Resumen (Abstract)€¦ · Web viewEl estado de Querétaro de Arteaga se encuentra ubicado en el centro del país, entre los 20 01'16" y 21 35'38" de latitud norte y los 99 00'46"

Sociedad Mexicana deIngeniería Geotécnica, A.C.

XXVI Reunión Nacional de Mecánica de Suelos e Ingeniería Geotécnica

Noviembre 14 a 16, 2012 – Cancún, Quintana Roo

Análisis fisicoquímico de arcillas inestablesPhysicochemical analysis of unstable clays

Teresa LOPEZ-LARA1, Juan Bosco HERNANDEZ-ZARAGOZA2, Jaime HORTA-RANGEL3, José Alfredo ZEPEDA4, Eduardo ROJAS5 y Adrián Guadalupe MINOR6

Profesora-Investigadora, División de Estudios de Posgrado, Facultad de Ingeniería, Universidad Autónoma de Querétaro, Qro; México, e-mail: [email protected]

2Profesor-Investigador, División de Estudios de Posgrado, Facultad de Ingeniería, Universidad Autónoma de Querétaro, Qro; México, e-mail: [email protected]

3 Profesor-Investigador, División de Estudios de Posgrado, Facultad de Ingeniería, Universidad Autónoma de Querétaro, Qro; México, e-mail: [email protected]



6 Profesor-Investigador, Facultad de Ingeniería, Universidad Autónoma de Nuevo León, NL; México, e-mail: [email protected]

RESUMEN: En varios lugares del mundo se han reportado suelos expansivos por la gran cantidad de daños que han generado en la construcción y México no es la excepción. Este tipo de suelos son arcillas inestables en su volumen cuando ocurren cambios en su humedad. El comportamiento y magnitud del cambio de volumen en las arcillas expansivas depende en forma definitiva de los minerales presentes en el suelo. En esta investigación se lleva a cabo un análisis fisicoquímico a algunos suelos inestables del país para determinar la mineralogía responsable de dicho comportamiento y luego se compara entre ellos. Así mismo este estudio se complementa con sus propiedades geotécnicas. Dentro del trabajo experimental se incluyen técnicas de caracterización fisicoquímica como Difracción de Rayos X y Microscopía Electrónica de Barrido.

ABSTRACT: In several places of the world expansive soils have been brought by the great quantity of damage that they have generated in the construction and Mexico is not the exception. These soils are unstable clays in its volume when changes happen in its humidity. The behavior and magnitude of the change of volume in the expansive clays depends in definitive form of the present minerals in the soil. In this investigation a physicochemical analysis is carried out to some unstable soils of the country to determine the mineralogy responsible for the above mentioned behavior and then it is compared between them. Likewise this study complements itself with his geotechnical properties. Inside the experimental work there are included technologies of physicochemical characterization as Diffraction of X-rays and Scanning Electronic Microscopy.

1 INTRODUCCIÓNLos suelos potencialmente expansivos se pueden

encontrar en cualquier parte del mundo como lo han reportado algunos países como: Angola, Argelia, Argentina, Australia, Brasil, Canadá, Colombia, Cuba, Ecuador, España, Etiopia, EUA, Ghana, India, Israel, Irak Irán, Kenia, Malaba, México, Marruecos, Mozambique, Myanmar, Perú, Rusia, Sudáfrica, Turquía, Venezuela (Chen, 1975). La ciudad de Querétaro, Querétaro, México, esta situada sobre un suelo predominantemente arcilloso con una

importante presencia de montmorilonita, en el orden del 40% (Zepeda, 1987).

Estos suelos tienen tendencia a expandirse o contraerse en presencia o ausencia de agua. En la actualidad, la capacidad de expansión de un suelo se determina únicamente realizando propiedades físicas tales como ensayes de propiedades índice, porcentaje de expansión, presión de expansión; cuando este tipo de suelos debe su comportamiento a sus constituyentes mineralógicos, por lo anterior, este trabajo pretende proporcionar y complementar otros estudios de caracterización, con la finalidad de

SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C.

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2 Análisis fisicoquímico de arcillas inestables

identificar la mineralogía responsable de los diferentes grados de expansión y a su vez se tratará de relacionar en la medida de lo posible, el comportamiento con la mineralogía.

