INTRODUCCIONLAS ROCAS. En geologa se le denomina roca a la asociacin de uno o varios minerales, natural, inorgnica, heterognea, de composicin qumica variable, sin forma geomtrica determinada, como resultado de un proceso geolgico definido.

Las rocas estn sometidas a continuos cambios por las acciones de los agentes geolgicos, segn un ciclo cerrado (el ciclo de las rocas), llamado ciclo litolgico, en el cual intervienen incluso los seres vivos.

Las rocas estn constituidas en general como mezclas heterogneas de diversos materiales homogneos y cristalinos, es decir, minerales. Las rocas poliminerlicas estn formadas por granos o cristales de varias especies mineralgicas y las rocas monominerlicas estn constituidos por granos o cristales de un mismo mineral. Las rocas suelen ser materiales duros, pero tambin pueden ser blandas, como ocurre en el caso de las rocas arcillosas o arenosas.

En la composicin de una roca pueden diferenciarse dos categoras de minerales:

Minerales esenciales o Minerales formadores de roca. - Son los minerales que caracterizan la composicin de una determinada roca, los ms abundantes en ella. Por ejemplo, el granito siempre contiene cuarzo, feldespato y mica.

Minerales accesorios. - Son minerales que aparecen en pequea proporcin (menos del 5% del volumen total de la roca) y que en algunos casos pueden estar ausentes sin que cambien las caractersticas de la roca de la que forman parte. Por ejemplo, el granito puede contener zircn y apatito.

Las rocas, y otros materiales ptreos artificiales utilizados en la construccin, son sustancias heterogneas caracterizadas por amplios rangos de variacin composicional, textural y estructural. Esta variabilidad hace que las propiedades de los materiales, que son las que dictan sus campos de aplicacin, sean tambin variables. As, la adecuacin de un material para un propsito concreto, tanto desde el punto de vista constructivo-ornamental como restaurador, debe basarse en determinadas propiedades que deben, a su vez, ser fcilmente medibles en el laboratorio.

Las propiedades de los materiales se clasifican generalmente como fsicas, qumicas y mecnicas, aunque en el campo de la construccin/ ornamentacin/ restauracin tambin pueden incluirse las propiedades relacionadas con su trabajabilidad. Es evidente que la lista de propiedades que pueden medirse en un material es muy extensa. Por ello en este tema se presentan aquellas que tienen ms relevancia desde el punto de vista que nos atae.

Dentro de las propiedades fsicas se incluyen densidad, porosidad, permeabilidad a lquidos y gases, capacidad calorfica, conductividad y expansin trmicas, etc. Entre las propiedades qumicas pueden incluirse la resistencia a soluciones cidas y alcalinas, y a las reacciones inducidas por la presencia de sales. Las propiedades mecnicas incluyen la resistencia a la compresin, tensin, flexin e impacto y penetracin por otro cuerpo y por otras acciones que involucran la generacin de fuerzas, como la cristalizacin de hielo y sales en el interior del sistema poroso de los materiales y los cambios volumtricos de los mismos debidos a cambios de temperatura.

Estas propiedades, que en ltima instancia resultan de la composicin qumica y mineralgica de los materiales, de su textura y de su estructura, permiten caracterizar la resistencia de los materiales a los agentes de deterioro. Esto ltima gobierna la vida til del material, que a fin de cuentas es equivalente a la vida til de las partes del edificio construidas con el mismo y, para determinados elementos constructivos, del edificio mismo.

Una misma propiedad de un material puede medirse en distintos aparatos, bajo distintas condiciones experimentales y utilizando probetas de muestra de distintas dimensiones y formas. Esto supone generalmente obtener resultados distintos para una misma propiedad, por lo que stas deben medirse siguiendo normativas que aseguren que los datos obtenidos son comparables con los obtenidos en otros laboratorios. Entre estas normas cabe mencionar las de la Sociedad Americana para el Ensayo de Materiales (American Society for Testing Materials, o ASTM), las de grupo italiano para la Normativa de Productos Ptreos (Normativa Manuffati Lapidei, o NORMAL) del Consiglio Nazionale delle Ricerche-Istituto Centrale per il Restauro (CNR-ICR) y las de la Reunin Internacional de Laboratorios de Ensayos de Materiales (RILEM), incluyendo las de la Comisin 25 para la Proteccin y Erosin de los Monumentos (25 Protection and Erosion des Monuments, o PEM) de la RILEM.

