En mineralogía, se engloba en un grupo de minerales, cuyas propiedades físico- químicas dependen de su estructura y del tamaño del grano, muy fino.

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Universidad  Autónoma de Tamaulipas

Facultad de Arquitectura, Diseño y Urbanismo

Alumna:

Centeno Dominguez Maria del Rosario

Materia:

CONSTRUCCION CON TIERRA

Carrera: ARQUITECTURA

Dr.  Salvador Roux

Arcilla

En mineralogía, se engloba en un grupo de minerales, cuyas propiedades físico- químicas dependen de su estructura y del tamaño del grano, muy fino.

La arcilla es un material natural que cuando se mezcla con agua en la cantidad adecuada se convierte en una pasta plástica. Es un grupo minerales industriales con diferentes características mineralógicas y genéticas con distintas propiedades tecnológicas y aplicaciones. Estas contribuyen esenciales de gran parte de los suelos y sedimentos.

Las arcillas pueden clasificarse de distintas maneras, ya sea por aspectos tales como:

• Color
• Plasticidad
• Fusibilidad
• Según se encuentren en la naturaleza

Estos factores se deben tomar en cuenta a la hora de elaborar una pieza puesto que son vitales en el desarrollo y acabado de la misma.

Minerales constituitivos de las arcillas

Partiendo de los numerosos minerales que se encuentran en las rocas igneas y metamorficas, los agentes de descomposicion quimica llegan a un producto final: la arcilla.

El comportamiento mecanico de las arcillas se ve decisivamente influido por su estructura en general y consitutcion mineralógica en particular.

Las arcillas estan constituidas basicamente por silicatos de aluminio hidratados, presentando ademas, en algunas ocasiones, silicatos de magnesio, hierro u otros metales, tambien hidratados. Estos minerales tienen casi siempre, una estructura cristalina definida, cuyos atomos se disponen en laminas. Existen dos variedades de tales laminas las silicica y la aluminica.

La primera está formada por un átomo de silicio, rodeado de cuatro de oxígeno, disponiendose el conjunto en forma de tetraedro. Estos tetraedros se agrupan en unidades hexagonales, sirviendo un atomo de oxigeno de nexo entre cada dos tetraedros.

Fisico-quimica de las arcillas

Una de las teorias mas comunes hasta ahora desarrolladas para explicar la estructura interna de las arcillas es la que se presenta a continuacion. La superficie de cada paticula de suelo posee carga electrica negativa. La intensidad de la carga depende de la estructuracion y composicion de la arcilla. Asi la particula atrae a los iones positivos del agua y a cationes de diferentes elementos quimicos, lo anterior conduce en primer lugar al hecho de que cada particula individual del arcilla se ve rodeada de una capa de moleculas de agua orientadas en forma definida y ligadas a su estructura.

Las moleculas de agua son polarizadas, es decir, en ellas no coinciden los centros de gravedad de sus cargas negativas y positivas, sino que funcionan como pequeños dipolos permanententes; que al ligarse a la particula por su carga el polo de carga (-) queda en posibilidad de actuar como origen de atraccion para otros cationes positivos. Los propios cationes atraen moleculas de agua gracias a la naturaleza polarizada de estas de modo que cada cation esta en posibilidad de poseer un volumen de agua en torno a el. El agua absorbida por cada cation aumenta con la carga electrica de este y con su radio ionico. Por lo anterior cuando las particulas del suelo atraen a los cationes, se ve reforzada la pelicula de agua ligada a la particula. El esperor de la pelicula de agua absorbida por el cristal de suelo es asi funcion, no solo de la naturaleza del mismo, sino tambien del tipo de los cationes atraidos.

A las temperaturas  a que se encuentra normalmente en la masa de suelo, la pelicula de agua absorbida por los cristales de arcilla, tendra las propiedades similares a la del hielo solido. Mas alejadas del cristal otras moleculas de agua se encuentran sometidas a presiones gradualmente menores; esta agua tiene propiedades intermedias entre el hielo y el agua en estado liquido normal, pudiendo decirse que su comportamiento es el de un fluido de alta viscosidad.las moleculas de agua no sujetas al cristal por fuerzas de superficie mantienen sus caracteristicas usuales.

Terzaghi y peck estiman que la capa solida y viscosa puede tener un espesor de 0.005 micras, si bien indican que el agua no presenta sus propiedades normales por completo hasta un alejamiento de 0.1 micras aproximadamente, a partir de la superficie del cristal.

