8/16/2019 Influencia de La Temperatura en Los Adobes

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TEMA: INFLUENCIA DE LATEMPERATURA EN DIFERENTES TIPOS

DE ARCILLAS

OBJETIVOS:

• Determinar cambios en las propiedades de los adobes luego de sercocidos a 300°c.

• Determinar las variaciones dimensionales de los adobes luego de sercocidos a 300°c.

FUNDAMENTO TEÓRICOLAS ARCILLAS

La arcilla está constituida por agregados de silicatos de aluminio hidratados, procedentes de la

descomposición de minerales de aluminio. Presenta diversas coloraciones según las impurezas

que contiene, siendo blanca cuando es pura. Surge de la descomposición de rocas que

contienen feldespato, originada en un proceso natural que dura decenas de miles de años.

 rcilla del per!odo cuaternario"#$$.$$$ años%, &stonia.

'!sicamente se considera un coloide, de part!culas e(tremadamente pequeñas ) superficie lisa. &l

diámetro de las part!culas de la arcilla es inferior a $,$$* mm. &n la fracción te(tural arcilla puede

haber part!culas no minerales, los fitolitos. +u!micamente es un silicato hidratado de alúmina, 

cu)a fórmula es l*- / *Si -* / 0*-.

Se caracteriza por adquirir plasticidad al ser mezclada con agua, ) tambi1n sonoridad ) dureza al

calentarla por encima de 2$$ 34. La arcilla endurecida mediante la acción del fuego fue la

primera cerámica elaborada por los seres humanos, ) aún es uno de los materiales más baratos )

de uso más amplio. Ladrillos, utensilios de cocina, ob5etos de arte e incluso instrumentos musicales

como la ocarina son elaborados con arcilla. 6ambi1n se la utiliza en muchos procesos industriales,

tales como en la elaboración de papel, producción de cemento ) procesos qu!micos

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PROPIEDADES FISICO-QUÍMICAS

Las importantes aplicaciones industriales de este grupo de minerales radicanen sus propiedades fsico-u!micas. Dic"as propiedades derivan#principalmente# de$

% Su e&tremadamente peue'o tama'o de part!cula (in)erior a * mm+% Su mor)olog!a laminar (flosilicatos+% Las sustituciones isom,rfcas# ue dan lugar a la aparici,n de carga en laslminas a la presencia de cationes d/bilmente ligados en el espaciointerlaminar.

Como consecuencia de estos )actores# presentan# por una parte# un valor

elevado del rea superfcial # a la ve# la presencia de una gran cantidad desuperfcie activa# con enlaces no saturados. 1or ello pueden interaccionar conmu diversas sustancias# en especial compuestos polares# por lo ue tienencomportamiento plstico en meclas arcilla-agua con elevada proporci,ns,lido2l!uido son capaces en algunos casos de "inc"ar# con el desarrollo depropiedades reol,gicas en suspensiones acuosas.

1or otra parte# la e&istencia de carga en las lminas se compensa# como a se"a citado# con la entrada en el espacio interlaminar de cationes d/bilmenteligados con estado variable de "idrataci,n# ue pueden ser intercambiados)cilmente mediante la puesta en contacto de la arcilla con una soluci,n

saturada en otros cationes# a esta propiedad se la conoce como capacidad deintercambio cati,nico es tambi/n la base de multitud de aplicacionesindustriales.

Superfcie espec!fca

La superfcie espec!fca o rea superfcial de una arcilla se defne como el reade la superfcie e&terna ms el rea de la superfcie interna (en el caso de ueesta e&ista+ de las part!culas constituentes# por unidad de masa# e&presada enm*2g.

Las arcillas poseen una elevada superfcie espec!fca# mu importante paraciertos usos industriales en los ue la interacci,n s,lido-uido dependedirectamente de esta propiedad.