PROPIEDADES INGENIERILES DE LAS ROCASRESISTENCIA La resistencia mecnica de una roca es la propiedad de oponerse a su destruccin frente a una carga exterior, esttica o dinmica. Las rocas oponen una resistencia mxima a la compresin, y comnmente la resistencia a la traccin no pasa del 10% al 15% de la resistencia a la compresin.

La resistencia de las rocas depende fundamentalmente de su composicin mineralgica. Entre los minerales integrantes se destaca la presencia del cuarzo, que es el ms slido de los minerales. Las rocas con presencia de cuarzo presentan una resistencia a la compresin que supera los 500 MPa, mientras que la calcita tiene una resistencia a la compresin de 10 a 20 MPa. En general, y por este motivo, cuando existe una mayor presencia de cuarzo en una roca la resistencia a la compresin y traccin aumenta.

ELASTICIDAD La mayora de los minerales constituyentes de las rocas tienen un comportamiento elstico- frgil. Esta caracterstica pasa por diferentes estados, hasta llegar a la destruccin cuando se supera el lmite de resistencia, llamado lmite de elasticidad.

COEFICIENTE DE POISSON El coeficiente de Poisson (denotado mediante la letra griega) es una constante elstica que proporciona una medida del estrechamiento de seccin de un prisma de material elstico lineal e istropo cuando se estira longitudinalmente y se adelgaza en las direcciones perpendiculares a la de estiramiento. El nombre de dicho coeficiente se le dio en honor al fsico francs Simeon Poisson.

TEXTURA Modo de construccin de la roca, describe las relaciones entre los componentes, que construyen la roca. Significa el modo de construccin de la roca y describe las relaciones entre las componentes constituyendo la roca. 'Textura' es determinada por la forma de los componentes minerales y por las relaciones geomtricas de ellos. Los parmetros principales de 'textura' son:

1. la forma del grano 2. la granulidad 3. la cristalinidad.

DENSIDAD La densidad de un mineral es su masa por unidad de volumen y es necesario especificar las unidades usadas, por ejemplo, kilogramos por metro cbico o libras por pie cuadradas.

La densidad de un mineral puede obtenerse pesando directamente el ejemplar, primero en el aire luego en el agua. Si el espcimen es suficientemente grande, puede suspenderse por un hilo de nylon de gancho de una balanza de precisin.

El ejemplar se pesa en el aire y luego se sumerge en un recipiente con agua. La densidad se obtiene dividiendo el peso en el aire entre la prdida de peso en el agua. Uno de los instrumentos ms sencillos de utilizar es la balanza de Jolly. Este instrumento consiste de un resorte espiral en cuyo extremo inferior estn sostenidos dos platillos o canastillas de alambre, sobre la plataforma mvil se coloca un vaso lleno de agua y se procede a hacer la lectura.

Tambin existe el picnmetro, ste se usa cuando son minerales pequeos. El picnmetro es una pequea botella que tiene tapn esmerilado que cierra perfectamente y termina en un tubo con una abertura muy fina. La botella se llena con agua destilada, se inserta el tapn y el agua que se derrama se elimina cuidadosamente con un trapo y entonces se pesa.

DUREZALa resistencia ofrecida por un mineral a la abrasin, o al raspado. Es de gran importancia en el reconocimiento rpido de los minerales, pues una dureza aproximada de una muestra se puede determinar fcilmente. La dureza de un mineral depende de su composicin qumica y tambin de la disposicin estructural de sus tomos. Cuanto ms grandes son las fuerzas de enlace, mayor ser la dureza del mineral. La dureza se mide por la resistencia que ofrece una superficie a la abrasin.

