INTRODUCCIN

El trmino arcilla se usa habitualmente con diferentes significados: Desde el punto de vista mineralgico, engloba a un grupo de minerales (minerales de la arcilla), filosilicatos en su mayor parte, cuyas propiedades fsico-qumicas dependen de su estructura y de su tamao de grano, muy fino (inferior a 2 mm). Desde el punto de vista petrolgico la arcilla es una roca sedimentaria, en la mayor parte de los casos de origen detrtico, con caractersticas bien definidas. Para un sedimentlogo, arcilla es un trmino granulomtrico, que abarca los sedimentos con un tamao de grano inferior a 2 mm. Las arcillas son constituyentes esenciales de gran parte de los suelos y sedimentos debido a que son, en su mayor parte, productos finales de la meteorizacin de los silicatos que, formados a mayores presiones y temperaturas, en el medio exgeno se hidrolizan.

OBJETIVOS

Conocer las diferentes propiedades mecnicas de las diversas arcillas. Instruirnos en lo que engloba el reconocimiento de dichas arcillas. Estar al tanto de los problemas que causan las arcillas en la Ingeniera.

DEFINICION DE LA ARCILLA La palabra ARCILLA proviene del latin ARGILLA y esta del griego ARGOS O ARGILOS (=BLANCO) por el color utilizado en ceramica. Segn su acepcin edafolgica es un producto natural originado a partir de la meteorizacin de las rocas, cuyas partculas son generalmente de tamao inferior a 2 micrometros, constituido principalmente por aluminosilicatos de origen secundario (minerales propios de la arcilla).

DEFINICION DE LA ARCILLA Segn su acepcin edafolgica es un producto natural originado a partir de la meteorizacin de las rocas, cuyas partculas son generalmente de tamao inferior a 2 micrometros, constituido principalmente por aluminosilicatos de origen secundario (minerales propios de la arcilla).

ORIGEN Una cuestin importante en la formacin del suelo es la gnesis de los minerales ms caractersticos del mismo: las arcillas. En concreto, la formacin de los minerales de la arcilla en este ambiente est ntimamente ligada a reacciones de hidrlisis de los minerales silicatados de las rocas.

Se considera que las arcillas pueden formarse entre ambientes mayores: Ambiente de meteorizacin Ambiente sedimentario Ambiente diagentico hidrotermal

EL AMBIENTE DE METEORIZACIN: Incluye la gnesis de arcillas por procesos fsico-qumicos, catalizados o no por agentes biolgicos. EL AMBIENTE SEDIMENTARIO: Se define como subacutico y generalmente marino. EL AMBIENTE DIAGENTICO: Hidrotermal implica condiciones de soterramiento, aumento de presin y temperatura, as como la eventual participacin de fluidos supercrticos.

Los procesos de gnesis de arcillas en ambientes sedimentarios y diagentico hidrotermales dan lugar a especies minerales que no podran formarse en el ambiente de meteorizacin. Sin embargo, esas arcillas pueden heredarse a un suelo actual.

El clima, a travs de los parmetros de humedad y temperatura, controla fuertemente el proceso formador de arcillas a partir de los silicatos. As, en condiciones de humedad y calor la hidrlisis dar lugar a arcillas caolinticas, e incluso a un residuo final de gibsita, Al(OH)3. Por el contrario, en climas ridos la arcilla predominante resulta ser del tipo

ILLITA - ESMECTITA.

En general son el producto del INTEMPERISMO (ataque qumico) sobre las rocas (feldespatos y micas) Ortosa CAOLINITAS, ILLITAS Feldespatos y micas CAOLINITAS, ILLITAS, MOTMORILLONITAS

COMPOSICIN DE LAS ARCILLAS

La arcilla es una roca de aspecto terroso constituida fundamentalmente por filosilicatos de grano muy fino, con Q, feldespatos, carbonatos, oxihidroxidos de Fe Al y a veces materia orgnica.

La composicin qumica de las arcillas: Arcilla pura (Al2O32SiO22H2O) (aluminio, silicio y agua) Toda arcilla est compuesta por un ncleo de H2O llamado de adsorcin y la capa exterior se la denomina de absorcin. Se produce el fenmeno de la higroscopicidad a travs del cual las molculas de arcilla absorben la humedad en el lugar que estn o en el medio en el que se encuentran.

Estos minerales se ordenan en forma de lminas: Una silcica (unidad tetradrica) Una alumnica (unidad octadrica)

COMPORTAMIENTO DE LAS ARCILLAS

Forma laminar

Gran superficie especfica

Tienen significado las fuerzas electromagnticas desarrolladas en la superficie de los

compuestos minerales.

