Tecnología de los Materiales en la

Construcción.

“ENSAYOS EN LOS AGREGADOS”

CICLO ACADÉMICO: 2015 - II

DOCENTE DE LA ASIGNATURA: Ing. Gamarra Uceda, Héctor Augusto.

GRUPO: Nº 04

FECHA: Chiclayo, 12 de octubre del 2015

INTEGRANTES:

Castillo Sánchez, Jhenyfer Cubas Bonilla, Kristell Cumpa Condori, Rosario Gómez Valencia, Juan Jiménez Muñoz, Nicole Pinzón Guerrero, Ronal

INTRODUCCION

El uso de diferentes materiales de construcción se ha venido dando desde la

antigüedad, en la actualidad can la ayuda de algunas ciencias y otros campos de

conocimiento como la ingeniería civil, estos materiales están siendo utilizados con

mayor eficacia, y en la gran mayoría con innovaciones en la construcción, el diseño,

desafíos a la naturaleza, estos materiales pueden ser la arcilla, el yeso, el cemento,

etc.

Entre estos materiales mencionados, se tomará en cuenta uno de ellos, se trata de la

arcilla, cuyo material representa una gran importancia en las construcciones y en la

ingeniería civil por sus diversas propiedades y características.

La Arcilla es un tipo de Roca Natural Sedimentaria. Proviene de la descomposición de

las Rocas Feldespato, siendo un silicato Alumínico hidratado. Puede ser un elemento

suelto o puede estar formando una masa en estado sólido, puede ser coherente o

incoherente. Es un material terroso de grano generalmente fino y capaz de convertirse

en una masa plástica al mezclarse con cierta cantidad de agua.

A continuación se dará un estudio completo sobre este material, basándose en

distintas fuentes de información.

LA ARCILLA

I. HISTORIA

La humanidad descubrió las útiles propiedades de la arcilla en tiempos prehistóricos, y los recipientes más antiguos descubiertos son las vasijas elaboradas con arcilla. También se utilizó, desde la prehistoria, para construir edificaciones de tapial, adobe posteriormente ladrillo; elemento de construcción cuyo uso aún perdura. La arcilla fue utilizada en la antigüedad también como soporte de escritura. Miles de años antes de Cristo, por cuenta de los sumerios en la región mesopotámica, la escritura cuneiforme fue inscrita en tablillas de arcilla. La arcilla cocida al fuego, la cerámica, es uno de los medios más baratos de producir objetos de uso cotidiano, y una de las materias primas utilizada profusamente, aun hoy en día. Ladrillos, vasijas, platos, objetos de arte, e incluso sarcófagos instrumentos musicales, tales como la ocarina, fueron modelados con arcilla. La arcilla también se utiliza en muchos procesos industriales, tales como la producción de cemento, elaboración de papel, y obtención de sustancias de filtrado. Los arqueólogos utilizan las características magnéticas de la arcilla cocida encontrada en bases de hogueras, hornos, etc, para fechar los elementos arcillosos que han permanecido con la misma orientación, y compararlos con otros periodos históricos. .

La humanidad descubrió las útiles propiedades de la arcilla en tiempos prehistóricos, y los recipientes más antiguos descubiertos son las vasijas elaboradas con arcilla.La arcilla fue utilizada en la antigüedad también como soporte de escritura. Miles de años antes de Cristo, por cuenta de los sumerios en la región mesopotámica, la escritura cuneiforme fue inscrita en tablillas de arcilla.También se utilizó, desde la prehistoria, para construir edificaciones de tapial, adobe y posteriormente ladrillo, elemento de construcción cuyo uso aún perdura y es el más utilizado para hacer muros y paredes en el mundo moderno.

II. DEFINICION

La arcilla es una asociación de minerales arcillosos (silicatos complejos hidratados de aluminio), de pequeño tamaño de partícula originada por la alteración hidrotermal de rocas ígneas (granitos, riolitas, dioritas, basaltos)que, bajo condiciones propias depresión, temperatura, acidez, etc., decalcifican a minerales arcillosos sílice libre y alcalies que se lixivian según la conocida reacción:

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. Físicamente se considera un coloide, de partículas extremadamente pequeñas y superficie lisa. El diámetro de las partículas de la arcilla es inferior a 0,002 mm.