La dureza de un mineral se determina por su situacin aproximada en la escala de Mohs. El mineral de mayor dureza rayar al ms blando. Dos minerales con la misma dureza no se rayarn entre s, si lo hacen, ser de una forma muy ligera. Si el cuarzo raya un mineral y la mineral raya al feldespato se dice que ese mineral tiene una dureza de 6.5.

TIPOS DE ROCASLas rocas se pueden clasificar atendiendo a sus propiedades, como la composicin qumica, la textura, la permeabilidad, entre otras. En cualquier caso, el criterio ms usado es el origen, es decir, el mecanismo de su formacin. De acuerdo con este criterio se clasifican en gneas o magmticas, sedimentarias y metamrficas, aunque puede considerarse aparte una clase de rocas de alteracin, que se estudian a veces entre las sedimentarias.

A)SEGN SU ORIGEN O GNESIS Se clasifican en Magmticas o gneas, Metamrficas, y Sedimentarias en funcin de su proceso de gnesis, y cada clase posee la siguiente clasificacin:

CLASIFICACION

CLASIFICACION

ROCAS GNEAS.Se forman por la solidificacin del magma, una masa mineral fundida que incluye voltiles, gases disueltos. El proceso es lento, cuando ocurre en las profundidades de la corteza, o ms rpido, si acaece en la superficie. El resultado en el primer caso son rocas plutnicas o intrusivas, formadas por cristales gruesos y reconocibles, o rocas volcnicas o extrusivas, cuando el magma llega a la superficie, convertido en lava por desgasificacin.

Las estructuras originales de las rocas gneas son los plutones, formas masivas originadas a gran profundidad, los diques, constituidos en el subsuelo como rellenos de grietas, y coladas volcnicas, mantos de lava enfriada en la superficie. Si el enfriamiento es rpido los cristales apenas se ven. Clsicamente las rocas magmticas se clasifican en tres grupos:

Plutnicas. - Se originan a grandes profundidades. Se caracterizan por presentar cristales visibles a simple vista. Un ejemplo es el granito y la sienita Volcnicas. - Formadas en la superficie de la corteza. Se caracterizan por presentar cristales muy pequeos apenas apreciables. Un ejemplo sera el basalto. Filonianas. - Son rocas que se forman a poca profundidad. Se caracterizan por presentar cristales grandes. Un ejemplo seran las pegmatitas.

a. Rocas plutnicas, intrusivas o abisales: Son aquellas que se han consolidado a partir de soluciones de roca fundida llamado magma en el interior de la corteza terrestre sin comunicacin con el exterior que han penetrado en otras rocas. El tamao de estas intrusiones vara desde pequeas masas, hasta masas de cientos de millas de extensin. Pueden penetrar en rocas sedimentarias, metamrficas o en otras rocas gneas.

Tienen los granos gruesos, estn formados de cuarzo, feldespato y mica, se utilizan como fuentes de apoyo de grandes estructuras, y sirven como material de prstamo.

b. Rocas efusivas, extrusivas, volcnicas: Son aquellas que han sido llevadas a la superficie de la tierra por la fuerza volcnica, su granulometra es fina. Ninguna de las rocas volcnicas se usa mucho para fines de construccin. La diabasa se ha utilizado ocasionalmente para monumentos o pavimentacin. Tiene bastante resistencia y se pulimenta muy bien. No obstante, es difcil extraerla en bloques grandes y no es fcil de trabajar, por lo que se usa muy poco. Las diabasas y basaltos, cuando no son vesiculares o escoriformes constituyen un excelente material para balasto (cascajo) en los ferrocarriles y se usan mucho en el campo de la construccin como piedra machacada o triturada.

-Basalto. - de color oscuro, pesado, completo y resistente, de grano fino generalmente. Su composicin mineralgica parecida al gabro.

-Rolita. - de color muy oscuro, formado por cuarzo, feldespato, ortosa, piroxeno; de textura porfrica.

c. Rocas Filonianas: Son aquellas que se forman en las grietas u orificios de salidas. Su granulometra es intermedia. Son tambin llamadas hipabisales, en la imagen podemos visualizar el prfido.

