Cc (equação 7). Valores de Cc entre 1 e 3 são considerados bem graduados.
( )
302
10 60
Cc D
D D
= × (7)
Onde: D30 é o diâmetro abaixo do qual corresponde a 30% em peso das partículas.
Para a análise de solos finos lidamos com o efeito da plasticidade dos solos e, assim, a atividade da argila, a qual discutiremos mais a fundo no próximo tópico, sobre plasticidade e consistência.
RESUMO DO TÓPICO 1
Neste tópico, você aprendeu que:
• Na preparação de uma amostra utiliza-se cerca de 1kg a 1,5 kg.
• As diferenças e os procedimentos realizados segundo a norma para obter a curva granulométrica de um solo são divididos em dois tipos: peneiramento grosso (NBR) e peneiramento fino com sedimentação e sem sedimentação.
• O processo de sedimentação e a importância da utilização do defloculante em solos finos são primordiais para definir a estrutura do solo, pois o defloculante ajuda a separar os grãos e a definir a curva granulométrica realisticamente.
• A análise gráfica depende das dimensões de solo que passaram ou ficaram retidas nas peneiras.
A Figura 7 corresponde ao resumo do tópico estudado.
Peneiramento fino
Com Sedimentação Sem Sedimentação
Peneiramento grosso Preparação de
amostra
Análise Gráfica Granulometria
Distribuição Granulométrica
AUTOATIVIDADE
1 (PINTO, 2006) Para fazer a análise granulométrica de um solo, tomou-se uma amostra de 53,25 g, cuja umidade era de 12,6%. A massa específica dos grãos do solo era de 2,67 g/cm³. A amostra foi colocada em uma proveta com capacidade de um litro (V=1000 cm³), preenchida com água. Admita-se neste exercício que a água é pura, não tendo sido adicionado defloculante, e que a densidade da água é de 1,0 g/cm³: Ao uniformizar a suspensão (instante inicial da sedimentação), qual deve ser a massa específica da suspensão? E qual a leitura do densímetro nele colocado?
2 (PINTO, 2006) No caso do ensaio descrito no exercício anterior, 15 minutos depois da suspensão ser colocada em repouso, o densímetro indicou uma leitura de L=13,2. Em relação à situação inicial, quando a suspensão era homogênea, qual a porcentagem (em massa) de partículas que ainda se encontrava presente na profundidade correspondente à leitura do densímetro?
3 (PINTO, 2006) Conforme o ensaio anterior, a leitura do densímetro acusava a densidade a uma profundidade de 18,5 cm. Qual o maior tamanho de partícula que ainda ocorria nessa profundidade? Considerar que o ensaio foi feito a uma temperatura de 20 °C, na qual a viscosidade da água é de 10,29 x 10-6 g.s/cm².
4 (PINTO, 2006, p. 32) Quando se deseja conhecer a distribuição granulométrica só da parte grosseira do solo (as frações areia e pedregulho), não havendo, portanto, a fase de sedimentação, pode-se peneirar diretamente o solo no conjunto peneiras?
5 (Adaptado de PINTO, 2006) Na Figura 8 são apresentados os resultados de dois ensaios de granulometria por peneiramento e sedimentação de uma amostra de solo: um com a utilização de defloculante e outro sem a utilização de defloculante. Como interpretar a diferença de resultado? Esse tipo de comportamento é comum a todos os solos?
COM SEDIMENTAÇÃO
FONTE: Borges (2014, p. 49)
Porcentagem que passa (%)
Diâmetro das partículas (mm) 100
90 80 70 60 50 40 30 20
1 0,1
0,01 0,001
0 10
10 Com defloculante Sem defloculante
6 O ensaio de Granulometria de uma amostra de solo é composto por duas etapas: o peneiramento e a sedimentação. O peneiramento é realizado com a amostra de solo em dimensões grandes, conhecido como solos grossos, e a sedimentação é realizada para definir a granulometria da amostra de solos finos. A seguir temos uma curva granulométrica de um solo. Responda:
a) Quais são as porcentagens/frações dos constituintes de grãos neste solo estudado?
b) Ao analisar o gráfico, qual tipo de solo é este? Como podemos chamá-lo?
