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• Estrella Quispe Meneses

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´ UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTOBAL DE HUAMANGA FACULTAD DE INGENIER´IA DE MINAS, GEOLOG´IA Y CIVIL ´ PROFESIONAL DE INGENIER´IA CIVIL ESCUELA DE FORMACION

ARCILLAS DE LONDRES Asignatura MECANICA DE SUELOS Docente ING. ERNESTO ESTRADA CARDENAS Alumnos: DE LA CRUZ ARANGO, Smith M. LEON HUAMAN, Ronald PALOMINO GUTIERREZ,Cristian ROJAS MARTINEZ, Abel SOTO MEDRANO, Sheila QUISPE MENESES, Linda E. Semestre Acad´emico 2013 I ´ AYACUCHO PERU 2013

Cap´ıtulo 1

Dedicatoria

A nuestra familia, quienes me apoyaron de manera incondicional en mi formaci´on acad´emica y a todas aquellas personas que luchan d´ıa a d´ıa para sacar adelante nuestra sociedad

Arcillas de Londres

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´Indice general 1. Dedicatoria

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´Indice eneral

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Lista de figuras

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2. Introduccion

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3. Objetivos

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4. Marco Teorico 4.1. Arcilla . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1.1. Significado . . . . . . . . . . 4.1.2. Clasificaci´on . . . . . . . . 4.1.3. Propiedades F´ısico Qu´ımicas 4.1.4. Aplicaciones Industriales .

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5. Arcillas de Londres 5.1. Distribuci´on . . . . . . . . . . 5.2. Formaci´on . . . . . . . . . . . 5.3. T´ uneles en arcilla de Londres 5.4. Claygate Camas . . . . . . . . 5.5. Flora y fauna f´osil . . . . . . . 5.6. Ingenier´ıa . . . . . . . . . . .

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6. Arcillas de londres Arcillas Bolas o Clay Ball 19 ´ ES LA ARCILLA DE BOLA? . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 6.0.1. ¿QUE ´ DE LOS DEPOSITOS ´ 6.0.2. UBICACION DE ARCILLA DE BOLA . . 19 6.0.3. Composici´on mineral´ogica de las arcillas de bola . . . . . . . . . . . 19 7. Conclusiones y Recomendaciones

23

8. Anexos

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9. Ap´ endices

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Arcillas de Londres

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´Indice de figuras 4.1. 4.2. 4.3. 4.4. 4.5.

arcillas . . . . . . . . . . Superficie especifica . . . . Intercambio At´omico . . . Capacidad de Inchamiento Plasticidad de la arcilla .

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5.1. Arcilla de londres en Reculver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 5.2. Arcilla de londres en Reculver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 6.1. 6.2. 6.3. 6.4.

Extraccion de arciolas bolas del cual proviene su nombre . . . . . . . . . . Ubicaci´on de los dep´ositos bola de arcilla en el suroeste de Inglaterra. . . . TEM de una t´ıpica arcilla bola Devon mostrando dis-ordenados tipo caol´ın. TEM de una t´ıpica arcilla de Cornualles de China mostrando cristalinidad de caol´ın. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Cap´ıtulo 2

Introduccion El t´ermino arcilla se usa habitualmente con diferentes significados: Desde el punto de vista mineral´ogico, engloba a un grupo de minerales (minerales de la arcilla), filosilicatos en su mayor parte, cuyas propiedades fisico-qu´ımicas dependen de su estructura y de su tama˜ no de grano, muy fino (inferior a 2 mm). Desde el punto de vista petrol´ogico la arcilla es una roca sedimentaria, en la mayor parte de los casos de origen detr´ıtico, con caracter´ısticas bien definidas. Para un sediment´ologo, arcilla es un t´ermino granulom´etrico, que abarca los sedimentos con un tama˜ no de grano inferior a 2 mm. Para un ceramista una arcilla es un material natural que cuando se mezcla con agua en la cantidad adecuada se convierte en una pasta pl´astica. Desde el punto de vista econ´omico las arcillas son un grupo de minerales industriales con diferentes caracter´ısticas mineral´ogicas y gen´eticas y con distintas propiedades tecnol´ogicas y aplicaciones. Por tanto, el t´ermino arcilla no s´olo tiene connotaciones mineral´ogicas, sino tambi´en de tama˜ no de part´ıcula, en este sentido se consideran arcillas todas las fracciones con un tama˜ no de grano inferior a 2 mm. Seg´ un esto todos los filosilicatos pueden considerarse verdaderas arcillas si se encuentran dentro de dicho rango de tama˜ nos, incluso minerales no pertenecientes al grupo de los filosilicatos (cuarzo, feldespatos, etc.) pueden ser considerados part´ıculas arcillosas cuando est´an incluidos en un sedimento arcilloso y sus tama˜ nos no superan las 2 mm. Las arcillas son constituyentes esenciales de gran parte de los suelos y sedimentos debido a que son, en su mayor parte, productos finales de la meteorizaci´on de los silicatos que, formados a mayores presiones y temperaturas, en el medio ex´ogeno se hidrolizan.

