Las Arcillas

UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANN FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL, ARQUITECTURA Y GEOLOGÍA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA GEOLÓGICA Y GEOTECNIA

TEMA: “LAS ARCILLAS” ASIGNATURA: Mecánica De Suelos I ELABORADO POR: Est. Acero Choque Roberth Wagner

20141!004" PARA:

Ing. #io Coila $al%e& TACNA-PERÚ !"# INDICE ........................................................... .......................................................... ...................................... .. 2 INTRODUCCIÓN .......................................

ESTRUCTURA DE LOS FILOSILICATOS .................................................................3 ........................................................... ............................................ ......................... 5 MINERALES ARCILLOSOS ARCILLOSOS........................................

CLASIFICACIÓN CLASIFICACIÓN DE ARCILLAS INDUSTRIALES.....................................................5 .......................................................... ....................................................... .................................... 6 ARCILLA COMÚN.......................................

............................................................................... ........................................ 9 ARCILLAS REFRACTARIAS....................................... ......................................................... ................................................ ............................ .............. . 12 BENTONITA..................................... .......................................................... ......................................................... ..................................... ........... 18 CAOLÍN......................................

PROBLEMAS DE LAS ARCILLAS EN EDIFICACIONES EDIFICACIONES..........................................24 ......................................................... ...................................... .................. 24 LAS ARCILLAS E$PANSIVAS..................................... ........................................................... ................................... ............... 25 LAS ARCILLAS DISPERSIVAS....................................... ........................................................... ......................................... ..................... .............. ...... 26 CONCLUSIÓN .......................................

BIBLIOGRAFÍA...................................... ......................................................... ....................................... .......................................... ...................... 26

INTRODUCCIÓN 'as 'as arci arcillllas as son son cons constititu tu(e (ent ntes es esen esenci cial ales es %e gran gran )art )arte e %e los los suel suelos os ( se%i se%i*e *ent ntos os %ebi %ebi%o %o a que son+ son+ en su *a(or *a(or )arte )arte++ )ro%u )ro%uct ctos os ,ina ,inale less %e la *eteori&aci-n %e los silicatos+ que )er*anecen en el *is*o lugar %e ,or*aci-n o son son eros erosio iona na%os %os a lugar lugares es %ist %istin into toss %e su orige origen n las las cual cuales es se %i,e %i,eren renci cian an ,luiales+ lacustres+ *arinas+ %eltas glaciales ( e-licos. 2

El t/r*ino arcilla se usa habitual*ente con %i,erentes signi,ica%os #or su co*)osici-n *ineral-gica Son silicatos alu*nicos hi%rata%os *inerales secun%arios3 que )roienen %e la *eteori&aci-n qu*ica %e silicatos co*o ,el%es)atos+ )iroenos ( an,boles. 5a*bi/n eisten arcillas %e origen hi%roter*al que )roienen general*ente %e la trans,or*aci-n %e rocas *ag*áticas+ áci%as e intrusias+ ( están ,recuente*ente asocia%as a ,ilones ( otros ti)os %e estructuras *inerali&a%as. #or su granulo*etra Están co*)uestas )or ,rag*entos naturales *ás ,inos 6 2 *icras o 17289 **3. En la naturale&a encontra*os general*ente a las arcillas *e&cla%as con otros *ateriales co*o li*os+ arenas con alto conteni%o %e cuar&o3+ hu*e%a% ( *aterial orgánico. #ara un cera*ista una arcilla es un *aterial natural que cuan%o se *e&cla con agua en la canti%a% a%ecua%a se conierte en una )asta )lástica. Des%e el )unto %e ista econ-*ico las arcillas son un gru)o %e *inerales in%ustriales con %i,erentes caractersticas *ineral-gicas ( gen/ticas ( con %istintas )ro)ie%a%es tecnol-gicas ( a)licaciones.

ESTRUCTURA DE LOS FILOSILICATOS 'as arcillas+ al igual que el resto %e los ,ilosilicatos+ )resentan una estructura basa%a en el a)ila*iento %e )lanos %e iones ogeno e hi%roilos. 'os gru)os tetra/%ricos Si:344 se unen co*)artien%o tres %e sus cuatro ogenos con otros ecinos ,or*an%o ca)as+ %e etensi-n in,inita ( ,-r*ula Si 2:832+ que constitu(en la uni%a% ,un%a*ental %e los ,ilosilicatos. En ellas los tetrae%ros se %istribu(en ,or*an%o heágonos. El silicio tetra/%rico )ue%e estar+ en )arte+ sustitui%o )or Al !; o
'os ,ilosilicatos se clasi,ican aten%ien%o a que sean bila*inares o trila*inares ( %iocta/%ricos o triocta/%ricos 5abla siguiente3. Co*o )ue%e erse )ertenecen a los ,ilosilicatos gru)os %e *inerales tan i*)ortantes co*o las *icas ( las arcillas.