ROCAS SEDIMENTARIASLos procesos geolgicos que operan en la superficie terrestre originan cambios en el relieve topogrfico que son imperceptibles cuando se estudian a escala humana, pero que alcanzan magnitudes considerables cuando se consideran perodos de decenas de miles o millones de aos. As, por ejemplo, el relieve de una montaa desaparecer inevitablemente como consecuencia de la meteorizacin y la erosin de las rocas que afloran en superficie. En realidad, la historia de una roca sedimentaria comienza con la alteracin y la destruccin de rocas preexistentes, dando lugar a los productos de la meteorizacin, que pueden depositarse en el mismo lugar donde se originan, formando los depsitos residuales, aunque el caso ms frecuente es que estos materiales sean transportados por el agua de los ros, el hielo, el viento o en corrientes ocenicas hacia zonas ms o menos alejadas del rea de origen. Estos materiales, finalmente, se acumulan en las cuencas sedimentarias formando los sedimentos que, una vez consolidados, originan las rocas sedimentarias.

Se constituyen por diagnesis (compactacin y cementacin) de los sedimentos, materiales procedentes de la alteracin en superficie de otras rocas, que posteriormente son transportados y depositados por el agua, el hielo y el viento, con ayuda de la gravedad o por precipitacin desde disoluciones. COMPACTACIN: Proceso por el cual el agua que se encuentra entre las partculas slidas sale de los poros debido al peso de los sedimentos.

CEMENTACIN: Algunos minerales precipitan y rellenan los huecos, formando as una pasta que une los fragmentos.

Las rocas sedimentarias se forman en las cuencas de sedimentacin, las concavidades del terreno a donde los materiales arrastrados por la erosin son conducidos con ayuda de la gravedad. Las estructuras originales de las rocas sedimentarias se llaman estratos, capas formadas por depsito, que constituyen formaciones a veces de gran espesor.

Segn el tipo de sedimentos que las originan se pueden diferenciar dos grandes grupos:

ROCAS DETRTICAS. Formadas por la acumulacin de sedimentos de distintos tamaos y formas, procedentes de la erosin y la meteorizacin de las rocas de la superficie terrestre.

ROCAS NO DETRTICAS. Formadas por la acumulacin y transformacin de restos de seres vivos y por la precipitacin de sustancias disueltas en agua.

ROCAS METAMRFICAS En sentido estricto es metamrfica cualquier roca que se ha producido por la evolucin de otra anterior al quedar est sometida a un ambiente energticamente muy distinto de su formacin, mucho ms caliente o ms fro, o a una presin muy diferente.

Cuando esto ocurre la roca tiende a evolucionar hasta alcanzar caractersticas que la hagan estable bajo esas nuevas condiciones. Lo ms comn es el metamorfismo progresivo, el que se da cuando la roca es sometida a calor o presin mayores, aunque sin llegar a fundirse (porque entonces entramos en el terreno del magmatismo); pero tambin existe un concepto de metamorfismo regresivo, cuando una roca evolucionada a gran profundidad bajo condiciones de elevada temperatura y presin pasa a encontrarse en la superficie, o cerca de ella, donde es inestable y evoluciona a poco que algn factor desencadene el proceso.

Las rocas metamrficas abundan en zonas profundas de la corteza, por encima del zcalo magmtico. Tienden a distribuirse clasificadas en zonas, distintas por el grado de metamorfismo alcanzado, segn la influencia del factor implicado. Por ejemplo, cuando la causa es el calor liberado por una bolsa de magma, las rocas forman una aureola con zonas concntricas alrededor del Plutn magmtico.

Muchas rocas metamrficas muestran los efectos de presiones dirigidas, que hacen evolucionar los minerales a otros laminares, y toman un aspecto laminar. Ejemplos de rocas metamrficas, son las pizarras, los mrmoles o las cuarcitas. El metamorfismo depende de la zona en que se produce, existen tres tipos:

Metamorfismo De Contacto: Se produce por el contacto con una masa gnea. Metamorfismo Regional: Se produce por las grandes presiones dirigidas de las placas tectnicas. Metamorfismo Dinmico: Se produce por el rpido desplazamiento en las fallas que acta rompiendo y triturando las rocas.

