UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL

FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS

ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL

TEMA

TIPOS DE ARCILLACAOLINITA

MONTMORILLONITA

ILLITA

INTEGRANTES DEL GRUPO

CÁRDENAS NORYCHABLA SALAS ANDREINA DEL ROCÍO

GUTIERREZ QUIÑONEZ TATIANAHORMIGA DÍAZ MARIA CAMILA

JIMENEZ EDISONLAINEZ MERCHAN LUIS

LUMBI TASGACHO JAVIERROSALES ESPINOZA ANTHONY

PROFESOR

ING. VICENTE DE TOLEDO LEÓN

MATERIA

LABORATORIO DE SUELOS I

SUBGRUPO

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Contenido

ARCILLA...................................................................................................................................2

CACTERÍSTICAS PRINCIPALES...........................................................................................3

CONSTITUCION MINEROLOGICA.......................................................................................4

ESTRUCTURA DE LAS ARCILLAS:......................................................................................4

CLASIFICACIÓN DE LAS ARCILLAS EN BASE A SU ESTABILIDAD............................5

DIFERENCIA ENTRE ABSORCIÓN Y ADSORCIÓN..........................................................8

PENETRÓMETROS..................................................................................................................9

PENETRÓMETRO DINÁMICO.............................................................................................10

LOS PENETRÓMETROS ESTÁTICOS O PRUEBAS O ENSAYOS DE PENETRACIÓN ESTÁTICA...............................................................................................................................10

VENTAJAS DEL SPT..............................................................................................................11

CUCHARA PARTIDA.............................................................................................................11

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ARCILLA

La arcilla es un suelo o roca sedimentaria constituido por agregados de silicatos de aluminio hidratados, procedentes de la descomposición de rocas que contienen feldespato, como el granito. Presenta diversas coloraciones según las impurezas que contiene, desde el rojo anaranjado hasta el blanco cuando es pura.

Colores de la arcilla

Físicamente se considera un coloide, de partículas extremadamente pequeñas y superficie lisa. El diámetro de las partículas de la arcilla es inferior a 0,002 mm. En la fracción textural arcilla puede haber partículas no minerales, los fitolitos. Químicamente es un silicato hidratado de aluminio, cuya fórmula es: Al2O3 · 2Si O 2 · 2H2O.

Se caracteriza por adquirir plasticidad al ser mezclada con agua, y también sonoridad y dureza al calentarla por encima de 800 °C.

CACTERÍSTICAS PRINCIPALES

PLASTICIDAD

Mediante la adición de una cierta cantidad de agua, la arcilla puede adquirir la forma que uno desee.

TRANSPIRABLE

Disminuye el volumen debido a la evaporación del agua contenida en la pasta se produce un encogimiento o merma durante el secado.

REFRACTARIEDAD

Es decir resisten los aumentos de temperatura.

POROSIDAD

Es la capacidad de un material de absorber líquidos.

COLOR

Las arcillas presentan coloraciones diversas después de la cocción debido a la presencia en ellas de óxido de hierro, carbonato calcio.

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TEXTURA

Físicamente se considera un coloide, de partículas extremadamente pequeñas y superficie lisa.

Propiedades de la arcilla.

CONSTITUCION MINEROLOGICALa constitución mineralógica de las arcillas, influye en forma directa sobre su comportamiento mecánico, estas están constituidas en su mayoría por  silicatos de aluminio hidratados, presentando además, en algunas ocasiones, silicatos de magnesio, hierro u otros metales también hidratados. 

Estos minerales tienen casi siempre una estructura cristalina definida, cuyos átomos se disponen en láminas. Existiendo dos variedades de tales láminas:

• la sílica

• y la alumínica

Los elementos principales de la naturaleza que forman los minerales arcillosos, son el Aluminio con una carga positiva de 3, el Silicio con una carga positiva de 4 y el Magnesio con una carga positiva de 2.

Estos elementos al combinarse, forman a los minerales arcillosos como; la Montmorillonita que tiene una alta capacidad para absorber agua; la illita que presenta una capacidad media para absorber agua y la Caolinita que tiene una capacidad baja para absorber agua.

Esta capacidad de absorción, se debe al tipo de elemento que los constituye, ya que los elementos con mayor valencia positiva, tienen más uniones con los iones negativos del agua y por ende una mayor capacidad de absorber agua.