MINERALES ARCILLOSOS 'os *inerales %e la arcilla son ,ilosilicatos %e alu*inio hi%rata%os a eces con canti%a%es ariables %e hierro+ *agnesio+ *etales alcalinos+ tierras alcalinas ( otros cationes. 'os *inerales %e la arcilla son en general *icrosc-)icos. En la naturale&a los *inerales %e la arcilla son i*)ortantes co*)onentes %e la lutita ( %e los suelos. Se originan a )artir %e la *eteori&aci-n o alteraci-n hi%roter*al %e 4

,el%es)atos+ )iroenos ( *icas. 5a*bi/n se le lla*a arcilla a algunos *ateriales )lásticos ( a )artculas %e ta*a=o igual o *enor a 2 *icr-*etros que es el ta*a=o >nico o *ás co*>n %e to%os los *inerales %e arcilla. 'os *inerales %e la arcilla se suelen %e,inir seg>n co*)osiciones qu*icas i%eali&a%as. 'a canti%a% %e slice Si:23 en la ,-r*ula es una %eter*inante clae en la clasi,icaci-n %e los *inerales %e la arcilla.

G%&'( )* + (+./.0 inclu(e los *inerales caolinita+ %ic?ita+ haloisita ( nacrita.  Algunas ,uentes inclu(en al gru)o ser)entinas )or sus si*ilitu%es estructurales.

G%&'( )* + *12*0.0  inclu(e )iro,ilita+ talco+ er*iculita+ sauconita+ sa)onita+ nontronita+ *ont*orillonita.

G%&'( )* + .++.0  inclu(e a las *icas arcillosas. 'a illita es el >nico *ineral. G%&'( )* + +(%.0  inclu(e una a*)lia arie%a% %e *inerales si*ilares con consi%erable ariaci-n qu*ica.

CLASIFICACIÓN DE ARCILLAS INDUSTRIALES @o( en %a las arcillas co*erciales+ aquellas que siren co*o *ateria )ri*a in%ustrial ,iguran entre los recursos *inerales *ás i*)ortantes+ tanto )or el olu*en e)lota%o co*o )or el alor %e la )ro%ucci-n. n B0  %e la )ro%ucci-n se %e%ica+ )re,erente*ente a la ,abricaci-n %e *ateriales %e construcci-n ( agrega%os. S-lo un 10  se %e%ica a otras in%ustrias ,abricaci-n %e )a)el+ caucho+ )inturas+ absorbentes+ %ecolorantes+ arenas %e *ol%eo+ )ro%uctos qu*icos ( ,ar*ac/uticos+ agricultura+ etc.3

ARCILLA COMÚN 'as arcillas co*unes son los *ateriales arcillosos %e *ás a*)lia %istribuci-n en el *un%o )ues se encuentran *e&cla%os con otros *ateriales. 'a arcilla co*>n se )resenta )oco consoli%a%a+ constitui%a general*ente )or )artculas %e ta*a=o in,erior a 17289** 4 *icras3+ tiene con ,recuencia co*)uestos %e hierro+ ( )or  5

tanto colores *arr-na*arillentos a *arrones+ ( carbonatos. Consisten *a(or*ente en *ituras %e %i,erentes *inerales arcillosos+ general*ente illita ( es*/ctica+ ( otros *inerales. Debi%o al alto conteni%o %e ,un%entes álcalis+ co*)uesto %e hierro+ cal3+ e*)ie&an a ,un%irse sinteri&ar3 a te*)eraturas %e B80 a 1.200 C. 'as arcillas co*unes no son tan )lásticas.

C(2'(1..3/ M./*%+34. 5 Q&62. 'as arcillas co*unes ocurren en una arie%a% %e a*bientes ( en %i,erentes ti)os %e roca. 'a ,uente %e *aterial inclu(e arcillas glaciales+ suelos li*os+ loess+ esquistos altera%os+ )i&arras ( argilitas. 'as arcillas re,ractarias ( los caolines i*)uros son consi%era%os arcillas co*unes en algunos casos. En cuanto a la *ineraloga+ las arcillas co*unes tienen gran arie%a% ( están constitui%as *a(or*ente )or *inerales %e arcilla que contienen alu*inio+ *agnesio+ calcio ( hierro.

L .++.0 es uno %e los *inerales arcillosos *ás abun%antes en se%i*entos ( rocas se%i*entarias+ ( uno %e los *inerales *ás ,recuentes en las arcillas co*unes. Es un *ineral ,or*a%o a baas te*)eraturas en la su)er,icie %e la tierra. A%e*ás+ es un silicato hi%rata%o %e alu*inio ( )otasio+ cu(a estructura es si*ilar a la %e la es*ectita+ con la %i,erencia )rinci)al que en la illita el cati-n entre ca)as es el )otasio ( en la es*ectita es el so%io+ calcio o *agnesio. Su ariaci-n granulo*/trica está en estos rangos

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F&*/0*: W. 'oren& ( W. FGos%&. Manual )ara la ealuaci-n geol-gicat/cnica %e recursos *inerales %e construcci-n.

PROPIEDADES T*2'*%0&% )* 7.0%.8..3/ El rango %e te*)eratura %e itri,icaci-n o %e ,or*aci-n %e cristales %urante el calenta*iento es una )ro)ie%a% *u( i*)ortante %e las arcillas ( los li*os usa%os en )ro%uctos estructurales %e arcilla. 'a itri,icaci-n es un )roceso %e ,usi-n gra%ual en %on%e algunos %e los constitu(entes que se %erriten con *a(or  ,acili%a% )ro%ucen un incre*ento en la canti%a% %e lqui%o ( %e la te*)eratura.  Algunas arcillas tienen un corto rango %e itri,icaci-n.

