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Arcillas

La arcilla es un tipo de roca natural sedimentaria. Proviene de la descomposicin

de las rocas Feldespato, siendo un silicato alumnico hidratado.

Es un material de grano generalmente fino y capaz de convertirse en una masaplstica al mezclarse con cierta cantidad de agua. La arcilla es un constituyente

importante de la corteza terrestre, de ah su gran importancia para nosotros como

ingenieros civiles ya que al conocer como est compuesta nuestra corteza

terrestre podremos saber como enfrentarnos a los distintos problemas que se nos

presenten.

Caractersticas de las arcillas

y Material de estructura laminar

y

Sumamente higroscpicoy Su masa se expande con el agua

y Con la humedad se reblandece y se vuelve plstica

y Adquiere gran dureza al ser sometida a temperaturas mayores a 600C

Clasificacin de las arcillas

Desde el punto de vista geolgico: Se pueden distinguir entre primarias las cuales

son de tipo hipognico y que permanecieron en el mismo lugar de su formacin, y

las secundarias que fueron acarreadas a lugares diferentes al de su origen.

y Fluviales: Depositadas por ros y siendo depsitos de baja calidad

y Lacustres: Asentados en lagos y estando en capas uniformes de buena

calidad

y En deltas: Son arenosas y de composicin irregular

y Glaciales: Formadas por la accin de grandes masas de hielo sobre rocas

cristalinas

Propiedades de las arcillas

Tamao del grano: El orden del tamao arcilloso vara desde 0.005mm. hasta

dimensiones coloidales, teniendo muchas partculas arcillosas un dimetro inferior

a 0.0002mm.

Superficie especfica: Es el rea de la superficie externas ms el rea de la

superficie interna, en general poseen una elevada superficie especfica.

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Plasticidad: Esta propiedad se debe a que el agua acta como una envoltura en

las partculas laminares de la arcilla, produciendo un efecto lubricante que facilita

el deslizamiento sobre otras partculas. Esto se debe a la morfologa laminar y la

capacidad de hinchamiento de la arcilla.

Tixotropa: Esta propiedad se da a conocer cuando las arcillas son amasadas y seconvierten en un estado liquido, y si a continuacin se les deja en reposo y

recuperan la cohesin y el comportamiento solido, se puede decir que cumplen

con la propiedad.

Capacidad de absorcin: Est directamente relacionada con las caractersticas

texturales (superficie especfica y porosidad) y existen dos tipos de procesos. El

de absorcin (procesos fsicos) y el de adsorcin (procesos e interaccin qumica).

Consolidacin: Son propensas a esta propiedad debido a que el contenido de

agua entre las aperturas de las arcillas es relativamente alto.

Contraccin: Se presenta cuando los suelos de arcilla tienden a encogerse cuando

se secan, debido a la reduccin de espacio poroso.

Intumescencia: Esta propiedad es todo lo contrario a la contraccin ya que esta

propiedad se presenta si los suelos arcillosos absorben agua y por lo tanto

aumentan su volumen.

Permeabilidad: Las arcillas cuentan con una baja permeabilidad, el agua solo

penetra a travez de grietas de contraccin.

Sensibilidad: Se refiere a que las partculas arcillosas cuentan con cargas

elctricas parecidas lo que origina una mutua repulsin, siendo arrastradas.

Clasificacin de los minerales arcillosos

Mineral de arcilla caolinita:

Se encuentra entremezclada en las arcillas sedimentarias. Es el constituyente ms

abundante de los depsitos residuales de arcilla. Son estables, inexpansibles y de

mediana plasticidad.

Mineral de Arcilla Ilita:

Es el grupo ms abundante en los depsitos arcillosos marinos modernos y en los

sedimentarios antiguos. Son medianamente estables, medianamente

inexpansibles y de mediana plasticidad.

Mineral de Arcilla Montmorilonita:

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Son especialmente abundantes en arcillas derivadas de cenizas volcnicas

intemperizadas. Son muy inestables, medianamente inexpansibles y de alta

plasticidad.

Clasificacin de las arcillas en base a su estabilidad

Arcillas Caolinitas:

Formadas por una lmina de silicio y una de aluminio. La unin de estas arcillas

no permite la penetracin de molculas de agua entre ellas (se les considera

estables).

Arcillas Ilitas:

Formadas por una lamina de aluminio entre dos de silicio. Son menos expansivas

que las montmorilonitas y su comportamiento es ms favorable para el ingeniero

civil

Arcillas Montomorilonitas:

Formadas por una lamina de aluminio entre dos de silicio. Su unin es dbil por lo

que las molculas 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.

Arcillas en la ingeniera civil

En general el estudio de suelos en la ingeniera civil incluye mineraloga ycomportamiento bajo condiciones diversas. La determinacin mineralgica es

importante porque permite predecir su comportamiento y la forma de controlarlo.

La mineraloga permite estimar caractersticas de un suelo pero no calcular los

valores absolutos representativos de su comportamiento actual. De aqu que se

hagan una seria de pruebas caractersticas entre las cuales se encuentran:

Plasticidad: Es la propiedad mas importante en el estudio del suelo. Se determina

en funcin del lmite de plstico (humedad mnima), limite liquido (humedad como

porcentaje de suelo que fluye) y el ndice de plasticidad o diferencia entre loslimites liquido y plstico.