En la fracción textural arcilla puede haber partículas no minerales, los fotolitos. Químicamente es un silicato hidratado de alúmina, cuya fórmula es: Al2O3 · 2SiO2 · H2O. Se caracteriza por adquirir plasticidad al ser mezclada con agua, y también sonoridad y dureza al calentarla por encima de 800 °C. La arcilla endurecida mediante la acción del fuego fue la primera cerámica elaborada por los seres humanos, y aún es uno de los materiales más baratos y de uso más amplio. Ladrillos, utensilios de cocina, objetos de arte e incluso instrumentos musicales como la ocarina son elaborados con arcilla. También se la utiliza en muchos procesos industriales, tales como en la elaboración de papel, producción de cemento y procesos químicos.

Desde el punto de vista mineralógico, engloba a un grupo de minerales (minerales de la arcilla), filosilicatos en su mayor parte, cuyas propiedades físico-químicas dependen de su estructura y de su tamaño de grano, muy fino (inferior a 2m).

Desde el punto de vista petrológico la arcilla es una roca sedimentaria, en la mayor parte de los casos de origen detrítico, con características bien definidas. Para un sedimentólogo, arcilla es un término granulométrico, que abarca los sedimentos con un tamaño de grano inferior a 2 m.

I. ESTRUCTURA DE LA ARCILLA

Las arcillas, al igual que el resto de los filosilicatos, presentan una estructura basada en el apilamiento de planos de iones oxígeno e hidroxilos. Los grupos tetraédricos (SiO)4

4- se unen compartiendo tres de sus cuatro oxígenos con otros vecinos formando capas, de extensión infinita y fórmula (Si2O5)2-, que constituyen la unidad fundamental de los filosilicatos. En ellas los tetraedros se distribuyen formando hexágonos. El silicio tetraédrico puede estar, en parte, sustituido por Al3+ o Fe3+.

Estas capas tetraédricas se unen a otras octaédricas de tipo gibbsita o brucita. En ellas algunos Al3+ o Mg2+, pueden estar sustituidos por Fe2+ o Fe3+ y más raramente por Li, Cr, Mn, Ni, Cu o Zn. El plano de unión entre ambas capas está formado por los oxígenos de los tetraedros que se encontraban sin compartir con otros tetraedros (oxígenos apicales), y por grupos (OH)- de la capa brucitica o gibsitica, de forma que, en este plano, quede un (OH)- en el centro de cada hexágono formado por 6 oxígenos apicales. El resto de los (OH)- son reemplazados por los oxígenos de los tetraedros (Figura siguiente).

III. PROPIEDADES

Material de estructura laminar. Sumamente higroscópico. Su masa se expande con el agua. Con la humedad se reblandece y se vuelve plástica. Al secarse su masa se contrae en un 10% Generalmente se le encuentra mezclada con materia orgánica. Adquiere gran dureza al ser sometida a temperaturas mayores a 600°C.

I.1. Tamaño del grano: El orden del tamaño arcilloso varía desde 0.005mm. hasta dimensiones coloidales, teniendo muchas partículas arcillosas un diámetro inferior a 0.0002mm.

I.2. Superficie específica: Es el área de la superficie externas más el área de la superficie interna, en general poseen una elevada superficie específica.

I.3. Plasticidad: Esta propiedad se debe a que el agua actúa como una envoltura en las partículas laminares de la arcilla, produciendo un efecto lubricante que facilita el deslizamiento sobre otras partículas. Esto se debe a la morfología laminar y la capacidad de hinchamiento de la arcilla.

I.4. Tixotropía: Se define como el fenómeno consistente en la pérdida de resistencia de un coloide, al amasarlo, y su posterior recuperación con el tiempo. Las arcillas tixotrópicas cuando son amasadas se convierten en un verdadero líquido. Si, a continuación, se las deja en reposo recuperan la cohesión, así como el comportamiento sólido. Para que una arcilla tixotrópica muestre este especial comportamiento deberá poseer un contenido en agua próximo a su límite líquido. Por el contrario, en torno a su límite plástico no existe posibilidad de comportamiento tixotrópico.

I.5. Capacidad de absorción: Está directamente relacionada con las características texturales (superficie específica y porosidad) y existen dos tipos de procesos. El de absorción (procesos físicos) y el de adsorción (procesos e interacción química).

I.6. Consolidación: Son propensas a esta propiedad debido a que el contenido de agua entre las aperturas de las arcillas es relativamente alto.

I.7. Contracción: Se presenta cuando los suelos de arcilla tienden a encogerse cuando se secan, debido a la reducción de espacio poroso.

I.8. Intumescencia: Esta propiedad es todo lo contrario a la contracción ya que esta propiedad se presenta si los suelos arcillosos absorben agua y por lo tanto aumentan su volumen.

I.9. Permeabilidad: Las arcillas cuentan con una baja permeabilidad, el agua solo penetra a través de grietas de contracción.