2 ANTECEDENTESLas arcillas expansivas son aquellos suelos que

son susceptibles de cambios de volumen por cambios de humedad, por lo que el clima juega un papel preponderante; este tipo de suelos se encuentra principalmente en zonas de clima extremoso. Los suelos expansivos exponen generalmente grandes agrietamientos que van desde la superficie hasta algunos metros de profundidad, lo que facilita la entrada de agua cuando llueve (Nelson, 1992).

Los minerales de arcilla son silicatos hidratados de aluminio. Se clasifican dentro del grupo de los filosilicatos, caracterizados por su estructura en capas. El tamaño de los cristales es inferior a 2μm. La estructura de estos esta constituida por dos tipos de capas unidas entre si por oxígenos, una formado por tetraedros que tiene un espesor de 3Å y otra formada por octaedros cuyo espesor es de 4Å. El centro de los tetraedros esta compuesto por Si4+

sustituidos frecuentemente por Al3+ y esporádicamente por Fe3+, el centro de los octaedros esta ocupado por Al3+, Mg2+ y Fe2+, a veces por Fe3+, Li+, entre otros. Estos minerales se diferencian en varios tipos en función del numero de capas de su estructura de acuerdo con el grado de ordenamiento y tipo de las sustituciones isomórficas (González de Vallejo, 2004).

La clasificación de las arcillas se basa en la forma en que las capas tetraédrica (T) y octaédrica (O) se unen para formar una lamina, 1:1 (T-O) una capa tetraédrica unida a una octaédrica y por otro lado la 2:1 (T-O-T) y 2:1:1 (T-O-T-O). En el grupo T-O-T se encuentran las esmécticas (Bergaya y Lagaly, 2006) y en estas las montmorilonitas que son las que se encontraron en este trabajo.

La montmorilonita debe su denominación al lugar de hallazgo en Montmorillon (Francia). Es un aluminosilicato del tipo 2:1, el cual esta compuesto por una capa octaédrica de Al2O3 situada entre dos capas tetraédricas de SiO2 (Reyes y Escalante, 2006). Los minerales arcillosos del tipo montmorilonita, comunes en suelos y sedimentos, se presentan con iones Na, Ca, Mg o combinación de estos

La montmorillonita es el mineral más estudiado, cuyas capas tienen cargas negativas permanentes debido a las sustituciones isomórficas, y pH dependiente de cargas que se desarrollan en los hidroxilos superficiales de los bordes (Tombacz y Szekeres, 2004). Las montmorilonitas no son eléctricamente neutras, la sustitución isomorfa es la causa de la carga eléctrica en la lámina, para compensarla las láminas se encuentran separadas

por cationes débilmente hidratados (Ca2+, Mg2+, Na+

y K+). Esta carga favorece la penetración de fluidos que produce una separación de las láminas, aumentando así la distancia interlaminar llamado hinchamiento cristalino (De Santiago, 1997). Otra propiedad consiste es la capacidad de intercambio catiónico (Betejtin, 1970). Esta propiedad es la suma de todos los cationes de cambio que un mineral puede adsorber a un determinado pH. La suma total de descompensaciones eléctricas en la partícula se traduce en la formación en superficie de la doble capa eléctrica difusa, compuesta por una capa de carga negativa situada en la superficie de la partícula, rodeada por una capa exterior de carga opuesta que compensa a la primera capa. En las caras de la partícula siempre será de signo negativo y la capa externa de signo positivo. En los bordes de la partícula el signo de la carga depende del pH del medio. Así para un pH ácido y neutro la carga en el borde es positiva, un pH mayor (medio alcalino), la carga eléctrica del borde será negativa, por tal motivo, un incremento en la concentración salina del medio fluido implicara una disminución del espesor de la doble capa eléctrica difusa, por ende, las características de esta doble capa permiten a las partículas asociarse (floculación) o permanecer aisladas hasta su sedimentación (dispersión) (De Santiago, 1997). Dicha asociación puede darse mediante contactos borde-borde, donde las partículas se unen por fuerzas electroestáticas entre bordes de cargas opuestas. Asociación mediante contactos borde-cara, son contactos entre bordes con carga positiva y caras de carga negativa, por último, contactos cara-cara, esta asociación se da cuando la solución presenta una concentración de electrolitos muy baja (De Santiago, 1997).La identificación y cuantificación de los minerales de arcilla, en particular los que son responsables de la susceptibilidad de los suelos para la expansión y contracción (Fekerte et. al, 2011). La capacidad de cambio de volumen de estos materiales viene condicionada por el contenido de arcilla y su mineralogía. Para la identificación de los minerales de arcilla, los métodos mas utilizados son la difracción de Rayos X y la microscopia electrónica (González de Vallejo, 2004, López-Lara et al, 2004). Estos ensayes se han utilizado para identificar los cambios de fase de un suelo estabilizado con cal donde se pudo observar el aumento constante de la calcita presente (López-Lara et al, 2006).

