Suelos alofanicosSon suelos provenientes de cenizas volcánicas, dominados por minerales no cristalinos entre los cuales se incluye el alofán, imogolita, sílice, opalina y freidita. Amorfos a rayos X. Los procesos de formación de los suelos volcánicos de chile (andisoles) han sido influenciados tanto por composición química de las cenizas parentales, así como por el clima del hemisferio sur. Alta pluviosidad y bajas temperaturas. Estudios nos dan cuenta de la presencia de este tipo de suelos que se clasifica geotécnicamente como MH que deriva de cenizas volcánicas jóvenes con un alto porcentaje de alofano En general distinguimos dos tipos de andisoles (alusión al carácter de suelos negros de formaciones volcánicas), uno vitrico y uno ándico. Vitrico es suelo muy joven con más 60% de vidrios volcánicos, mientras que los andisoles ándicos están fuertemente intemperizados (desintegración de una roca en partículas menores sin alteración química). Y se distinguen por su riqueza en alofanes. El mineral de alofán es un componente de la fracción coloidal de los suelos derivados de cenizas volcánicas recientes, y se ha observado y comprobado que tiene influencia sobre las propiedades físicas de éstos El alofán presenta una alta área específica, la cual le confiere una capacidad para remover compuestos fenólicos. Además se caracterizan por su alta capacidad de retención de agua y su microestructura rica en poros estables, excelente soporte para crecimiento vegetal. Las zona donde se encuentra este tipo de material se caracteriza por presentar una topografía suavemente ondulada y la cubierta de suelo arable, esta, en gran medida, constituida por suelos denominados localmente “trumaos” que en voz indígena quiere decir acumulación de cenizas volcánicas. Los trumaos en lomas son suelos muy porosos, cuya arcilla constitutiva es el alofano. Este último al ser amorfo, posee características físicas diferentes de las arcillas cristalinas más conocidas. El alofano le da a estos suelos una textura difícil de clasificar, ya que teniendo un contenido muy elevado de tamaño inferior a 0,002 mm da la sensación al tacto de que fuera un limo o limo arenoso La textura es la de un suelo de relativo buen drenaje, ya que su índice de huecos es elevado y por lo tanto, cuando superficialmente esta con un bajo grado de saturación, es capaz de absorber una importante cantidad de agua. Otro factor importante a considerar es el riesgo de Ya que no se dispone un modelo estructural satisfactorio. Posee propiedades químicas. son del tipo haloisitas de forma tubular. de otros componentes amorfos unidos al alofán. Dentro de este rango de tiempo solo se encontrarían los suelos alofanicos. Su importancia es vital ya que es el principal componente de las arcillas de suelos derivados de cenizas y otros materiales volcánicos. métodos térmicos. físico-químicas. microbiológicas. físicas. etc. rayos x. En 1913 se determino mediante métodos químicos y petrográficos. QUE SON EL ALOFÁN Y LA IMOGOLITA El alofán El alofán del griego significa “aparecer”. métodos químico selectivos. que otorgan al suelo ciertas cualidades de comportamiento que los constituyen en entes muy interesantes. que en general en Chile. análisis químico lo que es el alofán. difracción de electrones. pasado este tiempo. de intercambio isotropito.000 años. Aunque el avance ha sido espectacular y mucho se conoce del alofán. La razón pudiera ser la falta de procedimiento para separar la fase de alofán puro. pues al secarse se transforma en un medio friable y polvoriento que es fácilmente erosionable. la existencia del alofán en suelos de Japón. Y en efecto podríamos estar constituyendo una mezcla (la mayoría de las veces lo esta) con óxidos hidratados o hidróxido de aluminio. En 1933 se demostraba existencia del alofán en algunos suelos de nueva Zelandia En 1950 se intensifica el estudio del alofán con mejor tecnología y eficiencia (métodos infrarrojos).erosión superficial. Se estima que las partículas de alofán e imogolita poseen una vida media de aproximadamente 25. la arcilla alofánica da paso a partículas de arcilla bien cristalizadas. En 1957 Besoaín y sus colaboradores evidencian la existencia de alofán en andosoles chilenos. en referencia a cambio frecuente desde un material de apariencia vidriosa a otro de apariencia terrosa. en 