A continuaci,n se muestran algunos e4emplos de superfcies espec!fcas dearcillas$

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Caolinita de elevada cristalinidad "asta 56 m*2gCaolinita de ba4a cristalinidad "asta 60 m*2g7alloisita "asta 80 m*2gIllita "asta 60 m*2g9ontmorillonita :0-300 m*2g

Sepiolita 500-*;0 m*2g1aligors<ita 500-*00 m*2g

Capacidad de Intercambio cati,nico

=s una propiedad )undamental de las esmectitas. Son capaces de cambiar#)cilmente# los iones f4ados en la superfcie e&terior de sus cristales# en losespacios interlaminares# o en otros espacios interiores de las estructuras# porotros e&istentes en las soluciones acuosas envolventes. La capacidad deintercambio cati,nico (C=C+ se puede defnir como la suma de todos loscationes de cambio ue un mineral puede adsorber a un determinado p7. =s

euivalente a la medida del total de cargas negativas del mineral. =stas cargasnegativas pueden ser generadas de tres )ormas di)erentes$

% Sustituciones isom,rfcas dentro de la estructura.% =nlaces insaturados en los bordes superfcies e&ternas.% Disociaci,n de los grupos "idro&ilos accesibles.

=l primer tipo es conocido como carga permanente supone un :0 > de lacarga neta de la part!cula? adems es independiente de las condiciones de p7 actividad i,nica del medio. Los dos @ltimos tipos de origen var!an en )unci,ndel p7 de la actividad i,nica. Corresponden a bordes cristalinos#

u!micamente activos representan el *0 > de la carga total de la lmina.A continuaci,n se muestran algunos e4emplos de capacidad de intercambiocati,nico (en me2500 g+$

Caolinita$ 3-67alloisita$ 50-;0Illita$ 50-60Clorita$ 50-60ermiculita$ 500-*009ontmorillonita$ :0-*00

Sepiolita-paligors<ita$ *0-36Capacidad de absorci,n

Algunas arcillas encuentran su principal campo de aplicaci,n en el sector de losabsorbentes a ue pueden absorber agua u otras mol/culas en el espaciointerlaminar (esmectitas+ o en los canales estructurales (sepiolita paligors<ita+.

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La capacidad de absorci,n est directamente relacionada con lascaracter!sticas te&turales (superfcie espec!fca porosidad+ se puede "ablarde dos tipos de procesos ue di)!cilmente se dan de )orma aislada$ absorci,n(cuando se trata )undamentalmente de procesos )!sicos como la retenci,n porcapilaridad+ adsorci,n (cuando e&iste una interacci,n de tipo u!mico entre el

adsorbente# en este caso la arcilla# el l!uido o gas adsorbido# denominadoadsorbato+.

La capacidad de adsorci,n se e&presa en porcenta4e de absorbato con respectoa la masa depende# para una misma arcilla# de la sustancia de ue se trate.La absorci,n de agua de arcillas absorbentes es maor del 500> con respectoal peso.

7idrataci,n e "inc"amiento

La "idrataci,n des"idrataci,n del espacio interlaminar son propiedadescaracter!sticas de las esmectitas# cua importancia es crucial en losdi)erentes usos industriales. Aunue "idrataci,n des"idrataci,n ocurren conindependencia del tipo de cati,n de cambio presente# el grado de "idrataci,n s! est ligado a la naturalea del cati,n interlaminar a la carga de la lmina.

La absorci,n de agua en el espacio interlaminar tiene como consecuencia laseparaci,n de las lminas dando lugar al "inc"amiento. =ste proceso dependedel balance entre la atracci,n electrosttica cati,n-lmina la energ!a de"idrataci,n del cati,n. A medida ue se intercalan capas de agua laseparaci,n entre las lminas aumenta# las )ueras ue predominan son derepulsi,n electrosttica entre lminas# lo ue contribue a ue el proceso de

"inc"amiento pueda llegar a disociar completamente unas lminas de otras.Cuando el cati,n interlaminar es el sodio# las esmectitas tienen una grancapacidad de "inc"amiento# pudiendo llegar a producirse la completadisociaci,n de cristales individuales de esmectita# teniendo como resultado unalto grado de dispersi,n un m&imo desarrollo de propiedades coloidales. Sipor el contrario# tienen Ca o 9g como cationes de cambio su capacidad de"inc"amiento ser muc"o ms reducida.