Las técnicas de caracterización se han utilizado por varios investigadores para la determinación de minerales de arcilla que conducen a distintos fines.

Las fracciones de tamaño de arcilla (<2 micras) de las arenas de aceite mineral y los sobrenadantes se analizan mediante microscopía electrónica de transmisión, la transmisión de alta resolución de microscopía electrónica y difracción de rayos X después de eliminar la materia orgánica, esto con el fin de extraer la bituminosa de las arenas


López-Lara T. et al. 3

petrolíferas de Alberta (Hooshiar et. al, 2011). El potencial de la espectroscopia de laboratorio en la región de longitud de onda de 2,5 a 14 micras se uso para la caracterización de minerales de la arcilla, tales como montmorilonita, illita y caolinita, se investigaron sus características como absorción y sus cambios de mezclas de minerales de arcilla y se determinaron a través de mínimos cuadrados parciales (Fekerte et. al, 2011). La caracterización de arcilla bentonita a través del tratamiento térmico se realiza mediante difracción de rayos X, espectroscopia de de infrarrojos, método etilenglicol monoetiléter, N2 fisisorción, picnometría de helio, la porosidad de mercurio, microscopia electrónica de barrido y energía dispersiva de espectroscopia de rayos X (Bertagnolli, 2011). La composición mineralógica y química de la bentonita a través del tratamiento geosintético se ha caracterizado utilizando difracción de rayos X, micro difracción de rayos X con sincrotón generado por micro fluorescencia de rayos X y cartografía elemental (Lange et. al., 2010). Minerales de arcilla pertenecientes a las muestras de sedimentos superficiales, recogidos en el río Songhua en China fueron examinados por medio de difracción de rayos X (Xiaoli y Li, 2011). La espectroscopia de fluorescencia láser resuelta en el tiempo y la prologada absorción de rayos X de la estructura fina se usaron para identificar los lantánidos y actínidos trivalentes en montmorilonitas diferentes e ilitas (Hartmann et. al, 2010). Una serie de tecnologías de procesamiento de imágenes y métodos geométricos de medición se introducen para cuantificar microporosidad a escala múltiple en las imágenes. Un software informático desarrollado sobre la base de estos métodos se utilizó para cuantificar las imágenes SEM de muestras de arcilla durante ensayo de corte (Chun et. al, 2011).

3 METODOLOGÍA EXPERIMENTAL

3.1 Muestreo de suelosSe seleccionó el fraccionamiento de Jurica,

Querétaro, México, en donde la presencia de suelos expansivos ha causado severos daños y por el cual se han realizado ya investigaciones con diferentes propósitos. Así mismo se trabajó con otro suelo expansivo del fraccionamiento seis de marzo, casi sobre el lecho el río Santa Catarina de la ciudad, de Monterrey, Nuevo León, México. Además dos muestras de bentonita fueron seleccionadas para su análisis y así realizar una comparación entre estos suelos a estudiar.

El muestreo se llevó a cabo con la realización de pozo a cielo abierto el cual se obtuvieron muestras inalteradas (denominada JUQ01 y JUQ02) a 0.50 y 1.00 m de profundidad respectivamente, y una mas en el fraccionamiento Jardines del Valle (denominada JAV) en cuanto a Querétaro se refiere.

Así mismo se llevo el muestreo en Monterrey alcanzando una profundidad de 2.5 m (denominada SDM) y se obtuvieron muestras de bentonita sódica (denominada BENNA, NMX-C-431-ONNCCE, 2002).

