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FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL, ARQUITECTURA Y GEOLOGÍA E.A.P GEOLOGÍA Y GEOTÉCNIA ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

ARCILLAS I.

DEFINICIÓN La arcilla es una roca sedimentaria 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.

II.

COMPOSICIÓN Es decir la arcilla está compuesta de pequeños cristales, muchos de ellos no pueden ser vistos ni con el mayor alcance de un microscopio ordinario, estos cristales están compuestos principalmente de un mineral llamado caolinita (Al2O3.SiO2.2H2O), cuya composición aproximada es: -

39% Alúmina Al2O3

-

47% Sílice SiO2

-

14% Agua H2O

Las arcillas son, una rama de los silicatos y su formación obedeció a tres mecanismos principales: * Por herencia. * Por neo-formación. * Por transformación. El primer mecanismo indica que el material arcilloso fue derivado directamente de una roca madre, este tipo de arcillas es el que predomina en los sedimentos de lagos y mares. Los otros dos mecanismos implicaron una reacción química entre varios componentes a partir de la arcilla original, por lo que este tipo de formación requirió de mayor energía y de ciertas condiciones hidrotérmicas.

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III.

ESTRUCTURA DE LAS ARCILLAS Las arcillas consisten en apilamientos poliméricos tipo sandwich de capas de tetraedros y octaedros. Las capas tetraédricas (T) están compuestas de Si-O, mientras que las octaédricas (O) de Al-O y Al-(OH). El silicio puede ser substituido por aluminio en las capas tetraédricas, y el aluminio por cationes divalentes (Mg, Fe2+) en las octaédricas. Se clasificarán en dos tipos de estructuras: 1. Consiste en una capa tetraédrica única a una octaédrica: Las arcillas representativas de este tipo con las del grupo de la caolinita cuya fórmula genérica es: [Sin1Al4-n1]Aln1 + n2-4Fen33+O10(OH)8·nH2O La capa octaédrica tiene solo dos tercios de los huecos ocupados (cationes trivalentes), razón por la cual hablaremos de una arcilla “dioctaédrica”

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2. Consiste una capa octaédrica cubierta de manera de un sandwich por dos capas tetraédricas (TOT) Tres grupos de arcillas presentan esta estructuración: illita, vermiculita y esmectita. Su fórmula química genérica es: Cx[Sin1Al8-n1] Aln1+n2-8 Fen33+Fen42+Mgn5Mn6O20(OH)4

IV.

PROPIEDADES FISICO - QUÍMICAS a. Plasticidad: Mediante la adición de una cierta cantidad de agua, la arcilla puede tomar la forma que se desee. b. Refractividad: Resiste a los aumentos de temperatura elevados c. Porosidad Varía según el tipo de arcilla. d. Color: Las arcillas presentan coloraciones diversas, debido a la presencia de óxidos de hierro, carbonatos de calcio.

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e. Permeabilidad: Las arcillas tiene baja permeabilidad, sus aperturas intergranulares son demasiado pequeñas para permitir la circulación rápida. f. Textura: Es muy suave al tacto, se considera un coloide. g. Hidratación e hinchamiento: La absorción de agua en el espacio interlaminar tiene como consecuencia la separación de las láminas dando lugar al hinchamiento.

V.

CLASIFICACIÓN DE LAS ARCILLAS Los materiales arcillosos resultan difíciles por las indefinidas formas que presentan; sin embargo, basándose en la similitud del comportamiento plástico y de la estructura química, se puede ensayar la siguiente clasificación:

MINERALES ARCILLOSOS GRUPO A. CAOLINITA 1. Caolinita

COMPOSICION

ORIGEN

YACIMIENTO

Si2O5Al2(OH)4

Caolín. Subarcillas, tierras, rocas. Rocas. N. Rocas. N. Tierras. N. Tierras. Tierras.

