Limite de liquidez e limite de plasticidade

Se você já estudou ou está estudando mecânica dos solos, já deve ter se deparado com os termos limite de liquidez e limite de plasticidade.

Mas afinal, o que são representam tais limites e como podemos obtê-los?

Bem, vamos com calma!

Preciso te apresentar alguns conceitos antes, para que você entenda com perfeição o que são limite de liquidez e de plasticidade.

Mas te prometo que ao final desse post você saberá perfeitamente o significado de cada um desses termos, sua importância e como podemos encontrar esses valores.

Então, vamos pro post?

Plasticidade do solo

Segundo a norma NBR 7250/82, que rege a descrição e identificação de amostras de solo, 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.

Ou seja, trocando em miúdos, é a propriedade do solo de ser “moldado” sob umidade sem fissurar ou romper.

A plasticidade é muito importante para a descrição de solos finos, visto que os mesmos não são bem caracterizados pelo ensaio de granulometria.

Ligada a plasticidade está o conceito de consistência.

Ainda segundo a norma, consistência é a facilidade relativa com a qual o solo pode ser deformado. Segundo consistência, podemos dividir  o solo em:

• muito mole;
• mole;
• rijo;
• duro.

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Estados de consistência

Ao fazer estudo sobre o comportamento de solos finos, o químico sueco Atterberg percebeu que os mesmos sofriam variação na consistência de acordo com o teor de umidade do solo, chegando a um resumo que pode ser visto no gráfico abaixo.

Ao analisar o gráfico, você pode se perguntar: o que define cada estado listado no gráfico?

Pois bem, vamos agora falar um pouco de cada estado de consistência em ordem decrescente de umidade no mesmo:

• líquido: solo não possui forma própria e não apresenta resistência ao cisalhamento;
• plástico: nessa fase, para um determinado teor de umidade, o solo pode ser moldado, variando sua forma, porém praticamente sem variação de volume e nenhum fissuramento;
• semi-sólido: tem aparência de sólido, porém apresenta variação de volume com a variação da umidade;
• sólido: tem aparência de sólido e não apresenta variação de volume para a variação de umidade do solo.

Agora que você já sabe um pouco sobre cada estado de consistência, perceba que tanto o limite de liquidez (LL) como limite de plasticidade (LP) são valores de umidade do solo!

Isso mesmo, LL e LP nada mais são do que valores de umidade que “separam” os estados de consistência do solo.

Então, vamos falar um pouco mais a fundo de cada um agora.

Limite de liquidez (LL)

Limite de liquidez (LL) é o teor de umidade que limita os estados líquido e plástico.

Ou seja, a partir de teores de umidade abaixo do LL, o solo passa a ser plástico e a ter resistência a cisalhamento!

Podemos determinar, experimentalmente, o limite de liquidez através do aparelho de Casagrande.

O aparelho de Casagrande  é composto por uma base de ebonite, uma concha de latão, um sistema de fixação da concha à base e um parafuso excêntrico uma manivela que movimenta a concha, como você pode ver na figura abaixo.

Vale ressaltar que existem sistemas automáticos, onde não se faz necessário o uso de manivela, mas ainda é bem comum encontramos o aparelho Casagrande com a manivela.

Ensaio de Casagrande

De maneira resumida, o ensaio para determinação do limite de liquidez é feito seguindo o passo-a-passo a seguir. Lembrando que o ensaio completo é descrito pela norma NBR 6459/84.

1. Preparar uma amostra úmida e homogênea de solo e colocar na concha.
2. Dividir a massa de solo em duas partes, com uma ranhura entre elas, aberta com a utilização de um cinzel, como você pode ver no esquema abaixo.

   

3. Girar a manivela na velocidade de 2 rotações por segundo, fazendo com que a concha seja levantada e solta em queda livre, colidindo com base de ebonite. Assim, a amostra começará a se unir.

   

4. Quando tiver uma região de 13mm de união entre os dois lados da amostra, deve-se retirar o material dessa região e levá-lo para determinar sua umidade, anotando-se o número de batidas entre a concha e a base foram necessárias para chegar nessa configuração.
5. Assim, temos o par de dados: número de batidas x umidade da amostra.
6. Deve-se refazer o mesmo experimento pelo menos 5 vezes, modificando sempre a umidade da amostra antes de recolocá-la no aparelho Casagrande.
7. Chegamos então a um gráfico de número de batidas x teor de umidade, visto abaixo. Esse é o ensaio de Casagrande.

Resultado do ensaio

De posse desses dados, podemos criar uma reta média com os pontos que obtivemos.