El estado de Querétaro de Arteaga se encuentra ubicado en el centro del país, entre los 20°01'16" y 21°35'38" de latitud norte y los 99°00'46" y 100°35'46" de longitud oeste. El fraccionamiento Jurica se encuentra ubicado a 20°40.6' de latitud y 100°27.3' de longitud. El fraccionamiento Jardines del Valle esta ubicado en 20°37' de latitud y 100°27' de longitud. El fraccionamiento de la ciudad de Monterrey, N. L., se encuentra ubicado a 25°40' de latitud y 100°15' de longitud.

3.2 Caracterización fisicoquímica de suelos

3.2.1Preparación de muestras para Difracción de Rayos X

La ejecución de los trabajos se realizó con un Difractómetro de rayos-X para polvos marca RIGAKU modelo Dmax 2100 y Microscopio electrónico de barrido PHILIPS XL30 ESEM.

Las muestras fueron secadas al horno durante 24 horas y posteriormente tamizadas por la malla No. 250 (0.058 mm), para su análisis en el Difractómetro de Rayos X y microscopio electrónico de barrido.

Se utilizó un método rápido con la adición de etilen-glicol en la preparación de las muestras para posteriormente colocarlas en el Difractómetro de Rayos X debido a que no inhibe la expansión de las arcillas (Dixon y Weed, 1989). Además el etilen-glicol tiene como objetivo eliminar la materia orgánica con el fin de obtener un difractograma más claro.

Un difractograma es el resultado de un análisis por medio de un difractómetro y el cual grafica en el eje de las abscisas el ángulo 2θ de incidencia entre la salida del haz del rayo Röntgen y el receptor de dicho rayo y en las ordenadas el valor de la intensidad (Ramírez, 1996).

3.2.2 Preparación de muestras para Microscopia Electrónica de Barrido

Se cortó una plantilla adhesiva en donde la muestra será colocada, se monta la muestra tamizada previamente por la malla No. 250 (0.058 mm), en el adhesivo y esta a su vez en el porta muestra esparciéndola, así mismo el porta muestra es colocado en una base dentro del microscopio para su análisis.

3.3 Caracterización geotécnica de los suelos

3.3.1Limites de Atterberg (Consistencia)La plasticidad puede ser medida y expresada en

términos numéricos mediante la determinación de



los Límites de Atterberg. Para ello se utilizó los procedimientos de laboratorio de Mecánica de Suelos: ASTM D427 para Límite de Contracción, para el Límite Plástico y para el Límite Líquido se utilizó la norma ASTM D4318-10. Se realizó la clasificación de suelos de acuerdo al sistema unificado de clasificación de suelos.

3.3.2Compactación Proctor EstándarPara la obtención de muestras para un análisis

mineralógico por el método de Microscopio Electrónico de Barrido con Dispersión de Energía, las muestras fueron ensayadas de acuerdo a la norma ASTM D-698, el cual indica la realización del ensaye Proctor estándar. Lo anterior con el fin de obtener la muestra en un estado más denso para su análisis semi-cuantitativo de los productos formados en el suelo.

3.4 Análisis de PHEl pH indica las cantidades relativas de iones H+ y

OH- que contiene la solución y refleja asimismo, el porcentaje de saturación por bases. El suelo posee valores de pH de 4 a 10. Si el pH es superior a 8.5 el suelo posiblemente contiene exceso de sodio. Generalmente, a menor cantidad de calcio corresponde un valor de pH menor, y así, para corregir la acidez excesiva se realizan adiciones de calcio en forma de cal. La siguiente escala de pH es muy importante como referencia en el estudio de los suelos tabla 1 (Thompson, 1978).

Tabla 1. Escala de pH (Thompson, 1978)pH ≤

5.55.5>pH≤6.0

6.0>pH≤6.5

6.5>pH≤7.0

7.0>pH≤7.5

7.5>pH≤8.0

8.0>pH≤8.5

pH>8.5

Muy

aácido

Acidez media

Acidez débil

Acidez muy débil

Alcalinidad muy débil

Alcalinidad débil

Alcalinidad

media

Muy alcalino

La medición del pH fue mediante un aparato de medición de pH marca HANNA instruments-ph-211 con microprocesador y aproximación a la centésima, el cual fue calibrado con solución buffer de pH 7.01 marca Merck KGaA. El pH del agua destilada utilizada fue de 7.0 (ASTM D-698).

