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Campus GuanajuatoDepartamento de Ingeniería Civil

Mecánica De Suelos I

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RESUMEN 

Fisico-Quimica de las arcillas

Generalidades

En los granos gruesos de los suelos, las fuerzas de gravitación predominan sobreotras fuerzas, por eso todas la partículas gruesas tiene comportamiento similar.

En los suelos de grano muy fino, las fuerzas de otros tipos ejercen acción

importantísima. En general, se estima que esta actividad en la superficie de la

partícula individual es fundamental para tamaños menores a (0.00mm!.

"a teoría para e#plicar la estructura interna de las arcillas es la que sigue$

En primer lugar, al %ec%o de que cada partícula individual de arcilla se ve rodeada

de una capa de mol&culas de agua orientadas en forma definida y ligadas a su

estructura.

"as mol&culas son polarizadas, en ellas no coinciden los centros de gravedad de

sus cargas que funcionan como pequeños dipolos permanentes al ligarse a la

partícula por su carga ('!, el polo de carga (! queda en posibilidad de actuar como

atracción para cationes positivos. "os propios cationes atraen mol&culas de agua,

el agua absorbida por cada catión aumenta con la carga el&ctrica de este y con su

radio iónico. Entonces se entiende que a las temperaturas a las que se encuentra

normalmente la masa del suelo, la película de agua absorbida por los cristales de

arcilla, tendr) propiedades similares a las del %ielo solido (capa solida!. *)s

alejadas del cristal, otras mol&culas de agua se encuentran sometidas a presiones

gradualmente menores, esta agua tiene propiedades intermedias entre el %ielo y el

agua (capa viscosa!.

+erzag%i y ec- estiman que la capa solida y viscosa puede tener un espesor de

0.00 micras, si bien indican que el agua no presenta sus propiedades normales

%asta un alejamiento de 0./ micras a partir de la superficie de cristal.

Intercambio Catiónico

"os cristales de arcilla pueden cambiar los cationes absorbidos en su película

superficial.

"as caolinitas son menos susceptibles de intercambiar sus cationes que las

montmorilonitas y las ilitas poseen la propiedad en grado intermedio.

"a capacidad de intercambio crece con el grado de acidez de los cristales es decir$

Es mayor si el p del suelo es menor  "a actividad catiónica se %ace notable, para valores de p menores que 1

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"a capacidad de intercambio tambi&n crece con la velocidad y la

concentración de la solución que circule por el suelo.

"as propiedades mec)nicas de una arcilla pueden cambiar al variar los cationes

contenidos en sus complejos de absorción. or esta razón el intercambio catiónico

forzado se %a usado y se usa para tratar suelos con fines de mejorar su

comportamiento mec)nico.

Identificación de minerales de arcilla

"os rayos 2 se difractan a su paso a trav&s de una muestra de arcilla y

cada trayectoria de difracción es una imagen de distintos planos atómicos.

*odernamente se %an usado otros procedimientos de difracción

electrónica, que ofrece mayores posibilidades. El efecto de las altas temperaturas sobre una arcilla es e#traer el agua de

sus retículas laminares transformando un mineral de arcilla en otro

compuesto químico.

El microscopio electrónico permite distinguir minerales de forma muy típicapero sus resultados no son muy satisfactorios.

3nvestigación por altas temperaturas, es dudosa, sobre todo en arcillas

formadas por mezclas mineralógicas. El an)lisis químico es 4til, pero da la composición integral de la arcilla.

Relaciones entre las fases sólida y liquida en una arcilla

  5ntes de e#poner ideas sobre las relaciones aguacristal parece conveniente

mencionar ne#os entre los )tomos, estos ne#os son los siguientes$

/.  6e#os primarios 6e#os iónicos$ se establecen entre dos )tomos que tengan incompleto el

n4mero de electrones en sus bandas m)s e#teriores. 5sí un )tomo pierde

electrones, que pasan a ocupar los lugares faltantes de su banda e#terna. 6e#os covalentes$ ocurren entre dos )tomos a cada uno les falta uno o m)s

electrones en sus bandas e#tremas7 en estos casos dic%os )tomos pueden

combinarse para compartir un par o m)s de electrones. 6e#o a trav&s de un n4cleo de %idrogeno$ En ocasiones un )tomo de

%idrogeno puede combinarse a un )tomo de o#ígeno, de fl4or o de

nitrógeno cediendo su 4nico electrón al )tomo m)s pesado.. 6e#os secundarios$ ne#os que se establecen entre la mol&cula y niveles de

energía relativamente bajos en comparación con los que ocurren en los)tomos.El ne#o m)s importante es el que resulta de la e#istencia de las llamadas

8uerzas de 9an der :aals en estas mol&culas los centros de carga

negativa y positiva no coinciden, de manera que la mol&cula en conjunto

funciona como un pequeño dipolo. Estas fuerzas pueden ejercerse entre las

mol&culas que forman dos l)minas de un cristal de arcilla dando lugar a un

ne#o especial entre ellas.

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"os ne#os secundarios pueden establecerse entre cualquier tipo de

mol&culas que sean pertenecientes al cristal del suelo, unas al cristal y

otras al agua que los rodea o bien que ocurran entre esas mol&culas y los

iones de solución.

;elaciones entre las partículas cristalinas de arcilla y agua.