Materiales Petreos Rocas
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CURSO: TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES
PROGRAMA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL
CAPITULO IV: MATERIALES PETREOS NATURALES: ROCAS
Docente: Ing. María del Carmen Manchego Casapía
Arequipa 2011
MATERIALES PETREOS NATURALES - ROCAS
4.1 Definiciones
4.2 Piedras Naturales
4.3 Rocas ígneas o Eruptivas
4.4 Rocas Sedimentarias
4.5 Rocas Metamorficas
4.6 Yacimientos Peruanos
4.7 Propiedades que deben de tener las piedras enConstrucción
4.8 Causas Externas de las Alteraciones de laspiedras
a. Definición
Los materiales pétreos se
obtienen de las rocas y se
utilizan sin transformar para
construcción y
ornamentación.
Se extraen de canteras.
Se pueden encontrar en
grandes bloques o losas,
como el mármol y el granito,
o en fragmentos y gránulos,
como la arena y la grava.
4.1 Definiciones
b. Tipos
Los materiales pétreos
pueden ser:
De bloque
Granito y mármol
Pizarras
Aglomerantes
Yeso
Cemento
Hormigón
Vidrio
4.1 Definiciones
LOS MATERIALES PÉTREOS SE OBTIENEN DE LA MADRE NATURALEZA, SIN APENAS SUFRIR TRANFORMACIONES: MÁRMOL, GRANITO…
CANTERA
DE
MÁRMOL
BLANCO
4.1 Definiciones
TEMPLO
GRIEGO
DE
MÁRMOL
BLANCO
4.1 Definiciones
4.2 Piedras Naturales
La Piedra se ha utilizado como Material
de Construcción desde la era
prehistórica. La utilización de la piedra
natural en construcciones es tradicional
en sitios donde la presencia de piedra es
abundante debido a su durabilidad. Las
condiciones que se tienen en cuenta a la
hora de seleccionar como material
estructural son el coste, diseño, valor
ornamental y durabilidad.
4.2 Piedras Naturales
4.2 Piedras Naturales
4.2 Piedras Naturales
4.2 Piedras Naturales
La utilización de la piedra depende de la
naturaleza del trabajo, tipo de estructura
en la cual se va a utilizar, disponibilidad y
coste del transporte. Como material
estructural las piedras más utilizables
son: el granito, gneis, arenisca,
caliza,mármol, cuarcita y pizarra.
Se pueden distinguir diferentes
aplicaciones como:
a. Cimentaciones y Paredes: Piedras
de canteras, partidas y cortados
mediante sierras se utilizan para
construir estructuras subterráneas de
los edificios. Las piedras partidas y
cortadas como la calizas, areniscas,
dolomitas y volcánicos se utilizan para
paredes, pilares, etc.
4.2 Piedras Naturales
b.Fachadas y Elementos
Arquitectónicos: piedras de fácil pulido
y agradable textura.
c. Elementos de Edificios: escaleras,
descansillos, parapetos, etc. son
fabricados de granito, mármol, caliza etc.
Las losas y piedras para los dinteles de
puertas y ventanas, cornisas son hechos
con las mismas losas que la fachada.
d. Estructuras Subterráneas y Puentes:
se construyen con rocas de ignición y
sedimentación. Túneles y partes inferiores
de los puentes se construyen con granito,
diorita, garbo y basalto. Las piedras vistas
y de fachada para túneles y puentes son
hechas con piedras con surcos y
acabados ondulados.