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Cap´ıtulo 3

Objetivos 1

Investigar sobre las arcillas conocer sus caracteristicas , compocision y los tipos que existen

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Investigar los tipos de arcillas de que existen en londres conocer sus caracteristicas sus propiedades aplicaciones y usos

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Conocer las aplicaciones de la arcilla de londes en la aplicaci´on en la ingenieria.

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Cap´ıtulo 4

Marco Teorico 4.1

Arcilla

La Arcilla es una asociacion de silicatos complejos hiddratados de aluminio de fino tama˜ no de particula que, humeda es plastica , seca es dura y quebradiza. Esta abundantemente distribuida en la naturaleza y constituye parte importante de la corteza terrestrte. Pero para muchios el t´ermino arcilla se usa habitualmente con diferentes significados, los cuales describiremos en el siguiente sub titulo:

Figura 4.1: arcillas

4.1.1.

Significado

1

Para muchos la acilla tiene el significado clasico de ser un material ceramico, por ende constituyente basico de las piezas ceramicas una antigua forma de expresion de la humanidad.

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Desde el punto de vista para el artista constituyen los materiales pl´asticos o los pigmentos que le permiten expresar, mediante formas y composiciones de color, un estado de alma o de conciencia que puede ser bello.

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Desde el punto de vista geol´ogico las arcillas son minerales naturales que se formaron hace varios millones de a˜ nos y que re´ unen las caracter´ısticas peculiares de composici´on y formaci´on relacionadas con el curso de la evoluci´on de la Tierra,

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Desde el punto de vista mineral´ogico, engloba a un grupo de minerales (minerales de la arcilla), filosilicatos en su mayor parte, cuyas propiedades fisico-qu´ımicas dependen de su estructura y de su tama˜ no de grano, muy fino (inferior a 2 mm).

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Desde el punto de vista petrol´ogico la arcilla es una roca sedimentaria, en la mayor parte de los casos de origen detr´ıtico, con caracter´ısticas bien definidas. Para un sediment´ologo, arcilla es un t´ermino granulom´etrico, que abarca los sedimentos con un tama˜ no de grano inferior a 2 mm.

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Para un ceramista una arcilla es un material natural que cuando se mezcla con agua en la cantidad adecuada se convierte en una pasta pl´astica. Desde el punto de vista econ´omico las arcillas son un grupo de minerales industriales con diferentes caracter´ısticas mineral´ogicas y gen´eticas y con distintas propiedades tecnol´ogicas y aplicaciones.

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Desde un punto de vista utilitario las arcillas han sido los materiales preferidos por el hombre para la manufactura de utensilios que sirven en la cocci´on y el consumo de sus alimentos, de vasijas de barro para almacenar y a˜ nejar el vino, de piezas finas de porcelana, as´ı como pisos de mosaico y embaldosados.

Pero el significado mas apropiado o idoneo es: Las arcillas son cualquier sedimento o dep´ osito mineral que es pl´ astico cuando se humedece y que consiste de un material granuloso muy fino, formado por part´ıculas muy peque˜ nas cuyo tama˜ no es inferior a 4 micras, y que se componen principalmente de silicatos de aluminio hidratados [1 micra es la diezmil´ esima parte de un cent´ımetro o sea la dimensi´ on aproximada de los microbios comunes]. Por ello, los sedimentos referidos en la definici´on anterior son aquellos minerales naturales que se han depositado en los lechos de lagos y mares por la acci´on de arrastre de los r´ıos. Por tanto, el termino arcilla no solo tiene connotaciones mineralogicas, sino tambi en de tama˜ no de particula, en este sentido se consideran arcillas todas las fracciones con un tama˜ no de grano inferior a 2 mm. Segun esto todos los silicatos pueden considerarse verdaderas arcillas si se encuentran dentro de dicho rango de tama˜ nos, incluso minerales no pertenecientes al grupo de los losilicatos (cuarzo, feldespatos, etc.) pueden ser considerados partculas arcillosas cuando estan incluidos en un sedimento arcilloso y sus tama nos no superan las 2 mm. Las arcillas son constituyentes esenciales de gran parte de los suelos y sedimentos debido a que son, en su mayor parte, productos tales de la meteorizacion de los silicatos que, formados a mayores presiones y temperaturas, en el medio exogeno se hidrolizan. En general, el termino arcilla se aplica a un material natural, terroso, de tama˜ no de grano no y que muestra plasticidad* cuando es mezclado con una cierta proporcion de agua. Su composicion quimica esta caracterizada por la presencia de Si, Al y H2O, junto a cantidades variables de Mg, Mn, Fe, Ca, Na y K, principalmente.