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C(+(%  Ho %e,ine %irecta*ente el uso %e una arcilla+ )or ee*)lo una arcilla %e color roo o a*arillento recibe el no*bre tierra %e al,arera. Estas arcillas roas ta*bi/n se e*)lean en la cerá*ica in%ustrial )ai*entos+ reesti*ientos ( cerá*ica estructural la%rillos+ teas+ bal%osas+ etc.3. El color general*ente se a%quiere %es)u/s %e la cocci-n.

T*90&% )* + %.++ %&)  Algunas )resentan tetura )orosa ( general*ente son usa%as en la al,arera+ en otros casos será >til sola*ente si es blan%a con lo cual la ,inura relatia )ue%e a)reciarse al tacto. Sin e*bargo+ *uchos *ateriales %e grano ,ino se )resentan en *asas %uras que han %e *ol%earse antes %e que se )ue%an %eter*inar sus )ro)ie%a%es.

T2.)( Es >til triturar la arcilla sin *oler las )artculas in%ii%uales ( ta*i&arla. Si la *a(or  )arte %e ella que%a sobre el ta*i& %e 1 *allas )or )ulga%a+ es i*)robable que el *aterial contenga *ucha sustancia %e arcilla ( es >til sola*ente )ara ,ines es)eciali&a%os en cerá*ica. Si que%a un )eque=o resi%uo sobre el ta*i& %e 1 *allas ( resi%uos a)reciables sobre los ta*ices %e 90+ 100 ( 200 *allas+ el *aterial será )robable*ente a%ecua%o )ara )ro%uctos cerá*icos bastos ( una e& *oli%o )ue%e ser bueno )ara )ro%uctos ,inos.

P+10..)) Esta caracterstica )ue%e co*)robarse con un ensa(o %e )lastici%a% en cru%o+ )or  ee*)lo *e&clan%o agua gra%ual*ente )or a*asa%o a *ano con la arcilla )uleri&a%a ( hacien%o una esti*aci-n %e la )lastici%a%+ que )ue%e ser nula+ )obre+ *e%iana+ buena ( ece)cional. Su )lastici%a% al ser *e&cla%a con agua ( la )osibili%a% %e ser *ol%ea%a %e)en%e %e los siguientes ,actores ta*a=o %e )artcula+ ca)aci%a% %e ca*bio %e la arcilla+ naturale&a %e los iones absorbi%os+ canti%a% %e agua en la )asta ( naturale&a %e los iones conteni%os en el agua %e a*asa%o.

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CONDICIONES Y AMBIENTES DE FORMACIÓN Ellas se ,or*an )or inte*)eris*o o alteraci-n hi%roter*al %e los silicatos o i%rios ricos en alu*inio. 'os *inerales que suelen alterarse a arcillas son ,el%es)atos )lagioclasas+ ortosa+ *icroclina+ etc.3 ( i%rios olcánicos ricos en alu*inio. #ara que las arcillas sean li*)ias+ las i*)ure&as tienen que ser re*oi%as+ esto )ue%e ocurrir %urante el trans)orte ( es)ecial*ente %urante la %e)ositaci-n en aguas tranquilas. 'as illitas se originan )or la *eteori&aci-n %e esquistos *icáceos *oscoticos3+ gneis+ rocas cuar&o sericticas ( en ciertos casos co*o resulta%o %e la trans,or*aci-n %e ,el%es)atos en caolinitas.

U1(1 Entre los )rinci)ales usos ( a)licaciones %e la arcilla co*>n están los siguientes J Cerá*ica estructural la%rillos+ teas+ etc.3. J Cerá*ica in%ustrial tubos+ *a(-licas+ laa%eros+ )isos+ etc.3. J Al,arera ( artesana *aceteros+ ollas+ cantaros+ etc.3. J Co*o *aterial %e construcci-n.

ARCILLAS REFRACTARIAS 'as arcillas re,ractarias consisten esencial*ente en caolinita %esor%ena%a ( a%e*ás en hallo(sita+ illita ( cuar&o. Se %istinguen arcillas con altos conteni%os %e Si:2+ que se utili&an co*o arenas %e *ol%eo ( tierra ,uerte+ ( arcillas con altos conteni%os %e Al 2:!  que se a)lican *a(oritaria*ente co*o *ateria )ri*a )ara cha*ota o co*o arcillas aglo*erantes. Ka que las arcillas caolinticas )lásticas han si%o trata%as en el subca)tulo anterior+ se )resentan a continuaci-n *a(or*ente las )ro)ie%a%es %e las ,ire cla(s (
COMPOSICIÓN MINERALÓGICA Y QUÍMICA E1'*.8..(/*1 )* + 20*%. '%.2 ;7+(%*1 4&6< '% %.++1 %*8%0%.1 5 8.%* +51=

'as arcillas re,ractarias son arcillas %ensas %uras %e ,ractura concoi%ea+ que no tienen )lastici%a% cuan%o se *e&clan con el agua ( con alta re,ractarie%a%.