PROPIEDADES FSICAS

Una variedad de otras propiedades pueden ser tiles en la identificacin de los minerales. Incluyendo el sabor, olor, el sentir (tocar) y la reaccin con cidos. Los minerales que son solubles en agua pueden tener un sabor perceptible. El sabor que se percibe si algunos de los minerales se disuelven en la saliva y activa los receptores del gusto en la lengua. Minerales comunes de los que se percibe un sabor incluyen halita (NaCl), que es salado, y silvita (KCl), que tambin es sal, pero es un poco ms amarga que la halita. Muestras de minerales habitualmente manejados en un laboratorio de estudiante pueden adquirir un sabor salado (de la sal) en el sudor de las manos.

Incluso a temperatura ambiente, la vibracin trmica puede provocar elementos o molculas para romper con la superficie de minerales dbilmente en condiciones de servidumbre y ser transportado por el aire a los sensores de olor en la nariz. La mayora de los minerales en condiciones de servidumbre inicos, covalentes, metlicos y de la vinculacin que tienen es demasiado fuerte para permitir que el olor sea perceptible. Los minerales que se calientan y tienen un enlace Van der Waals pueden tener un olor. Un ejemplo comn es el grupo de los minerales de arcilla, muchos de los cuales tienen un enlace de van der Waals. La arcilla se percibe que tiene un olor a tierra. Sienten incluye una serie de percepciones, la mayora de las cuales implican diversas propiedades de tamao de grano y textura de la superficie, y por lo tanto slo estn vagamente relacionados con la estructura de cristal y / o composicin de una propiedad de sentir que se asocia con el enlace Van der Waals.

PERMEABIDAD. Es la medida de la facilidad con que los fluidos se desplazan a travs de una roca. La permeabilidad es una propiedad dinmica para una muestra dada de roca y para un fluido homogneo, siempre que el fluido no interacte con la roca misma.

Para que sea permeable, la roca debe poseer poros interconectados o fracturas, por lo tanto, hay una relacin de tipo general entre la porosidad y la permeabilidad.

Una mayor permeabilidad generalmente corresponde con una mayor porosidad, aunque esto no siempre constituye una regla absoluta. Las lutitas y algunas arenas tienen una alta porosidad, pero los granos son tan pequeos que los conductos aprovechables para el movimiento del fluido son muy restringidos y tortuosos. Por tal motivo, la permeabilidad puede ser muy baja en tales casos.

Otras formaciones con litologas tales como calizas, pueden estar compuestas de roca dura ininterrumpida por fisuras muy pequeas o por fracturas de gran extensin. La porosidad de estas formaciones puede ser baja, pero la permeabilidad de una fractura puede ser muy grande.

En consecuencia, las calizas fracturadas presentan una porosidad baja conjuntamente con una permeabilidad extremadamente alta. El volumen total del espacio poroso interconectado se llama porosidad efectiva. En las rocas clsticas, sta generalmente, es igual a la porosidad total o absoluta. Los poros de una roca no estuvieran interconectados, no existira permeabilidad alguna.

RANGO DE PERMEABILIDADCLASIFICACIN

K 1 mdMuy baja

1 md K 10 mdBaja

10 md K 50 mdModerada

50 md K 250 mdBuena

K 250mdMuy buena

Tenemos tres tipos de permeabilidad:

Permeabilidad absoluta. - Este valor de permeabilidad es arrojado cuando un fluido homogneo satura una muestra 100%. Sin embargo, en ocasiones este valor puede verse afectado al momento de realizar los clculos en el laboratorio. Sobre todo, al momento de escoger el fluido que se utiliza (aire o agua). En el caso del agua, si sta es lo suficientemente dulce, podra reaccionar con arcillas que estn presentes en la roca y reducir el valor de la permeabilidad. Si el gas (aire) utilizado se encuentra a una baja presin, el clculo realizado en el laboratorio sera notablemente mayor.