1964 aplican la microscopia electrónica. Y mas adelante se definió por medio de rayos X. llamados también trumaos y los ñadis. En 1816 se encontraron sustancias en grietas y fisuras de rocas a la que llamaron Alofán. Se ha avanzado en la evaluación de sus propiedades pero su naturaleza íntima no ha sido dilucidada. también es mucho lo que se ignora. hierro o manganeso: estos óxidos podrían ser parte constitutiva del alofán y estar relacionados . silicio. de acuerdo al grado de hidratación. alúmina y agua. con un rango de composición química variable. la alumina y la sílice no está constituyendo una mezcla. se encuentra en suelos muy jóvenes y proporción de partículas muy pequeñas. sin estructura cristalina ni composición química definida con pequeñas cantidades de bases y radicales ácidos”.0. Ambos alofanes. amorfo a los rayos X . ampliando esta definición se puede decir que el alofán representa un termino general para designar un aluminio-silicato nocristalino o poco cristalina pero mas ordenado que en vidrio. sin métodos de segregación adecuados no es posible definirlos o caracterizarlos en términos cuantitativos. las fases de sílice y alúmina se encuentra combinadas al azar y no muestran fases separadas. este alofán que corresponde a una expresión general como alofán de Brown que es el alofán geológico. . A y B son esencialmente amorfos a los rayos X. se debe a la formación de mullita. Indudablemente en esta especie. A. • El alofán B seria un alofán elemental formado por fases discretas de sílice y alúmina. • El alofán AB seria un término intermediario entre las formas A y B. Frieldes admite tres formas de alofán. Formas de alofán en el suelo Brown en 1955 definió el alofán como un alumino-silicato amorfo. Desde un punto de vista sistemático el alofán se encuentra emparentado con las kanditas y debiera ser incluido en ellas como un miembro amorfo. el pico exotérmico alrededor de 900°C. que llama B. nuevos trabajos han confirmado la existencia de alofán B y mantienen el termino. Comparten este punto.5 a 2. altamente hidratado. AB. Miyaushi y aomine han cuestionado la existencia del alofán B en suelos japoneses. Una definición así es limitada ya que se puede aplicarse a un vidrio o una palagonita por ejemplo. Ross y Kerr definían el alofán como “una solución sólida de sílice. no se presenta en la forma B. • El alofán A se parece al alofán geológico.Al2o3 variable entre 0. además las partículas muy finas de suelos japoneses tenían propiedades de alofán A. Dicha estructura le confiere una serie de propiedades químicas y físico-químicas propias que se consideran como una especie única. pero formado básicamente por alúmina. Opinión de Lazrenko y grim. ni cristalográfica ni químicamente. sílice y agua siendo la razón molecular SiO2.estructuralmente a él. pero la mayoría tienen la condición común de estructura desordenada al extremo. Los alofanes presentan diferencias de composición química y un Rango en términos de orden-desorden. Es del todo probable que la imogolita tenga una distribución más amplia a nivel mundial en suelos de cenizas volcánicas. se asigna a la imogolita SiO2. La alta densidad de grupos funcionales en la imogolita la convierte en el candidato perfecto para la adsorción de polímeros orgánicos. estos estudios nos permiten obtención evidencias morfológico-estructurales. la imogolita muestra una morfología características consistentes en fibras. en nueva guinea y suelos volcánicos de nicaragua y ecuador. sin embargo la composición real de las imogolitas da . Composición química Desde el punto de vista químico la imogolita parece ser intermediaria entre el alofán y la kliachita. es concebible que arcillas identificadas como alofánicas correspondan realmente a imogolita o mezclas de imogolita y alofán. Al2O3. Yoshinaga y aomine . parece ser un hecho comprobado. tomando en cuenta que en suspensión acuosa la imogolita se dispersaba en medio acido y el alofán lo hace en medio alcalino. el examen microscópico de fracciones del alofán en suelos chilenos. en un suelo derivado de ceniza volcánica vítrea de Japón. en andosoles de Camerún en suelos volcánicos de nueva Zelandia. desarrollaron un método que permitía separar la imogolita del alofán.Que el alofán pueda tener una morfología fibrosa. derivadas de cenizas volcánicas modernas.