PROPIEDADES Estas arcillas se caracteri&an )or ser resistentes al calor. El )unto %e ,usi-n %e ca%a arcilla re,ractaria %eter*ina su a)licaci-n )articular en la in%ustria %e *ateriales re,ractarios. 'as *aterias )ri*as cerá*icas no tienen un )unto %e ,usi-n %e,ini%o+ se ,un%en %entro %e un *argen %e te*)eraturas. 10

Se caracteri&an )or ser baas en álcalis+ calcio ( hierro+ )ero con alto conteni%o %e al>*ina ( silicatos+ ( no se %e,or*a a altas te*)eraturas. 'a resistencia al ,uego au*enta con crecientes conteni%os %e Al 2:!+ as arcillas alta*ente re,ractarias contienen ! a 42 %e Al 2:!+ *enos %e 2 a !
TIPOS  Arcillas re,ractarias son arcillas caolin,eras con elea%o )orcentae en al>*ina. na arcilla fire clay es aquella que cuece )or enci*a %e 1.824 LC+ contiene cuar&o+ illita+ ( otros *inerales accesorios. Se )ue%en %ii%ir en 'a arcilla )lástica se usa en sustituci-n %el ball clay ( con este no*bre se %istingue a las arcillas cerá*icas %e los caolines ( %e las arcillas co*unes+ )orque los )ri*eros no son t)ica*ente )lásticos ( las segun%as son colorea%as. 'as ball  clay son arcillas %e grano *u( ,ino que )ue%en ser grises o negras )or *ateria

orgánica3 )ero que cuecen blanco hacia los 1.200 LC. Están constitui%as )or  caolinita %e bao a *e%io or%en estructural con illita 0  !03+ cuar&o 10  183 ( *ont*orillonita e interestrati,ica%o illita ( es*/ctica.

CONDICIONES Y AMBIENTES DE FORMACIÓN Se ,or*an en a*bientes geol-gicos si*ilares al %e las arcillas caolinticas. 'os caolines que han si%o %e)osita%os )or la se%i*entaci-n en a*bientes tranquilos+ leos %el lugar %e su ,or*aci-n+ se %eno*inan secun%arios. Fran%es *asas %e caoln acu*ula%o se erosionan ( son %e)osita%as en una cuenca co*o arcilla. Esto ocurre cuan%o la arcilla sus)en%i%a es llea%a )or una corriente %e agua ( es ,locula%a )or un ca*bio %e )@ cuan%o encuentra a*bientes co*o %e agua salobre+ en con%iciones %e estuario. 5ales caolines se%i*entarios )ue%en+ si están %e)osita%os en a*bientes %e )oca energa+ contener )oco o na%a %e arenas+ *icas ( otros *inerales. En este gru)o se inclu(en los caolines se%i*entarios+ las arenas caolini,eras+ las balls cla(s+ ,ire cla(s ( ,lint cla(s. El t/r*ino balls cla(s alu%e a arcillas caolini,eras *u( )lásticas+ ,ácil*ente %is)ersables en agua ( con cocci-n %e color blanco. #resentan un buen *-%ulo %e rotura. #or otro la%o+ ,ire cla( )resenta %istintas ace)ciones+ )ero la *ás a*)lia inclu(e en este gru)o a las arcillas %e cocci-n no blanca ( ,usi-n su)erior a 1820 L C. 'os ,lint cla(s o caolines 11

)/treos son arcillas %uras+ *asias+ no )lásticas ( con ,ractura concoi%ea. Están constitui%os )or caolinita )ura ( cristali&a%a en ta*a=os %e )artculas etre*a%a*ente ,inas. Son arcillas re,ractarias %e alto gra%o.

USOS 'as arcillas re,ractarias son alta*ente resistentes al ,uego ( )or tanto se e*)lean )ara el reesti*iento %e hornos+ cá*aras %e co*busti-n+ con%uctos+ etc. El consu*i%or )rinci)al %e rocas ( *asas re,ractarias o alta*ente re,ractarias es la in%ustria %e hierro ( aceroN otros consu*i%ores i*)ortantes son J In%ustrias %e ce*ento J In%ustria %e la cal J In%ustria %el i%rio J In%ustria qu*ica J In%ustria %e re,ractarios la%rillos+ tierras+ *asas+ crisoles+ *orteros+ *ol%es , etc.<= 'os re,ractarios aran en su co*)osici-n %e acuer%o con el uso que se requiera. En general estas arcillas se requieren )ara elaborar re,ractarios %el ti)o silicoalu*inosos ( alu*inosos. Se utili&an en ,or*a %e la%rillo o gránulos en )are%es+ )isos+ b-e%as ( )artes en general %e instalaciones o arte,actos so*eti%os a elea%as te*)eraturas ( ataque qu*ico )or )arte %e los *ateriales trata%os.

BENTONITA El ter*ino bentonita ,ue usa%o )or )ri*era e& )or Onigth )ara un ti)o %e arcilla )lástica en )articular+ alta*ente coloi%al+ halla%a en la locali%a% %e
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'os criterios %e clasi,icaci-n utili&a%os )or la in%ustria se basan en su co*)orta*iento ( )ro)ie%a%es ,sicoqu*icasN as la clasi,icaci-n in%ustrial *ás ace)ta%a establece ti)os %e bentonitas en ,unci-n %e su ca)aci%a% %e hincha*iento en agua J Pentonitas alta*ente hinchables o s-%icas. J Pentonitas )oco hinchables o cálcicas. J Pentonitas *o%era%a*ente hinchables o inter*e%ias. 'a es*ectita se %e,ine co*o un *ineral arcilloso %e grano *u( ,ino ( cristalino+ %eria%o general*ente )or %eitri,icaci-n ( alteraci-n qu*ica %e ceni&a olcánica o tobas olcánicas+ cu(os )rinci)ales constitu(entes son el *ineral arcilloso lla*a%o *ont*orillonita en *a(or )ro)orci-n no *enor %e 83 ( bei%ellita en *enor )ro)orci-n. :tros *inerales arcillosos tales co*o la illita ( la caolinita están )resentes en *uchas bentonitas en canti%a%es ariables 8 a 10 %el total3+ la cristobalita ta*bi/n se encuentra+ )ero en *enor )ro)orci-n que las %os anteriores. En ciertas es*ectitas se han i%enti,ica%o &eolitas+ *icas+ ,el%es)atos+ cuar&o+ )iroeno+ circ-n+ ata)ulgita+ se)iolita+ calcita+ etc. ( en general *inerales )ertenecientes a rocas gneas ( *ateriales %etrticos.