2. Dickita 3. Nacrita 4. Anauxita 5. Haloisita 6. Endelita B. Montmorillonita

Si2O5Al2(OH)4 Si2O5Al2(OH)4 Si2O5Al2(OH)4 Si2O5Al2(OH)4 Si2O5Al2(OH)4. 2H2O

M H H H M M M

1. Motmorilonita

Si24O60Al10Mg2(OH)12[Na2,Ca]

M

2. Nontronita Si22Al2O60Fe'''(OH)12[Na2,Ca] 3. Saponita Si22Al2O60Mg18(OH)12[Na2] 4. Beidelita Si19Al15O60Al13(OH)12[Na2] 5. Hectorita Si24O60Li2Mg16(OH)12[Na2] C. Micas Hidratadas (Si2---y . Aly)O5Ky(Al.Fe.Mg)(OH) (ilita) D. Varios 1. atapulgita Si8O20Mg5(OH)2 . 4H2O 3. Alofana SiO2 + Al + H2O ORIGEN : M: METEORIZACION H: HIDROTERMAL

H H H H M M

M M

Tierras, bentonita, tierra de batanes. Rocas. Filones. Filones. Filones. Arcillas. Tierras, arcillas marinas, Subarcillas. Tierra de batanes. Arcillas. Tierras.

N: NO COMUN

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VI.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA ARCILLA a) Desventaja: 1. Arcillas expansivas: Una arcilla expansiva es aquella arcilla susceptible de producir grandes cambios de volumen, en directa relación con los cambios en la humedad del suelo. Generan los siguientes problemas: 

  

Grietas verticales e inclinadas en ambos sentidos ocasionados por la variación de tensiones en la cimentación ocasionadas por la expansividad del terreno. Fisuración y rotura de elementos estructurales Rotura de la cimentación Deformación de pavimentos.

2. Arcillas dispersivas: Si el contenido de Sodio (Na) es elevado en las arcillas, estas no serían útiles para la construcción de represas debido a que no son tan impermeables como deberían.

b) Ventajas 1. Impermeabilidad: La ventaja de las arcillas es que son impermeables, no permiten el flujo de agua, esto permite la construcción de estructuras entorno a barreras en el suelo como represas, o como soporte de excavación. 2. Plasticidad: La arcilla es ventajosa al momento de hacer las zapatas, el suelo arcilloso hace que se moldee la estructura fácilmente.

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VII. USOS EN LA INGENIERÍA En la Geotecnia e Ingeniería Civil 

Creación de membranas impermeables en torno a barreras en el suelo, o como soporte de excavaciones.



Prevención de hundimientos.



En las obras, se puede evitar el desplome de paredes lubricándolas con lechadas de bentonita.

Las arcillas son, probablemente, los materiales geológicos más contradictorios desde el punto de vista de su utilidad en la Geotecnia e Ingeniería Civil. Son fuente inagotable de problemas de estabilidad en buen número de obras, pero constituyen por sí mismas un material de valiosas propiedades ingenieriles.

VIII. CANTERAS Y YACIMIENTOS DE ARCILLAS EN TACNA N°

Canteras

Región

Provincia

Distrito

Hoja

Zona

Norte

Sur

1

Buena Vista

Tacna

Candarave

Quiahuani

36-v

19

8061711

371012

2

Alessandra V

Tacna

Tacna

Inclán

36-v

19

8040832

340892

3 4 5

Tacna Tacna Tacna

Tacna Tacna Tacna

Inclán Inclán Inclán

36-v 36-v 36-v

19 19 19

8033510 8034500 8039448

351863 353000 340323

Tacna

Tacna

Inclán

36-v

19

8031645

349917

7 8

Puquio San Jorgito Dos Alessandra VI Virgen de Guadalupe de Mexico Hércules I San Carlos de Tacna

Tacna Tacna

Tacna Tacna

Inclán Inclán

36-v 36-v

19 19

8038500 8041400

341600 341600

9

San Jorgito Sexto

Tacna

Tacna

Inclán

36-v

19

8034365

352205

10

San Jorgito Tres

Tacna

Tacna

Inclán

36-v

19

8035521

352372

6