MINERALES CONSTITUTIVOS DE LOS SUELOS

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL A. Minerales constitutivos de los suelos gruesos Un mineral es una sustancia inorgánica y natural. Su composición química y sus propiedades físicas o son fijas o varían dentro de límites definidos. Sus propiedades físicas más interesantes son: el color, el lustre, la tonalidad de sus raspaduras, la forma de cristalización, la dureza, la forma de su fractura y la disposición de sus planos crucero, la tenacidad, la capacidad para permitir el paso de ondas y radiaciones (luz) y la densidad relativa. En los suelos gruesos los minerales predominantes son: silicatos, principalmente feldespatos (de potasio, sodio o calcio), micas, olivino, serpentina, etc., óxidos, la limonita, la magnetita y el corindón; carbonatos, entre los que destaca la calcita y la dolomita y sulfatos, cuyos máximos representantes son la anhidrita y el yeso. En los agregados gruesos el comportamiento mecánico e hidráulico esta principalmente condicionado por su compacidad y por la orientación de sus partículas. B. Minerales constitutivos de las arcillas Las arcillas están constituidas principalmente por silicatos de aluminio hidratados, en algunas ocasiones, silicatos de magnesio, hierros u otros minerales hidratados. Estos minerales tienen átomos que se disponen en láminas. Existen dos variedades de tales láminas: la silícica y la alumínica. La silícica está formada por un átomo de silicio, rodeado de cuatro de oxígeno, disponiéndose en forma de tetraedro (figura - a). Estos tetraedros se agrupan en unidades hexagonales (figura - b), sirviendo un átomo de oxigeno de nexo entre cada dos tetraedros. 1

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MECÁNICA DE SUELOS

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCAFACULTAD DE INGENIERAESCUELA ACADMICO PROFESIONAL DE INGENIERA CIVIL

A. Minerales constitutivos de los suelos gruesosUn mineral es una sustancia inorgnica y natural. Su composicin qumica y sus propiedades fsicas o son fijas o varan dentro de lmites definidos. Sus propiedades fsicas ms interesantes son: el color, el lustre, la tonalidad de sus raspaduras, la forma de cristalizacin, la dureza, la forma de su fractura y la disposicin de sus planos crucero, la tenacidad, la capacidad para permitir el paso de ondas y radiaciones (luz) y la densidad relativa.En los suelos gruesos los minerales predominantes son: silicatos, principalmente feldespatos (de potasio, sodio o calcio), micas, olivino, serpentina, etc., xidos, la limonita, la magnetita y el corindn; carbonatos, entre los que destaca la calcita y la dolomita y sulfatos, cuyos mximos representantes son la anhidrita y el yeso.En los agregados gruesos el comportamiento mecnico e hidrulico esta principalmente condicionado por su compacidad y por la orientacin de sus partculas.B. Minerales constitutivos de las arcillasLas arcillas estn constituidas principalmente por silicatos de aluminio hidratados, en algunas ocasiones, silicatos de magnesio, hierros u otros minerales hidratados. Estos minerales tienen tomos que se disponen en lminas. Existen dos variedades de tales lminas: la silcica y la alumnica.La silcica est formada por un tomo de silicio, rodeado de cuatro de oxgeno, disponindose en forma de tetraedro (figura - a). Estos tetraedros se agrupan en unidades hexagonales (figura - b), sirviendo un tomo de oxigeno de nexo entre cada dos tetraedros.

Las lminas alumnicas estn formadas por retculas de octaedros, dispuestos con un tomo de aluminio al centro y seis de oxgeno alrededor como se muestra en la figura.

De acuerdo con su estructura, los minerales de las arcillas se encasillan en tres grandes grupos: caolinitas, montmorilonitas e ilitas. Las caolinitas (Al2O3.2SiO2.2H2O) estn formadas por una lmina slica y otra alumnica, en consecuencia, estas arcillas sern relativamente estables en presencia de agua.Las montmorilonitas [(OH) 4Si8Al4O20.nH2O] estn formado por una lmina alumnica entre dos silcicas, superponindose indefinidamente, en presencia de agua, presentan fuerte tendencia a la inestabilidad. Las bentonitas son arcillas de este grupo originando por la descomposicin qumica de las cenizas volcnicas.Las ilitas [(OH)4. Ky (Si8-y.Aly) (Al4. Fe4. Mg4. Mg6) O20, con y, por lo general, igual a 1.5] estn estructuradas anlogamente que las montmorilonitas, las arcillas ilticas, se comportan mecnicamente en forma ms favorable para el ingeniero.C. Intercambio catinicoLos cationes son menos susceptibles de intercambiar sus cationes que las montmorilonitas y las ilitas. La capacidad de intercambio crece en grado de acidez de los cristales. La capacidad de intercambio tambin crece con la velocidad y concentracin de la solucin que circule por la masa de suelo.Las propiedades mecnicas de una arcilla pueden cambiar la variar los cationes contenidos en sus complejos de absorcin. En general, los cationes pueden disponerse segn su efecto benfico decreciente en la resistencia de las arcillas de acuerdo a: (NH4)+, H+, K+, Fe++, Al+++, Mg++, Ba++, Ca++, Na+, Li+.D. Identificacin de minerales de arcillaLos mtodos de investigacin por Rayos X y el conocido Balance Trmico de las Arcillas; el microscopio electrnico proporciona datos tiles referente a forma y tamao de las partculas minerales.El efecto de las altas temperaturas sobre una arcilla es extraer el agua de sus retculas laminares, transformando en mineral de arcilla en otro compuesto qumico. La caolinita permite la remocin de su agua estructural a partir de 500C y el mineral puede transformarse en oxido de aluminio amorfo y slice. Los dems minerales de arcilla presentan tambin efectos tpicos al ser altamente calentados; estos efectos permiten su identificacin.El anlisis qumico se ha usado ampliamente, pero da la compresin integral de la arcilla y no informa como se distribuyen sus componentes.El microscopio electrnico permite distinguir ciertos minerales de forma muy tpica, tales como la haloisita (del grupo de los cationes y de forma tubular muy notable).2