COMPOSICIÓN MINERALÓGICA Y QUÍMICA Son ,recuentes ta*bi/n los agrega%os globulares ,olia%os+ co*)actos o reticula%os+ en ,unci-n %e la *or,ologa cristalina ( la ,or*a %e agregaci-n. 'a tetura eerce una gran in,luencia en las )ro)ie%a%es geol-gicas %e la bentonita. $ara en un rango %e color %es%e el blanco al a*arillo+ er%e olio o *arr-n. 5iene una tetura abonosa caracterstica ( as)ecto ceroso. 'a bentonita s-%ica *eteori&a%a tiene la tetura %istintia %el )o)corn ( la bentonita cálcica *eteori&a%a )resenta una tetura si*ilar a la %e la )iel %e lagarto.

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M%4*/ )* + (2'(1..3/ >&62. )* ?*/0(/.01 C(2*%.+*1=

C(2'(1..3/ 2./*%+34. ?*/0(/.0 */ ?%&0(

PROPIEDADES 14

Sus )ro)ie%a%es ,sicoqu*icas se %eben a su ta*a=o %e )artcula etre*a%a*ente )eque=o+ la ariaci-n en la co*)osici-n qu*ica interna+ sus caractersticas estructurales+ gran ca)aci%a% cati-nica %e ca*bio+ gran área %e su)er,icie que es qu*ica*ente actia+ %i,erentes ti)os %e iones interca*biables ( %istinta carga su)er,icial+ e interacciones con lqui%os orgánicos e inorgánicos.

C'.)) )* ?1(%.3/ Esta )ro)ie%a% %e algunas arcillas es*/cticas3 tiene a)licaci-n )rinci)al*ente en el sector %e los absorbentes+ (a que )ue%en absorber agua u otras *ol/culas en el es)acio interla*inar es*/cticas3 o en los canales estructurales se)iolita ( )aligors?ita3. 'as caractersticas teturales su)er,icie es)ec,ica ( )orosi%a%3 están %irecta*ente relaciona%as+ as se )ue%e %eter*inar %os ti)os %e )rocesos que %i,cil*ente ocurren %e ,or*a aisla%a  Absorci-n cuan%o se trata %e )rocesos ,sicos co*o la retenci-n )or ca)ilari%a%.  A%sorci-n cuan%o eiste una interacci-n %e ti)o qu*ico entre el a%sorbente+ en este caso la arcilla+ ( el gas a%sorbi%o+ %eno*ina%o a%sorbato. 'a ca)aci%a% %e a%sorci-n se e)resa en el )orcentae %e a%sorbato con res)ecto a la *asa ( %e)en%e+ )ara una *is*a arcilla+ %e la sustancia %e que se trate. 'a absorci-n %e agua %e arcillas absorbentes es *a(or  %el 100 con res)ecto al )eso.

H.)%0.3/ * @./@2.*/0( 'as es*/cticas tienen )ro)ie%a%es caractersticas %e hi%rataci-n ( %eshi%rataci-n %el es)acio interla*inar+ ( esto es *u( i*)ortante en %i,erentes usos in%ustriales. 'a absorci-n %e agua en el es)acio interla*inar tiene co*o consecuencia la se)araci-n %e las lá*inas ( %a lugar al hincha*iento. A *e%i%a que se intercalan las ca)as %e agua ( la se)araci-n entre lá*inas au*enta+ las ,uer&as que )re%o*inan son %e re)ulsi-n electroestática entre lá*inas+ lo que contribu(e a que el )roceso %e hincha*iento )ue%a llegar a %isociar co*)leta*ente unas lá*inas %e otras.

A+0 '.)) )* 2?.(

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Cuan%o el cati-n interla*inar es %e so%io+ las es*/cticas tienen una gran ca)aci%a% %e hincha*ientoN )ero si )or el contrario tienen Ca o Mg co*o cationes %e ca*bio su ca)aci%a% %e hincha*iento será *ucho *ás re%uci%a.

P+10..)) 'a )lastici%a% es una i*)ortante )ro)ie%a% ,sica %e las arcillas+ se %ebe a que el agua ,or*a una enoltura sobre las )artculas la*inares ( )ro%uce un e,ecto lubricante que ,acilita el %esli&a*iento %e unas )artculas sobre otras cuan%o eerce un es,uer&o sobre ellas. En resu*en+ la elea%a )lastici%a% %e las arcillas es consecuencia %e su *or,ologa la*inar+ ta*a=o %e )artcula etre*a%a*ente )eque=a ( alta ca)aci%a% %e hincha*iento.

T.9(0%('6 Se %e,ine la tiotro)a co*o el ,en-*eno consistente en la )/r%i%a %e resistencia %e un coloi%e al a*asarlo+ ( su )osterior recu)eraci-n con el tie*)o. Cuan%o las arcillas tiotr-)icas son a*asa%as se conierten en un er%a%ero lqui%oN si se %ean )osterior*ente en re)oso recu)eran la cohesi-n+ as co*o el co*)orta*iento s-li%o.

