Monografia Nº1 Arcillas- Suelos

UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANN FACULTA DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA Y GEOLOGÍA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA GEOLÓGICA Y GEOTECNIA

ÍNDICE ÍNDICE

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PRESENTACIÓN TITULO I

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……………………………………………………………………….3

DEFINICIÓN Y ORIGEN DE LA ARCILLA TITULO II

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PROPIEDADES FÍSICAS Y UTILIDAD DE LA ARCILLA TITULO III

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VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS SUELOS ARCILLOSOS TITULO IV ………………………………………………………………………7 ESTRUCTURAS DE LAS ARCILLAS (FILOSILICATOS) TITULO V

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DEPÓSITOS DE ARCILLA TITULO VI ……………………………………………………………………….9

CONCLUSIONES

TITULO VII

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BIBLIOGRAFÍA

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PRESENTACIÓN La demanda de arcilla en el Perú es muy abundante, el rubro responsable es la cerámica, esto debido a la estabilidad económica del país y la potente opción de inversión interna y extranjera en el país hacia el turismo, y la opción de trabajo a la población de bajos recursos. En un margen netamente social, la demanda de cerámicos ha ido en aumento en los últimos años, especialmente de los países europeos como también de los Estados Unidos, se estima que un estadounidense gasta más en artículos decorativos y para regalos que lo que gasta para ropa, esto pues el estadounidense tienen una atracción por lo significativo es decir la historia que cada cerámica lleva consigo. Este cambio climático disminuye en proporción la creación de canteras de arcilla, pues estas son barridas y depositadas junto con los agregados de mayor tamaño, esto complica la extracción de la arcilla de la cantera, he aquí la importancia de investigar más sobre las arcillas. En el presente trabajo presentamos tanto información como definiciones, importancia de la arcilla, en que se le puede utilizar, y tanto los parámetros que tenemos que tener en cuenta al encontrarnos con suelos arcillosos, al mismo tiempo las consideraciones ambientales que debemos observar. En un margen geopolítico; En el Perú la principal actividad en la que se desenvuelve la arcilla es la artesanía, en las regiones que conllevan más turismo Europeo, Asiático y Estadounidense tales como Cusco, Ica, Arequipa y otros; La arcilla en la región Tacna se ha mantenido, como principal rubro la artesanía decorativa, y en proporción la importación a otras regiones para el mismo rubro.

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DEFINICIÓN Las arcillas son aquellas substancias terrosas formadas principalmente por silicatos alumínicos con materia coloidal y trozos de fragmentos de rocas, que generalmente se hacen plásticas cuando están húmedas y pétreas por la acción del fuego. De esta forma se incluyen, además de las arcillas propiamente dichas, las lutitas y los suelos que tengan propiedades argiláceas. Estas propiedades dan a las arcillas su utilidad, puesto que se les puede moldear en casi todas las formas, las cuales conservan después de ser sometidas a la acción del fuego. La arcilla tiene muchos otros usos además de la cerámica, principalmente en la construcción y fabricación.

ORIGEN La arcilla no es un mineral sino un agregado de minerales y de substancias coloidales que se han formado mediante la desintegración química de las rocas alumínicas. La arcilla se srcina por la alteración hidrotermal de rocas ígneas (granito, riolitas, dioritas, basaltos)aque, bajo condiciones propias deypresión, temperatura, etc., desilicifican minerales arcillosos sílice libre álcalis que se lixivianacidez, según la reacción: K20Al2O36SiO2 + H2O

Al2O32SiO22H2O + 4SiO2 + 2KOH

A pesar de que algunas son producto del metamorfismo. Estas últimas aparecen sólo en pequeñas cantidades.

CLASIFICACIÓN SEGÚN SU ORIGEN Según el srcen se puede distinguir dos categorías de arcillas:

Arcillas Primarias o Residuales: Son las que se forman en el lugar de sus rocas madres y no han sido por tanto transportadas por el agua, el viento o el glaciar. Son de grano grueso y relativamente no plásticas. La mayoría de los caolines son arcillas primarias.

Arcillas Secundarias o Transportadas: Son las que han sido desplazadas o transportados del lugar de las rocas madres srcinales; por el agua, viento o glaciar. Estas son mucho más corrientes que las anteriores y tienen una constitución más compleja porque impurezas tales como el hierro, cuarzo, mica, materiales carbonatados y otras impurezas. 3


PROPIEDADES FÍSICAS Y UTILIDAD DE LA ARCILLA

1. Plasticidad, que permite que sea moldeada, el nivel de elasticidad de la arcilla varia correspondientemente con su pureza y algunos factores, estos factores, estudiados por A. B. Searle y R. W. Grimshaw en su magnífica obra "The Chemistry and Physics of Clays", son: a) Contenido en agua. b) Tamaño de las partículas. c) Forma y estructura de las partículas. d) Agregación de las partículas. e) Superficie específica de las partículas. f) Orientación de las partículas. g) Adición de electrolitos y floculantes. h) Presencia de materia orgánica. i) Influencia del aire ocluido. j) Tratamiento térmico.