I.10. Hidratación e hinchamiento: La hidratación y deshidratación del espacio interlaminar son propiedades características de las esmécticas, y cuya importancia es crucial en los diferentes usos industriales. Aunque hidratación y deshidratación ocurren con independencia del tipo de catión de cambio presente, el grado de hidratación sí está ligado a la naturaleza del catión interlaminar y a la carga de la lámina.

I.11. Sensibilidad: Se refiere a que las partículas arcillosas cuentan con cargas eléctricas parecidas lo que origina una mutua repulsión, siendo arrastradas.

IV. TIPOS DE ARCILLA

SEGÚN EXISTAN EN LA NATURALEZA

Podemos hablar de dos tipos de arcillas: las primarias y las secundarias.

Arcillas primarias o residuales: Son las formadas en el lugar de sus rocas madres y no han sido por tanto transportadas por el agua, el viento o el glaciar. Estas tienden a ser de grano grueso y relativamente no plásticas. Cuando han sido limpiadas de fragmentos de roca, son relativamente puras, blancas y libres de contaminación con materiales arcillosos. La mayoría de los caolines son arcillas primarias.

Arcillas secundarias: Son las que han sido desplazadas del lugar de las rocas madres originales. Aunque el agua es el agente más corriente de transporte, el viento y los glaciares pueden también transportar arcilla. Éstas son mucho más corrientes que las anteriores y tienen una constitución más compleja debido a que están compuestas por material procedente de distintas fuentes: hierro, cuarzo, mica, materias carbonosas y otras impurezas.

SEGÚN LA PLASTICIDAD

Podríamos hablar teniendo en cuenta una de las propiedades de la arcilla como es la plasticidad de dos tipos: las arcillas plásticas y las antiplásticas.

Arcillas plásticas: “hacen” pasta con el agua y se convierten en modelables.

Arcillas antiplásticas: que confieren a la pasta una determinada estructura, que pueden ser químicamente inertes en la masa o crear una vitrificación en altas temperaturas.

SEGÚN SU FUSIBILIDAD

Según el punto o grado de cocción, podríamos hablar de dos tipos de arcilla:

Arcillas refractarias: Arcillas y caolines cuyo punto de fusión está comprendido entre 1.600 y 1.750ºC. Por lo general son blancas, grises y poco coloreadas después de su cocción.

Arcillas fusibles ó arcillas de alfarería: Arcilla cuyo punto de fusión se alcanza por encima de los 1.100ºC. Son de color castaño, ocre, amarillo o marfil tras su cocción y se suelen encontrar cerca de la superficie del suelo. Suelen contener ilita acompañado de una proporción de caliza, óxido de hierro y otras impurezas.

SEGÚN EL COLOR Y POROSIDAD

Pastas porosas coloreadas Pastas porosas blancas

Tejares y alfares

en bruto, barnizadas, estanníferas

Arcillas fusibles

850-1.100ºC

Mayólicas finas

Sanitarias y productos refractarios

Arcillas refractarias

1.000- 1.550º C

Pastas impermeables coloreadas Pastas impermeables blancas

Gres finos, comunes, clinkers

Arcillas vitrificables

1.100-1.350ºC

Porcelanas duras, tiernas, china vidriada

Caolines

1.250- 1.460ºC

V. CLASIFICACIÓN

I.12. POR SU ORIGEN:

o Arcillas caolines:

Son arcillas residuales, las más puras, de alto porcentaje de caolinita. Son de alto grado, grano fino. Cocción en blanco. Se emplean en la manufactura de loza, porcelana y papel.

o Arcillas grasas:

Son arcillas muy plásticas y untuosas. Cocción en blanco. Se emplean en la manufactura de loza.

o Arcillas refractarias:

Son arcillas que contienen poco óxido metálico y álcalis, y pueden resistir temperaturas elevadas sin desagregarse, por cuya razón se usan en la construcción de hornos, crisoles, estufas y obras similares.

o Arcillas de alfarería:

Son arcillas semirefractarias de fuerte acción y muy semejantes a las arcillas refractarias. Se emplean en alfarería y cerámica.

o Arcillas para ladrillos y tejas:

Constituyen el tipo más corriente. Son de bajo valor. Se emplean en todas partes para estos productos. Al ser sometidas a la acción del fuego adquieren un color rojo.