CONDICIONES Y AMBIENTES DE FORMACIÓN Eisten *uchos trabaos que tratan %e e)licar la g/nesis %e las bentonitas )ero está general*ente ace)ta%o que eisten %os orgenes el olcánico ( el hi%roter*al. El origen olcánico se %ebe al resulta%o %e la %eitri,icaci-n ( )arcial %esco*)osici-n %e las ceni&as olcánicas in situ+ co*o ,ue %e*ostra%o )or  @eGett ( Wherr( en 1B1". #osterior*ente Ross ( Sha*on 1B293 conclu(en que están ,or*a%as )or las alteraciones %e ceni&as olcánicas ( con,ir*an la %e,inici-n %e la bentonita )ro%uci%a )or la alteraci-n %e ceni&as olcánicas in situ. Seg>n Fri* 1B8!3+ )ara que se ,or*en bentonitas es necesario que la ceni&a caiga en agua+ ( seg>n el ti)o %e esta %ulce o sala%a3 se %eter*inan las ,or*as %e bentonita altera%a. Da%o que *uchas bentonitas están asocia%as con

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,or*aciones *arinas+ )arece ser que la alteraci-n )ue%e ocurrir en el agua %e *ar. En general las bentonitas se ,or*an casi eclusia*ente )or )rocesos e-genos ( que )ue%en resu*irse en las siguientes eta)as J E)iso%io %e actii%a% olcánica ,or*aci-n %e tobas ( ceni&as olcánicas3 (7o *eteori&aci-n %e rocas eru)tias %iabasa+ basaltos+ garbos+ )eri%otitas+ etc.3 ( rocas intrusias granito+ grano%iorita ( %ioritas3. J De)ositaci-n *ecánica en aguas lacustres u oceánicas %es)u/s %e ser  acarrea%as %es%e largas %istancias+ es)ecial*ente )or acci-n e-lica si se trata %e ceni&a olcánica. J Su*ersi-n en aguas tranquilas *arinas o lacustres+ %e te*)eraturas alterna%as ( *e%io alcalino. J #rotecci-n con rocas %e cubierta )osterior que eitan la acci-n %e agentes eternos. J E)iso%io %e alteraci-n+ general*ente en un *e%io alcalino+ )ro%uci/n%ose la %eitri,icaci-n %e las tobas ( ceni&as olcánicas. J Subsecuente agru)aci-n %e las *ol/culas en esqueleto %el ti)o &eoltico+ )ro%uci/n%ose entre tanto )er*utaciones %e los ra%icales alcalinos %e las &eolitas ( los %el calcio ( *agnesio %el agua %el *ar+ que )er*iten la ,or*aci-n %e la *ont*orillonita+ co*)onente )rinci)al %e las bentonitas.  Aunque es general*ente ace)ta%o que los )rinci)ales (aci*ientos %e bentonitas %eben su origen a la alteraci-n in situ %e ceni&as olcánicas+ es ta*bi/n conoci%a la eistencia %e %e)-sitos %e *inerales %e arcilla %e origen hi%roter*al.

R*1&2*/ )* +1 '+..(/*1 ( &1(1 )* +1 ?*/0(/.01

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CAOLÍN El t/r*ino caoln se usa en el senti%o *ineral-gico )ara el ti)o estructural %e *inerales arcillosos con %os ca)as ,ilosilicatos %iocta/%ricos3+ cu(o *ineral )rinci)al es la caolinita ( sus ,or*as )oli*-r,icas son la %ic?ita ( la nacrita. 'a %ic?ita tiene una estructura *onoclnica or%ena%a+ con %os ca)as %e caolinita en 18

su cel%illa uni%a%+ *ientras que nacrita+ sien%o *u( rara+ )resenta seis ca)as caolinticas. 'os %e,ectos en la re% cristalina son *u( ,recuentes. El caoln es un silicato %e alu*inio hi%rata%o que se origina )rinci)al*ente )or la %esco*)osici-n %e rocas ,el%es)áticas. El t/r*ino caoln se re,iere a arcillas en las que )re%o*ina el *ineral caolinita.

COMPOSICIÓN MINERALÓGICA Y QUÍMICA 'as arcillas son silicatos que )ertenecen al gru)o %e los ,ilosilicatos. Este i*)ortante gru)o se caracteri&a )orque sus *inerales tienen hábito hooso o esca*oso+ una %irecci-n %e e,oliaci-n %o*inante. #or lo general los *inerales %el gru)o %e los ,ilosilicatos son blan%os+ %e )eso es)ec,ico relatia*ente bao ( las la*inillas %e e,oliaci-n )ue%en ser ,leibles.De)-sitos naturales %e caoln contienen una gran arie%a% %e i*)ure&as+ aquellas %e ta*a=o *acrosc-)ico general*ente son cuar&o+ *oscoita ( *inerales )esa%os. Sin e*bargo las i*)ure&as usual*ente son %e ta*a=o *icrosc-)ico co*o anastasa+ li*onita+ he*atina+ )irita+ restos orgánicos+ illita+ etc. 'as arcillas caolinticas son los )ro%uctos erosios %e corte&as caolinticas *eteori&a%as que han si%o %e)osita%os en a*bientes continentales a*bientes l*nicos+ salobres ( ,luiátiles3. 'a co*)osici-n *ineral-gica %e las arcillas caolinticas ara %entro %e a*)lios *árgenes los co*)onentes )rinci)ales son caolinita 20B83+ *ica7illita 8483 ( cuar&o 1Q803N los conteni%os *enores %e sustancias orgánicas ,recuente*ente %an colores grises oscuros a negros a ciertas arcillas que+ sin e*bargo+ %esa)arecen en la cocci-n.

