MATERIALES PETREOS II

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MATERIALES PÉTREOS MATERIALES MODERNOS DE CONSTRUCCION

M A TERIALES PÉTREOS

I GENERALIDADES:

I.1 Definiciones

Son aquellos materiales que se extraen directamentede la naturaleza no necesitando para su empleo nadamás que darles la forma adecuada.

Dentro de estos materiales tenemos dos tipos.Aquellos materiales que se extraen de los macizosrocosos, es decir, las rocas, que aparecen en ciertaextensión.

La erosión de las rocas, transporte de materiales,sedimentación de los mismos da lugar al otro tipo demateriales, a los denominados materiales o sustanciasgranulares o granos, lo que conocemos como arcillas,arenas, gravas, etc.

Aunque dentro de este concepto se incluye lo que seconoce por suelos y rocas, el estudio que aquí sehace va encaminado sobre todo al estudio de las rocasy materiales granulares como material deconstrucción.

Tanto las rocas como los materiales granulares estánconstituidas por la asociación de minerales o cuerposde la misma composición química y forma cristalina.Esos minerales pueden ser minerales principales (enmayor proporción) y minerales secundarios.

Las rocas, a lo largo del tiempo, se han utilizado detres formas distintas en la construcción:

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- Como elemento resistente.- Como elemento decorativo.- Como materia prima para la fabricación demateriales de construcción.

La piedra natural es el único material deconstrucción que ha encontrado siempre nuevasaplicaciones y se ha manifestado insustituible.

Existen en nuestra época nuevos materiales deconstrucción, sin embargo, ninguno de ellos reúne lascualidades de la piedra natural, sobre todo en elsentido estético.

I.2 Propiedades de los materiales pétreos

I.2.1 Densidad:

Suele estar comprendida entre 2-3 g/cm3. En ladensidad van a influir los minerales integrantesdel material así como el % del volumen de huecos.

I.2.2 Durabilidad:

Es el período de uso sin deteriorarse y perdersus propiedades. La durabilidad es alta ypueden durar inalterables durante cientos deaños. La estructura del material no se altera porla acción de los agentes exteriores (lluvia,viento, heladas, CO), solo se modifica la capamás superficial.

I.2.3 Dureza.

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Es la resistencia al rozamiento, rayadura,penetración. La dureza de los materiales pétreosdepende de la dureza de los minerales que tengany de la cohesión de la masa de dichos materiales.Para determinar la dureza de los materiales seutiliza la escala de Mohs, ordenándolos del másblando al más duro.

Talco Yeso Calcita Fluorita Apatito Feldespato Cuarzo Topacio Corindón Diamante

I.2.4 Resistencias mecánicas:

Tienen muy buena resistencia a compresión(contracción). Se cree que a mayor densidad mayorresistencia a compresión. En cambio tienen bajaresistencia a tracción (estiramiento) y bajaresistencia a flexión (tracción y compresiónsimultáneas).

I.2.5 Propiedades térmicas:

Bajo coeficiente de conductividad térmica. Bajaconducción del calor o el frío. Sin embargocuando los materiales pétreos tienen humedad, suconductibilidad aumenta ligeramente. Lasdilataciones o contracciones térmicas soloafectan a la capa superficial, mientras que la

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masa interna apenas sufre deformación por efectode la temperatura.

I.2.6 Propiedades eléctricas.

Los materiales pétreos conducen mal laelectricidad, el coeficiente de conductividadeléctrica es muy bajo, aunque en presencia dehumedad suele aumentar considerablemente.

I.2.7 Impermeabilidad:

Dependiendo del tipo de material pétreo lapermeabilidad al agua variará. A mayor cantidadde poros en el material mayor será lapermeabilidad.

Además, la circulación del agua a través de losporos va aumentando el tamaño de éstos aldesgastarlos por erosión. A veces el agua llevapartículas en suspensión o disueltas y puedencontribuir a cerrar parte de los poros ydisminuir la permeabilidad. Si el material notiene poros será impermeable.

I.2.8 Resistencia a la intemperie:

Por ser un material natural, la resistencia alos agentes exteriores es muy alta. Como sesabe, hay multitud de construcciones con piedraso rocas desde hace cientos de años que semantienen en muy buen estado. El agua delluvia, el viento, el oxígeno y los gases decombustión son los agentes que afectan a ladurabilidad de los materiales pétreos.