4 RESULTADOS4.1 Caracterización fisicoquímica de las arcillas4.1.1Difracción de rayos X, método de polvos

De acuerdo a los difractogramas obtenidos de cada una de las muestras se puede deducir que la mineralogía de la muestra esta constituida principalmente por filosilicatos y que estos mismos son montmorilonitas y con indicios de cuarzo como se muestra en la tabla 2. Los difractogramas se muestran en las figuras 1, 2 y 3.

Tabla 2. Análisis de la Difracción de Rayos X (DRX).

Suelo Mineral que predomina

Apertura laáminas

(Å= 1X10-7 mm)

Apertura cuarzo

(Å)

DRX(Fig)

JUQ01Montmorilonita

Sódica 14 a 18 3.34 1

SDM Montmorilonita Caálcica hasta 15 3.34 2

BENNAMontmorilonita

Sódica hasta 18 3.34 3

Las intensidades indican la mayor presencia del mineral con respecto a otras, pudiendo así observar cual es el que predomina en las muestras. La trascendencia que tienen las separaciones en Å en cada tipo de mineral, nos da una idea de su capacidad a expandirse.

Figura 1. Difractograma del suelo de Juríica, Querétaro, México (JUQ01) + etilen-glicol.

Figura 2. Difractograma del suelo de Monterrey, Nuevo León, México (SDM) + etilen-glicol.

Figura 3. Difractograma de la bentonita sódica (BENNA) + etilen-glicol.


0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

0 10 20 30 40 50 60 70 80º2θ

Inte

nsid

ad

d(A) =17.6

Montmorillonite 18Å, Na0.3(Al,Mg)2Si4O10(OH)216H2O, Radiation: FeKa, Lambda=1.9373Quartz, SiO2, Radiation: CuKa, Lambda=1.5406Montmorillonite 14Å, Na0.3(Al,Mg)2Si4O10(OH)21xH2O, Radiation: CuKa, Lambda=1.5418

d(A) =4.47 d(A) =3.34

d(A) =2.57 d(A) =1.504d(A) =9.0

d(A) =3.58

d(A) =5.99

d(A) =2.99 d(A) =1.699

d(A) =1.294

d(A) =1.25

d(A) =2.242

d(A) =1.989

d(A) =4.25d(A) =2.457

d(A) =1.818

JUQ01 + ETG

d(A) =3.23

d(A) =2.49

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

5500

0 10 20 30 40 50 60 70 80º2θ

Inte

nsid

ad

Montmorillonite 18 Å, Na0.3(Al,Mg)2Si4O10(OH)216H2O, Radiation: FeKa, Lambda=1.9373Quartz, SiO2, Radiation: CuKa, Lambda=1.5406Montmorillonite 15Å, Ca0.2(Al,Mg)2Si4O10(OH)214H2O, Radiation: CuKa, Lambda=1.5406

d(A) =3.34

d(A) =17.6

d(A) =4.26

d(A) =2.46

d(A) =1.82 d(A) =1.37

d(A) =4.49

d(A) =3.02

d(A) =2.57

d(A) =2.5

d(A) =2.28 d(A) =1.5

d(A) =1.67

BENNA + ETG

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

0 10 20 30 40 50 60 70 80º2θ

Inte

nsid

ad

d(A) =15.0

Montmorillonite 15Å, Ca0.2(Al,Mg)2Si4O10(OH)214H2O, Radiation: CuKa, Lambda=1.5406Quartz , S iO2, Radiation: CuKa, Lambda=1.5406

d(A) =5.01 d(A) =3.5

d(A) =3.02

d(A) =2.58

d(A) =2.26

d(A) =2.15

d(A) =1.88

d(A) =1.7

d(A) =1.5 d(A) =1.29

d(A) =1.24

d(A) =3.34d(A) =4.26 d(A) =2.46

d(A) =1.82

d(A) =1.98d(A) =2.28

d(A) =1.54

d(A) =1.38

SDM + ETG


4.1.2Microscopio Electrónico de Barrido (MEB)

Por medio del microscopio electrónico de barrido se puede apreciar el ordenamiento o disposición espacial de las partículas de los suelos estudiados en el cual presenta morfologías irregulares y tamaños de las láminas de las arcillas como se observa en la tabla 3 y las figuras de la 4 hasta la 9.