Por convenção, no ensaio de Casagrande, o teor de umidade correspondente a 25 golpes, necessários para fechar a ranhura, é o limite de liquidez.

Ou seja, traça-se uma reta horizontal a partir do número de batidas igual a 25 no gráfico, e onde ele tocar a reta que desenhamos anteriormente, traçamos uma reta vertical que indicará o teor de umidade do solo que representa o limite de liquidez desse solo, como você pode ver na figura abaixo, em que o LL é 29%.

Pronto, você já sabe o que é limite de liquidez e como podemos determiná-lo.

Agora vamos falar sobre o limite de plasticidade.

Limite de plasticidade (LP)

Limite de plasticidade (LP) é o teor de umidade que limita os estados plástico e semi-sólido.

Então, a partir de teores de umidade abaixo do LP, o solo passa a não ter mais comportamento plástico!

Para determinarmos o limite de plasticidade de uma amostra de solo é relativamente simples.

Deve-se seguir as orientações de procedimento descritas na norma NBR 7180:2016. Aqui, vamos apresentar um resumo simplista do procedimento desse ensaio:

1. Separar uma amostra de 10g desse solo e formar uma pequena esfera. Rolar essa esfera por um superfície de vidro com a mão a fim de fazer com que a mesma se molde em formato cilíndrico de 3 mm de diâmetro.
2. Caso a mesma comece a fissurar antes de chegar a esse diâmetro, deve-se aumentar o teor de umidade dessa amostra de 10g e refazer o passo 1.
3. Caso a amostra chegue a 3mm de diâmetro e não apresente fissuras, deve-se iniciar o teste novamente, pois a umidade está acima da desejada.
4. Quando a amostra chegar a 3mm de diâmetro e iniciar a fissurar concomitantemente, deve-se isolar essa amostra e determinar a umidade na mesma.
5. Deve-se fazer o experimento pelo menos 3x.
6. O limite de plasticidade será o a média do teor de umidade dessas 3x em que se conseguiu chegar ao resultado desejado no passo 4.

Pronto, viu como foi bem simples determinar o limite de plasticidade?

Vale lembrar que ainda temos o limite de contração, mas nesse post nos limitaremos a falar sobre LL e LP, pois ambos são os utilizados para determinação dos índices comentados a seguir.

Índice de Plasticidade (IP)

É um dos índices utilizados para a caracterização de um solo argiloso ou com muita presença de finos.

Matematicamente, ele pode ser definido como a diferença entre o limite de liquidez e o limite de plasticidade, logo, temos:

\mathrm{IP=LL - LP}

Mas afinal, como podemos entender o índice de plasticidade?

Podemos entender índice de plasticidade como o “intervalo de plasticidade do solo”, ou seja, quanto maior o valor de IP, mais plástico ele será, assim como também será mais compressível.

Jenkins classifica o solo, segundo seu índice de plasticidade da seguinte forma:

• 1<IP<7: solos fracamente plásticos;
• 7<IP<15: solos medianamente plásticos;
• IP>15: solos altamente plásticos.

Índice de consistência

Já falamos anteriormente sobre a consistência do solo e como ele pode ser subdividido em categorias de acordo com sua consistência.

Então, podemos definir matematicamente o índice de consistência como:

\mathrm{IC=\dfrac{LL-h}{IP}}

Onde:

• h: teor de umidade do solo estudado.

Perceba que o IC representa a distância da umidade do solo para o limite de liquidez do mesmo.

Então, podemos classificar o solo em:

IC	Classificação	Característica
IC<0	Muito mole	Argilas no estado líquido, que escorrem com facilidade entre os dedos.
0<IC<0,50	Mole	No estado plástico, facilmente moldadas pelos dedos.
0,50<IC<0,75	Média	Também no estado plástico, mas apresentam mais resistência para serem moldadas.
0,75<IC<1,0	Rija	Ainda no estado plásticos, mas requerem muito esforço para serem moldadas.
IC>1,0	Dura	Não podem ser moldadas, não apresentando comportamento plástico.

Pronto!

Você já pode dizer que aprendeu sobre estados de consistência, sabe o significado de limite de liquidez e de plasticidade e sabe como determinar cada um deles!

 

Espero que esse post tenha sido útil e que você tenha aprendido tudo o que quis passar de conhecimento!

Mas, caso ainda tenha alguma dúvida, pode deixar nos comentários que vai ser um prazer responder. =)

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Até um próximo post!

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Fonte:

CAPUTO, Homero Pinto; CAPUTO, Armando Negreiros; RODRIGUES, J. Martinho de A. . Mecânica dos solos e suas aplicações. 7ª ed. Rio de Janeiro, LTC, 2015.