COMPONENTES DEL SUELO - play.qualiconlatam.complay.qualiconlatam.com/.../M1/all/...de_los_suelos.pdf · COMPONENTES DEL SUELO » La concentración de cationes disminuye a medida que

COMPONENTES DEL SUELO

Clasificación general de suelos:

» Orgánicos.

» Turba (mucha materia vegetal, del orden del 20%).

» Suelos peligrosos en ingeniería ya que son muy compresibles.

» Inorgánicos.

» Partículas sólidas amorfas – no abundan en España.

» Partículas sólidas cristalinas: Sulfatos (no abundan, pero son problemáticos), óxidos, hidróxidos, carbonatos, silicatos (muy abundantes, representan mas del 90% de los suelos).

65


» Los cristales de silicatos pueden tener :

• estructura tridimensional: cuarzo, feldespato

• estructura bidimensional: filosilicatos (arcilla: pueden tener una composición química diferente de la roca madre)

» En la Tierra:

• El anión mas abundante es el oxígeno (50%)

• Los cationes mas abundantes son:

Si4+ (27%); Al3+ (8%); Mg++; Ca++; K+; Na+; ...

el mineral mas abundante es el SiO2 = cuarzo

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» Estructuras moleculares:

• Silicio (Si) -> combinaciones tetraédricas

• Alumninio (Al) -> combinaciones tetraédricas y octaédricas

• Otros elementos -> combinaciones octaédricas

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» Estructuras moleculares: los filosilicatos

• Capas superpuestas de cadenas de tetraedros

• Tipos 1:1

• Tipos 2:1

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tetraedros

octaedros

tetraedros

octaedros (como Al, Fe, Mg, ...)

tetraedros


» Composición y estructura molecular de la fase sólida de los minerales arcillosos

• Una partícula típica de arcilla está formada por capas sucesivas de estas estructuras elementales

• En función de los elementos químicos y del tipo de

estructura, se tendrán diferentes minerales

• Ejemplos...

69


70

Octaedro

Al(OH)6-3

SÍLEX

Tetraedro (SiO4)-4

Mg(OH)6-4


71

GIBBSITA

son neutras electricamente

BRUCITA


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» Tipo 1.1 (dos capas)

brucita + una capa de

sílex gibosita + una capa

de sílex

Estructura de la serpentina Estructura de la caolinita


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» Tipo 3.1 (tres capas)

Estructura de la pirofilita Estructura de la moscovita

Gibbsita entre dos capas

de sílex. Substitución

isomorfa de Al3+ por Si4+.

Equilibrio eléctrico con

iones K+

Gibbsita entre

dos capas de

sílex


» Las cadenas de silicatos no son eléctricamente neutras: en la superficie de las partículas se concentran cargas eléctricas negativas, las cuales atraen cationes que, a su vez, atraen moléculas de agua

» Estas moléculas de agua forman a su vez parte de la partícula: es el agua absorbida

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O

HH

HH

O

HH

O

HH

O

O

HH O

HH

CAPA DOBLE partícula “completa”:

partícula “estricta” +

capa doble

partícula

“estricta”


» La concentración de cationes disminuye a medida que aumenta la distancia a la partícula. La capa doble es la capa que tiene un cierto porcentaje (p.e. el 90%) de los cationes atraidos por la partícula.

» El grueso de la capa doble condiciona el comportamiento e interacción de una partícula con sus vecinas, en función del equilibrio de fuerzas atractivas y repulsivas.

• Capa doble grande -> estructura dispersa

• Capa doble pequeña -> estructura floculada

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» Distancia cara–costado de partículas • floculada

• no floculada

» Distancia entre caras • agregada

• dispersa

» Las estructuras floculadas son mas resistentes y rígidas (excepto si tenen muchos poros)

» Las estructuras agregadas tienen menos resistencia, pero son mas plásticas y deformables

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» La capa doble disminuye si aumenta

• la concentración de cationes (sales)

• la valencia del catión

• la temperatura

» La capa doble disminye si disminuye

• la constante dieléctrica del medio

• el pH

• el tamaño del catión

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» Parámetros de estado del suelo.

» Fundamentales en la caracterización del suelo. No son más que relaciones entre pesos y volúmenes de los los constituyentes básicos del suelo:

• parte sólida,

• agua,

• gas.

» Se parte de la distribución idealizada ya vista:

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Vt : volumen total

Va : volumen de aire

Vw : volumen de agua

Vs : volumen de sólidos

Vp : volumen de huecos

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» Porosidad

» Índice de huecos

» Humedad

» Grado de saturación

80


» Densidad Relativa

» 0 ≤ Dr ≤ 1 (se suele expresar en %)

» Es difícil de determinar, ya que emax y emin son de difícil determinación

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max

max min

r

e eD

e e

denso (100%) suelto (0%)


» Grado de Saturación

» 0 ≤ Sr ≤ 1 (ó en %)

» Para arcillas, en general Sr > 0.8

» Para arenas, 0 ≤ Sr ≤ 1

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wr

p

VS

V


» Humedad

» 0 ≤ w ≤ ∞ (ó en %)

» Para arena saturada: 20~30%

» Para arcilla saturada: 25~60%

» Para turba: 100~3000%

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w

s

Ww

W


» Peso específico natural

84

tn

t

W

V


» Peso específico saturado

» Peso específico sumergido

85

s p w

sat

t

W V

V

sat w


» Se pueden plantear diversas relaciones, que son útiles para determinar estos parámetros a partir de datos conocidos, o estimados en laboratorio.

» Algunas relaciones...

86

(1 )(1 )

(1 )(1 )

1

(1 ) (1 ) (1 )

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