Tabla 3. Resultados de Microscopia Electrónica de Barrido

Suelo Aumento Tipo y tamaño partícula (μm)

Tipo de estructura Fig

JUQ012000 x Aglomeración de

20 y Laáminasde 1 a 2.5

Cara-cara 4

6000 x Borde-cara 5

SDM2000 x Aglomeración

de 5 y 10 Cara-cara 6

6000 x Esféricas de1 a 2 Esférica 7

BENNA 2000 x Aglomeración de y laáminas de 25 Cara-cara 8

6000 x 9

En general, todas las micrografías muestran que las arcillas se presentan en forma de láminas sobrepuestas unas de otras, formando aglomeraciones teniendo en estas pequeñas partículas o agregados esféricos siendo como el suelo de Monterrey, N. L. (SDM).

Figura 4. Micrografía del suelo de Jurica, Querétaro, México (JUQ01) con aumento de 2000x.

Figura 5. Micrografía del suelo de Jurica, Querétaro, México (JUQ01) con aumento de 6000x.

Figura 6. Micrografía del suelo de Monterrey, Nuevo León, México (SDM) con aumento de 2000x.

Figura 7. Micrografía del suelo de Monterrey, Nuevo León, México (SDM) con aumento de 6000x.



Figura 8. Micrografía de la bentonita sódica (BENNA) con aumento de 2000x.

Figura 9. Micrografía de la bentonita sódica (BENNA) con aumento de 6000x.

4.3 Caracterización geotécnica de los suelos

4.3.1Propiedades Índice de los SuelosEn la tabla 4 se presentan las características de

los suelos estudiados en cuanto a sus propiedades índices se refiere, liímite liquido (LL), liímite plástico (LP), índice plástico (IP) y liímite de contracción (LC), así como también su gravedad específica (Ss), peso volumétrico (γm), expansión (Exp) y clasificación según el sistema unificado de clasificación de suelos (S. U. C. S.). Aquí se observa que los suelos estudiados se clasificaron como Aarcillas de alta compresibilidad con símbolo (CH).

Tabla 4. Propiedades Ííndices de los Ssuelos estudiados.

Suelo LL (%)

LP (%)

IP (%)

LC (%) Ss γm

(t/m3)Exp(%) SUCS

JUQ01 59.7 21.0 38.7 12.5 2.61 1.73 14.6 CHSDM 57.6 24.4 33.2 13.4 2.59 1.66 7.6 CH

BENNA 156.0 47.0 109.0 14.5 2.60 --- --- CH

La expansión fue medida en el odómetro en forma libre sin carga, el cual consiste en labrar una muestra inalterada en un anillo con drenaje en las dos caras, colocarla en el odómetro y saturar para su medición de altura final respecto a la inicial, teniendo así un porcentaje de alturas.

4.3.2Prueba de Compactación Proctor EstándarEl valor de peso volumétrico seco máximo es de

1,400 kg/m³ y un contenido de agua óptimo de 28.7%.

4.4 Potencial de HidroógenoEn la tabla 5 se presentan los resultados de pH para los diferentes suelos que se estudiaron, así como también su temperatura al momento de tomar las mediciones. De los resultados mostrados en la tabla 5 y en base a la escala de Thompson (Thompson, 1978) y con los resultados de la difracción de rayos x se deduce que a mayor expansión mayor pH.

Tabla 5. Resultados de pH de los Ssuelos EestudiadosSuelo pH Escala de Thompson T°JUQ01 8.05 Alcalinidad media 21.5SDM 7.56 Alcalinidad débil 22.5

BENNA 7.96 Alcalinidad débil 21.5

5 CONCLUSIONESA partir de la composición mineralógica y el micro

ordenamiento espacial entre partículas es posible explicar e interpretar las principales propiedades de los suelos arcillosos. Es evidente también que la variedad de factores que intervienen en la formación de estos suelos determinan su complejidad geotécnica. Además la mayoría de las propiedades asociadas a los suelos considerados como “suelos expansivos”, tienen su origen en la mineralogía y su estructura o morfología. También es contundente que a pesar de que podrían ser suelos idénticos (de acuerdo a su clasificación y visualización) son completamente diferentes y por ende su comportamiento.

