Uma argila costuma ser indicado pela resistência que ela apresenta
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
A consistência das argilas pode ser quantificada por meio de um ensaio de compressão simples, que consiste na ruptura por compressão de um corpo de prova de argila, geralmente cilíndrico. A carga que leva o corpo de prova a ruptura, dividida pela área deste corpo é denominada resistência à compressão simples da argila (a expressão simples expressa que o corpo de prova não é confinado, procedimento muito empregado em Mecânica dos Solos). Em função da resistência à compressão simples, a consistência das argilas é expressa pelos termos apresentados na Tabela 5.1.
Tabela – Consistência em função da resistência à compressão
ConsistênciaResistência, em kPa
Muito mole < 25
Mole 25 a 50 Média 50 a 100 Rija 100 a 200
Sensitividade das argilas
A resistência das argilas depende do arranjo entre os grãos e do índice de vazios em que se encontra. Foi observado que quando se submetem certas argilas ao manuseio, a sua resistência diminui, ainda que o índice de vazios seja mantido constante. Sua consistência após o manuseio (amolgada) pode ser menor do que no estado natural (indeformado). Este fenômeno, que ocorre de maneira diferente conforme a formação argilosa, foi chamado de sensitividade da argila.
A sensitividade pode ser bem visualizada por meio de dois ensaios de compressão simples. O primeiro com a amostra no seu estado natural. O segundo com um corpo de prova feito com o mesmo solo após completo remoldamento, mas com o mesmo índice de vazios. Exemplo de resultados destes dois ensaios está mostrado na Figura 5.1. A relação entre a resistência no estado natural e a resistência no estado amolgado foi definida como sensitividade da argila:
resistência no estado indeformadoS= resistência no estado amolgado
Figura – Resistência de argila sensitiva, indeformada e amolgada
As argilas são classificadas conforme a Tabela 5.2. Tabela 5.2 – Classificação das argilas quanto á sensitividade
Sensitividade Classificação
1 Insensitiva 1 a 2 Baixa sensibilidade 2 a 4 Média sensibilidade 4 a 8 Sensitiva > 8 Ultra-sensitiva (quick clay)
A sensitividade pode ser atribuída ao arranjo estrutural das partículas, estabelecido durante o processo de sedimentação, arranjo este que pode evoluir ao longo do tempo pela interrelação química das partículas ou pela remoção de sais existentes na água em que o solo se firmou pela percolação de águas límpidas. As forças eletroquímicas entre as partículas podem provocar um verdadeiro “castelo de cartas”. Rompida esta estrutura, a resistência será muito menor, ainda que o índice de vazios seja o mesmo. Por esta razão, a sensitividade é também referida como índice de estrutura.
A sensitividade das argilas é uma característica de grande importância, pois
indica que, se a argila vier a sofrer uma ruptura, sua resistência após esta ocorrência é bem menor. Exemplo disto se tem nos solos argilosos orgânicos das baixadas litorâneas brasileiras, como na região de mangue da Baixada Santista. A argila orgânica presente é de tão baixa resistência que só pode suportar aterros com altura máxima de cerca de 1,5 m. Tentando-se colocar aterros com maiores alturas, ocorrerá ruptura. A argila, ao longo da superfície de ruptura, ficará amolgada. Como esta argila tem uma sensitividade da ordem de 3 a 4, sua resistência cai a um terço ou um quarto da inicial. O terreno, depois de rompido, não suporta mais do que 0,5 m de aterro.
Uma argila amolgada, quando deixada em repouso, volta a ganhar
resistência, devido à interrelação química das partículas, sem que atinja, entretanto, a resistência original.
Índice de consistência
Quando uma argila se encontra remoldada, o seu estado pode ser expresso por seu índice de vazios. Entretanto, como é muito comum que as argilas se encontrem saturadas, e neste caso o índice de vazios depende diretamente da umidade, o estado em que a argila se encontra costuma ser expresso pelo teor de umidade. Até porque a umidade da argila é determinada diretamente e o seu índice de vazios é calculado a partir desta, variando linearmente com ela.
Da mesma maneira como o índice de vazios, por si só, não indica a compacidade das areias, o teor de umidade, por si só, não indica o estado das argilas. É necessário analisa-lo em relação aos teores de umidade correspondentes a comportamentos semelhantes. Estes teores são os limites de consistência.
Considere-se uma argila A que tenha L= 80% e LP= 30%, e uma argila B que tenha L= 50% e LP= 25%. Quando a argila A estiver com h= 80% e a argila B estiver com h= 50%, as duas estarão com aspectos semelhantes, com a consistência que corresponde ao limite de liquidez (ver Figura 5.2).
Figura – Comparação de consistências de duas argilas
Da mesma forma, quando argilas diferentes se apresentam com umidade correspondente aos seus limites de plasticidade (h=30% para a argila A e h=20% para a argila B), elas apresentam comportamentos semelhantes, ainda que suas umidades sejam diferentes.
Quando se manuseia uma argila e se avalia sua umidade, o que se percebe não é propriamente o teor de umidade, mas a umidade relativa. No caso do exemplo da Figura 5.2, quando “sentimos” que a argila A está tão úmida quanto a argila B, é possível que a argila A esteja com 60% de umidade e a argila B com 40%.
Para indicar a posição relativa da umidade aos limites de mudança de estado, Terzaghi propôs o índice de consistência, com a seguinte expressão:
Quando o teor de umidade é igual ao L, IC=0. À medida que o teor de umidade diminui, o IC aumenta, ficando maior do que 1 quando a umidade fica menor do que o LP.
O índice de consistência é especialmente representativo do comportamento de solos sedimentares. Quando estes solos se formam, o teor de umidade é muito elevado e a resistência é muito reduzida. À medida que novas camadas se depositam sobre as primeiras, o peso deste material provoca a expulsão da água dos vazios do solo, com a conseqüente redução do índice de vazios e o ganho de resistência. Da mesma forma, quando uma amostra de argila é seca lentamente, nota-se que ela ganha resistência progressivamente.
Tem sido proposto que a consistência das argilas seja estimada por meio do índice de consistência, conforme a Tabela 5.3. Esta tabela apresenta valores aproximados e é aplicável a solos remoldados e saturados. Seu valor é primordialmente didático, no sentido de realçar a dependência da resistência ao teor de umidade e, conseqüentemente, ao adensamento que a argila sofre pela sobrecarga que ela suporta.
Tabela – Estimativa da consistência pelo índice de consistência
ConsistênciaÍndice de consistência
O índice de consistência não tem significado quando aplicado a solos não saturados, pois eles podem estar com elevado índice de vazios e baixa resistência e sua umidade ser baixa, o que indicaria um índice de consistência alto.