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4.1.2.

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Clasificaci´ on

Las arcillas se pueden clasificar de acuerdo con varios factores. As´ı, dependiendo del proceso geol´ogico que las origin´o y a la ubicaci´on del yacimiento en el que se encuentran, se pueden clasificar en: Arcilla primaria: se utiliza esta denominaci´on cuando el yacimiento donde se encuentra es el mismo lugar en donde se origin´o. El caol´ın es la u ´nica arcilla primaria conocida. Arcillas secundarias: Arcillas secundarias: son las que se han desplazado despu´es de su formaci´on, por fuerzas f´ısicas o qu´ımicas. Se encuentran entre ellas el caol´ın secundario, la arcilla refractaria, la arcilla de bola, el barro de superficie y el gres. Si atendemos a la estructura de sus componentes, se distinguen las arcillas filitenses y las arcillas fibrosas. Tambi´en se pueden distinguir las arcillas de acuerdo a su plasticidad. Existen as´ı las arcillas pl´asticas (como la caolin´ıtica) y las poco pl´asticas (como la esm´ectica, que absorbe las grasas). Por u ´ltimo, hay tambi´en las arcillas calc´areas, la arcilla con bloques (arcilla, grava y bloques de piedra de las morrenas), la arcilla de descalcificaci´on y las arcillitas (esquistos arcillosos).

4.1.3.

Propiedades F´ısico Qu´ımicas

Las importantes aplicaciones industriales de este grupo de minerales radican en sus propiedades f´ısico-qu´ımicas. Dichas propiedades derivan, principalmente, de: Su extremadamente peque˜ no tama˜ no de part´ıcula (inferior a 2 mm) Su morfolog´ıa laminar (filosilicatos) Las sustituciones isom´orficas, que dan lugar a la aparici´on de carga en las l´aminas y a la presencia de cationes d´ebilmente ligados en el espacio interlaminar. Como consecuencia de estos factores, presentan, por una parte, un valor elevado del a´rea superficial y, a la vez, la presencia de una gran cantidad de superficie activa, con enlaces no saturados. Por ello pueden interaccionar con muy diversas sustancias, en especial compuestos polares, por lo que tienen comportamiento pl´astico en mezclas arcilla-agua con elevada proporci´on s´olidol´ıquido y son capaces en algunos casos de hinchar, con el desarrollo de propiedades reol´ogicas en suspensiones acuosas. Por otra parte, la existencia de carga en las l´aminas se compensa, como ya se ha citado, con la entrada en el espacio interlaminar de cationes d´ebilmente ligados y con estado variable de hidrataci´on, que pueden ser intercambiados f´acilmente mediante la puesta en contacto de la arcilla con una soluci´on saturada en otros cationes, a esta propiedad se la conoce como capacidad de intercambio cati´onico y es tambi´en la base de multitud de aplicaciones industriales. Superficie espec´ıfica. La superficie espec´ıfica o a´rea superficial de una arcilla se define como el ´area de la superficie externa m´as el ´area de la superficie interna (en el caso de 2 que esta exista) de las part´ıculas constituyentes, por unidad de masa, expresada en mg Las arcillas poseen una elevada superficie espec´ıfica, muy importante para ciertos usos industriales en los que la interacci´on s´olido-fluido depende directamente de esta propiedad. A continuaci´on se muestran algunos ejemplos de superficies espec´ıficas de arcillas: Arcillas de Londres

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Caolinita de elevada cristalinidad hasta 15 m2/g Caolinita de baja cristalinidad hasta 50 m2/g Halloisita hasta 60 m2/g Illita hasta 50 m2/g Montmorillonita 80-300 m2/g Sepiolita 100-240 m2/g Paligorskita 100-200 m2/g