( estudios por microscopia electrónica). Mas tarde fue objeto de numerosos estudios y en particular desde un punto de vista estructural. Aparte de Japón. Conocido con el nombre de imogo. aumentando su solubilidad y su resistencia a la degradación. esto es si la imogolita debe provenir del alofán o si se trata de especies independiente que pueden generarse en forma simultánea o si ambas opciones son licitas. Diferencias del alofán y de cualquier mineral conocido. LA IMOGLITA La imogolita fue descubierta y caracterizada por yoshinaga y aomine. La estructura de la imogolita es importante no solo por si misma sino por relación a la del alofán. semejantes a hebras de hilo o cabellos con un diámetro constante y gran longitud . en diversos andosoles chilenos. Aun permanecen sin resolver algunas interrogantes.5H2O. semejante a la imogolita.2. no esta bien claro si existe una relación genética entre el alofán y la imogolita. la existencia de imogolita fue confirmada en arcillas de sedimentos volcánicos y pómez de Alemania. de edad no superior a 2000 años así lo comprueban. Experiencias efectuadas por yoshinaga y matsubara demostraron que las imolitas calentadas bajo 250° C durante una hora se rehidratan si permanecen toda la noche en una atmosfera de humedad relativa de 90-100%. originando graves problemas y retrasos en el desarrollo de las obras. principalmente el alofán y la imogolita. lo que muestra que esa preconsolidacion en los suelos es más bien atribuible a sus propios . PROBLEMAS PARA FUNDACIÓN DE ESTRUCTURA Y UTILIZACIÓN EN RELLENOS Debido a la extensa cadena montañosa presente a lo largo de Chile. se ha experimentado un explosivo aumento de las construcciones sobre este tipo de suelos. Se puede observar que la presión de preconsolidación se explica en un muy buen porcentaje por la variación del alofán. gran parte de los suelos de fundación están compuestos por derivados de cenizas volcánicas. difiere de los suelos clásicos estudiados por la mecánica de suelos tradicional. lo cual hace del suelo de fundación un material muy susceptible a la alteración. induciendo características particulares en el comportamiento de los suelos derivados de cenizas.0 y se debe probablemente a contaminación con alofán. Según antecedentes. Esta particularidad se debe principalmente a minerales formados durante la descomposición del vidrio volcánico. la rehidratación se hace irreversible.normalmente una relación SiO2/Al2O3 que excede ligeramente 1. se basa en un modelo en cadena con una razón Si/Al=1/2 y constituido por dos cadenas octaédricas de alumina en torno a una cadena tetraédrica de sílice. el comportamiento mecánico de estos suelos. En los últimos años. La imogolita experimenta cambios por efecto de la temperatura lo que se evidencia por los rayos X. pero si se calientan sobre 250°C . La imogolita natural esta presente en la fracción fina de andosoles y Espodosoles. . La perdida de peso bajo 250°C se atribuye a agua situada en los sistemas de poros de la imogolita. implicado en procesos de Movilización y biodisponibilidad de elementos traza. Su alta superficie específica (hasta 1000 m2/g) hace que Sea un componente del suelo muy reactivo. El concepto estructural de la imogolita es de origen de interesantes investigaciones a partir de 1967. Se observa que la mineralogía del suelo influye en el comportamiento geomecánico observado a través de los ensayos. se requiere de ensayos que no alteren la microestructura del suelo. . Una vez que se defina el estrato a fundar y el material a utilizar como relleno se recomienda realizar una nueva serie de ensayos para definir el grado de compactación a exigir y el método de control a utilizar. pues no existe un valor máximo de control bien definido. Los suelos provenientes de cenizas volcánicas. Por esta razón. ser resultado de una o más solicitaciones externas. denominados trumaos y clasificados como alofanicos pueden ser empleados. pero al cambiar su estructura. y se puede decir. METODO CONSTRUCTIVO Estos suelos no pueden colocarse con un grado de compactación determinado. estas características cambian dramáticamente. ya sea a partir de la humedad natural seguida del secamiento progresivo o de secamiento al aire y humedecimiento posterior. Los suelos colapsables. y no a cargas ejercidas. los problemas en terreno con estos suelos