Las arcillas comerciales o arcillas empleadas como material crudo en las construcciones están entre los más importantes recursos minerales no metálicos. El valor de estas arcillas está estrechamente relacionado con sus composiciones mineralógicas y químicas, especialmente las arcillas que contienen los minerales caolinita, montmorilonita, illita y atapulgita, La presencia de otros minerales o impurezas de sales solubles restringe sus usos. Las impurezas más comunes son cuarzo, carbonatos, óxido de hierro, sulfatos y feldespato.

I.13. ARCILLAS COMERCIALES:

o Arcillas caoliníticas:

Las que contienen un gran porcentaje del mineral caolinita. Varias arcillas comerciales están compuestas predominantemente de caolinita; estas son: arcilla china, arcillas esferoidales, arcillas refractarias y arcillas duras que se emplean en la manufactura de cerámica (alfarería, porcelana, refractarios), papel, pintura, plásticos, insecticidas, catalizadores y tinta; en la industria eléctrica, etc.

o Arcilla china:

Son caolines blancos de gran calidad. Se emplean en la manufactura de cerámica (alfarería, refractarias y porcelana), papeles, pintura, plásticos, insecticidas, catalizadores y tinta.

o Arcilla dura:

Es una arcilla refractaria compuesta esencialmente de caolinita, pero es plástica.

o Arcilla diáspora:

Es una arcilla compuesta de diáspora y caolinita. La diáspora es un óxido de aluminio hidratado con 85% de Al2O3 y 15% de agua. Es muy dura y muy refractaria. Se emplea casi exclusivamente en la industria refractaria.

o Arcillas esferoidales:

Compuestas principalmente de caolinita pero de color más oscuro que el caolín. Se emplean en la manufactura de cerámica donde no prevalece el color blanco.

o Arcillas refractarias:

Compuestas de caolinita, con pequeñas cantidades de impurezas como illita y cuarzo. Soportan temperaturas de 1500ºC o más. Se emplean en revestimientos de hornos, vasijas para productos químicos, crisoles, retortas, equipos para fundición, ladrillos refractarios, etc.

o Arcillas de atapulgita:

Son silicato de aluminio y magnesio hidratados. Se emplean para descolorar y en el refinado de aceites minerales y vegetales y cera.

o Arcillas mixtas:

La mayoría de las arcillas contienen mezclas en diferentes proporciones de caolinita, montmorilonita, illita y atapulgita, La industria de estructurales de arcilla es el mayor consumidor de este tipo de arcilla. Con ellas se fabrican ladrillos, tejas, conductos de agua, baldosas, desagües, albañales, bloques, etc.

La arcilla y sus productos tienen tantos usos que es difícil hacer una lista completa de ellos. A manera general, podemos decir que la arcilla se usa en cerámica, porcelana, jarros, ornamentos, tejas, telas impermeables, linóleo, papel, jabón y ladrillos. En los diferentes edificios se emplean para ladrillo de construcción, tejas para techos, tubos para conducción de aguas limpias y negras, baldosas, revestimientos, etc. En la industria eléctrica se utiliza en cajas para enchufes, aisladores, conmutadores, etc. En refractarios para revestir hornos, vasijas para productos químicos, crisoles, retortas, etc. Otros usos son arenas de fundición, ruedas de esmeril, balastos cemento, filtrado de aceite, fabricación de papel y muchos otros de menor importancia.

VI. EXTRACCION Y PROCESO

En la antigüedad es de suponer que ésta se haría de forma análoga a como lo hacían los alfareros en el siglo pasado. La extracción consiste en dos operaciones sucesivas, por un lado el desbrozo del terreno y por otro la obtención de la arcilla propiamente dicha.

La arcilla se extrae a menudo a cielo abierto, pero otras veces se extrae de minas subterráneas.

El sistema de explotación que se utiliza es el de cielo abierto, por el método de banco único, es el que más de adecua a las características geológicas y estructurales del yacimiento arcilloso,

En los yacimientos a cielo abierto, el método de extracción depende de la calidad del material y la profundidad del depósito; algunas veces se requiere el uso de herramientas neumáticas manuales, pero, siempre que sea posible, la mina debe estar mecanizada, utilizándose excavadoras, palas mecánicas, cortadoras de arcillas, máquinas dragadoras de profundidad, etc. La arcilla se saca a la superficie con camiones o transportándola por cable. Una vez en la superficie, puede someterse a un proceso preliminar antes de su expedición (secado, triturado, amasado, mezclado, etc.) o venderse tal cual. En ocasiones, como ocurre en muchas fábricas de ladrillos, el yacimiento de arcilla está situado junto a la fábrica donde se elaboran los productos terminados.

La explotación se inicia desde la parte superior, descapotando el poco estéril, que se encuentra sobre los estratos arcillosos y se continúa hasta encontrar la parte superior del estrato arcilloso. El estéril se lleva a un botadero.