Figura 4.2: Superficie especifica Capacidad de Intercambio cati´ onico Es una propiedad fundamental de las esmectitas. Son capaces de cambiar, f´acilmente, 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. La capacidad de intercambio cati´onico (CEC) se puede definir como la suma de todos los cationes de cambio que un mineral puede adsorber a un determinado pH. Es equivalente a la medida del total de cargas negativas del mineral. Estas cargas negativas pueden ser generadas de tres formas diferentes:

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Sustituciones isom´orficas dentro de la estructura. Enlaces insaturados en los bordes y superficies externas. Disociaci´on de los grupos hidroxilos accesibles. El primer tipo es conocido como carga permanente y supone un 80 % de la carga neta de la part´ıcula; adem´as es independiente de las condiciones de pH y actividad i´onica del medio. Los dos u ´ltimos tipos de origen var´ıan en funci´on del pH y de la actividad i´onica. Corresponden a bordes cristalinos, qu´ımicamente activos y representan el 20 % de la carga total de la l´amina. A continuaci´on se muestran algunos ejemplos de capacidad de intercambio cati´onico (en meq/100 g): Caolinita: 3-5 Halloisita: 10-40 Illita: 10-50 Clorita: 10-50 Vermiculita: 100-200 Montmorillonita: 80-200 Sepiolita-paligorskita: 20-35

Figura 4.3: Intercambio At´omico Capacidad de absorci´ on Algunas arcillas encuentran su principal campo de aplicaci´on en el sector de los absorbentes ya que pueden absorber agua u otras mol´eculas en el espacio interlaminar (esmectitas) o en los canales estructurales (sepiolita y paligorskita). La capacidad de absorci´on est´a directamente relacionada con las caracter´ısticas texturales (superficie espec´ıfica y porosidad) y se puede hablar de dos tipos de procesos que dif´ıcilmente se dan de forma aislada: absorci´on (cuando se trata fundamentalmente de procesos f´ısicos como la retenci´on por capilaridad) y adsorci´on (cuando existe una interacci´on de tipo qu´ımico entre el adsorbente, en este caso la arcilla, y el l´ıquido o gas adsorbido, denominado adsorbato). La capacidad de adsorci´on se expresa en porcentaje de absorbato con respecto a la masa y depende, para una misma arcilla, de la sustancia de que se trate. La absorci´on de agua de arcillas absorbentes es mayor del 100 % con respecto al peso.

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Hidrataci´ on e hinchamiento La hidrataci´on y deshidrataci´on del espacio interlaminar son propiedades caracter´ısticas de las esmectitas, y cuya importancia es crucial en los diferentes usos industriales. Aunque hidrataci´on y deshidrataci´on ocurren con independencia del tipo de cati´on de cambio presente, el grado de hidrataci´on s´ı est´a ligado a la naturaleza del cati´on interlaminar y a la carga de la l´amina. La absorci´on de agua en el espacio interlaminar tiene como consecuencia la separaci´on de las l´aminas dando lugar al hinchamiento. Este proceso depende del balance entre la atracci´on electrost´atica cati´on-l´amina y la energ´ıa de hidrataci´on del cati´on. A medida que se intercalan capas de agua y la separaci´on entre las l´aminas aumenta, las fuerzas que predominan son de repulsi´on electrost´atica entre l´aminas, lo que contribuye a que el proceso de hinchamiento pueda llegar a disociar completamente unas l´aminas de otras. Cuando el cati´on interlaminar es el sodio, las esmectitas tienen una gran capacidad de hinchamiento, pudiendo llegar a producirse la completa disociaci´on de cristales individuales de esmectita, teniendo como resultado un alto grado de dispersi´on y un m´aximo desarrollo de propiedades coloidales. Si por el contrario, tienen Ca o Mg como cationes de cambio su capacidad de hinchamiento ser´a mucho m´as reducida.