Dependiendo de la cantidad y combinación de elementos para formar un mineral de arcilla (Cristales o láminas), estos tienen diferente capacidad de enlazarse con el hidróxido (Ionizarse), lo que produce que dichas láminas posean cargas eléctricas con diferente intensidad, lo que genera diferentes estructuras en las arcillas como las siguientes:

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ESTRUCTURA DE LAS ARCILLAS: LÁMINA DEL TIPO SILÍCICO

Una lámina del tipo silícico se encuentra formada por un átomo de silicio rodeado de cuatro átomos de oxígeno, arreglándose el conjunto en forma de tetraedro. Estos tetraedros se agrupan entre si formando una unidad hexagonal, la cual se repite indefinidamente constituyendo una retícula laminar.

La unión entre cada dos tetraedros se lleva a cabo mediante un mismo átomo de oxígeno. Algunas entidades consideran como arcillas a las partículas menores a 0,002 mm

LÁMINA DEL TIPO ALUMÍNICO

Una lámina del tipo alumínico está formada por un átomo de aluminio rodeado de seis átomos de oxígeno de oxígeno e hidrógeno, arreglándose el conjunto en forma de octaedro, los cuales se agrupan entre sí mediante un átomo común de oxígeno, repitiéndose la formación indefinidamente y dando como resultado una retícula laminar alumínica.

CLASIFICACIÓN DE LAS ARCILLAS EN BASE A SU ESTABILIDAD

Grupo de la caolinita o Arcillas Caolinitas:

El caolinítico (del nombre chino Kau-ling), que procede de la carbonatación de la ortoclasa(feldespato potásico). La caolinita (Al4Si4O10 (OH)8) es el principal constituyente del caolín. Las caolinitas son producto de la meteorización del feldespato ortoclasa proveniente del granito y comúnmente se encuentran en suelos compuestos de sedimento, es una arcilla blanca muy pura.

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Están formadas por una lámina de silicio y una de aluminio. La unión de estas arcillas no permite la penetración de moléculas de agua entre ellas (se les considera estables). Algunos minerales de arcilla que pertenecen a este grupo son: la dickita que tiene la misma composición de la caolinita pero con un orden diferente en sus láminas y la halosita que generalmente aparece en algunos suelos tropicales, cuyas láminas en forma tubular están enlazadas por moléculas de agua.

Es una arcilla blanca muy pura que se utiliza para la fabricación de porcelanas y de aprestos para almidonar. También es utilizada en ciertos medicamentos y como agente adsorbente.

Aplicación CaracterísticasPapel En el recubrimiento del papel, reduce la porosidad y da suavidad y brillo a

la superficieRefractarios En la elaboración de perfiles, bloques y ladrillos refractarios, así como

cemento refractario y resistente a los ácidosCerámica En la fabricación de sanitarios, comedores, porcelana eléctrica y tejas de

alto grado, vajillas, objetos de bañoVidrio En la formulación de vidrio.Pinturas En la elaboración de pigmentos de extensión para pinturas y en la

fabricación de tintas. Se usa como dilatador para su inercia química, suave fluidez, facilidad de dispersión y por no ser abrasivo.

Plásticos Es usado como relleno en hules y plásticos y auxiliar en procesos de filtración. En revestimientos plásticos para ductos y tejas plásticas.

Agroquímicos

Forma parte de los componentes de insecticidas y pesticidas bien como material de acompañamiento a insecticidas presentados en polvo o bien solo.

Farmacéutica En la elaboración de medicamentos por ser químicamente inerte y libre de bacterias.

Cosméticos Es uno de los principales componentes de los cosméticos.Construcción 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.

Otros usos en la construcción: • Terraplén

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• material crudo en la formulación de crisolita • placas de vidrio • 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 cojines de fieltro para paneles o tableros de metal. • En revestimientos plásticos para ductos, ladrillos para pisos y para sellar mezclas. • En mezclas termoplásticas para techar. • 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.

El caolín (caolinita) es usado en la fabricación de porcelana, pinturas de caucho o emulsionadas, ya que por su blancura es de alto grado de rendimiento. Cuando la materia no es muy pura, se utiliza en fabricación de papel. También se utiliza para la fabricación de los siguientes productos:

Usos de la caolinita.