La potencia del recubrimiento a remover varía de unos yacimientos a otros, pero, generalmente, en la mayor parte de las explotaciones son inferiores a los 15 m, se procede a la extracción mediante potentes cargadores frontales, separando previamente las impurezas, tierras vegetales y evitando la contaminación con otro tipo de arcillas no deseadas como la aparición de cualquier vestigio de carbonato de calcio, enemigo terrible de la obra cocida ya que produce las temibles eflorescencias.

Una vez extraídas se transportan a fábrica mediante camiones volcadores. El procesado industrial del producto de cantera es generalmente sencillo, reduciéndose a un machaqueo previo y eliminación de la humedad y finalmente, a una molienda hasta

los tamaños de partícula deseados. La temperatura de secado depende de la utilización posterior.

VII.PREPARACION

A. SECADO:

Una vez extraída la arcilla era preciso dejarla secar. Para ello se coloca al aire libre en un espacio diseñado al efecto. La arcilla empleada en la fabricación de terracotas arquitectónicas no debía exponerse durante demasiado tiempo, ya que se trata de un material grosero, el mismo que se empleaba para la realización de tejas y ladrillos, mientras que las arcillas utilizadas en la manufactura de figuritas votivas eran de factura más fina y por ello debían permanecer más tiempo a la intemperie.

Durante el proceso de secado, se realiza también una primera purificación química consistente en la oxidación del sulfuro de hierro, a menudo presente en la arcilla. Pero si éste no desapareciera totalmente durante la cocción se descompondrá, dando lugar a una serie de reacciones químicas, que como resultado final pueden provocar manchas y eflorescencias en la superficie de la terracota.

B. DEPURADO:

Tras el secado, la arcilla se depura para eliminar materiales extraños heterogéneos, como los fragmentos de rocas y minerales de variadas dimensiones, carbonatos en forma de nódulos, que afectan al cuerpo cerámico por su hidratación y aumento de volumen, lo que provoca la rotura de las piezas al ser cocidas, fósiles, restos vegetales, etc. cuya presencia es perjudicial para el modelado y cocción de la manufactura. El proceso de depurado se puede realizar siguiendo varios métodos, que también se pueden combinar entre sí.

Para la sedimentación en agua estancada, la arcilla es colocada en el interior de recipientes adecuados, que sean profundos, y con abundante agua bien mezclada. A continuación se deja transcurrir un intervalo de tiempo que permita a los materiales más pesados depositarse en el fondo del recipiente, y mientras tanto con un cuenco de fondo plano se vacía la arcilla muy diluida en agua, con cuidado de no remover el fondo en el que han quedado depositadas las impurezas. Se obtendrá así una arcilla de granulometría muy fina y uniforme. La arcilla es colocada en

una serie de recipientes unidos uno a otro en posición descendente, de esta manera el agua corre del primer recipiente al segundo y así hasta el último, transportando consigo las partículas arcillosas que son por naturaleza las más finas, mientras que las de mayores dimensiones o más pesadas caen al fondo de los recipientes. Cuanto más lenta es la circulación del agua y más numerosos son los recipientes degradantes, tanto más fina es la arcilla que se obtiene al finalizar el proceso.

En cuanto al tamizado, la técnica consiste en hacer pasar la arcilla diluida en agua a través de un tamiz, cuanto más fino sea éste más depurado será la masa resultante.

C. SECADO:

Ahora bien sea cual fuere el proceso empleado en la depuración de la arcilla, será necesario dejar que luego pierda el agua sobrante. Para ello se coloca en un amplio recipiente de poco fondo que favorezca la evaporación.

D. ADICION DE DESGRASANTES:

Si la arcilla es muy grasa, es decir demasiado plástica, deben incluirse algunos desgrasantes que la hagan más resistente; sí por el contrario, es demasiado magra, deberá ser corregida con la unión de otras arcillas más ricas en minerales arcillosos.Los desgrasantes más comunes son los silíceos, bajo la forma de cuarzos y chamota, es decir fragmentos triturados de ladrillos tejas o cerámica. Ambos son definidos como desgrasantes inertes porque su función principal reside en reducir la plasticidad y porque a la temperatura normal de cocción de las terracotas no se producen transformaciones de relieve, conservando inalteradas las características originarias. Pero también existen otro tipo de desgrasantes, los fundentes, que no bajan el punto de fusión después de la cocción.

Corresponden a este tipo los feldespatos potásicos (ortoclasas) o sódicos (plagioclasas), los carbonatos, los óxidos de hierro, las calizas y el talco (silicato básico de magnesio).