Permeabilidad efectiva. - Se da cuando una muestra de roca est saturada por dos o ms fases. En este caso, cada fase o fluido tendr anales de flujo y la roca presentar una permeabilidad efectiva hacia ese fluido.

Permeabilidad relativa. - Al obtener los valores de permeabilidad efectiva a cada fluido, stas siempre sern menores al valor de permeabilidad absoluta. A la relacin entre permeabilidad efectiva de un fluido y la permeabilidad absoluta de la roca es llamada permeabilidad relativa.

TIPO DE ROCATIPOS DE VACOPERMEABILIDAD

Gravaporoselevada

Arenaporoselevada

Arcillaporosmuy baja

Arenisca poco cementadaporos y fisurasgeneralmente elevada

Calizaporos, fisuras y cavernasvariable, generalmente elevada

Roca Piroclstica poco cementadaporosvariable, generalmente elevada

Basaltoporos, fisuras y cavernasvariable

Riolitaporos y fisurasvariable, generalmente baja

Granito no alteradofisurasmuy baja

Gneisfisurasmuy baja

PESO ESPECFICO. Se le llama peso especfico a la relacin entre el peso de una sustancia y su volumen.

Su expresin de clculo es:

Dnde:: Peso especficoP: Peso de la sustanciaV: Volumen de la sustancia: Densidad de la sustanciam: Masa de la sustanciag: La aceleracin de la gravedad

En los minerales es funcin de la estructura cristalina y la composicin del mineral, as como de la temperatura y presin, ya que los cambios de estos factores provocan contracciones (descenso de T y/o aumentos de P) o expansiones (aumento de T y/o descenso de P) de las estructuras. Los cambios de estructura afectan a estas magnitudes; as, por ejemplo, la calcita presenta un peso especfico de 2.72 y el aragonito 2.94, y el cuarzo-a 2.65 y el cuarzo-b 2.40.

La composicin tambin afecta en el caso de los minerales solucin slida; as, por ejemplo, el peso especfico del olivino aumenta a medida que los tomos de Fe (ms pesados) sustituyen a los de Mg (ms ligeros).

El peso especfico o peso especfico verdadero de una sustancia es la razn entre la masa de una unidad de volumen de la sustancia y la masa de la misma unidad de volumen de agua destilada. Para los slidos, el volumen considerado es el de la parte impermeable. El peso especfico global se define de manera similar, aunque considera el volumen total del cuerpo, incluyendo los poros.

Cuadro con los pesos especficos de algunas rocas:

ROCASPeso especficoN/m3

Arenisca2600

Arenisca Porosa2400

Basalto o Melfiro3000

Caliza Compacta2800

Caliza Porosa2400

Diabasa2800

Diorita3000

Dolomita2900

Gneis3000

Grabo3000

Granito2800

Mrmol2800

Pizarra2800

Prfido2800

Sienita2800

Travertino2400

POROSIDAD. Propiedad de los organismos y los cuerpos slidos de tener poros. Es el volumen de huecos por unidad de volumen de la formacin. Es decir, la fraccin del volumen total de una muestra que est ocupada por poros o espacios vacos. El smbolo de la porosidad es .

Una sustancia densa y uniforme, como lo es un pedazo de vidrio, tiene porosidad cero. Por el contrario, una esponja tiene una porosidad muy alta. La porosidad de las formaciones del subsuelo puede variar considerablemente. Los carbonatos densos (calizas y dolomitas) y las evaporitas (sales, anhidritas y yeso), pueden tener porosidades cercanas a cero, para todos los efectos prcticos. Por su parte, las areniscas bien consolidadas pueden tener de 10% a 15% de porosidad, mientras que las no consolidadas pueden tener un 30% o ms de porosidad.

Las lutitas o arcillas pueden tener una porosidad mayor a 40% llenas de agua, pero estos poros son considerados individualmente, por lo general estos poros son tan pequeos, que la roca es impermeable al flujo de los fluidos.

Los poros pueden clasificarse en funcin de su tamao en:

Megaporos:____________256-0.062 mmMacrocapilares:_________0.062-0.0001 mmMicrocapilares:___________