Actividad: Es la relacin de ndice de plasticidad a contenido de fraccin seca

tamao menor a 2 micras. Se diferencian entre inactivas, normales y activas.

Desde el punto de vista de la construccin, son recomendables las arcillas poco

plsticas, gruesas, de baja calidad.

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ndice de liquidez: Es la relacin de contenido de agua menos lmite plstico andice de plasticidad.

Resistencia a compresinno confinada: Se pueden distinguir entre suelos:

Muy blandos.- resistencia menor de 0.25kg/cm2

Blandos.- resistencia entre 0.25 y 0.50 kg/cm2

Medios.- resistencia entre 0.50 y 1kg/cm2

Rgidos.- resistencia entre 1 y 2 kg/cm2

Muy rgidos.- resistencia entre 2 y 4 kg/cm2

Sensibilidad: Es la relacin entre la resistencia del suelo no disturbado y la desuelo remoldeado, con la misma humedad.

Permeabilidad: Es la capacidad del suelo de ser atravesado por un fluido. El

coeficiente de permeabilidad se obtiene de la formula K= 200 D2e2 .

Distorsin por congelacin: Es la deformacin del suelo causada por absorcinde agua y formacin de hielo.

Comprensibilidad y consolidacin: Es la capacidad del suelo de soportar cargay reducir sus espacios vacios al comprimirse verticalmente.

2.1 Mtodos de Sondeo

Exploracin y muestreo de los suelos

Esto es una necesidad que se tiene que contar tanto en la etapa de proyecto,

como durante la ejecucin de la obra que se trate, con datos firme, seguros y

abundantes, obtenidos previamente en el laboratorio, respecto al suelo con el que

se est tratando. El conjunto de estos datos debe llevar al proyectista a adquirir

una concepcin razonablemente exacta de las propiedades fsicas del suelo en el

que se vaya a trabajar.

Tipos de sondeo:

Mtodos de exploracin de carcter preliminar

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Pozos a cielo abierto.- Se usa para conocer las condiciones del subsuelo.

Consiste en excavar un poco de dimensiones suficientes para que un tcnico

pueda directamente bajar y examinar los diferentes estratos de suelo en su estado

natural, as como darse cuenta de las condiciones precisas referentes al agua

contenida en el suelo.

Perforaciones con posteadora y barrenos helicoidales.- En estos tipos de sondeos

la muestra de suelo obtenida es completamente alterada, pero suele ser

representativa del suelo en lo referente a contenido de agua, por lo menos en

suelo muy plstico.

Mtodo de lavado.- Es un procedimiento econmico y rpido para conocer la

estratigrafa del subsuelo. Las muestras obtenidas en lavado son tan alteradas

que prcticamente no deben ser consideradas como para realizar ninguna prueba

de laboratorio.

Mtodo de penetracin estndar.- La importancia de esta prueba radica en las

correlaciones realizadas en el campo y en el laboratorio. Es el que rinde mejores

resultados en los exploratorios preliminares.

Mtodo de penetracin cnica.- Este mtodo consiste en hacer penetrar una punta

cnica en el suelo y medir la resistencia que el suelo ofrece.

Perforaciones en boleos y gravas.- Este tipo de perforaciones se realizan cuando

nos encontramos como su nombre lo dice con boleos o gravas y necesitamos la

ayuda de herramientas de mayor peso controladas por cables para poder perforar.

Mtodos de sondeo definitivo

Pozos a cielo abierto con muestreo inalterado.- Este tipo de mtodo es el mismo

mencionada con anterioridad en los mtodos de exploracin de carcter preliminar

por lo que no es necesario repetirlo.

Muestreo con tubos de pared delgada.- En este tipo de mtodo como en todos los

dems, la muestra es alterada ya que ningn mtodo puede proporcionarnos la

muestra in situ. Este proceso se realiza hincando el muestreador lentamente y,

una vez lleno de suelo, dejndolo en reposo un cierto tiempo antes de proceder ala extraccin. Esto se aplica en suelos blandos para poder obtener la muestra

deseada.

Mtodos rotatorios para roca.- Se utiliza cuando un se alcanza un gran bloque o

un estrato rocoso durante la perforacin. Por lo que se hace indispensable recurrir

al empleo de mquinas perforadoras a rotacin, con broca de diamantes o del tipo

cliz.

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Mtodos Geofsicos

Mtodos ssmico.- Este procedimiento se funda en la diferente velocidad de

propagacin de las ondas vibratorias de tipo ssmico a travs de diferentes medios

materiales.

Mtodo de resistividad elctrica.- Este mtodo se basa en el hecho de que los

suelos, dependiendo de su naturaleza, presentan una mayor o menor resistividad

elctrica cuando una corriente es inducida a su travs.Su principal aplicacin es

en el campo de la minera. En mecnica de suelos sirve para determinar la

presencia de estratos de roca en el subsuelo.

Mtodos magnticos y gravimtricos.- En el mtodo magntico se usa un

magnetmetro, que mide en varias estaciones prximas entre s. En los

gravimtricos se mide la aceleracin del campo gravitacional en diversos puntos

de la zona a explorar.