Plasticidad

Las arcillas son eminentemente plsticas. =sta propiedad se debe a ue el

agua )orma una envuelta sobre las part!culas laminares produciendo un e)ectolubricante ue )acilita el desliamiento de unas part!culas sobre otras cuandose e4erce un es)uero sobre ellas.

La elevada plasticidad de las arcillas es consecuencia# nuevamente# de sumor)olog!a laminar# tama'o de part!cula e&tremadamente peue'o (elevadarea superfcial+ alta capacidad de "inc"amiento.

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Beneralmente# esta plasticidad puede ser cuantifcada mediante ladeterminaci,n de los !ndices de Atterberg (L!mite L!uido# L!mite 1lstico L!mite de Retracci,n+. =stos l!mites marcan una separaci,n arbitraria entre loscuatro estados o modos de comportamiento de un suelo s,lido# semis,lido#plstico semil!uido o viscoso (im/ne Salas# et al. # 5E6+.

La relaci,n e&istente entre el l!mite l!uido el !ndice de plasticidad o)rece unagran in)ormaci,n sobre la composici,n granulom/trica# comportamiento#naturalea calidad de la arcilla. =&iste una gran variaci,n entre los l!mites deAtterberg de di)erentes minerales de la arcilla# e incluso para un mismo mineralarcilloso# en )unci,n del cati,n de cambio. =n gran parte# esta variaci,n sedebe a la di)erencia en el tama'o de part!cula al grado de per)ecci,n delcristal. =n general# cuanto ms peue'as son las part!culas ms imper)ectasu estructura# ms plstico es el material.

Ti!t"!#$a

La ti&otrop!a se defne como el )en,meno consistente en la p/rdida deresistencia de un coloide# al amasarlo# su posterior recuperaci,n con eltiempo. Las arcillas ti&otr,picas cuando son amasadas se convierten en unverdadero l!uido. Si# a continuaci,n# se las de4a en reposo recuperan laco"esi,n# as! como el comportamiento s,lido. 1ara ue una arcilla ti&otr,picamuestre este especial comportamiento deber poseer un contenido en aguapr,&imo a su l!mite l!uido. 1or el contrario# en torno a su l!mite plstico noe&iste posibilidad de comportamiento ti&otr,pico.

LOS TIPOS DE ARCILLA SE%&N SU COLOR:

Arcilla verde$ La me4or es la bentonita. Es una arcilla mu plstica de origenvolcnico con maor porcenta4e de silicioue de al@mina. Se a'adecomo )actor de plasticidad )unde sobre los 5*00°C. Con el agua puedeaumentar "asta 56 veces su volumen. En peue'as cantidades permitela suspensi,n de part!culas en los esmaltes barnices. Los materiales

arcillosos presentes son dos minerales en cantidades parecidas, una caolinita

(mineral arcilloso triclínico con dos capas, rico en aluminio, tipo arcilla blanca) y

una illita (mineral triclínico de tres capas). Su color es debido a los óxidos de hierroferroso y de magnesio. Es muy rica en oligoelementos.

Arcilla amarilla$ Está formada por partículas muy finas compuestas de óxido de

hierro frrico (xantosiderita), !ue contribuye a su coloración. "o contiene ni

manganeso, ni #inc, ni aluminio, ni cloro. Es rica en hierro y potasio. Esta arcilla es

interesante por su porcenta$e en hierro y su ausencia de aluminio.

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Arcilla ro4io-marr,n$ Su composici,n es mu parecida al de la arcillaverde# pero su coloraci,n se debe a ,&idos de "ierro cobre.