La parte que empieza a deteriorarse es la mássuperficial, por desgaste, desconchamiento, etc.

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Y con los años puede ir profundizando hacia lamasa interna del material.

En cuanto a las heladas, cuanto mayor sea laporosidad, más expuesto estará el material asaturarse de agua, y mayor presión se produciráen caso de congelación del agua que contenga.

I.2.9 Elasticidad:

En general, los materiales pétreos no sonelásticos, aunque según sean granos o rocas, sepueden presentar ciertas deformacioneselásticas.

Las piedras son muy poco elásticas, es decir, nose deforman, sino que directamente se rompen.Las muestras granulares sí pueden tener ciertadeformación sobre todo en grandes agrupaciones.

I.2.10 Combustibilidad:

La resistencia al fuego es variable pero en general se puede considerar de tipo medio-bajo ymenor si el material tiene cierta humedad.

Por ello en caso de incendio el materialaguantará cierto tiempo sin romper, y pasado esetiempo se crearán tensiones elevadas en elmaterial, sobre todo por la diferencia detemperatura entre la superficie y la masainterna.

II CLASIFICACIÓN

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Se clasifican en función de la resistencia acompresión y según su origen o procedencia.

II.1 Según la resistencia a compresión

Clase A: resistencia muy alta: mayor de 2.250 kg/cm2.

Clase B: resistencia alta: de 1125 a 2.250 kg/cm2.

Clase C: resistencia media: de 560 a 1125 kg/cm2.

Clase D: resistencia baja: de 280 a 560 kg/cm2.

Clase E: resistencia muy baja: de 70 a 280 kg/cm2.

II.2 Según su origen o procedencia

Pueden ser ígneas, sedimentarias y metamórficas.

II.2.1 Clasificación de las rocas ígneas

Son las más antiguas y se han formado por elenfriamiento y consolidación de magmasfundidos, y según qué se haya producido en elinterior de la corteza terrestre o sobre ella,se llaman intrusivas o plutónicas (mucha

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profundidad), filoneanas (poca profundidad) oextrusivas o volcánicas (superficiales).

La Sociedad Internacional de Mecánica de Rocasrecomienda clasificar las rocas en función de sucomposición y del tamaño de grano de losminerales que la forman. Entre ellas se debendestacar los granitos y basaltos cuyautilización en la construcción en España es muygrande

El carácter ácido de estas rocas lo confiere elcontenido en SiO2 del cuarzo y los silicatos.Cuando una roca contiene más de un 60% de SiO2tiene carácter ácido, y entre sus mineralesademás de los silicatos, debe de haber cuarzo,este es el caso de los granitos.

Cuando el contenido en SiO2 es menor del 60% noexiste cuarzo, y las rocas tienen carácterbásico, es el caso de los basaltos.

Principales rocas ígneas

Granito:

Roca plutónica muy abundante, constituidafundamentalmente por cuarzo, feldespato,ortosa y mica. De coloración variable,se altera fácilmente con la humedad, ya queel anhídrido carbónico ataca al feldespato ya la mica, provocando su disgregación.

Sin embargo es una roca de gran duración ymuy resistente, cuyas buenas cualidadespueden mejorarse mediante el pulido, querealza el colorido e impide sudescomposición.

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No admite labras complicadas y puede soportartemperaturas elevadas, aunque no esrefractario. Se emplea principalmente parasillerías, mamposterías, pavimentación conlosas y adoquines, plaqueados de fachadas einteriores decorativos, bordillos, molduras,pilas, lavaderos, etc.

Sienita:

Muy parecida al granito pero con muy pocacantidad de cuarzo. Sus aplicaciones sonparecidas, pero sobre todo para decoración.

Diorita y gabro:

De colores variados, sobre todo blancos,grises y verdes, empleadas en ornamentación yen carreteras.

Pórfidos:

Roca parecida al granito, con similaresaplicaciones.

Basalto:

Roca volcánica. De color oscuro, compacto,denso, duro, muy resistente, suele emplearseen adoquines.

II.2.2 Clasificación de las rocas sedimentarias

Se han formado debido al transporte, acarreo,depósito y acumulación de materiales,principalmente provienen de rocas ígneas ymetamórficas.