TIPOS #or su origen los )o%e*os clasi,icar en I3 Caolines resi%uales *e%os ( cáli%os. En )ro,un%i%a% la transici-n contin>a hacia la roca %e origen. 'a )ro,un%i%a% %e la *eteori&aci-n %e)en%e %e

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la )orosi%a%+ %is(unci-n ( ,allas. Se )resentan con ,recuencia *inerales inaltera%os %e la roca %e origen. II3 Caolines hi%roter*ales
PROPIEDADES P%('.*))*1 861.1 J Color blanco o casi blanco+ con *ati& a*arillo+ )ar%usco+ roi&o+ a eces er%usco o a&ulenco+ %ebi%o a i*)ure&as. J Prillo nacara%o en esca*as ( lá*inas sueltas+ terroso *ate en *asas contin>as. J Dure&a 12 en la escala %e Mohs. J #eso es)ec,ico 2+8  2+90. J #orosa ( tiene ca)aci%a% %e absorci-n. J Plan%a ( no abrasia = J n%ice %e re,racci-n 1+891. J 5a*a=o %e grano *u( ,ino 9! *icrones3 = J 'a ,or*a %e las )artculas es i*)ortante en los caolines co*o %eter*inante %e la iscosi%a% ( la o)aci%a% = J #lastici%a% baa a *o%era%a con ece)ci-n %el ,lint cla( que no )osee )lastici%a%3= J Es re,ractaria )unto %e ,usi-n cercano a 1.80 C3 ( %e cocci-n blanca = 20

J 5iene *enor con%uctii%a% el/ctrica ( con%uctibili%a% t/r*ica = J 5iene *enor carga el/ctrica su)er,icial *enor ca)aci%a% absorbente+ *enor  interca*biabili%a% cati-nica+ buena ca)aci%a% %is)ersia3 = J @igrosc-)ico absorbe agua3=

P%('.*))*1 >&62.1 J u*ica*ente inerte sobre un rango a*)lio %e alores %e #h entre 4B3 = J Se %ea actiar )or trata*iento con áci%os. En @ 2S:4  se %esco*)one con relatia ,acili%a%+ sobre to%o al calentarse. J 5osta%a hasta la te*)eratura %e 800 LC+ se %esco*)one total*ente en @Cl.

C(2'(1..3/ 2./*%+34. 5 >&62. )* (+./*1 '%.2%.(1 5 1*&/)%.(1 ;20*%.+ ?%&0(<

21

C(2'(1..3/ >&62. )* (+./*1 '+10.(1

CONDICIONES Y AMBIENTES DE FORMACIÓN 22

El caoln se ,or*a general*ente )or la alteraci-n %e *inerales ricos en alu*inosilicatos ,el%es)atos+ *icas+ &eolitas3 en rocas gneas ( *eta*-r,icas. 'a g/nesis %el caoln in%ica un a*biente %e ,uerte laa%o ( *oili&aci-n %e calcio+ so%io+ )otasio e incluso hierro ( slice en un *e%io áci%o. 'a ,or*aci-n %e un %e)-sito %e gran )otencial requiere un alto conteni%o %e *inerales %e alta reactii%a% ricos en Al ( Si ,ilosilicatos+ ,el%es)atos3 en la roca que se altera ( una gran )er*eabili%a% ,racturaci-n+ *iloniti&aci-n3. 'a energa necesaria )ara la trans,or*aci-n )ue%e ser e-gena cli*a cáli%o3 o interna ,lui%os hi%roter*ales %e baa te*)eratura3. El )rinci)al agente *oili&a%or ( trans,or*a%or es sie*)re el agua con )@+ al *enos ligera*ente áci%o )or la )resencia %e @ 2C:!. 'a alteraci-n )ue%e ser )or acci-n *ete-rica o hi%roter*al ( se e)lica *e%iante la siguiente ecuaci-n 2OAlSi!: ; !@2:

 Al2Si2:8:@34 ; 4Si:2 ; 2O:@



En con%iciones %e *eteori&aci-n+ el )roceso %e ,or*aci-n %el caoln se )ro%uce bao la in,luencia %e @ 2: ( C:2. En %icho )roceso los álcalis con una )arte %e Si: 2 se %es)ren%en *ientras que el cuar&o ( los *inerales qu*ica*ente estables se que%an co*o inclusiones en la *asa arcillosa %eno*ina%a caoln. En con%iciones e-genas se necesita una )reci)itaci-n anual %e *ás %e 1000**+ te*)eraturas %e 18 a 20 LC+ ( con%iciones geo*or,ol-gicas ( estructurales que ,aore&can el laa%o ( la *oili&aci-n %e O+ Ha+ Ca+ Mg ( )arcial*ente %e Si: 2 ( *e%os. 'a roca general*ente es siálica co*o granito+ gneis+ sienita+ o ceni&as olcánicas ricas en ,el%es)atos. Estos %e)-sitos )ue%en ser *ucho *ás )otentes a lo largo %e &onas %e ,ractura que han )er*iti%o que el agua subterránea )enetre )ro,un%a*ente en la roca.