Resistencia a compresión, tensión o cizallamiento; la aplicación de una carga a un suelo arcilloso saturado representa en primera instancia un incremento de la presión intersticial. Conforme la permeabilidad del material lo posibilita, la presión intersticial se disipa (por migración de un volumen del agua a favor del gradiente generado por la sobrepresión), para que paulatinamente el esqueleto del suelo (sus partículas) asuma de forma progresiva la carga aplicada. En el estadio final, la totalidad de la carga es soportada por las partículas del suelo, y la tensión intersticial queda en equilibrio. 3. Retracción tanto en el secado como mientras está en el horno; esto pues durante la deshidratación de la arcilla, esta pierde agua y por lo tanto pierde volumen, en las zonas donde hay más arcilla pues la pérdida de 2.

volumen es mayor, por lo tanto se generan las particiones. 4. Temperatura de cocción y vitrificación; en el proceso de cocción a altas temperaturas, la arcilla experimenta cambios fisicoquímicos profundos. Primero, se evapora el agua libre, luego, se queman las materias orgánicas. A temperaturas de 700ºC-800ºC, tiene lugar la descomposición de la metacaolinita anhidra Al 2 O3. 2SiO2, que se había formado anteriormente (a 450ºC-600ºC) como consecuencia de la deshidratación de la caolinita 4


VENTAJAS Un suelo de arcilla, es generalmente encontrado en zonas de baja escorrentía del rio, esto pues por ser de grano fino y laminar, una de las ventajas de encontrarse con este suelo es que lo podríamos utilizar como cantera de arcilla, esto para utilizarlo en la cerámica o para la fabricación de cemento. Hablando para construcción, al compactar la arcilla se vuelve impermeable, lo cual lo hace efectivo para utilizar en presas y como capa impermeable en minería, para los relaves y lixiviados; sin embargo en los últimos años su utilización como capa impermeable ha sido escaza debido a la aparición de los GEOSINTETICOS y el PVC.

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DESVENTAJAS Pero las arcillas tienen desventajas por ejemplo un suelo arcilloso no es adecuado para la construcción debida a la retención de agua, al encontrarnos con un suelo arcilloso, debemos tomar decisiones según la profundidad a la cual se abarque el suelo, su compactación y su humedad; esto determinante mediante calicatas o sacando muestras del suelo; y lo más importante es que tipo de estructura deberá soportar este suelo, estas opciones son: a) si el espesor de la capa arcillosa es baja, una humedad media o alta y no hay compactación de la arcilla, en definitiva se debe hacer un cambio de suelo, es decir quitar el suelo arcilloso y colocar un suelo más estable. b) Si el espesor de la capa arcillosa es grande, lo cual nos indicaría una compactación relativamente buena; una humedad media o alta, pues lo que se puede hacer es drenar los fluidos, colocar drenes para evitar un ensanchamiento del suelo en caso de un incremento en la humedad. Según las condiciones en las que se nos presente el suelo podremos tomar una decisión, claramente teniendo en cuenta que estas decisiones conllevan gastos, tanto monetarios como de tiempo en mano de obra y maquinaria, por lo tanto debemos observar bien y estudiar bien los suelos arcillosos.

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ESTRUCTURA DE LA ARCILLAS (FILOSILICATOS) Como veremos, las propiedades de las arcillas son consecuencia de sus características estructurales. Por ello es imprescindible conocer la estructura de los filosilicatos para poder comprender sus propiedades. Las arcillas, al igual que el resto de los filosilicatos, presentan una estructura basada en el apilamiento de planos de iones oxígeno e hidroxilos. Los grupos tetraédricos

se unen compartiendo tres de sus cuatro oxígenos con

otros vecinos formando capas, de extensión infinita y fórmula

, que

constituyen la unidad fundamental de los filosilicatos. En ellas los tetraedros se distribuyen formando hexágonos. El silicio tetraédrico puede estar, en parte, sustituido por  3+   3+

j

Estas capas tetraédricas se unen a otras octaédricas de tipo gibbsita o brucita. En ellas algunos  2+   2+, pueden estar sustituidos por  2+   3+ y más raramente por Li, Cr, Mn, Ni, Cu o Zn. El plano de unión entre ambas capas está formado por los oxígenos de los tetraedros que se encontraban sin compartir con otros tetraedros (oxígenos apicales), y por grupos (OH)- de la capa brucitica o gibsitica, de forma que, en este plano, quede un (OH)- en el centro de cada hexágono formado por 6 oxígenos apicales. El resto de los (OH)- son reemplazados por los oxígenos de los tetraedros (Figura siguiente).

CATIONES INTERCAMBIABLES n H2O 7


DEPÓSITOS DE ARCILLA

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CONCLUSIONES

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BIBLIOGRAFÍA

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ORIGEN Y COMPOSICIÓN DE LAS ARCILLAS CERÁMICAS GARCÍA VERDUCH. Instituto de Cerámica y Vidrio, C.S.I.C. Arganda del Rey (Madrid).

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PLASTICIDAD DE LAS ARCILLAS JOSE M. FERNANDEZ NAVARRO, Departamento de Silicatos del Patronato "Juan de la Cierva", de Investigación Técnica. estudios geotécnicos en los ámbitos de la edificación y la ingeniería civil. Ingeniería geológica

JOAN FRANCH - GEOSUPORT: Resistencia al corte de los suelos 

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COMPACTACIÓN DE SUELOS UNIVERSIDAD CATÓLICA DE VALPARAÍSO - Escuela de Ingeniería en Construcción. LAS ARCILLAS: PROPIEDADES Y USOS: Emilia García Romero: Universidad Complutense (Madrid) y Mercedes Suárez Barrios: Universidad de Salamanca

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