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Las rocas sedimentarias, de acuerdo con suprocedencia, se pueden clasificar endetríticas, intermedias y no detríticas, (Tabla1.1.).

Dentro del grupo de las detríticas estánincluidas todas aquellas rocas formadas porproductos de alteración de otras, que han sidotransportados y depositados pudiendo no estartodavía consolidados (rocas sueltas) o habersufrido procesos de consolidación (rocascompactas).

Dentro del grupo de las no detríticas seencuentran aquellas formadas fundamentalmentepor precipitación de sustancias que seencontraban en disolución en las cuencas desedimentación, y que luego han sufrido losprocesos de consolidación.

También en ellas se incluyen, y en ocasionesconstituyen la mayor parte, rocas formadas porconchas y caparazones de organismos vivos. Eneste caso se encuentran rocas calizas y algunasrocas silíceas.

Por último, existe un tercer grupo de rocas queestán formadas por materiales con los dosorígenes, y que se denominan de rocasintermedias, en el que se encuentran lasmargas.

Sueltas Compactas

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DetríticasGravas Arenas

Conglomerados Areniscas Limonitas

Intermedias Margas

No detríticas

Carbonatadas CalizasDolomías

Evaporitas YesosClorurosOtras

Tabla 1.1. Clasificación de las rocas sedimentarias.

La distinción o separación entre gravas,arenas, limos y arcillas es por el tamaño delgrano:

Gravas: ≥ 2 mmArenas: < 2 mm y ≥ 0,063 mm Limos: <0,063 mm y ≥ 0,002 mm Arcillas: < 0,002 mm

Ya veremos que en el hormigón las gravas sonpartículas de tamaño ≥ 4 mm.

Las cuatro fracciones de partículas, puedenpresentarse sueltas o agrupadas conjuntamente,y según predomine una u otra, se llaman gravasarenosas, arenas arcillosas, etc.

Cada fracción tiene sus minerales en lacomposición: gravas calizas, gravas silíceas,arenas calizas, arenas silíceas, etc.

Los conglomerados son gravas compactadas ocementadas. Las areniscas son arenascompactadas o cementadas. Las limonitas

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pueden ser limos cementados o no. Lasarcillitas son arcillas cementadas.

Principales rocas sedimentarias

Yeso o aljez:

Roca sedimentaria de origen químico, muyabundante en la naturaleza, formada por lacristalización del sulfato cálcico hidratadocon dos moléculas de agua, al desecarsemares interiores y lagunas.

Es blando y algo soluble en agua. El yeso seaplica principalmente para la obtención deyesos blancos y negros de revestir,escayolas, piezas prefabricadas y moldes.También se utiliza como pasta para laformación de tabiques, enrasillados ycolocación de otros elementos.

Calizas:

De sedimentación química por insolubilidad,formadas a base de carbonato cálcico connumerosos accesorios: arcilla, sílice,carbón, etc. Su coloración es muy variada.Son atacadas por los ácidos y se descomponenpor la acción de la humedad. Es la roca,junto con el granito, que mayor utilizacióntiene, tanto en obras públicas como enedificación, como rocas ornamentales, enáridos para el hormigón, terraplenes,materia prima para fabricar cemento, etc.

Margas:

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Como son rocas arcillosas con carbonatos, deellas se obtiene la materia prima parafabricar el cemento, que es su principalaplicación.

II.2.3 Clasificación de las rocas metamórficas

Las rocas metamórficas se originan pormetamorfismo fundamentalmente de las rocassedimentarias. Recibe el nombre de metamorfismoel proceso por el que se producen ciertasmodificaciones de la composición mineralógica yde la estructura de una roca a consecuenciaprincipalmente de los incrementos de presión ytemperatura que aquella experimenta cuandoalcanza niveles profundos de la cortezaterrestre.

Esto ocurre, por ejemplo, cuando se depositanespesores considerables de rocas sedimentariaspor el proceso general de acumulación, quepueden alcanzar hasta 20 km de potencia. Unaroca situada a estas profundidades quedasometida a considerables presiones ytemperaturas que la “metamor- fizan”.