USOS 23

'os usos %el caoln son *u( nu*erosos ( aria%os hasta el )unto %e que se registra *ás %e un centenar %e a)licaciones en )ro%uctos in%ustriales *u( %i,erentes entre s. Esto se %ebe a una serie %e )ro)ie%a%es inherentes a su naturale&a+ entre las que %estaca ,un%a*ental*ente su blancura+ su inercia ante los agentes qu*icos+ su ausencia %e toici%a% ( el ta*a=o %e )artcula. El caoln ( las arcillas caolinticas tienen *uchsi*os ( *u( aria%os ca*)os %e a)licaci-n+ resu*i%os en la siguiente lista Co*o carga+ eten%e%or ( *e%io absorbente en la ,abricaci-n %e J #a)el J #ro%uctos %e caucho7go*a J #lásticos J #inturas+ barnices+ tintas J Insectici%a J A%hesio7)ega*ento J Abonos *inerales J Artculos ,ar*ac/uticos ( cos*/ticos J Detergentes J 'á)ices %e gra,ito o %e color  J #ro%uctos %e asbestos J Materiales ter*o)lásticos %e techar  J 'in-leo ( )ega*entos %e lin-leo J5etiles Co*o aglo*erante en la ,abricaci-n %e J Muelas abrasias J Mol%es %e ,un%ici-n J Franula%os *itos %e ali*entos ani*ales J Electro%os %e sol%ar  Co*o *ateria )ri*a cerá*ica )ara J #orcelana J 'o&a blanca ( colora%a 24

J Cerá*ica re,ractaria J Cerá*ica el/ctrica J Monolitos cerá*icos )orta%or catali&a%or en auto*-iles3 J Me*branas cerá*icas en )rocesos %e ,iltraci-n in%ustrial3 J Catali&a%ores )roce%i*iento %e craqueo3 J :tra cerá*ica t/cnica Co*o *ateria )ri*a )ara la sntesis %e J Alu*inio J Sul,ato %e alu*inio J
PROBLEMAS DE LAS ARCILLAS EN EDIFICACIONES LAS ARCILLAS E$PANSIVAS na arcilla e)ansia es aquella arcilla susce)tible %e )ro%ucir gran%es ca*bios %e olu*en+ en %irecta relaci-n con los ca*bios en la hu*e%a% %el suelo se e)an%en con la hu*e%a% ( se contraen al secarse. 'os ca*bios %e olu*en )ue%en a,ectar %e *anera *u( negatia a las ci*entaciones ( a las obras aneas+ si estas no han si%o %ise=a%as )ara so)ortar  estas %e,or*aciones %el terreno o que%ar al *argen %e sus e,ectos. En el C5E+ los suelos e)ansios están consi%era%os co*o terrenos %e ti)o 5! 5errenos %es,aorables3. Ho s-lo )ue%en )ro%ucirse ,en-*enos %e hincha*iento %el suelo sino que ta*bi/n aquellos que están liga%os a la retracci-n )or %esecaci-n. 25

P(1.?+*1 D(1 'os )roble*as constructios+ %eria%os %e la e)ansii%a% %e los suelos bao una ci*entaci-n ( alre%e%or %e las instalaciones auiliares+ )ue%en ser i*)ortantes+ )ro%uci/n%ose asenta*ientos %i,erenciales en la ci*entaci-n+ lo que )ue%e llear  a la a)arici-n %e •

Frietas erticales e inclina%as en a*bos senti%os.

•


•

Rotura %e la ci*entaci-n.

•

De,or*aci-n %e )ai*entos.

•

Rotura %e con%ucciones %e instalaciones.

LAS ARCILLAS DISPERSIVAS Ciertos suelos %e granos ,inos son estructural*ente inestables en contacto con agua+ En /l las )artculas ,inas %e arcillas+ ,ácil*ente se %is)ersan ( entran en sus)ensi-n ( *igran con el *oi*iento %el agua %e contacto. Sherar% estu%i- los iones %e ca*bio %e los suelos que ,allaban )or tubi,icaci-n ( %escubri- que la *a(ora %e ellos tena un conteni%o *u( elea%o %e so%io. El )roceso %e ,alla %e estos suelos es un )rocesos ,sico  qu*ico+ in,luencia%o )or  el elea%o conteni%o %e Ha; que tienen estos suelos.

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CONCLUSIÓN 

'a cal es el >nico )ro%ucto ca)a& %e )roeer una arie%a% %e bene,icios+ )ue%e ser utili&a%a en suelos arcillosos inestables )ara Secar+ Mo%i,icar (



Estabili&ar. El conteni%o %e sal HaCl3 en las arcillas es un co*)onente %a=ino %e la *ateria )ri*a )ara teas ( la%rillos+ )or lo que es necesario %is*inuir el conteni%o %e las sales a 6 0+8+ )ara la elaboraci-n %e la%rillos ( teas %e



buena cali%a%. Se %ebe tener en cuenta que los conteni%os %e sales ( %e (eso en el *aterial arcilloso son )eru%iciales+ sien%o el l*ite *ái*o )er*iti%o 6 1 + lo que con,ir*a que el *aterial no es %e buena cali%a%.

BIBLIOGRAFÍA 

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

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27