Figura 4.4: Capacidad de Inchamiento Plasticidad Las arcillas son eminentemente pl´asticas. Esta propiedad se debe a que el agua forma una envuelta sobre las part´ıculas laminares produciendo un efecto lubricante que facilita el deslizamiento de unas part´ıculas sobre otras cuando se ejerce un esfuerzo sobre ellas. La elevada plasticidad de las arcillas es consecuencia, nuevamente, de su morfolog´ıa laminar, tama˜ no de part´ıcula extremadamente peque˜ no (elevada ´area superficial) y alta capacidad de hinchamiento. Generalmente, esta plasticidad puede ser cuantificada mediante la determinaci´on de los ´ındices de Atterberg (L´ımite L´ıquido, L´ımite Pl´astico y L´ımite de Retracci´on). Estos Arcillas de Londres

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l´ımites marcan una separaci´on arbitraria entre los cuatro estados o modos de comportamiento de un suelo s´olido, semis´olido, pl´astico y semil´ıquido o viscoso (Jim´enez Salas, et al. , 1975). La relaci´on existente entre el l´ımite l´ıquido y el ´ındice de plasticidad ofrece una gran informaci´on sobre la composici´on granulom´etrica, comportamiento, naturaleza y calidad de la arcilla. Existe una gran variaci´on entre los l´ımites de Atterberg de diferentes minerales de la arcilla, e incluso para un mismo mineral arcilloso, en funci´on del cati´on de cambio. En gran parte, esta variaci´on se debe a la diferencia en el tama˜ no de part´ıcula y al grado de perfecci´on del cristal. En general, cuanto m´as peque˜ nas son las part´ıculas y m´as imperfecta su estructura, m´as pl´astico es el material.

Figura 4.5: Plasticidad de la arcilla Tixotrop´ıa La tixotrop´ıa se define como el fen´omeno consistente en la p´erdida de resistencia de un coloide, al amasarlo, y su posterior recuperaci´on con el tiempo. Las arcillas tixotr´opicas cuando son amasadas se convierten en un verdadero l´ıquido. Si, a continuaci´on, se las deja en reposo recuperan la cohesi´on, as´ı como el comportamiento s´olido. Para que una arcilla tixotr´opica muestre este especial comportamiento deber´a poseer un contenido en agua pr´oximo a su l´ımite l´ıquido. Por el contrario, en torno a su l´ımite pl´astico no existe posibilidad de comportamiento tixotr´opico.

4.1.4.

Aplicaciones Industriales

Desde el punto de vista industrial, la mayor parte de las aplicaciones no requieren especificaciones estrictas en cuanto a composici´on qu´ımica (composici´on de las capas tetra´edrica y octa´edrica). Sin embargo, en el caso de las bentonitas si tiene importancia el quimismo del espacio interlaminar y sus propiedades fisico-qu´ımicas. Arcillas Comunes El principal uso de estos materiales arcillosos se da en el campo de la cer´amica de construcci´on (tejas, ladrillos, tubos, baldosas....),alfarer´ıa tradicional, lozas, azulejos y gres. Uso al que se destinan desde los comienzos de la humanidad. Pr´acticamente todas las arcillas son aptas para estos usos, primando las consideraciones econ´omicas. Son as´ı mismo son utilizadas en la manufactura de cementos, como fuente de al´ umina y s´ılice, y en la producci´on de ´aridos ligeros (arcillas expandidas). Caolin Se trata de un mineral muy importante desde el punto de vista industrial. Ha sido utilizando desde antiguo para numerosos usos. En el siglo XVI adquiri´o gran fama entre la nobleza la porcelana fabricada a base de pastas cer´amicas ricas en caol´ın. Los principales usos a los que se destina en la actualidad son:

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Fabricaci´ on de papel El principal consumidor de caol´ın es la industria papelera, utilizando m´as del 50 producci´on. En esta industria se usa tanto como carga, como para proporcionarle al papel el acabado superficial o estucado. Para que pueda ser destinado a este uso las especificaciones de calidad requeridas son muy estrictas, tanto en pureza como en color o tama˜ no de grano.

2

Cer´ amica y refractarios Tambi´en es importante el uso del caol´ın en la fabricaci´on de materiales cer´amicos (porcelana, gres, loza sanitaria o de mesa, electrocer´amica) y de refractarios (aislantes t´ermicos y cementos). Al igual que en el caso del papel las especificaciones requeridas para el uso de caolines en cer´amica y refractarios son estrictas en cuanto a pureza y tama˜ no de grano.

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Otros usos Adem´as se utilizan caolines, en menores proporciones, en otras industrias: como carga m´as econ´omica sustituyendo a las resinas en pinturas, aislantes, caucho. Tambi´en como carga de abonos, pesticidas y alimentos de animales. La industria qu´ımica consume cantidades importantes de caol´ın en la fabricaci´on de sulfato, fosfato y cloruro de Al, as´ı como para la fabricaci´on de ceolitas sint´eticas. A partir del caol´ın calcinado se obtienen catalizadores y fibras de vidrio. La industria farmac´eutica utiliza caol´ın como elemento inerte en cosm´eticos y como elemento activo en absorbentes estomacales.