El ciclo de la piedra natural Exploración
Investigación
Caracterización
Explotación
Tratamiento
Recuperación de
residuos
Comercialización
Utilización en obras
Control de calidad
Protección
Medioambiental
Financiación
Legislación
Seguridad
4.2 Piedras Naturales
4.3 Rocas ígneas o Eruptivas
TIPOS DE ROCAS
• IGNEAS
ä PLUTONICAS O INTRUSIVAS
ä HIPABISALES
ä EFUSIVAS O EXTRUSIVAS
• SEDIMENTARIAS
ä DETRITICAS
ä NO DETRITICAS
• METAMORFICAS
ä FOLIADAS
ä NO FOLIADAS
PETROGRAFIA
ORIGEN DE LAS ROCAS IGNEAS
4.3 Rocas ígneas o Eruptivas
RASGOS DE LAS ROCAS
HOLOCRISTALINO
HOLOHIALINO
HIPOCRISTALIN0
GRADO DE CRISTALINIDAD
FANERITICA
MICROCRISTALINA
AFANITICA
VITREA
TAMAÑO ABSOLUTO DE
LOS CRISTALES
TAMAÑO RELATIVO DE LOS CRISTALES
EQUIGRANULAR PORFIRICA
Masa fundamental Fenocristales
4.3 Rocas ígneas o Eruptivas
TEXTURA FANERITICA
TEXTURA VITREA
TEXTURA AFANITICA
TAMAÑO ABSOLUTO DE LOS CRISTALES
ROCAS IGNEAS PLUTONICAS O INTRUSIVAS
SERIE DE REACCION DE BOWEN
Factores que determinan las características de las rocas plutónicas
1.- Velocidad de enfriamiento del magma
2.- Contenido de hiperfusibles
3.- Composición química del magma
Clasificación
1.- Presencia o ausencia de cuarzo
2.- Tipo y proporción de feldespatos
3.- Tipo y proporción de minerales ferromagnésicos
4.- Textura
1200ºC
900ºC
600ºC
CLASIFICACION DE LAS ROCAS IGNEAS
4.3 Rocas ígneas o Eruptivas
ROCAS IGNEAS EXTRUSIVAS
ORIGEN:
PIROCLASTOS
LAVA
ROCAS PIROCLASTICAS
CLASIFICACION TEXTURAL DE LOS PIROCLASTOS
• CENIZAS
• LAPILLIS
• BOMBAS
• BLOQUES
CLASIFICACION DE LAS LAVAS
• AA
• PAHOEHOE
• ACOJINADAS
CLASIFICACION TEXT. DE LAS R. PIROCLASTICAS
• TOBA
• TOBA DE LAPILLI
• AGLOMERADOS
• BRECHAS VOLCANICAS
4.3 Rocas ígneas o Eruptivas
4.3 Rocas ígneas o Eruptivas
4.4 Rocas Sedimentarias
c. Escala de Medición:El nivel de medida de una variable enmatemáticas y estadísticas, también llamadoescala de medición, es una clasificaciónacordada con el fin de describir la naturalezade la información contenida dentro de losnúmeros asignados a los objetos y, por lotanto, dentro de una variable. Según la teoríade las escalas de medida, varias operacionesmatemáticas diferentes son posiblesdependiendo del nivel en el cual la variable semide
• Detríticas
• No Detríticas
Diagénesis: compactación y cementación de los sedimentos, materiales procedentes de la alteración en superficie de otras rocas, que posteriormente son transportados y depositados por el agua, el hielo y el viento
4.4 Rocas Sedimentarias
Formación de Rocas Sedimentarias
Ondas sobre la arena de una playa, tales como la que se muestran en la fotografía de la izquierda (A) podrían alguna vez llegar a convertirse en roca, como la piedra arenisca que aparece en la fotografía de la derecha (B). Esta piedra arenisca formó parte de una playa hace 200 millones de años, durante el período Triásico.
4.4 Rocas Sedimentarias
Son rocas originadas a partir de la consolidación de fragmentos de otras rocas, de restos de plantas y animales o de precipitados químicos.
Se dividen en: ROCAS SEDIMENTARIAS Detríticos: Formadas a partir de la
sedimentación de trozos de otras rocas después de una fase de transporte. La clasificación de estas rocas se basa en los tamaños de los trozos que las componen. Las constituidas por trozos de tamaño grande son los conglomerados, las areniscas poseen granos de tamaño intermedio y los limos y arcillas poseen trozos muy pequeños.
