es un tema sobre las arcillas

2. 09 de Setiembre del 2022
CURSO : GEOLOGÍA
SESIÓN N° 4

3. ¿PORQUE LOS OBJETOS OBSERVADOS
TIENEN ESA FORMA?
¿SE RELACIONA CON ALGUN TIPO DE
ROCA?

4. ❖ Conocer y analizar las
Propiedades físico-químico de las
arcillas.

5. PROPIEDADES FÍSICO-QUÍMICO DE
LAS ARCILLAS

6. ORIGEN DE LAS ARCILLAS
La arcilla es un silicoaluminato hidratado, es decir que desde el
punto de vista químico está compuesta de silicio (Si), aluminio (Al),
oxígeno (O) e hidrógeno (H). Los silicatos forman el árbol
genealógico de las arcillas.

7. ORIGEN DE LAS ARCILLAS
➢ Arcilla Figulina: es aquella que contiene impurezas como la
arena, la caliza y los óxidos de hierro.
➢ Arcilla Refractaria: es rica en óxidos metálicos y tiene la
propiedad de ser muy resistente al calor.
➢ Arcilla Roja: esta clase la integra generalmente un depósito de
tipo marino formado por los restos de materiales calcáreos y
ferrígenos, polvo volcánico, restos de esponjas silíceas, dientes
de tiburón, etc. El color rojizo proviene por lo común de sus
componentes férricos. Se ha encontrado que estos depósitos son
muy extensos, y cubren hasta el 60% de la superficie marina.

8. ORIGEN DE LAS ARCILLAS
➢ Arcilla Marga: es un material impermeable y frágil, con un
contenido de caliza de entre 20 y 60%, aproximadamente.
➢ Arcillas de Esquisto o Pizarra: las constituyen formaciones
antiguas que se presentan en forma de estratos o de plaquetas
paralelas que se han dividido por la presión del suelo.
➢ Arcilla Bentonita: nombre comercial de las arcillas tipo
montmorillonita, las que, tratadas con compuestos químicos
aminados (p. ej. dodecilamonio) se vuelven repelentes al agua —
hidrofóbicas—, aunque mantienen gran afinidad por las especies
orgánicas, en particular los aceites, las grasas y los colorantes o
pigmentos naturales.

9. ARCILLA
•La arcilla es una roca sedimentaria
descompuesta constituida 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.

10. Físicamente se considera un coloide, de partículas
extremadamente pequeñas y superficie lisa. El
diámetro de las partículas de la arcilla es inferior a
0,0039 mm. En la fracción textural puede haber
partículas no minerales, los fitolitos. Químicamente
es un silicato hidratado de alúmina, cuya fórmula es:
Al2O3 · 2SiO2 · 2H2O.
ARCILLA

11. CLASIFICACIÓN DE LAS ARCILLAS
ARCILLAS PRIMARIAS:
Las arcillas primarias son las que se encuentran en el mismo lugar en donde
se formaron, es decir, no han sido transportadas por el agua o el viento. Son
muy raras. Siendo sus principales características las de ser: de color blanco
o tirando al gris, poco plásticas y muy puras por lo que no son muy útiles, en
su estado primario, para el ceramista.
La única arcilla primaria pura conocida es el caolín, que tiene un grano más
grueso y es menos plástico y en estado puro es casi blanco. Otras arcillas
primarias se encuentran en Cornwall (Reino Unido), Meissen (Alemania),
Limoges (Francia) y en los estados de Georgia, Alabama y Carolina del Sur
(Estados Unidos).

12. CLASIFICACIÓN DE LAS ARCILLAS
ARCILLAS SECUNDARIAS
Las arcillas secundarias son las más comunes: se han formado a lo largo de
los años separándose de las rocas de origen y sedimentándose, en ocasiones
a distancias considerables. Sus características principales son: tienen
colores muy diversos, según su composición, desde el rojo al negro, pasando
por el amarillo y el gris; en contra de las arcillas primarias, éstas, resultan
muy plásticas por lo que resultan fáciles de trabajar y es con la que la
mayoría de los ceramistas están identificados y familiarizados. También se
les conoce con el nombre de margas.