Grupo de la illita o Arcilla iIlita:

La illita es un mineral de la clase silicatos, según la clasificación de Strunz, del grupo de las micas. Es el resultado de la meteorización de las micas, es similar en muchos aspectos a la mica blanca pero tiene menos potasio y más agua en su composición.

Se presenta en forma de hojuelas, es una arcilla no expansiva, micácea. La illita es un filosilicato o silicato laminar. Estructuralmente la illita es bastante similar a la moscovita o a la sericita con algo más de silicio, magnesio, hierro, y agua; y ligeramente menos aluminio tetraédrico y potasio interlaminar. Están formadas por una lámina de aluminio entre dos de silicio. Son menos expansivas que las montmorillonitas y su comportamiento es más favorable para el ingeniero civil.

Debido a que el enlace es más débil que el de la caolinita sus partículas son más pequeñas y delgadas.

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Grupo de la montmorillonitas o Arcillas Montmorillonitas:

Es el constituyente principal de la bentonita y otras variedades similares de arcilla. Las montmorillonitas suelen ser el resultado de la meteorización del feldespato plagioclasas en los depósitos de ceniza volcánica. Es un mineral del grupo de los silicatos, subgrupo filosilicatos, es un hidrosilicato de magnesio y aluminio, con otros posibles elementos. Están formadas por una lámina de aluminio (gibsita o brucita) entre dos de silicio. Su unión es débil por lo que las moléculas de agua pueden introducirse en la estructura con facilidad, por lo que son inestables en presencia de agua y pueden producir problemas en las construcciones que se cimienten en este tipo de arcillas.

Una característica particular de los minerales del grupo de la montmorillonita es su considerable aumento de volumen al absorber partículas de agua.

Usos: La montmorillonita se usa como:

Sustrato en cultivos hidropónicos.

Árido para elaborar hormigones de baja densidad.

Aislante térmico y acústico (paredes).

Para aumentar la viscosidad en aceites lubricantes.

Excipiente en medicamentos.

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DIFERENCIA ENTRE ABSORCIÓN Y ADSORCIÓN. ABSORCIÓN:

Algunas arcillas tienen su principal aplicación en el sector de los absorbentes. La capacidad de absorción está directamente relacionada con la superficie específica y la porosidad. La absorción de agua de arcillas absorbentes es mayor del 100% con respecto al peso.

ADSORCIÓN:

La adsorción es un proceso por el cual átomos, iones o moléculas son atrapados o retenidos en la superficie de un material en contraposición a la absorción. Químicamente la adsorción de una sustancia es su acumulación en una determinada superficie interfacial entre dos fases. El resultado es la formación de una película líquida o gaseosa en la superficie de un cuerpo sólido o líquido.

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PENETRÓMETROS Ensayos de penetración

Los ensayos o pruebas de penetración son pruebas realizadas para la determinación de las características geotécnicas de un terreno, como parte de las técnicas de reconocimiento de un reconocimiento geotécnico.

Constituyen un método sencillo e intuitivo de apreciar la consistencia de un terreno: forzar la penetración de un elemento, relacionando dicha consistencia con la aparición de la resistencia que opone el terreno a la hinca de este elemento.

Con los datos de resistencia a la penetración que se obtienen en un ensayo de estas características, es posible, gracias a la experiencia geotécnica, establecer una serie de correlaciones para distintos tipos de suelo, con el fin de conseguir caracterizarlo geotécnicamente.

Aunque su utilidad sea grande, particularmente en la determinación de la profundidad de las capas competentes o de rechazo en la hinca, dicha técnica de reconocimiento del terreno de la que se obtiene de forma indirecta las características y propiedades del terreno, ha de ser por fuerza de poca precisión. Esto hace que haya quien no considere estos métodos, auténticos ensayos "in situ", denominándolos más bien como pruebas de penetración, o directamente con el término de "penetrómetro".

Excepto un tipo de prueba de penetración ( SPT ), que se realiza exclusivamente en la ejecución de   sondeos , el resto de penetrómetros constituyen en sí mismos una actividad separada y concreta entre las desarrolladas en una campaña de   reconocimiento.