Bentonitas Son muy numerosos los usos industriales de las bentonitas, tanto que resulta dif´ıcil enumerarlos todos. Los m´as importantes son:

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Cap´ıtulo 5

Arcillas de Londres La Formaci´on Arcilla de Londres es una formaci´on geol´ogica marina de edad Ypresian que aflora en el sureste de Inglaterra. La Arcilla de Londres es conocida por los f´osiles que contiene. Los f´osiles del Eoceno Inferior indican un clima moderadamente c´alido, la flora son tropicales o subtropicales. A pesar de los niveles del mar cambiaron durante la deposici´on de la arcilla, el h´abitat en general era un frondoso bosque - tal vez como en ´ Indonesia o Africa Oriental hoy - al borde de un c´alido oc´eano poco profundo. La Arcilla de Londres es una arcilla azul r´ıgido que se convierte en marr´on cuando se resisti´o. Hay protuberancias nodulares de pirita y cristales de selenita de frecuencia en la arcilla, y grandes concreciones septarian tambi´en son comunes. Estos se han utilizado en el pasado para la fabricaci´on de cemento. Una vez fueron excavados para este fin en Sheppey, cerca de Sittingbourne y en Harwich, y dragado de la costa Hampshire. La arcilla se ha utilizado comercialmente para la fabricaci´on de ladrillos, baldosas y cer´amica gruesa. Es est´eril para jardines y cultivos.

Figura 5.1: Arcilla de londres en Reculver

5.1

Distribuci´ on

La Arcilla de Londres est´a bien desarrollada en la cuenca de Londres, donde se adelgaza hacia el oeste, pasando de alrededor de 150 metros de Essex y Kent norte a unos 4,6 metros de Wiltshire. aunque no se expone con frecuencia, ya que es en gran medida cubierta por sedimentos ne´ogenos m´as recientes y dep´ositos de grava del Pleistoceno. Una ubicaci´on de particular inter´es es Oxshott Heath, donde la arena suprayacente y las capas de arcilla de Londres se exponen como una escarpa arena, el aumento de aproximadamente 25 metros. Arcillas de Londres

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Esto apoya una pr´ospera industria del ladrillo en la zona hasta la d´ecada de 1960. La Arcilla de Londres tambi´en est´a bien desarrollado en la Cuenca Hampshire, donde una exposici´on de 91 metros de espesor se produce en Whitecliff Bay en la Isla de Wight y de alrededor de 101 metros se extiende a lo largo de 6 km de playa en Bognor Regis, West Sussex.

Figura 5.2: Arcilla de londres en Reculver

5.2

Formaci´ on

La arcilla fue depositado en un mar de hasta 200 metros de profundidad en el extremo oriental. Hasta cinco ciclos de deposici´on se han encontrado, m´as notablemente en el extremo oeste de menor profundidad. Cada ciclo comienza con el material m´as grueso, seguido por la arcilla que se convierte en cada vez m´as arena. El ciclo final termina con las camas Claygate.

5.3

T´ uneles en arcilla de Londres

La arcilla de Londres es un medio ideal para los t´ uneles de conducci´on, por lo que la red de trenes del metro de Londres se expandi´o r´apidamente al norte del T´amesis, pero al sur del T´amesis, la arcilla de Londres es mucho m´as profundo, y la capa de arena es portadora de agua y grava en el tubo nivel, por lo que hay pocos t´ uneles de tubo all´ı. Arcilla de Londres tiene un tiempo de espera el tiempo suficiente para habilitar el Arcillas de Londres

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soporte para ser instalado sin urgencia. Tambi´en es casi a prueba de agua, dando como resultado pr´acticamente ninguna filtraciones de agua subterr´anea en el t´ unel. Es m´as deconsolidada, lo que significa que se encuentra bajo presi´on, y ampl´ıa la excavaci´on, por lo tanto gradualmente la carga de apoyo, es decir, no es necesario hacer hincapi´e en el apoyo contra el suelo. A veces, la arcilla de Londres est´a bellamente coloreado, y se llama a cuadros de pastor, pero en general los colores desaparecen cuando se dispar´o la arcilla.

5.4

Claygate Camas

La parte m´as joven de la arcilla de Londres, conocida como las camas Claygate o Claygate miembros constituye una transici´on entre la arcilla y las camas Bagshot arenosos anteriores. Esto se muestra por separado en muchos mapas geol´ogicos, ya menudo colinas gorras. Es hasta 15 metros de espesor en Claygate, Surrey. En la actualidad se cree que es diacr´onico, con la formaci´on en Claygate, por ejemplo, es la misma edad que el final del cuarto ciclo de deposici´on m´as al este.