13. Entre sus componentes básicos debemos destacar las
materias plásticas como el caolín y la arcilla y, los no
plásticos o antiplásticos, como el cuarzo, la arena o la
pegmatita, que prestan un papel fundamental en el
proceso de transformación de los materiales dentro del
horno, actuando como fundentes.
COMPOSICIÓN DE LA ARCILLA

14. Las importantes aplicaciones industriales de este grupo de
minerales radican en sus propiedades físico-químicas. Dichas
propiedades derivan, principalmente, de:
• Su extremadamente pequeño tamaño de partícula.
• Su morfología laminar (filosilicatos).
• Las sustituciones isomórficas, que dan lugar a la aparición de
carga en las láminas y a la presencia de cationes débilmente
ligados en el espacio interlaminar.
PROPIEDADES FISICO-QUÍMICAS

15. PROPIEDADES FISICAS
SUPERFICIE ESPECÍFICA
La superficie específica o área superficial de una arcilla se define como el área
de la superficie externa más el área de la superficie interna (en el caso de que
esta exista) de las partículas constituyentes, por unidad de masa, expresada
en m2/g.
Las arcillas poseen una elevada superficie específica, muy importante para
ciertos usos industriales en los que la interacción sólido-fluido depende
directamente de esta propiedad.

16. CAPACIDAD DE INTERCAMBIO CATIÓNICO
Es una propiedad fundamental de las esmectitas. Son capaces de
cambiar, fácilmente, los iones fijados en la superficie exterior de
sus cristales, en los espacios interlaminares, o en otros espacios
interiores de las estructuras, por otros existentes en las soluciones
acuosas envolventes.
PROPIEDADES FISICAS

17. PROPIEDADES FISICAS
CAPACIDAD DE ABSORCIÓN
Algunas arcillas encuentran su principal campo de aplicación en el
sector de los absorbentes ya que pueden absorber agua u otras
moléculas en el espacio interlaminar (esmectitas) o en los canales
estructurales (sepiolita y paligorskita).

18. PROPIEDADES FISICAS
CAPACIDAD DE ABSORCIÓN
La capacidad de absorción está directamente relacionada con las
características texturales (superficie específica y porosidad) y se
puede hablar de dos tipos de procesos que difícilmente se dan de
forma aislada: absorción (cuando se trata fundamentalmente de
procesos físicos como la retención por capilaridad) y adsorción
(cuando existe una interacción de tipo químico entre el adsorbente,
en este caso la arcilla, y el líquido o gas adsorbido, denominado
adsorbato).

19. HIDRATACIÓN E HINCHAMIENTO
La hidratación y deshidratación del espacio interlaminar son propiedades
características de las esmectitas, y cuya importancia es crucial en los
diferentes usos industriales. Aunque hidratación y deshidratación ocurren con
independencia del tipo de catión de cambio presente, el grado de hidratación sí
está ligado a la naturaleza del catión interlaminar y a la carga de la lámina.
PROPIEDADES FISICAS

20. PLASTICIDAD
Las arcillas son eminentemente plásticas. Esta propiedad se debe a
que el agua forma una envuelta sobre las partículas laminares
produciendo un efecto lubricante que facilita el deslizamiento de
unas partículas sobre otras cuando se ejerce un esfuerzo sobre
ellas.
La elevada plasticidad de las arcillas es consecuencia, nuevamente,
de su morfología laminar, tamaño de partícula extremadamente
pequeño (elevada área superficial) y alta capacidad de hinchamiento.
PROPIEDADES FISICAS

21. PROPIEDADES FISICAS

22. PROPIEDADES FISICAS
TIXOTROPÍA
La tixotropía se define como el fenómeno consistente en la pérdida
de resistencia de un coloide, al amasarlo, y su posterior recuperación
con el tiempo. Las arcillas tixotrópicas cuando son amasadas se
convierten en un verdadero líquido. Si, a continuación, se las deja en
reposo recuperan la cohesión, así como el comportamiento sólido. Para
que una arcilla tixotrópica muestre este especial comportamiento
deberá poseer un contenido en agua próximo a su límite líquido. Por el
contrario, en torno a su límite plástico no existe posibilidad de
comportamiento tixotrópico.

23. PROPIEDADES FISICAS

24. PROPIEDADES QUIMICAS
Toda arcilla esta compuesta, principalmente de arcilla pura que es el
aglutinante de la mezcla que constituye un ladrillo. La arcilla pura esta
compuesta a su vez de un 47% de silice, un 39% de alumina y un 14% de agua.
Es conveniente que la arcilla pura represente como minimo un 25% del total
de la mezcla.
DETERMINACIÓN DE SILICIO:
Los silicatos son los componentes principales de las arcillas. Se representa
como parte del complejo mineral arcilloso, como silicatos detricos no
descompuestos y como sílice libre tanto detrítico como precipitado
bioquímicamente, también por descomposición del cuarzo en cenizas
volcánicas. constituye el 28% de la corteza terrestre.