están íntimamente ligados a la falta de precaución en el tratamiento de estos. el procedimiento de compactación que se seleccione debería ser aquel que signifique un mínimo de dispersión. que con las precauciones de mantener la microestructura de este tipo de suelos. para lo cual debe recurrirse a los parámetros resistentes que se obtengan después de establecer una densidad promedio de colocación a partir de los resultados de múltiples ensayos de compactación realizados con diferentes procedimientos y para distintos tratamientos del suelo. estos son aptos para el desarrollo de obras. En consecuencia en la preparación de las especificaciones de colocación y de control deben tomarse muy en cuenta los resultados de ensayos realizados bajo condiciones de secamiento diferentes. produciendo consecuencias superficiales en el terreno. Estos suelos también presentan buenos parámetros de resistencia. son suelos no saturados que sufren un gran cambio de volumen al saturarse.procesos de degradación. pesos unitarios secos bajos y ligeramente cohesivos. Los depósitos de ceniza volcánica y algunos de sus derivados. ya sea remoldeando o variando la temperatura del suelo. Este cambio es irreversible y puede o no. Según lo estudiado. El primero de estos tratamientos es el que mejor refleja las condiciones de colocación en obra y permite una menor dispersión. tal como se presenta con las arcillas o limos normales. los cuales tienen altas relaciones de vacíos. para caracterizar estos suelos. Asimismo. como comúnmente se afirma. los sellos de excavación se encuentran demasiado secos o lisos para obtener una buena adherencia con la primera capa de relleno. trabajándolo escarificado con equipo apropiado para bajar el contenido de agua a límites aceptables. Se deberán evitar los desniveles mayores de una capa entre rellenos contiguos durante la ejecución de ellos. (Inspección Técnica de la Obra). Cada capa de material de drenaje estará constituida por material pétreo de un espesor de 30 cm como mínimo y una conductividad hidráulica no inferior a 10-2 cm/s. el material natural que conforma el sello de excavación se encuentra muy húmedo para obtener una buena compactación. materiales sueltos. ejecutando la limpieza final y preparación del sello por métodos manuales.T. Las excavaciones deberán ejecutarse de acuerdo a los alineamientos. hasta las líneas o sellos estipulados en el proyecto. para garantizar una capacidad de conducción de lixiviados igual o superior. el espesor suelto de cada capa quedará dado por las . el material natural deberá humedecerse y trabajarse escarificado antes de trabajarse.O. materia orgánica. a nivel de sello de excavación. si es posible. Los rellenos se colocarán en capas. quedando libre de pozas de agua.O. Se deberán descargar y esparcir los materiales de manera que no se produzca segregación granulométrica. Se permitirá que la remoción con equipo mecanizado pueda llegar. Deberán tomarse todas las precauciones del caso a fin que la perturbación del suelo.T. dimensiones y pendientes fijadas en los Planos. debiendo preverse posibles asentamientos. Si a juicio de la I. cotas. Si en opinión de la I.T.Las capas impermeables deberán ser instaladas en una fundación o base soportante que no dañe el material impermeabilizante y que resista los gradientes de presión que pudieran producirse sobre o bajo ella. Los sellos de excavación deberán prepararse nivelando y compactando el material natural hasta obtener una densidad igual o superior a la del relleno que se colocará sobre ellos.T. compresión o levantamiento eventual del terreno donde esté ubicado el relleno. se deberá remover el material de la superficie o permitir que se seque. salvo en caso que lo autorice la I. Se deberá construir los rellenos en capas continuas y aproximadamente horizontales.O. así como también para asegurar la estabilidad de los taludes. Especificaciones Técnicas y a las indicaciones de la I. etc. de la dimensión total de la sección especificada.O. materiales deleznables.. No se colocará ningún material de relleno en parte alguna bajo agua. sea mínima.. Si para la compactación se utilizasen equipos manuales. Para esta nivelación se deberán usar medios mecánicos. en tanto el PC entregó los valores menores de Agua a través de las muestras que impone cada método.O. a menos que