5.5

Flora y fauna f´ osil

Exposiciones costeras notables de la cual se pueden recoger los f´osiles se encuentran en la isla de Sheppey en Kent y Walton en el Naze, Essex, en la cuenca de Londres, y Bognor Regis en la Cuenca Hampshire. F´osiles de plantas, especialmente semillas y frutas, se encuentran en abundancia y se han recogido de la arcilla de Londres por casi 300 a˜ nos. Se han encontrado alrededor de 350 especies de plantas mencionadas, por lo que la arcilla de Londres flora uno de los m´as diversos del mundo de semillas f´osiles y frutas. La flora incluye los tipos de plantas que se encuentran hoy en d´ıa en los bosques tropicales de Asia y demuestra el clima mucho m´as c´alido de la ´epoca del Eoceno, con plantas como Nypa y otras palmas que se enfrentan con frecuencia. La siguiente lista de plantas es incompleta y se basa en Chandler.

5.6

Ingenier´ıa

La presencia de una gruesa capa de arcilla de Londres bajo el mismo Londres, proporcionando un ambiente suave y estable para t´ uneles, jug´o un papel decisivo en el desarrollo temprano del metro de Londres, aunque esto es tambi´en la raz´on por la que Londres no tiene edificios rascacielos verdaderos, por lo menos a el mismo grado que muchas otras ciudades de todo el mundo. Levantando edificios altos en Londres requiere muy profundas, bases apiladas grandes y costosos. Arcilla de Londres es altamente susceptible a los cambios volum´etricos dependiendo de su contenido de humedad. Durante los per´ıodos excepcionalmente secas o cuando la humedad se extrae por la actividad de la ra´ız del a´rbol, la arcilla puede llegar a ser desecado y reducir el tama˜ no en volumen, y por el contrario hincharse de nuevo cuando se restaura el contenido de humedad. Esto puede conducir a muchos problemas cerca de la superficie del suelo, incluyendo el movimiento estructural y la fractura de los edificios, alcantarillas rotas y tuber´ıas/conductos y superficies y paArcillas de Londres

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vimentos de carreteras irregulares y da˜ nadas servicio. Se reconoce Tal da˜ nos resultantes est´an regulados por la interpretaci´on de la subsidencia en las p´olizas de seguros de edificios, y los per´ıodos de sequ´ıa en 1976-77 y 1988/92, en particular, dio lugar a una serie de reclamaciones de seguros. Como resultado, muchas compa˜ n´ıas de seguros han aumentado el costo de las primas de los edificios situados en las zonas m´as sensibles donde se produjo el da˜ no, cuando la arcilla est´a cerca de la superficie.

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Cap´ıtulo 6

Arcillas de londres Arcillas Bolas o Clay Ball 6.0.1.

´ ES LA ARCILLA DE BOLA? ¿QUE

Bola de arcilla es una arcilla sedimentaria de grano fino altamente pl´astico principalmente caolin´ıtica, los grados m´as altos de lo que el fuego a un blanco o de color blanco cerca de una atm´osfera oxidante. Se componen de proporciones variables de caolinita, mica y cuarzo, con peque˜ nas cantidades de materia org´anica y de otros minerales, y son valores comercialmente, ya que aumentan la manejabilidad y la fuerza de diversos cuerpos cer´amicos y tienen blanco o casi blanco caracter´ısticas de cocci´on. Se cree que el nombre de .arcilla de bola”que se deriva de la original m´etodo de extracci´on, en el que la arcilla se cort´o en los pisos de minas a cielo abierto, con aproximadamente 25 cubos cm o ”bolas”que pesan cerca de 15 a 17 kgs. Este m´etodo de producci´on original se llev´o a cabo hasta hace 50 a˜ nos en Inglaterra y sigue siendo el m´etodo principal de la miner´ıa en la isla de Kalimantan (Indonesia) como se ilustra en la figura.

6.0.2.