25. PROPIEDADES QUIMICAS
DETERMINACIÓN DE ALUMINIO:
El aluminio es el elemento metálico mas común en la corteza terrestre y se
presenta en los minerales como feldespatos y micas entre otros. Los
depósitos mas accesibles son los de óxidos hidratados como la bauxita.
DETERMINACION DE HIERRO
El hierro ocupa el cuarto lugar en abundancia en la corteza terrestre ,
(constituye aproximadamente el 4.7% y el segundo lugar entre los metales
después del aluminio.
Se presenta como pigmento oxidado, como parte del material clorótico
existente y excepcionalmente como pirita, marcasita o siderita.

26. PROPIEDADES QUIMICAS
DETERMINACIÓN DE MAGNESIO:
Se presenta en el complejo clorótico y en la composición de ARCILLA del
grupo attapulgita.
El magnesio es maleable y dúctil cuando se calienta. El oxigeno o el agua no
atacan el metal a temperatura ambiente. Reacciona con los ácidos, y cuando
se calienta a 800 °C aproximadamente. El magnesio tiene un punto de fusión
de 649 °C, y de ebullición de 1.107 °C.
DETERMINACION DE CALCIO:
El calcio ocupa el quinto lugar en abundancia en la corteza terrestre, no
se encuentra en estado puro en la naturaleza. Se da en varios
compuestos muy útiles, tales como el carbonato de calcio (CaCO3)
calcita, el mármol, la piedra caliza y la marga.

27. ARCILLAS EXPANSIVAS
Las arcillas expansivas son posiblemente el material más problemático en
ingeniería civil, geotecnia e ingeniería geológica, es por eso, que su
estudio en mecánica de suelos y geotecnia es necesario para lograr que
las obras de ingeniería civil no sufran daños con el pasar del tiempo.
Las arcillas expansivas son aquellas que conforman los suelos arcillosos,
donde el tamaño de las partículas es inferior a 2 micras, y se
caracterizan por la capacidad que de expansión (aumento de volumen)
cuando absorben agua o retracción (disminución de volumen) cuando baja
la humedad.

28. TIPOS DE ARCILLAS EXPANSIVAS
En general todo tipo de arcillas, tienen alta capacidad de retención de
agua, sin embargo existen cierto tipo de arcillas que por su composición y
comportamiento son las más problemáticas, algunas son:
Las arcillas esmectitas
Las arcillas montmorillonitas

29. PROBLEMAS OCASIONAN LAS ARCILLAS EXPANSIVAS
El cambio de volumen en las arcillas expansivas, no es uniforme y no es
constante, además responden a las condiciones físicas, ambientas y
esfuerzos que muchas veces no se puede predecir.
Sin embargo los problemas más comunes que causan en obras de
ingeniería civil son:
• Generación de grietas en varias direcciones debido al asentamiento
(retracción) o expansión de las arcillas.
• Rotura de los elementos estructurales de una obra de construcción.
• Deformación y rotura de los elementos de cimentación.

30. PROBLEMAS OCASIONAN LAS ARCILLAS EXPANSIVAS

31. PROPIEDADES QUIMICAS

32. CASO PRACTICO
En la Urb. El golf de la ciudad de Trujillo, se construye un edificio
de cinco pisos, al iniciar con la excavación de las zanjas y zapatas
nos encontramos con un suelo arcilloso, los peones cuando utilizan la
picota y la palana para excavar, dichas herramientas rebotan y el
avance del trabajo es lento; el Ingeniero de la obra indica que
deben humedecer el área de las zanjas y zapatas y dejarlo hasta el
día siguiente, para que sea más fácil la excavación; y según el
estudio de suelos recomienda que mejore el suelo por tratarse de
una arcilla montmorillonita que al contacto con el agua se expande.
¿Por qué la arcilla se vuelve trabajable cuando se humedece?
¿Qué daños ocasionaría al edificio construido, sino se cumple con la
recomendación del estudio de suelos?

33. Bibliografía
https://www.ecured.cu/Arcilla
http://www.ingenieroambiental.com/nov/ga.pdf

34. GRACIAS