ROCAS SEDIMENTARIAS No Detrítico: son las formadas a partir de la precipitación de determinados compuestos químicos en soluciones acuosas o bien por acumulación de substancias de origen orgánico. Un tipo muy común es la roca caliza, formada en su mayor parte por restos de organismos como corales, algas, etc.
4.4 Rocas Sedimentarias
Rocas Sedimentarias Detríticas
SEDIMENTO GRUPO ESPECIE
Gravas o Ripios Conglomerado o
Brecha
Ortoconglomerados
Paraconglomerados
Arenas Areniscas Ortocuarcitas arcosas
Grauvacas
Limos Limolitas
Arcillas Arcillolitas
Rocas Sedimentarias Detríticas.
Rocas Sedimentarias No Detríticas
TIPO SEDIMENTO GRUPO
QUIMICAS Carbonato de Ca
Sílice
Ferríferos
Min. Fosfatados
Sales
Calizas
Silícicas
Ferruginosas
Fosfáticas
Evaporitas
ORGANICAS Humus
Turba
Sapronel
Carbón
Fósiles
Petróleo
Rocas Sedimentarias No Detríticas.
Arenisca
Algunas Rocas Sedimentarias
Caliza
• Foliadas
• No Foliadas
Metamorfismo: Transformación de cualquier tipo de roca en el interior
terrestre, debido a las altas presiones y temperaturas.
4.4 Rocas Metamorficas
Formación de Rocas Metamórficas
Clasificación de las Rocas Metamórficas
NO FOLIADAS
Textura Composición Nombre Roca
Grano grueso Fragmentos deformados Metaconglomerados
Grano fino a grueso Cuarzo Metacuarcita
Calcita o dolomita Marmol
Foliadas.
Rocas Metamórficas.
Las pizarras son arcillas metamorfizadas. Presentan foliación muy recta, paralela y próxima. Generalmente son oscuras y con frecuencia contienen fósiles.
Los esquistos son rocas que han sufrido un metamorfismo más intenso. Presentan foliación algo deformada y los fósiles que pudiera haber en la roca original desaparecen durante el proceso metamórfico.
Roca Metamórfica:
El Gneis es una roca que ha sufrido un metamorfismo muy intenso. Sus principales minerales son el cuarzo, los feldespatos y las micas (como el granito) pero se presentan orientados en bandas claras y oscuras.Otras rocas metamórficas muy comunes son:
El mármol: se trata de rocas carbonatadas (como las calizas) que han sufrido metamorfismo y presentan un aspecto cristalino característico.
4.6 Yacimientos Peruanos
4.6 Yacimientos Peruanos
4.6 Yacimientos Peruanos
Caracterización de las rocas
canterables para agregados Para utilizarse como agregados, las rocas
canterables han de tener:
* Composición química y mineralógica que las hagan
poco meteorizables
* Elevada resistencia a la compresión simple.
* Baja absorción de agua.
* Elevada densidad
* Coeficiente de forma adecuado. Poca lajosidad.
* Alta resistencia al desgaste.
4.6 Yacimientos Peruanos
Propiedades físicas macroscópicas: Dimensión, forma,
redondez, densidad, propiedades superficiales, porosidad,
permeabilidad, dureza, módulo elástico, conductividad
térmica, dilatación, etc.
Propiedades Químicas: Estabilidad mineral, presencia de
sulfatos y sulfuros, cloruros, óxidos, sílice reactiva, etc.
Propiedades Mineralógicas: Composición, textura, tamaño
de grano, cristalinidad, etc.
4.7 Propiedades que deben detener las piedras en Construcción
Propiedades de los agregados como
conjunto de partículas
Composicionales: Agregados monogénicos y
poligénicos.
Distribución de tamaños: Ley de Feret, curvas de
Fuller.