CAPA DE AGUA ADSORBIDA

La capa de agua adsorbida est directamente

Relacionada con la plasticidad del suelo

TIPOS DE ARCILLA Segn existen en la naturaleza podemos hablar de dos tipos de arcillas: las primarias y las secundarias: ARCILLAS PRIMARIAS O RESIDUALES. Son las formadas en el

lugar de sus rocas madres y no han sido por tanto transportadas por el agua, el viento o el glaciar. Estas tienden a ser de grano grueso y relativamente no plsticas.

ARCILLAS SECUNDARIAS. Son las que han sido desplazadas del lugar de las rocas madres originales. Aunque el agua es el agente ms corriente de transporte, el viento y los glaciares pueden tambin transportar arcilla.

CAOLN O ARCILLA DE CHINA. Este tipo de arcilla se encuentra ms corrientemente en China que en cualquier otra parte, de ah su nombre. Son arcillas primarias (aunque tambin existen caoln secundario) que se han formado por la meteorizacin in situ del feldespato. Sus partculas son de gran tamao y por ello resulta menos plstico en comparacin con otras arcillas.

En general su grado de contraccin es bajo debido al grosor de sus granos y tiene poca resistencia en seco.

Segn la plasticidad podramos hablar teniendo en cuenta una de las propiedades de la arcilla como es la plasticidad de dos tipos:

ARCILLAS PLSTICAS: hacen pasta con el agua y se convierten

en modelables. Por sus propiedades, se contraponen al caoln dado que poseen un mayor contenido en hierro, son ms fusibles, ms plsticas y su grano es ms fino. stas poseen un elevado grado de contraccin.

ARCILLAS ANTIPLSTICAS. Confieren a la pasta una determinada estructura, que pueden ser qumicamente inertes en la masa o crear una vitrificacin en altas temperaturas (fundentes).

ARCILLAS REFRACTARIAS. Esta arcilla no es un tipo propiamente dicho dado que se refiere a la resistencia al calor de las arcillas en general independientemente del color, plasticidad Cualquier arcilla que resista la fusin hasta alrededor de los 1.500C puede considerarse como una arcilla refractaria, lo que significa que es relativamente pura y libre de hierro.

ESTRUCTURAS DE LAS ARCILLAS

Es el arreglo de estructuras primarias del suelo (arena, arcilla y limo) formando agregados, partculas sedimentarias o unidades estructurales. Los que afectan a la estructura de las arcillas son: Cantidad de coloides o cementantes. Estado de coloides: (floculados) potencial inico de cationes del complejo. Actividad biolgica. Humedecimiento y secado (expansin y contraccin) Caracterizacin morfolgica de la estructura: Caracterizacin segn tipo (forma)

PROPIEDADES MECNICAS DE LAS ARCILLAS CAPACIDAD DE ABSORCIN

Cuando se trata fundamentalmente de procesos fsicos como la retencin por capilaridad Algunas arcillas pueden absorber agua u otras molculas Ejemplo: Esmectitas Sepiolita y paligorskita HIDRATACIN E HINCHAMIENTO

La absorcin de agua (hidratacin) en el espacio inter-laminar tiene como consecuencia la separacin de las lminas dando lugar al hinchamiento. Ejemplo: Esmectitas

Porosidad de la arcilla

CAOLINITA

Se le reconoce por presentar un color normalmente blanco aunque a veces presenta tonos azulados, amarillentos, es blando de tacto untuoso y se encuentra en masas terrosas sueltas o compactas formando finsimas escamas o laminillas. Se halla en rocas que contienen feldespatos y moscovita (granito, granodiorita, adamellita), como producto de la alteracin. Tambin en sedimentos a partir de la erosin de rocas cidas caolinitizadas.

MONTMORILLONITA

Se le reconoce por su color gris-blanco, amarillo, marrn, rosa, azuloso y se presenta en masas terrosas, agregados foliares y granulares. Es soluble en cidos y se expande al contacto con agua. Para cimentacin de construcciones es uno de los terrenos en los que se deben tomar ms precauciones debido a su carcter expansivo.

BENTONITA

Es una arcilla muy pegajosa con un alto grado de encogimiento y tiene tendencia a fracturarse durante el enfriado. La sdica se hincha cuando toma agua.

ILLITA

Es una arcilla no expansiva, miccea. Debido a su pequeo tamao, la identificacin certera usualmente requiere anlisis de difraccin de rayos X. La illita es un producto de la alteracin o meteorizacin de muscovita y feldespato en ambiente de meteorizacin hdrica y trmica. Es comn en sedimentos, suelos, rocas arcillosas sedimentarias, y en roca metamrfica.

PROBLEMAS EN LA

INGENIERA

Impide la recuperacin al 100% de los testigos

En zonas de fallas tiende a amarrar las tuberas

Prdida de materiales (tuberas y otros).