Durante la cocción estas materias pasan del estado pastoso al fluido, otras veces atacan a los demás componentes de la masa arcillosa, en particular a los gránulos de cuarzo, envolviéndolos con un sutil velo viscoso, que al enfriarse les une y cementa en una única masa que permiten obtener un cuerpo cerámico relativamente compacto, obtenidas en los hornos antiguos no fueran muy elevadas.

E. VENTILACION:

Antes de iniciarse el modelado, la arcilla ha de ser expuesta a una ventilación, que al menos debe durar una semana, con el fin de

eliminar las burbujas de aire formadas cuando la masa estaba humedecida y en contacto con el agua. Aunque éstas sean de pequeñas dimensiones pueden provocar imperfecciones durante la elaboración, así como crear en el interior del cuerpo cerámico zonas de menor consistencia expuestas a inevitables roturas.

F. AMASADO:

La operación de ventilado, viene seguida de un amasado de la pasta arcillosa con la planta de los pies, lo que transforma la masa en una mezcla perfectamente homogénea.

G. MODELADO:

Cuando la masa arcillosa se ha convertido en un cuerpo homogéneo, se dividide en pequeñas cantidades de un tamaño apropiado para aquello que se quiera modelar. Esta vez se amasa con las manos y se golpea con el puño, tensionando la masa con la mano abierta, a fui de mejorar su homogeneidad y liberarla de alguna pequeña burbuja de aire que aún quede en su interior.

H. COCCION:

Una vez preparada la masa arcillosa y después de haber elaborado las piezas, es preciso cocerlas. Para ello sabemos que en el caso de las terracotas arquitectónicas, éstas se horneaban junto a otros materiales constructivos y cerámicos, es decir, tejas, ladrillos, dolia, ánforas, entre otros. Mientras que las figuritas de terracota eran fabricadas por los coroplastas junto a la cerámica común y la vajilla de lujo.El tipo básico de horno cerámico empleado en la Hispania romana, corresponde al más difundido en aquella época de tiro vertical a llama libre, funcionamiento discontinuo y doble cámara para separar los productos cerámicos del área de combustión.La transmisión del calor se hacía por convección a través de las corrientes que producían las llamas al pasar por un tubo o chimenea.

Todo proceso de cocción se compone de tres fases: el precalentamiento o temple es necesaria para secar completamente las piezas y eliminar el menor resquicio de humedad en el horno, lo que podría conducir a cambios bruscos de temperatura y al consiguiente resquebrajamiento de las piezas. La cocción o ceramizado se realiza a una temperatura que en nuestro caso oscila entre los 950° C y 1000° C., y es de tipo oxidante. Y el enfriamiento es tan importante como la primera, el enfriamiento del horno ha de ser lento y progresivo, para evitar el choque térmico una vez que se termina de hacer fuego.

VIII. ALGUNOS USOS DE LA ARCILLA

La arcilla tiene propiedades plásticas, lo que significa que al humedecerla puede ser modelada fácilmente. Al secarse se torna firme y cuando se somete a altas temperaturas aparecen reacciones químicas que, entre otros cambios, causan que la arcilla se convierta en un material permanentemente rígido, denominado cerámica.

Por estas propiedades la arcilla es utilizada para hacer objetos de alfarería, de uso cotidiano o decorativo. Los diferentes tipos de arcilla, cuando se mezclan con diferentes minerales y en diversas condiciones, son utilizados para producir loza, gres y porcelana. Dependiendo del contenido mineral de la tierra, la arcilla, puede aparecer en varios colores, desde un pálido gris a un oscuro rojo anaranjado. Un horno diseñado específicamente para cocer arcilla es llamado horno de alfarero.

La arcilla cocida al fuego, la cerámica, es uno de los medios más baratos de producir objetos de uso cotidiano, y una de las materias primas utilizada profusamente, aun hoy en día. Ladrillos, vasijas, platos, objetos de arte, e incluso sarcófagos o instrumentos musicales, tales como la ocarina, fueron y son modelados con arcilla. La arcilla también se utiliza en muchos procesos industriales, tales como la producción de cemento, elaboración de papel, y obtención de sustancias de filtrado.

Los arqueólogos utilizan las características magnéticas de la arcilla cocida encontrada en bases de hogueras, hornos, etc., para fechar los elementos arcillosos que han permanecido con la misma orientación, y compararlos con otros periodos históricos.