5.1 A través de la Difracción de rayos XEl suelo de Jurica arroja reflexiones de

montmorilonita sódica con aperturas de 14 a 18 Å. Así mismo este suelo junto con el de Monterrey y la bentonita cuentan con reflexiones de cuarzo de 3.34 Å, pero, es evidente que el suelo de Jurica está constituido principalmente por el mineral de montmorilonita sódica. Por otro lado, el suelo de Monterrey presenta las menores aperturas entre minerales que son de 15 Å y también el porcentaje de expansión menor, aunque predomina un mineral arcilloso montmorilonitico del tipo cálcico, lo que



señala que el calcio es de menor alcalinidad que el sodio, siendo un indicativo de la capacidad de intercambio entre iones y aniones (capacidad de expandirse), el cual seriía menor para este suelo en comparación con respecto al de Jurica y la bentonita sódica.

De acuerdo a los resultados obtenidos en este trabajo existe una relación entre el porcentaje de expansión y el contenido de mineral arcilloso predominante y su abertura, es decir, en el suelo de Jurica se presentan minerales de arcilla montmorilonítico con las aperturas entre minerales y porcentajes de expansión mayores con respecto a los otros suelos.

5.2 A través de Microscopia Electrónica de BarridoLas micrografías juegan un papel fundamental en

cuanto al ordenamiento espacial se refiere de los suelos estudiados, para estos suelos se muestra un conjunto de láminas u hojuelas empalmadas entre si, deduciendo que presentan un estado de dispersión a primera vista. Así mismo, como es el caso de las micrografías de Jurica, se puede observar que estos cúmulos de láminas sobrepuestas están conectados con otros formando así un estado de floculación ya que se observa una relación de cara-cara y borde-cara.

De una forma general en la observación de la microscopía electrónica de barrido se pueden observar en todas las micrografías la traza de aglomeraciones del orden de 20 μm a 50 μm por estructuras laminares sobrepuestas entre sí. La muestra que obtuvo un aglomerado mayor, fue la del suelo de Jurica, y la muestra de Monterrey, que acató aglomeraciones menores.

De lo anterior se puede hacer una deducción en cuanto a la superficie especiífica se refiere y eal porcentaje de expansión reportada en resultados previos, estas tienen una correlación muy interesante ya que a mayor superficie especifica mayor será su expansión, como resultó en el suelo de Jurica (14.6% de expansión), o también, si la superficie especiífica es pequeña se podría esperar una menor expansión, tal es el caso del suelo de Monterrey (7.6% de expansión).

5.3 A través del Potencial de Hidrogeno (pH)En suspensiones con altas concentraciones de electrones, donde el pH es relativamente alto (>8.2), predominan las interacciones borde-cara, ya que se mantiene la carga positiva en los bordes y la carga negativa en la superficie de las arcillas. Con lo anterior deduce que las arcillas de Jurica presentan este estado de floculación ya que dicho suelo presenta un valor de pH de 8.05.

Por otro lado, cuando la concentración de electrolitos es baja, como es el caso de la arcilla de

Monterrey que fue de 7.56 y la bentonita con 7.96, los minerales de arcilla tienden a cargarse negativamente, tanto en su superficie como en su borde, predominando las fuerzas eléctricas de repulsión entre partículas adyacentes produciéndose el fenómeno de dispersión.

Así mismo el pH obtenido de las pruebas y asociadas con la mineralogía de las arcillas se puede deducir que el sodio es más básico que el calcio ya que la arcilla de Jurica (montmorilonita sódica) obtuvo un valor de pH mayor que el de Monterrey (montmorilonitas cálcicas) y que el de la bentonita (montmorilonitas sódica y cálcica).

Se puede deducir que en cuanto a mayor cantidad de sodio que se tenga en las muestras, como es el caso de los suelos de Jurica, sabiendo de antemano que a mayor cantidad de sodio presente en la muestra, el pH es mayor y por ende su expansión será menor.

REFERENCIASASTM D-698, 2007, “Standard test methods for

laboratory compaction characteristics of soil using standard effort”.

ASTM D-427, 2004, “Test methods for shrinkage factors of soil by the mercury method”.

ASTM D-4318, 2010, “Standard test methods for liquid limit, plastic limit, and plasticity index of soils”.

Bergaya, F. and Lagaly, G; 2006, “Chapter 1 General Introduction: Clays, clay minerals, and clay science”, Developments in Clay Science, 1:1-18.

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Resumen (Abstract)€¦ · Web viewEl estado de Querétaro de Arteaga se encuentra ubicado en el centro del país, entre los 20 01'16" y 21 35'38" de latitud norte y los 99 00'46"