se compruebe su eficiencia en canchas de prueba. aunque a un costo mayor. y en las últimas décadas los infiltrómetros de tensión de disco han sido ampliamente utilizados para determinar propiedades hidráulicas de los suelos. No obstante lo anterior. en caso que se prevean condiciones climáticas desfavorables. in situ. La superficie de cada capa que se coloque deberá quedar lo más nivelada posible. es muy importante. verificadas y aprobadas por la I.características del equipo. A fin de comparar tres métodos de medición de K. pero en ningún caso deberá exceder los 25 cm. la conductividad hidráulica (K) es Ampliamente utilizada por diversas disciplinas para el cálculo y modelación del movimiento de fluidos en la matriz del suelo. se determinó esta propiedad en dos suelos de textura contrastante: uno de textura fina Y otro de textura gruesa Los métodos utilizados fueron el permeámetro de carga constante (PC). se puede inferir que el PB no sería un método seguro para hacer determinaciones de K en suelos de texturas finas utilizados. Dichas características tienen un efecto muy . a fin de conocer las capacidades y limitaciones de estas técnicas. Se requiere de más estudios que comparen los métodos de medición de K bajo distintas condiciones de suelo. para facilitar el escurrimiento superficial de aguas lluvias. Para ambas condiciones de suelo el TI entregó los valores mayores de K.T. el pozo barreno (PB) y el tensioinfiltrómetro (TI). La determinación de las propiedades hidráulicas representativas del suelo en condiciones naturales. REACTIVIDAD HIDRAULICA De las propiedades físicas del suelo. para conseguir una compactación efectiva y uniforme de los rellenos. con la finalidad deseleccionar la más adecuada para las distintas condiciones edáficas (estudia la composición y naturaleza del suelo) de modo de comprender en mejor forma el comportamiento hidráulico del suelo. Pese a que existen diversas metodologías para su determinación. la ITO podrá exigir que los rellenos presenten pendientes del orden de 1%. se ha incorporado el uso del tensioinfiltrómetro como una alternativa de medición que aparenta ser un método más preciso y universal. La evaluación de la porosidad del suelo se puede realizar según parámetros cuantitativos (distribución del tamaño de los poros) y cualitativos (permeabilidad). Consistentemente menores que los entregados por el TI. líquida y gaseosa. El suelo es un medio poroso que presenta una fase sólida. La geometría del medio poroso es una resultante de la estructura que presenta el suelo y. Ensayos Notaron que el LL decrece más rápido que el LP al ser secado. con lo que se afecta la humedad del suelo. Esto obliga a compactar iniciando con humedades diferentes a la óptima. Es decir. presentan cantidades de alofán menores a lo documentado por Wesley y otros investigadores.importante en la economía de agua y aire en el suelo. compactando por la rama húmeda o por la rama seca. cambios en la estructura provocada por la erosión interna del suelo afectan la continuidad del sistema poroso y la dependencia espacial. en su potencial productivo. El contenido de agua del suelo se relaciona con la permeabilidad. a la vez. . sin embargo. Los suelos derivados de cenizas volcánicas (Andisoles) presentan una compleja estructura. El límite líquido (LL) y el límite plástico (LP) en los suelos alofánicos son muy elevados y estos se pueden encontrar en un amplio rango. La temperatura genera evaporación o condensación. Sin embargo. y consecuentemente. En fase saturada esta estrechamente relacionada con la presencia de una estructura granular. caracterizándose por su alta porosidad y amplio rango de poros a distintos potenciales mátricos. La conductividad hidráulica es una característica funcional del suelo que varía en el tiempo dependiendo de la estabilidad estructural del suelo. es determinante en la funcionalidad de los poros lo que trae consecuencias en el transporte de agua y aire en el suelo. pues el suelo tarda tiempo en admitir agua que se agrega. En arcillas se dan tensiones capilares que favorecen la formación de grumos que dificultan la compactación. Los suelos volcánicos del sur de Chile concuerdan con los estudios realizado por Wesley. lo que permite que éstos presenten altos valores de conductividad hidráulica en fase saturada y no saturada.