Para cualquier uso de la arcilla primero se le debe dar un tratamiento determinado dependiendo del uso que se le quiera dar. Por ejemplo en la cerámica se le combina o mezcla distintos tipos de arcillas, fundentes, y otros elementos dependiendo directamente en el uso al que se vaya a destinar la que se vaya a destinar la mezcla.Es utilizada en la producción de aislantes eléctricos puesto que no transmiten la electricidad (para esto se utilizan arcillas que no contengan óxidos de hierro.)Dentro del campo de la construcción, la arcilla no es utilizada directamente sino más bien se la usa en la fabricación de baldosas, ladrillos, sanitarios, tejas, y en la mezcla de las pinturas, etc.La arcilla también es utilizada dentro del campo de la odontología para la fabricación de réplicas de dientes y elaboración de dentífrico bucal aunque en muy reducidas proporciones.

La arcilla es uno de los principales componentes de los adobes (tierra arcillosa.)Es muy utilizada en la fabricación de elementos decorativos, para fabricar vajillas, elementos aislantes de temperatura y en una gran variedad de elementos de alfarería.

Por ejemplo :

El Caolín: Es utilizado en la preparación de pinturas de caucho o emulsionadas, ya que por su blancura es de alto grado de rendimiento. Al mismo tiempo se utiliza como espesante. Papel: Como carga y recubrimiento del papel. En el acabado de papel de arte y tapiz y en papel corrugado. Reduce la porosidad y da suavidad y brillo a la superficie. Refractarios: En la elaboración de perfiles, bloques y ladrillos refractarios, así como en ladrillos de

alta alúmina. En la elaboración de cemento refractario y resistente a los ácidos, al calor. En cajas de arcilla refractaria para cocer alfarería fina.

Cerámica: En la fabricación de sanitarios, comedores, porcelana eléctrica y tejas de alto grado, vajillas, objetos de baño, refractarios y cajas de arcilla refractaria para cocer alfarería fina.

Vidrio: En la formulación de placas de vidrio. Pinturas: En la elaboración de pigmentos de extensión para pinturas y en la fabricación de tintas. Se usa como dilatador por su inercia química, suave fluidez, facilidad de dispersión y por no ser abrasivo. En pinturas de agua con liga de aceite, a base de silicato y al temple; en pinturas para moldes de fundición; en pigmentos para el color ultramarino. Da suavidad y brillo a la superficie, mejora la durabilidad de la misma y reduce la cantidad de pigmento necesario.

Plásticos: Es usado como relleno en hules y plásticos y auxiliar en procesos de filtración. En revestimientos plásticos para ductos y tejas plásticas. Se mezcla bien con oleorresinas en plásticos y mejora la rigidez y dureza del mismo. Metales: En ruedas abrasivas, para soldar cubiertas en varillas y en material de adherencia en fundición.

Caucho: Para reforzar el caucho y hacerlo más rígido

Otros usos de los Minerales arcillosos

La arcilla tiene propiedades plásticas, lo que significa que al humedecerla puede ser modelada fácilmente. Al secarse se torna firme y cuando se somete a altas temperaturas acaecen reacciones químicas que, entre otros cambios, causan que la arcilla se convierta en un material permanentemente rígido, denominado cerámica. Por estas propiedades la arcilla es utilizada para hacer objetos de alfarería, de uso cotidiano o decorativo. Los diferentes tipos de arcilla, cuando se mezclan con diferentes minerales y en diversas condiciones, son utilizadas para producir loza, gres y porcelana Dependiendo del contenido mineral de la tierra, la arcilla, puede aparecer en varios colores, desde un pálido gris a un oscuro rojo anaranjado. Un horno diseñado específicamente para cocer arcilla es llamado horno de alfarero.

IX. APLICACIONES EN INGENIERIA CIVIL

Las arcillas son, probablemente, los materiales geológicos más contradictorios desde el punto de vista de su utilidad en 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. Por otro lado, durante los últimos años, las arcillas han cobrado un interés especial en la medida que constituyen potenciales emplazamientos de repositorios de residuos nucleares de alta actividad o se considera su empleo en las barreras de ingeniería previstas para retardar o evitar la migración de radionucleidos y su interacción con la biosfera.

Para la mayor parte de actuaciones sobre el terreno, las propiedades que determinan el comportamiento de un suelo pueden determinarse a partir de ensayos estandarizados de laboratorio más o menos laboriosos. La mayor parte de estos ensayos se ocupan de la evaluación de parámetros tales como el contenido de humedad, permeabilidad, porosidad, densidad, forma y tamaño de las partículas (granulometría), estructura, plasticidad, capacidad de hinchamiento, etc.