La relativa rapidez y economía de ejecución respecto a la realización de sondeos, hace que sean muy utilizados. Hay que llamar la atención, sin embargo, de que su uso es la detección de capas estratigráficas del terreno ya conocidas y delimitadas por la ejecución previa de sondeos o por una gran experiencia local si la obra es de poca importancia. Por ello, su empleo debe ser el de complementar una campaña en la que se haya realizado (o previsto realizar) un número de sondeos apropiado para la caracterización de los distintos niveles de terreno, y en absoluto el de constituir el sistema básico o principal de reconocimiento.

Según la forma de aplicar la energía para la hinca del útil de penetración, las pruebas de penetración pueden clasificarse en:

Penetrómetros dinámicos, en los que la energía se aplica mediante golpeo o impacto con una maza.

Penetrómetros estáticos, en los que la energía de hinca se aplica mediante presión.

PENETRÓMETRO DINÁMICOLos penetrómetros dinámicos o pruebas o ensayos de penetración dinámica, son un tipo de ensayos de penetración, empleados en la determinación de las características geotécnicas de un terreno, como parte de las técnicas de reconocimiento de un reconocimiento geotécnico.

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Consisten en la introducción en el terreno de un elemento de penetración, generalmente de forma cónica, unido solidariamente a un varillaje. La hinca se realiza por golpeo de una maza con un peso definido, sobre una sufridera o cabezal colocado en la parte superior del varillaje.

Dicha maza se eleva a una altura fijada, y se deja caer libremente. El resultado del ensayo es el número de golpes necesario para que el penetrómetro se introduzca una determinada profundidad.

Exceptuando el ensayo de penetración estándar o SPT, que es un tipo de penetrómetro que se realiza exclusivamente en el interior de un sondeo y durante su ejecución, el resto, (DPSH, DPH y Borros), se consideran penetrómetros continuos, ya que proporcionan una medida continua de la resistencia a la penetración, desde la superficie hasta la profundidad máxima que se quiere alcanzar con el ensayo, o hasta obtener el rechazo a la hinca.

LOS PENETRÓMETROS ESTÁTICOS O PRUEBAS O ENSAYOS DE PENETRACIÓN ESTÁTICA

Son un tipo de ensayos de penetración, empleados en la determinación de las características geotécnicas de un terreno, como parte de las técnicas de reconocimiento de un reconocimiento geotécnico.

Consisten en hincar una varilla terminada en una punta cónica, materializándose la energía de hinca, mediante gatos generalmente hidráulicos, que proporcionana la fuerza necesaria para profundizar en el terreno.

El ensayo de penetración estándar o SPT (del inglés Standard Penetration Test), es un tipo de prueba de penetración dinámica, empleada para ensayar terrenos en los que se quiere realizar un reconocimiento geotécnico.

Constituye el ensayo o prueba más utilizado en la realización de sondeos, y se realiza en el fondo de la perforación.

Consiste en contar el número de golpes necesarios para que se introduzca a una determinada profundidad una cuchara (cilíndrica y hueca) muy robusta (diámetro exterior de 51 milímetros e interior de 35 milímetros, lo que supone una relación de áreas superior a 100), que permite tomar una muestra, naturalmente alterada, en su interior. El peso de la masa está normalizado, así como la altura de caída libre, siendo de 63'5 kilopondios y 76 centímetros respectivamente.

VENTAJAS DEL SPTUna ventaja adicional es que al ser la cuchara SPT un tomamuestras, permite visualizar el terreno donde se ha realizado la prueba y realizar ensayos de identificación, y en el caso de terreno arcilloso, de obtención de la humedad natural.

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CUCHARA PARTIDA

Se considera una muestra alterada SPT, las cuales conservan sólo algunas de las propiedades del terreno en su estado natural, que permite obtener muestras de aproximadamente 2”de diámetro. En el año 1922 aparecen las primeras referencias de una cuchara partida de 2” de diámetro exterior, que se hincaba en el terreno a distintas profundidades y que luego en la superficie se podía abrir, quedando la muestra de suelos recuperada, expuesta para su revisión ocular. Esta referencia está vinculada a la empresa Raymond Concrete Pile, que para ese entonces, había adquirido a la empresa del Ing. C. R. Gow.

En 1930 comenzó a reglamentarse el método de ensayo con la realización de mediciones de la resistencia a la penetración de una cuchara partida (de 2 pulgadas) bajo una carrera de 12 pulgadas, empleando una maza de 63,5 kg. que caía desde 76,2 cm. de altura.

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