Efectos del Agua en los Minerales Arcillosos

Principales caractersticas de las arcillas expansivas.rea Superficial.Carga Superficial y Absorcin.Floculacin y Absorcin.Expansin y Contraccin.Plasticidad y Cohesin.REA SUPERFICIALCuanto ms pequea y laminar sea una partcula, mayor ser su rea superficial; la relacin del rea superficial por gramo de masa recibe el nombre de superficie especifica del suelo.Considerando un cubo slido de lado d y un peso especfico relativo de los slidos, se tiene que la superficie especfica de dicho cubo es:

En esta forma, un gramo de Cuarzo con un dimetro nominal de 1mm tendr una superficie especifica. Cuando esto se compara con una superficie especifica de 800 m/g de montmorilonita resulta evidente la enorme rea superficial de las arcillas. Como ilustracin adicional, considere una partcula hipottica de montmorilonita en forma de una sola laminilla con una masa de 1g, su espesor sera de slo 0.002 mm, pero para tener una superficie de 800 m/g sus dimensiones tendran que ser 20 x 20 m.

Carga Superficial y AbsorcinPor los iones que forman la superficie de los minerales de la arcilla, la superficies presentan una carga negativa. Puesto que las moleculas de agua son dipolares, esto es, tienen un extremo negativo y otro positivo, se forma una capa de agua que queda unida a la superficie del mineral por medio de un enlace de hidrogeno. En la zona inmediatamente adyacente a la superficie, las moleculas de agua son retenidas en una capa fuertemente enlazada, pero al aumentar la distancia, los enlaces se debilitan y el agua resulta ms fluida. Las propiedades de esta capa de agua absorbida tienden a ser muy diferentes a las del agua comn.Floculacin y Absorcin.Las interacciones que se desarrollan entre dos partculas prximas entre s en una solucin acuosa, sern afectadas por dos tipos de fuerzas.

Atraccin entre partculas debido a las fuerzas de enlaces secundarios.Fuerzas de repulsin debidas a la naturaleza de cargas negativas de superficie de la partcula y de la capa absorbida.

Expansin y ContraccinLas fuerzas entre particulas y de las capas absorbidas pueden alcanzar equilibrio en condiciones de presin y temperaturas ambientales constantes, debido al movimiento de las molculas de agua que salen o entran de la capa absorbida.Cualquier alteracin de las condiciones ambientales producir cambios en el contenido de agua. Si el agua se integra a la estructura laminar y el suelo est confinado, se desarrollar una presin de Expansin.Cuando la capa de agua absorbida se comprime, se produce una contraccin del suelo, lo mismo sucede cuando un efecto de succin reduce el contenido de agua.

La magnitud de la expansin y contraccin depende de la humedad inicial; si la humedad del suelo en su estado natural es menor que la humedad correspondiente al limite de contraccin, un secado posterior no producir una contraccin apreciable; si est ms hmeda la contraccin mxima posible ser equivalente a la diferencia entre la humedad real y el limite de contraccin.