En ingeniería civil y particularmente, en mecánica de suelos, es fundamental el conocimiento de los suelos y su comportamiento bajo condiciones diversas que dependen de su historia geológica y composición. Así, en suelos arcillosos, son importantes sus características actuales y sus reacciones a la acción de soluciones químicas, corrientes eléctricas o al contacto con otros minerales que puedan variar completamente su permeabilidad, resistencia, etc. En general el estudio de suelos en ingeniería civil incluye mineralogía y comportamiento bajo condiciones diversas.

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.

Protección de tuberías: como lubricante y rellenando grietas.

En cementos: aumenta su capacidad de ser trabajado y su plasticidad.

En túneles: Ayuda a la estabilización y soporte en la construcción de túneles. Actúa como lubricante (un 3-5 % de lodo de bentonita sódica mantenida a determinada presión soporta el frente del túnel). También es posible el transporte de los materiales excavados en el seno de fluidos benoníticos por arrastre.

En tomas de tierra: Proporciona seguridad en el caso de rotura de cables enterrados.

Transporte de sólidos en suspensión.

Dentro del campo de la construcción, la arcilla no es utilizada directamente sino más bien se la usa en la fabricación de baldosas, ladrillos, sanitarios, tejas, y en la mezcla de las pinturas, etc.

La arcilla y la bentonita se ha venido usando desde los años 50 como agente aglutinante en la producción de pellets del material previamente pulverizado durante las tareas de separación y concentración. La proporción de bentonita añadida es del 0,5%, en la mayor parte de los casos.

Material de Sellado: Durante muchos años las bentonitas se han venido utilizando en mezclas de suelos en torno a los vertederos, con el fin de disminuir la permeabilidad de los mismos. De esta forma se impide el escape de gases o lixiviados generados en el depósito.

Más recientemente ha surgido una nueva tendencia en el diseño de barreras de impermeabilización que se basa en la fabricación de complejos bentonitas-geosintéticos (geomembranas y geotextiles). Consiste en la colocación de una barrera de arcilla compactada ente dos capas, una de geotextil y otra de geomembrana (plásticos manufacturados, como polietileno de alta densidad o polipropileno, entre otros).

Así mismo, se utilizan bentonitas sódicas como material impermeabilizante y contenedor en los siguientes campos:

o Como contenedores de aguas frescas: Estanques y lagos

ornamentales, campos de golf, canales... o Como contenedores de aguas residuales: Efluentes industriales

(balsas). o En suelos contaminados: Cubiertas, barreras verticales

o En el sellado de pozos de aguas subterráneas contaminadas.

o En depósitos de residuos radiactivos: Repositorios subterráneos,

sellado de fracturas en granitos, etc.

Se utiliza para cementar fisuras y grietas de rocas, absorbiendo la humedad para impedir que esta produzca derrumbamiento de túneles o excavaciones, para impermeabilizar trincheras, estabilización de charcas, etc.

CONCLUSIONES

Las arcillas son los componentes de la fracción inferior a 2 micras de suelos y sedimentos.

La arcilla proviene de la descomposición de las rocas Feldespato, siendo un silicato alumínico hidratado

Las arcillas, al igual que el resto de los filosilicatos, presentan una estructura basada en el apilamiento de planos de iones oxígeno e hidroxilos

Cada una de las propiedades de la Arcilla puede dar lugar a una clasificación distinta.

La arcilla y la bentonita se ha venido usando desde los años 50 como agente aglutinante en la producción de pellets del material previamente pulverizado durante las tareas de separación y concentración.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

DOVAL MONTOYA, M. GARCÍA ROMERO, E., LUQUE DEL VILLAR, J., MARTIN-VIVALDI CABALLERO, J. L. y RODAS GONZALEZ, M. (1991). "Arcillas Industriales: Yacimientos y Aplicaciones". En: Yacimientos Minerales.

Editores: R. Lunar y R. Oyarzun. Editorial Centro de Estudios Ramón Areces, S. A. Madrid. pgs 582-608.

DOVAL MONTOYA, M. (1990). "Bentonitas" . En: Recursos Minerales de España. Coord. J. García Guinea y J. Martínez Frias

GALAN HUERTOS, E. (1990). "Arcillas" En: Recursos Minerales de España. Coord. J. García Guinea y J. Martínez Frias.

http://www.unl.edu.ec/educativa/wp-content/uploads/2010/06/RELIEVES-Y-VOLUMENES.pdf

http://arcillaslaalejandra.com/explotacion-de-la-arcilla.html http://profesionseg.blogspot.com/2011/02/arcillas-silicatos-de-aluminio.html