La estructura de las rocas metamórficas puedemanifestar todavía los planos deestratificación, pero presenta planos deesquistosidad o exfoliación, que se formanperpendiculares a la dirección de la presión aque se ve sometida la roca, y al extraerlas encantera, les da un carácter lajoso, quedisminuye su calidad respecto a los materialespétreos procedentes de las rocas sedimentariaso de las rocas ígneas.

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Las rocas metamórficas se pueden clasificar entres grupos, en función de la composición delas rocas sedimentarias de que proceden:

* Derivadas de rocas arcillosas:Micacitas Gneis Migmatitas Pizarras Esquistos

* Derivadas de rocas cuarcíferas:Cuarcitas

* Derivadas de rocas carbonatadas: Mármoles

Principales rocas metamórficas

Pizarras:

Son arcillas metamórficas y tienenestructura foliácea o esquistosa. Sucoloración es variable y oscura y no sealteran por la acción de la intemperie. Sonrefractarias, homogéneas, compactas,impermeables y untuosas al tacto.

Además, se pueden cortar y taladrar. Lasbuenas pizarras admiten el pulimento, lapintura al esmalte y el barniz. Se empleanpara techar, para pavimentos y también paraplaqueados imitando al mármol. Es uno de losmateriales pétreos más importantes para laconstrucción y la decoración.

Mármoles:

Originalmente son calizas metamórficas, connumerosos minerales accesorios que determinansu coloración y veteados característicos.

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Atendiendo a su coloración, los mármoles seclasifican en blancos y de color; estosúltimos monocolores y polícromos.

Resulta prácticamente imposible obtener unaclasificación resumida de los mármoles, dadasu enorme variedad de coloridos, disposiciónde las vetas, forma de las brechas, etc.,empleados para chapeados, pavimentación ydecoración. El principal valor decorativo deesta roca estriba en su pulimento, que realzasu color, dando tonalidades de grandelicadeza.

IIIFORMAS COMERCIALES

III.1 Sillar

Es un bloque o elemento con forma prismática recta,es decir, con forma de paralelepípedo rectangular enel que sus tres dimensiones son del mismo orden omuy parecidas, como máxima relación de lados 1:1:2,generalmente es grande y por lo tanto pesado, por loque se necesitan medios mecánicos para sumanipulación y colocación. Fig. 1.1.

La labra de todas las superficies del sillar seráperfecta. Los paramentos vistos tendrán una labrafina. La cara posterior, o trasdós, del sillar podrátener labra basta, pero hay que tener presente quenunca deben quedar resaltos u oquedades de más de 4cm.

III.2 Sillarejo

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Es un sillar pequeño de forma más o menos regular,pero sensiblemente paralelepipédica, y generalmentecon labra basta.

Fig. 1.1. Denominación de las caras de un sillar y disposiciones en los muros de sillería.

III.3 Mampuesto

Piedra con forma irregular, generalmente sin formadefinida, excepto en algunos casos, que se aproximaa un prisma. Puede ser sin labra o con poca labra,que se maneja a mano. La dimensión menor suele ser>12 cm. aunque a veces es difícilmente medible.Fig.1.2.

El peso de los mampuestos oscila entre 15-30 kg y unvolumen entre 8-10 dm3.

El tamaño de mampuestos y sillarejos es parecido.

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Fig. 1.2. Denominación y disposición de mampuestos.

III.4 Losa o chapa

Piedra en la que una dimensión es mucho menor quelas otras dos.

Se emplea en revestimiento de otros tipos defábrica, en pavimentación y en cubiertas. De estetipo suelen ser las piedras de carácter ornamental ydecorativo, tales como el mármol u otras que admitenpulimento y condiciones resistentes suficientes.

También de este tipo son las pizarras paracubiertas. Dichas pizarras tienen formas derivadasdel cuadrado, rectángulo o círculo (Fig. 1.3.), perolas más frecuentes son las rectangulares. Lasmedidas normales de longitud y anchura de las chapasrectangulares de pizarra son 60x30, 50x25, 40x20,40x15, 30x20, 30x15 y 20x20 cm.

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Fig. 1.3. Formas geométricas de las placas depizarra.

El espesor oscilará entre 4 y 6 mm.