Influencia de la redondez y esfericidad de las
partículas en las propiedades
4.7 Propiedades que deben detener las piedras en Construcción
Introducción a las propiedades de los
agregados
Las propiedades de los productos finales
elaborados con agregados dependen de las
proporciones de la mezcla , del aglomerante
utilizado y de la naturaleza y propiedades del
agregado.
Los ensayos de agregados tienen por finalidad
*Atender a su correcta dosificación
* Anticipar su comportamiento en servicio
4.7 Propiedades que deben detener las piedras en Construcción
Descripción de rocas para agregados
Una buena descripción debe contener:
a.- Nombre de la roca (en mayúscula).
b.- Color
c.- Tamaño de grano
d.- Textura y estructura
e.- Estado de meteorización
f.- Resistencia (cualitativa)
g.- Otras características y propiedades
Ejemplo: BASALTO gris oscuro verdoso, de grano fino, con
bandeado de flujo muy fino, ligeramente meteorizado, muy
resistente, con disyunción columnar a gran escala.
4.7 Propiedades que deben detener las piedras en Construcción
Otras formas usadas para describir
rocas para agregados (en ingeniería) Por el grado de meteorización (Sociedad
Geológica, 1977.
Por sus propiedades mecánicas (forma de la
partícula y resistencia al impacto) (Ramsay,
1974).
Por la porosidad, humedad de saturación y peso
específico normalizados (Leverett, 1970).
Empleo de términos locales o tradicionales
4.7 Propiedades que deben detener las piedras en Construcción
Las distintas clasificaciones de
agregados
La “clasificación por grupos petrológicos” (BS812; 1975).
La “Descripción nominal” (BS812, parte 102; 1989).
Las descripciones americanas normalizadas:
ASTM C294-86 (naturales) y C295-85
(agregados para hormigón)
La norma francesa obligatoria (NF P18101-83)
La “clasificación por grupos” (BS 812; 1976).
4.7 Propiedades que deben detener las piedras en Construcción
Sugerencias para la clasificación de
agregados
El sistema de clasificación debe contener:
* Una descripción del tipo de agregado
* Una descripción de las características físicas.
* Una descripción petrológica
La descripción petrológica debe ser precisa, porque
sirve:
* Para ayudar a clasificar el agregado
*Para ayudar a evaluar su comportamiento.
* Para detectar componentes perjudiciales.
4.7 Propiedades que deben detener las piedras en Construcción
Sugerencias para la clasificación de
agregados
4.7 Propiedades que deben detener las piedras en Construcción
Ejemplo de un posible formato para el informe de la clasificación y descripción de un árido
Desde el momento que extraemos la roca de unacantera y la separamos del conjunto rocoso en el quese formó, la estamos alterando. Las rocas se formanen unas condiciones de presión, temperatura yhumedad muy diferentes a las reinantes en lasuperficie terrestre y al entrar en contacto con laatmósfera, tienden a equilibrarse con ella,experimentando una serie de reacciones quecon1levan cambios estructurales y de composición.Además, al alcanzar las rocas la superficie terrestre,quedan expuestas a la acción de los agentesatmosféricos, sufriendo muchos cambios físicos yquímicos englobados bajo el término de
meteorización.
4.8 Causas Externas de lasAlteraciones de las piedras
4.8 Causas Externas de lasAlteraciones de las piedras
Agua: El agua es el principal agente de alteración,reacciona con el sustrato pétreo disolviendo suscomponentes y actúa como vehículo de transporte. Lacongelación del agua o condensación del vapor deagua aumenta el volumen de la roca, las tensionesprovocadas por el hielo sobre paredes internas ycapilares de la roca pueden llegar a romperla y losciclos de hielo- deshielo originan exfoliaciones. Losefectos provocados por el hielo dependen del volumendel mismo y de su lugar de formación.