CARACTERI'ACIÓN DE LAS ARCILLAS

 Fodas las arcillas presentan en com@n las especies mineral,gicas$Cuaro# Caolinita e Illita# siendo estos dos @ltimos los mineralesarcillosos ue conferen propiedades plsticas a las pastas. Go obstante#es evidente ue la arcilla A est compuesto principalmente por cuaro#es decir ue realmente es un material arenoso# ue podr!a utiliarsecomo material desgrasante para la preparaci,n de las pastas.

Las arcillas Ro4as presentan anatasa "ematita# minerales ue conferencolor ro4o en la cocci,n a las pastas cermicas.

 Feniendo en cuenta ue una arcilla apta para la )abricaci,n de cermicosde construcci,n debe tener un contenido de SiH* entre 60 80># as!como entre *0 30 > de Al*03 55J# las arcillas Amarillas# por s! solas#no son las ms apropiadas para la )abricaci,n de este tipo de cermicos.La arcilla A porue e&cede el nivel de SiH* no alcana el nivel de Al*03reuerido.

MATERIALES

ADHK=RA =L=BIDA FI1HS D= ARCILLA

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ABA 7HRGH

R=BLA 9ILI9=FRADA

PROCEDIMIENTO

5° 1ASH$ =legimos el me4or molde para elaborar nuestros adobes

*° 1ASH$ 7acemos nuestros adobes con las di)erentes tres arcillas.

3° 1 ASH$ 9arcamos los con un di)erente c,digo para di)erenciar los adobes(con un tipo de arcilla+ de otros.

6° 1ASH$ 9edimos las dimensiones de los adobes.

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8° 1ASH$ Colocamos los adobes en el "orno.

E° 1ASH$ Los calentamos "asta 300°C# tomando datos de la temperatura cada* minutos.

:° 1ASH$ Retiramos las muestras para medirlas observar su condici,n.

RESULTADOS ( DISCUSIÓN

Va"iaci)* di+,*si!*al +,dida *!+i*al ./01

  ladrillo AARIACIMG ladrillo K

ARIACIMG ladrillo C

ARIACIMG

LARBH 8.3 -6 6.:3.333333

33 8.5

-5.888888

8EAGC7H 3.5 -

3.333333*. 3.333333

333.* -

8.888888

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33 8EALFRA *.5 -6 5.6 *.6 *.5 -6

Ca+2i! d, t,+#,"at3"a ,* la c!cci)* d, l!s ad!2,s4asta /556c

 FI=91H(min+

 F=91=RAFRA(°C+

6 *6E 58: *0055 **3

53 *3556 *;35E *6;5 *6:*5 *8E*3 *:0*6 *:;*E *:E* *035 **

33 *636 *E3E *:3: 300

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0 6 50 56 *0 *6 30 36 ;0

0

60

500

560

*00

*60

300

360

TEMPERATURA -6C1 VS TIEMPO -+i*1

 F=91=RAFLRA (°C+

DISCUSIÓN

Como se observa en la imagen el ladrillo con el c,digo NcO )ue el ue msrpido se uem,# esto pudo "aber sido causado por ue no "ab!a espacio (losadobes de los turnos de las E$00 50$00+ estos )ueron los ms cercanos alas resistencias.

Adems el ladrillo de arcilla NbO se encogi, ms con respecto a los dems.

Como se observa en la imagen el proceso de sinteriaci,n no se llevo a cabo#esto se comprueba al ver ue se disgrega con )acilidad el ladrillo.

 Fambi/n desaparecieron algunos adobes por lo ue se supone sucedi, unc"oue t/rmico# por no "aber secado bien los adobes..

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CONCLUSIONES5. A 300°c el proceso de sinteriaci,n no se completa para ninguna de las

muestras de los tres di)erentes tipos de arcilla (amarilla# verde ro4ia-mar,n+.

*. =l ladrillo NCO al estar ms cerca de las resistencias.3. La variaci,n dimensional (contracci,n+ del ladrillo NKO es permisible.;. =l ladrillo A C se "an e&pandido# esto debi, seguramente al tipo de

arcilla ue contienen.6. Sucedi, el c"oue t/rmico# debido a ue no se secaron bien los adobes.

BIBLIO%RAFIA

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