ARCILLAS DESDE UN PUNTO DE VISTA INGENIERIL

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ARCILLAS DESDE UN PUNTO DE VISTA INGENIERIL

Para la mayor parte de actuaciones sobre el terreno, las propiedades que determinan el comportamiento de un suelo pueden determinarse a partir de ensayos estandarizados de laboratorio más o menos laboriosos. La mayor parte de estos ensayos se ocupan de la evaluación de parámetros tales como el contenido de humedad, permeabilidad, porosidad, densidad, forma y tamaño de las partículas (granulometría), estructura, plasticidad, capacidad de hinchamiento, etc. Sin embargo, hay situaciones en las que es importante comprender por qué un suelo se comporta de la manera que lo hace antes de poder aplicar una solución geotécnica adecuada a un problema. Para ello es necesario conocer el suelo no sólo desde el punto de vista macro estructural sino también del micro estructural, esto es, su mineralogía, composición y las interacciones con los fluidos de su entorno, principalmente agua.

[pic 4]Los minerales arcillosos son producto de la meteorización química y están compuestos en su mayor parte por silicatos de aluminio hidratado. Las partículas que lo constituye son muy pequeñas y su comportamiento está dominado principalmente por la actividad electrolítica. En general tiene una carga negativa neta y presenta afinidad por el agua.

Los minerales arcillosos tienen forma cristalina y están constituidos por dos unidades estructurales: la unidad tetraédrica, en la cual cuatro moléculas oxigeno encierran un átomo de silicio como se muestra en la figura 3.5a, y la unida octaédrica, en la cual un átomo de aluminio o magnesio está encerrado por seis grupos hidróxidos, como se muestra en la figura 3.5b. De acuerdo con la organización de estas unidades estructurales en la red cristalinas, los minerales arcillosos se dividen en tres grupos principales:

1. Las caolinitas.

2. Las ilitas.

3. Las montmorilonitas.

GRUPO DE LAS CAOLINITAS

El bloque estructural de este grupo de minerales tiene un espesor de 7A y está formado por una capa de unidades tetraédrica y una capa de unidades octaédrica. Un gran número de estos bloques se unen entre sí para formar partículas 500-1,000A de espesor, como se muestra en la figurar 3.5c, y con una relación típica diámetro/espesor de 10-20. Los enlaces iónicos de hidrógenos entre bloques crean una estructura relativamente estable en la que no penetra en agua con facilidad.

Estas caolinitas presentan una baja absorción de agua y una baja susceptibilidad a la retracción y a la expansión al ser sometida a variaciones de humedad.

Usos en la construcción: Terraplén, usado para producir arcillas pesadas, en pistas para aterrizaje de aviones, en mezclas termoplásticas para techar, como relleno en linóleo y en cementos resistentes a los ácidos y refractarios. En el concreto mejora la durabilidad, remueve el hidróxido de calcio químicamente activo, mejora la porosidad y la adhesión entre el cemento, la arena y la grava.

GRUPO DE LAS ILITAS

El bloque estructural de este grupo tiene un espesor de 10A, y está formado por una capa de unidades octaédricas en medio de dos capas de unidades tetraédricas orientadas en forma opuesta. Sin embargo, algunos de los silicios (Si4+) localizados en las unidades tetraédricas son reemplazados por aluminio (Al3+). Esto implica que un ion de menor valencia reemplaza a otro de mayor valencia, lo cual hace que se adhieran iones potasio (K+) entre los bloques en un intento por compensar el déficit de cargas. La adherencia entre las capas de vida a los iones de potasio permite la unión entre bloques como se muestra en la figura 3.5d, pero la adherencia es menos estable que la creada por los enlaces de hidrogeno en las partículas de caolinita, por ello las partículas de ilita solo alcanza un espesor de 200-300A y tiene una relación típica diámetro/espesor del orden 20-50.

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