4.8 Causas Externas de lasAlteraciones de las piedras
4.8 Causas Externas de lasAlteraciones de las piedras
Agentes atmosféricos: Los agentes atmosféricosactúan como catalizadores de las reaccionesintensificando la acción química del agua. A partir delsiglo XIX, el desarrollo de actividades industriales y elaumento de población han producido la emisiónmasiva de partículas a la atmósfera. Los principalescontaminantes atmosféricos son: los óxidos denitrógeno, carbono y azufre procedentes de lacombustión de hidrocarburos, el gas metano emitidopor los fertilizantes y la quema de bosques, y losgases de combustión liberados en la incineración deresiduos sólidos
4.8 Causas Externas de lasAlteraciones de las piedras
4.8 Causas Externas de lasAlteraciones de las piedras
Mal de la piedra: Si existe un término muyextendido y que despierta gran confusión es eldenominado "mal de la piedra". Hablar de un sólo malde la piedra no es adecuado y en numerosasocasiones se utilizan términos confusos referentes aun aspecto que presenta la roca, así se habla de laarenitización del granito, el cáncer de las piedras o elmármol sacaroideo, que no es otra cosa que pérdidade material y cuyo origen puede estar en diferentesprocesos. El término de "mal de la piedra" como tal síque se refiere a una patología determinadaocasionada por un proceso en concreto, se trata deuna degradación sufrida por las rocas calizas debido ala presencia de partículas atmosféricascontaminantes, formándose unas costras de calcín ysulfín muy perjudiciales. Carbonell de Massy (1993)explica el proceso de formación de estas costras
sólidos
4.8 Causas Externas de lasAlteraciones de las piedras
4.8 Causas Externas de lasAlteraciones de las piedras
Costras de calcín: La capacidad de disolución delagua de lluvia aumenta con el CO2, éste acidifica elagua y produce una rápida disolución de las rocascalizas. El ácido carbónico formado a partir del aguacon el dióxido de carbono, reacciona con el carbonatocálcico forma bicarbonato cálcico que al ser muysoluble es lavado. Pero esta reacción es reversible, elagua en superficie se evapora y precipita carbonatocálcico, formándose una costra de calcín.
CO3H2 + CaCO3 <=> Ca (CO3H2) 2
La formación de esta costra es beneficiosa a cortoplazo, ya que endurece la superficie de la roca y esimpermeable. Pero a la larga alcanza mayor grado decompacidad que el propio sustrato y retiene lahumedad en el interior.
4.8 Causas Externas de lasAlteraciones de las piedras
Costras de sulfín
Su proceso de formación es bastante similar, el ácido sulfuroso formado a partir de la reacción del agua con el dióxido de azufre se oxida bajo la presencia del oxígeno atmosférico, formándose ácido sulfúrico, que ataca especialmente a las rocas calizas. Al reaccionar este ácido sulfúrico con el carbonato cálcico bajo la presencia de agua, se forma sulfato cálcico hidratado y tras evaporarse el agua se forma una costra de sulfín, más dañina que la de calcín porque el sulfúrico es más agresivo que el carbónico y porque retiene más humedad al ser su volumen mayor. En las zonas próximas al mar el sulfato cálcico formado reacciona con el cloruro sódico del agua del mar y se forma sulfato sódico, que es muy corrosivo.
4.8 Causas Externas de lasAlteraciones de las piedras
4.8 Causas Externas de lasAlteraciones de las piedras
B) Causas internas
Aunque sus efectos no son comparables con los producidos por causas externas, debemos tener en cuenta este tipo de causas. Esbert et al. (1997), en su Manual de diagnosis y tratamiento de materiales pétreos y cerámicos, consideran las siguientes causas:
Antropogénicas: los golpes sufridos por la roca, peso de la construcción que soporta, su tratamiento superficial, labra que presenta, etc.Petrográficas: a mayor tamaño de grano, más disgregable es la roca y viceversa.Tectónicas: durante el ascenso de las rocas hacia la superficie terrestre o por pérdida -de material suprayacente, éstas pierden resistencia a la deformación y aparecen
diaclasas, vías de entrada para los agentes erosivos.
4.8 Causas Externas de lasAlteraciones de las piedras