´ DE LOS DEPOSITOS ´ UBICACION DE ARCILLA DE BOLA

La ubicaci´on de los dep´ositos de arcilla de bola Devon y Dorset en muestra en la fig. Los dep´ositos bola de arcilla comerciales se limitan a tres cuencas terciarias en el suroeste de Inglaterra: la Cuenca Bovey del sur de Devon, la Cuenca Petrockstow en el norte de Devon y el a´rea alrededor de Wareham en el sureste de Dorset. Arcillas terciarias similares ocurren en Irlanda del Norte, pero son limosa y tienen un contenido demasiado elevado de hierro para ser de valor comercial como arcillas de bolas de alta calidad.

6.0.3.

Composici´ on mineral´ ogica de las arcillas de bola

Arcillas de bola, a diferencia de las arcillas de porcelana, en general, puede no ser econ´omicamente refinada despu´es de que han sido excavados, y por lo tanto el cliente tiene que aceptarlos como son, con todos los componentes mineral´ogicos todav´ıa presentes en los sedimentos. Todos los componentes est´an en una forma finamente dividida, y se producen como una mezcla ´ıntima que desaf´ıa los intentos de separaci´on sin el uso de procesos costosos y largos. Los componentes principales de las arcillas de bola est´an desordenadas caolinita, la materia mic´aceo y cuarzo. Los componentes de caolinita de arcillas de Devon es del tipo ‘b eje desordenada ’. Un TEM de una arcilla bal´on t´ıpico ( . Fig ) que muestra la caolinita desordenada se compara con un caolinita cristalino derivado de un granito Cornish ( Fig. ). Varios trabajadores han sugerido m´etodos por los cuales el grado de cristalinidad de la caolinita puede ser cuantificada. Un grado de cristalinidad de cero representa caolinita completamente desordenada, mientras que un grado de cristalinidad Arcillas de Londres

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Figura 6.1: Extraccion de arciolas bolas del cual proviene su nombre de la caolinita aproximadamente 2 representa casi perfectamente formado. Para las arcillas Devon sur, se ha obtenido un rango de valores de aproximadamente 0,1 a 0,9, mientras que el rango de valores desde el dep´osito al norte Devon es mucho m´as estrecho, que van desde menos de 0,1 a 0,25 - 0,30. Adem´as del desorden estructural, la sustituci´on isomorfa se sabe que ocurre dentro de la red caolinita. La sustituci´on m´as com´ un que se produce es el de la sustituci´on de hierro y magnesio de aluminio en la capa octa´edrica de la caolinita que resulta en un desequilibrio de carga que afectar´a a ciertas otras propiedades de la arcilla, por ejemplo, su capacidad de intercambio cati´onico. Arcillas de bolas de ambos los dep´ositos Devon contienen cantidades sustanciales de materiales mic´aceos. Un gran n´ umero de ideas se han presentado en cuanto a la naturaleza exacta de la materia mic´acea, habi´endose descrito como illita, micromica, hydromica e hidro-moscovita. Su relaci´on de s´ılice-al´ umina y ´alcalis punto contenido a que es un hidro-moscovita. Su relaci´on de s´ıliceal´ umina y el ´alcali contenido punto a que es un hidro-moscovita, y esto se confirma patrones de difracci´on de rayos X es similar a la moscovita.

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Figura 6.2: Ubicaci´on de los dep´ositos bola de arcilla en el suroeste de Inglaterra.

Figura 6.3: TEM de una t´ıpica arcilla bola Devon mostrando dis-ordenados tipo caol´ın.

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Figura 6.4: TEM de una t´ıpica arcilla de Cornualles de China mostrando cristalinidad de caol´ın.

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Cap´ıtulo 7

Conclusiones y Recomendaciones 1

es importante el estudio de la arcilla, sus propiedades para poderle dar un uso adecuado.

2

la arcilla de Londres es est´eril para los jardines y cultivos, pero por otro lado es portador de diversas semillas y frutos f´osiles que puede ser de gran utilidad para el incremento de nuevas especies de flora.

3

con relaci´on a lo estudiado acerca de la arcilla de Londres, estas pueden ser sumamente peligrosas en la construcci´on, porque sobre ellas no se podr´ıan construir edificios, rascacielos, etc. puesto que esto requiere de excavaciones muy profundas y costosas, y la arcilla de Londres es susceptible a cambios volum´etricos dependiendo de su contenido de humedad, lo que traer´ıa como consecuencia el movimiento estructural o la ruptura o fraccionamiento de las edificaciones, y consigo p´erdidas humanas y materiales.

4

en el campo de la ingenier´ıa se recomienda realizar un minucioso estudio del tipo de suelo antes de realizar una construcci´on.

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Cap´ıtulo 8

Anexos

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Cap´ıtulo 9

Ap´ endices

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