EN PERFORACIONES DIAMANTINAS

Es dificultoso poder atravesar la zona. Causa diversos accidentes (soterramiento de personal, camionetas, etc.) Prdida o deterioro de materiales (tuberas, barrenos, mquina, percheros, maderas, cimbras, etc. ) Genera deslizamiento en los tajos abiertos

En labores de exploracin, desarrollo y explotacin

Provoca derrumbes (huaycos), causando paralizacin en el trnsito Fracturamiento de vas asfaltadas, debido a la expansin de las arcillas

Los suelos arcillosos pueden inclinar edificios y diversas construcciones Inestabiliza presas, canchas de relave, canchas de desmonte, etc.

EN CARRETERAS

EN CONSTRUCCIONES

Es el proceso de reduccin de volumen de poros, cuando el suelo se compacta aumenta su (densidad aproximada), el espacio perdido es macroporosidad.

COMPACTACIN DE LAS ARCILLAS

Manifestacin de esfuerzos:

ADHESIN: atraccin de la fase liquida sobre la superficie de la fase solida

COHESIN: atraccin entre molculas de agua.

COHERENCIA: cohesin entre partculas solidas

CONSISTENCIA DE LAS ARCILLAS

PEGAJOSO: se manifiesta por adherencia y pegajosidad a otros objetos.

PLSTICA: Manifestada por la elasticidad y capacidad de ser moldeada

BLANDA O SUAVE: caracterizada por la friabilidad

DURA O RGIDA

FORMA DE CONSISTENCIA

ARCILLA APEDERNALADA. Es una arcilla refractaria que ha sido compactada en una masa relativamente dura, densa, parecida a la roca.

ARCILLA PARA TERRACOTA. Arcilla de coccin a bajo fuego que puede utilizarse en la fabricacin de grandes piezas de terracota. Tiene un grano grueso que permite un secado rpido y uniforme.

EL GUMBO. Es una arcilla superficial o del suelo, muy plstica y pegajosa que contiene una cantidad considerable de materia orgnica.

LA GREDA. Arcilla blanca de poca plasticidad. En el comercio se encuentra en forma de polvo o grumos que una vez se haya sedimentado se emplean como engobes sobre cacharros de barro.

OTRAS CLASES DE ARCILLAS

La arcilla es un constituyente universal que cuantifica la mayora de las propiedades qumicas, fsicas o biolgicas de los suelos. Los minerales arcillosos son de gran importancia para los suelos. Ellos por ejemplo son capaces de incorporar y nutrir el suelo con iones como el calcio, potasio o magnesio. Su capacidad de intercambio permite que en el suelo crezcan plantas una y otra vez, por su potencial de intercambio de nutrientes y por el contrario contaminantes. Son constituyentes esenciales de gran parte del suelo y sedimentos debido a que son en su mayor parte productos finales de la formacin de los silicatos que, formado a mayores presiones y temperaturas, en el medio exgenos se hidrolizan.

IMPORTANCIA DE LA ARCILLA

ARCILLAS COMUNES

El principal uso de estos materiales arcillosos se da en el campo de la cermica de construccin(tejas, ladrillos, tubos, baldosas, etc), alfarera tradicional, lozas. Son as mismo son utilizadas en la manufactura de cementos, como fuente de almina y slice, y en la produccin de ridos ligeros (arcillas expandidas).

CAOLIN: Los principales usos a los que se destina en la actualidad son:

Fabricacin de papel

Cermica

Otros usos (como carga ms econmica sustituyendo a las resinas en pinturas, aislantes, caucho)

APLICACIONES INDUSTRIALES

El grado de porosidad de la arcilla depende de la consistencia ms o menos compacta que adopta el cuerpo cermico despus de la ebullicin La arcilla es una roca de aspecto terroso constituida fundamentalmente por filosilicatos de grano muy fino Existen otras clases de arcillas muy importantes como por ejemplo la LA BAUXITA O DIASPORA porque poseen un alto contenido en almina, Pueden ser altamente refractarias y se usan como materia prima para la produccin de aluminio metlico. Los minerales arcillosos son de gran importancia para los suelos. Ellos por ejemplo son capaces de incorporar y nutrir el suelo con iones como el calcio, potasio o magnesio. Su capacidad de intercambio permite que en el suelo crezcan plantas una y otra vez, por su potencial de intercambio de nutrientes y por el contrario contaminante

CONCLUSIONES

En zonas de falla, es necesario el armado de buenos cuadros (bien topeados, encostillados, enrejados, encribados) Monitorear los deslizamientos en los tajos abiertos y carreteras, analizar sus causas, investigar sus comportamientos, para poder evitarlos. Para cimentacin de construcciones, los terrenos de montmorillonita es uno de los suelos en los que se deben tomar ms precauciones debido a su carcter expansivo.

RECOMENDACIONES