COM SEDIMENTAÇÃO
Argila Silte
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%0,001 0,01 0,1 1 10 100
Porcentagem Passante (%)
Diâmetro dos Grãos (mm)
Areia F. Areia M. Areia G. Pedregulho
FONTE: A autora, adaptado de Massocco (2017)
7 A curva de granulometria é utilizada apenas para classificar os solos. Essa afirmação é verdadeira ou falsa? Justifique.
denominado de análise granulométrica. Analise os itens quanto à sua veracidade, assinalando V para verdadeiro e F para falso:
a) ( ) No ensaio de granulometria são determinados os tamanhos das partículas que compõem o solo e as suas porcentagens de ocorrência, possibilitando a elaboração da curva granulométrica.
b) ( ) Na curva granulométrica, o eixo das ordenadas representa os diâmetros dos grãos.
c) ( ) Na realização do ensaio de granulometria, a secagem ao ar livre do solo faz-se necessária para a etapa de destorroamento.
d) ( ) Apesar da secagem ao ar livre, o solo apresenta ainda um certo teor de umidade, denominado de umidade de constituição.
e) ( ) No ensaio de granulometria, dependendo do diâmetro do solo, faz-se necessário realizar o peneiramento grosso, o peneiramento fino e a sedimentação.
TÓPICO 2
PLASTICIDADE E CONSISTÊNCIA
UNIDADE 2
1 INTRODUÇÃO
A distribuição granulométrica é uma forma que caracteriza o solo e seus constituintes em frações equivalentes. Muitas vezes, a granulometria não caracteriza bem solos finos, como argila e silte, necessitando, portanto, de outras formas de análise. Existem outras maneiras de analisar o comportamento dos solos sob o ponto de vista de engenharia, principalmente quando lidamos com os solos finos.
Segundo Pinto (2006, p. 24), quanto menores as partículas, maior é a superfície específica (superfície das partículas divididas por seu peso ou por seu volume). Dessa forma, faz com que o comportamento de partículas com superfícies específicas tão distintas perante a água seja bastante diferenciado. As partículas de minerais de argila diferem acentuadamente pela estrutura mineralógica, bem como pelos cátions adsorvidos, dessa maneira, para a mesma porcentagem de fração de argila, o solo pode ter comportamento muito diferente, dependendo das características dos minerais.
Em solos finos, como siltes e argilas, é necessária a análise de outros parâmetros, como: forma da partícula, composição mineralógica e química e as propriedades plásticas, que estão relacionadas com o teor de umidade. Todos esses fatores mostram a complexidade no estudo do comportamento do solo em argilas.
Sempre houve a necessidade de encontrar parâmetros do solo a partir da adição de água. Como uma forma de analisar o comportamento das argilas e siltes, o engenheiro Atterberg adaptou ensaios junto com Arthur Casagrande para determinar índices e padronizar uma forma de analisar a plasticidade e liquidez dos solos. Esses limites basearam-se nas variações no comportamento do solo argiloso devido à quantidade de água presente em seus poros.
Este tópico explica os conceitos básicos para a caracterização do comportamento plástico e da consistência dos solos com grande presença de argila. Estes, por serem os mais complicados, requerem cuidado especial tanto na caracterização quando na classificação, portanto, este tópico fornece informações sobre limite de liquidez, limite de plasticidade, bem como os métodos de cálculo para fornecer tais limites.
2 ESTADOS DE CONSISTÊNCIA
Sabemos que há uma complexidade dos minerais-argilas, em termos estruturais, químicos e físicos. Atterberg realizou pesquisas sobre as propriedades dos solos finos (consistência). As pesquisas mostraram que o solo argiloso possui aspectos distintos conforme seu teor de umidade, ou seja, quando há bastante água, ele se comporta como líquido, quando diminui a umidade, torna-se plástico e, por fim, quanto mais seco, faz-se quebradiço.
Esses fatores de comportamento do solo fino com a adição ou a retirada de certa quantidade de água formam o conceito denominado por Atterberg:
consistência. Este termo se relaciona com o grau de resistência e plasticidade do solo, que depende das ligações internas entre suas partículas. Estes solos finos, chamados coesivos, mostram consistência plástica entre certos teores limites de umidade, os quais denominamos: Limites de Atterberg ou limites de consistência.
Os limites confirmam que teores de água antes dessa fronteira estipulada apresentam uma consistência sólida (chamamos de limite de contração) e após essa linha uma consistência semissólida, também se percebem as mudanças de estado entre as linhas LP (limite de plasticidade) e LL (limite de liquidez). A Figura 10 corresponde a um gráfico que mostra os teores de umidade em relação à variação de volume, estes, por sua vez, permitem caracterizar e diferenciar diversos estados de uma massa amolgada de solo.
FIGURA 10 – ESTADOS E LIMITES DE CONSISTÊNCIA
Estado líquido Estado plástico
Estado semi-sólido Estado sólido
Sr = 100%
Sr < 100%
LL LC LP
0 Vo
Vi Vf
Variação de volume (ΔV)
Teor de umidade (w%)
FONTE: Soares et al. (2006, p. 42)