NATURALEZA Y ESTRUCTURA DE LOS MINERALES DE ARCILLA

Los minerales de arcilla se producen por el intemperismo sobre feldespatos y micas. Forman parte de un grupo llamado minerales de retícula laminar. Son de tamaño muy pequeño y de forma muy plana y presentan una carga eléctrica negativa.

Para explicar las propiedades de los suelos arcillosos, es necesario comprender su estructura reticulolaminar. Éstas estructuras se forman cuando los iones de oxigeno se enlazan covalentemente entre varias unidades. De esta forma una lámina de sílice queda formada por tetraedros enlazados. Las unidades octaédricas también se enlazan entre sí en sus vértices para formar una lámina que puede ser gisbita; está forma una estructura dioctaedrica o bien brucita.

La separación entre los iones externos de las láminas tetraédricas y octaedricas es similar para que puedan unirse por medio de iones de oxígeno, esto hace posible dos tipos de estructuras de dos o tres láminas.

Las partículas minerales se van formando por acumulación de las láminas en forma de pilas enlazada. Los minerales arcillosos son los miembros de ese grupo de retícula laminar. Dependiendo de la apelación de las láminas, así como el tipo de iones que proveen, se pueden identificar cuatro grupos de minerales:

Caolinita: derivadas del interperismo del feldespato ortoclasa, ingrediente esencial del granito. Su estructura consiste en una distribución de dos láminas de sílice y gibsita fuertemente enlazadas.

Ilita: Es la degradación de las micas en condiciones marinas, da como resultado minerales estructuralmente similares. Su estructura consiste en arreglos de tres láminas de gibsita, proporcionando el enlace entre las láminas de sílice. Su enlace es más débil que el de la caolinita, su resultado son partículas más pequeñas y delgadas

Montmorilonita: Suelen ser el resultado de una degradación adicional de la ilita, y también puede formarse por el interperismo del feldespato plagioclasa en los depósitos de cenizas volcánicas.Su estructura consiste en distribución de tres laminas, cuya lamina octaédrica intermedia siempre es gibsita.

Vermiculita: Contiene productos del interperismo de la biotita y clorita. Su estructura el similar a la montmorilonita, excepto que los cationes que proporcionan los enlaces entre las láminas son predominantemente de Mg.

PROPIEDADES IMPORTANTES DE LOS MINERALES DE ARCILLA

Su característica más importante de cualquier material arcilloso natural es su forma laminar. Varias propiedades se atribuyen a este factor, lo pequeño de sus partículas y su carga eléctrica negativa superficial.

Sus principales propiedades son:

Área superficial: Entre más pequeña y más laminar sea la partícula, su área será mayor Carga superficial y absorción: Dichas superficies presentan una carga eléctrica negativa,

puesto que las moléculas de agua son dipolares, tiene un extremo negativo y otro positivo, se forma una capa de agua que se une a la superficie del mineral por medio de un enlace de hidrogeno.

Capacidad de intercambio básico: La carga superficial negativa total exhibida por todos los minerales de arcilla se pueden neutralizar de varias maneras. Por lo general, entre los cationes en las cargas absorbidas y los propios del agua de los poros se establece equilibrio.

Floculación y dispersión: las interacciones que se desarrollan entre dos partículas próximas entre sí en una solución acuosa, serán afectadas por dos tipos de fuerzas: La atracción entre partículas debida a las fuerzas de enlaces secundarios Fuerzas de repulsión debidas a la naturaleza de cargas negativas de la superficie de la

partícula ya de la cama adsorbida. Expansión y contracción: Las fuerzas entre las partículas y de las capas absorbidas pueden

alcanzar el equilibrio en condiciones de presión y temperaturas ambientales constantes debido al movimiento de las moléculas de agua.

Plasticidad y cohesión: La propiedad más característica de los suelos de arcilla es su plasticidad, que es la capacidad de adquirir y retener una nueva forma cuando se moldean.

La consistencia plástica de una mezcla de arcilla/agua, de un suelo arcilloso depende con el grado de contenido de humedad. El efecto enlazante de esta succión produce un tipo de tensión interna llamada cohesión.

Cuando el agua presente es suficiente como para permitir que las partículas resbalen unas sobre otras sin producir grietas de tensión interna, se dice que el suelo alcanza su límite plástico.

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE

MÉXICO

INGENIERÍA CIVIL

COMPORTAMIENTO DE LOS SUELOS

M. EN I. MARÍA LUISA JIMÉNEZ

LUIS ENRIQUE RUIZ ESCALANTE