Las pizarras para cubiertas serán exfoliables, conrelativa facilidad, en hojas del espesor citado,perfectamente planas y se podrán perforar y cortarsin que se produzcan escamas ni grietas.

La pizarra se fija a la cubierta mediante clavos dehierro galvanizado o por medio de ganchos de zinc enlos que se apoya la chapa.

III.5 Adoquín

Se utilizarán para adoquines las rocas de granomedio o fino.

Se disponen varios tipos, con diferentes medidas,pero se distinguirán principalmente tres.

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Los adoquines tradicionales son aquellos que tienenforma de tronco de pirámide, con las aristas vivas oredondeadas, con radios variables (±1,5 cm). Susmedidas oscilarán de 18 a 20 cm en el largo y de 9 a11 cm en el ancho. Su altura variará de 14 a 16 cm.Las dimensiones de las aristas de la cara inferiorserán 5/6 de las correspondientes de la carasuperior. Fig. 1.4.

También se disponen otros adoquines con formaprismática recta, llamados rectangulares, y condimensiones de 20x10x6 y 20x10x8 cm. Fig. 1.5.

Otro tipo son los llamados “UNI”, que tienen formamás o menos prismática pero con entrantes ysalientes y dimensiones de 22x11,2x6 y 22x11,2x8 cm.Fig. 1.5.

Fig. 1.4. Adoquín troncopiramidal de material pétreo con aristas redondeadas.

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Fig. 1.5. Adoquines rectangular y UNI de material pétreo.

III.6 Bordillo o encintado

En este tipo de piedra una dimensión es mucho mayorque las otras dos. Se emplea para marcar el límitede un pavimento o la separación de pavimentos dedistinto tipo o uso. Fig. 1.6.

En el cuadro siguiente se indican las medidasrecomendables en milímetros:

b b h h longituTipo A 14 - 28 - 1000

Tipo B 17 14 28 15 100020 17 30 15 1000

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Fig. 1.6. Ejemplos de bordillos dematerial pétreo.

En estas medidas se admitirá una tolerancia de +/-10 mm.

Estas medidas se corresponden con bordillos dematerial pétreo. Ya veremos que los bordillostambién son de hormigón, que incluye más tipos conestas y otras medidas.

En los suministros grandes se admitirá que un 10%del total de las piezas tengan una longitudcomprendida entre 600 y 1.000 mm.

Las secciones extremas deberán ser normales al ejede la pieza.

III.7 Paneles y rollos de lana de roca

Son productos diseñados para aislamiento termo-acústico presentados en forma de paneles y rolloscon anchuras variables entre 0,50 - 2,00 m ylongitudes hasta 3,50 m. Los espesores pueden ser de40, 50 y 60 mm.

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IV CONCLUSIONES

Luego de haber realizado la siguiente investigación se llegó a las siguientes conclusiones:

a) Los materiales modernos de construcción sirven parafacilitar y perfeccionar y asegurar según lasnecesidades de la construcción.

b) Es importante conocer estos materiales para podertenerlos en consideración en un futuro en el

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desenvolvimiento profesional de cada uno denosotros.

c) Los materiales pétreos tienen diferentes usos siendolos más importantes aplicados en el diseño de laestructura de las construcciones a realizarse.

d) Los materiales modernos de construcción están en unproceso el cual pronto acaparará y revolucionará elmercado de la infraestructura permitiendo ahorrartiempo, mano de obra y dinero así como tambiénpermitirá sentirse en un ambiente de seguridad yconfort.

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V BIBLIOGRAFÍA

Título: “Ciencia de materiales: Teoría,ensayos y tratamientos” (12ª Edición)

Autor/es: P. Coca Reboyero y J. RosiqueJiménez

Editorial: Editoriales Pirámides, S.A.

Título: “Ciencia de materiales paraingenieros” (3ª Edición)

Autor/es: James F. Shackelford

Editorial: Prentice Hall Hispanoamericana,S.A.

Título: “Introducción a los circuitosintegrados”

Autor/es: E. Calleja, J. M. Herrero, E.Lapeña y E. Muñoz

Título: Apuntes Materiales de Construcción(2º OOPP)

Autor/es: Francisco Macías

Editorial: U.L.P.G.C.

Título: Revista Conocer, páginas de la 33 ala 37

Título: Revista Muy Interesante

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