QUÍMICA DE MATERIALS Enginyeria Civil, 2011

Materials Ceràmics (argiles)

CONTINGUTS

1.!Definició

2.!Clasificació

3.!Propietats

4.!Les argiles en la construcció

1

DEFINICIÓ TÈCNICA

Des del punt de vista mineralògic !! Grup de minerals (minerals de l’argila), generalment

filosilicats.

Des del punt de vista petrològic

!! roca sedimentària, generalment d’origen detrític.

Per a un sedimentòleg !! Terme granulomètric: sediments amb una mida de gra

inferior a 64 µm.

Per a un ceramista !! material natural que es converteix en una pasta plàstica un

cop barrejat amb aigua 2

ARGILES: SILICATS D’ALUMINI HIDRATATS

Si Al H2O + + Argila ! Silicats Silicats " Argila

Silicats=95% de l’escorça terrestre (SixOy)

Nesosilicats Inosilicats Tectosilicats …

Formació de les Argiles

Dipòsits de sediments (fins)

Neoformació

Alteració d’altres minerals (p.e. Felspats)

3

Filosilicats

Grau creixent de polimerització

ESTRUCTURA DELS SILICATS Bàsica

Cadena Xarxa

Substitució

Regles de Pauling:

1/ ! - = !+;

2/ coordinació de cations amb anions depén del radi de cada element 4

ESTRUCTURA DELS SILICATS

T1

T3

T2 Filosilicats

(estructura laminar, fulles)

5

ESTRUCTURA DELS FILOSILICATS

hexagonal

làmina T

Capa octaèdrica

(Al(OH)6)

làmina TO

làmina TOT

6

CLASIFICACIÓ

7

PROPIETATS FÍSICO-QUÍMIQUES

"!Formades per cristalls molt petits

"!Capacitat d’intercanviar ions

"!Capacitat de variar la seva composició química interna

"!Molècules en l’interior dels espais interlaminars

"! la superfície de les làmines presenta una activitat química considerable

"!Els canvis físics de l’estructura laminar (p.e. inflament) són reversibles.

8

SUPERFÍCIE ESPECÍFICA !!Caolinita

!! d’elevada cristal!linitat fins a 15 m2/g !! de baixa cristal!linitat fins a 50 m2/g

!!Halloisita fins a 60 m2/g

!!Illita fins a 50 m2/g

!!Montmorillonita 80-300 m2/g

!!Sepiolita 100-240 m2/g

!!Paligorskita 100-200 m2/g 9

CAPACITAT D’INTERCANVI CATIÒNIC (CEC)

"! Es pot definir com la suma de tots els cations de

canvi que un mineral pot absorbir a un pH

determinat.

"!CEC 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 10

CAPACITAT D’ADSORCIÓ

"!Depén de:

"!superficie específica

"!porositat

"!Unitat: % D’absorbat en massa

"!(p.e. En el cas de l’aigua pot ser més gran de 100%)

11

HIDRATACIÓ I INFLAMENT

"! Inflament és conseqüència de l’hidratació

"! (Absorció d’aigua en els espais interlaminars)

12

HIDRATACIÓ I INFLAMENT

13

HIDRATACIÓ I INFLAMENT

14

INFLAMENT Per ad/absorció d’altres compostos

(generalment orgànics)

15

PLASTICITAT

"!Causa: efecte lubricant de l’aigua que envolta

les partícules laminars

"!Conseqüència: lliscament d’unes partícules

sobre d’altres quan s’exerceix un esforç sobre

elles

"!Quantificació: índex (límits) d’Atterberg (límit

líquid, límit plàstic i límit de retracció) 16

APLICACIONS EN CONSTRUCCIÓ !!Ceràmica de construcció (teules, maons,

tubs, rajoles, …)

!!Manufactura de ciments (font de Si i Al)

!!Bentonites (Sorres de moldeig, llots de perforació, peletització, absorbents, material de segellat, cimentació de fissures i esquerdes, …)

17

ALTRES USOS

!!Caolí (fabricació de paper, ceràmica i refractaris, aïllants, adobs, pesticides, aliments per a bestiar…)

!!Bentonites (aliments per a bestiar, catàlisi, indústria farmacéutica, detergents …)

18