Intercambio cationico

Los cristales de arcilla pueden cambiar los cationes absorbidos en su pelicula superficial.

Los cationes intercambiables mas usuales son: na, k, ca, mg, h, y nh4.

Las caolinitas son menos susceptibles de intercambiar sus cationes que las montmorilonitas y las ilitas poseen la propiedad en grado intermedio. La capacidad de intercambio crece con el grado de acidez de los cristales, es decir es mayor si el ph del suelo es menos; la actividad catiónica se hace notable, en general para valores del ph menores que 7. La capacidad de intercambio tambien crece con la velocidad y concentracion de la solucion que circules por la masa de suelo.

Las propiedades mecanicas de una arcilla pueden cambian al variar los cationes conenidos en sus complejos de adsorcion, pues a diferentes cationes ligados corresponden distintos espesores de la pelicula absorbida, lo que se refleja sobre todo en las propiedades deplasticidad y resistencia del suelo. Por esta razon el intercambio cationico forzado se ha usado y se usa para tratar suelos con fines de mejorar su comportamiento mecanico.

En general los cationes pueden disponerse según su efecto benefico decreciente en la resistencia de las arcillas de acuerdo con la lista: nh4, k, fe, al, mg, ba, ca, na, li.

Identificacion de minerales de arcilla

Existen varios procedimientos al alcance del investigador a fin de identificar los minerales constituyentes de una arcilla; los metodos de investigacion por rayos x y el conocido como balance termico de las arcillas son los mas conocidos el microscopio electronico proporciona datos útiles tambien, sobre todo en lo referente a forma y tamaño de las particulas minerales.

Relaciones entre las fases solida y liquida en una arcilla

Nexos primarios que ocurren entre los atomos de un cristal de arcilla son principalmente:

A) nexos ionicos: se establecen entre dos atomos que tencan incompleto el numero de los electrones en sus bandas mas exteriores. Asi un atomono pierde los electrones de su banda extrema que pasan a ocupar los lugares de los electrones faltantes en la banda extrema del otro.

B) nexos covalentes: ocurren entre dos atomos a cada uno de los cuales les falta uno o mas electrones en sus bandas extremas; en estos casos dichos atomos pueden combinarse para compartir un par o mas de electrones de manera que un atomo suple con algunos de sus electrones la deficiencia del vecino, en tanto que este completa al primero compartiendo con el algunos de sus propios electrones.

C) nexo a traves de un nucleo hidrogeno: en ocasiones un atomo de hidrogeno se puede combinar con un atomo de oxigeno, de fluor o de nitrogeno principalmente, cediendo su unico electron al atomo mas pesado. De esta manera el nucleo del atomo de hidrogeno con su carga positiva, puede ejercer fuerzas de cierta consideracion sobre atomos, iones o moleculas vecinos. Esta liga asi establecida a traves del nucleo de hidrogeno resulta mucho mas debil que la ionica o que la covalente, estudiada mas atrás cuando se establece entre dos laminas de las que constituyen un cristal de arcilla, producen nexos de union relativamente debiles y no muy estables.

Nexos secundarios

Son aquellos nexos que se establecen entre las moleculas y a ellos corresponden niveles de energia relativamente bajos en comparacion con los que ocurren entre los atomos.

Relaciones entre las particulas cristalinas de arcilla y el agua

Las relaciones que existen entre los cristales de arcilla que forman la estructura solida del suelo y el agua que las rodea, estan muy lejos de ser comprendidas totalmente, y es mucho lo que falta por dilucidar en torno a ellas; al grado de que es posible ver interpretaciones diferentes y aun contradictorias de los pocos hechos experimentales disponibles, en el relativamente escaso numero de investigadores en estos campos.

Relaciones volumetricas y gravimetricas en los suelos

Fases del suelo. Simbolos y definiciones

En un suelo se distinguen tres fases constituyentes: la solida, la liquida y la gaseosa.

La fase solida esta formada por las particulas minerales del suelo, la liquida por el agua, aunque en los suelos pueden existir otros liquidos de menor significacion, la fase gaseosa comprende sobre todo el aire, la fase gaseosa comprende sobre todo el aire, si bien pueden estar presentes otros gases. La capa viscosa del agua adsorbida que presenta propiedades intermedias entre la fase solida y la liquida suele incluirse en esta ultima, pues es susceptible de desaparecer cuando el suelo es sometido a una fuerte evaporacion.

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