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E.AP. INGENIERÍA CIVIL
Tecnología de los Materiales
2011-II
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA
FACULTAD DE INGENIERÍA
DAICS
SEMANA 2
PIEDRAS O ROCAS, ESTRUCTURA, FRACTURA, DENSIDAD, COMPACIDAD,
POROSIDAD, ELASTICIDAD, DUREZA Y RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN
RESISTENCIA AL DESGASTE
I.
PIEDRAS O ROCAS
Se trata de sustancias minerales naturales que se traen de naturaleza, no precisando
para su empleo nada más quedaron esta forma adecuada. Sin embargo, es necesario
que regulan una serie de cualidades, de Fernández estructura, densidad, compacidad,
dureza, composición, durabilidad y resistencia a los esfuerzos a los que están
sometidos los materiales pétreos.
Las rocas se encuentran en la naturaleza en formaciones de grandes dimensiones,
sin forma determinada y constituyendo el principal componente de la parte sólida de
la corteza terrestre. Por constituir un material natural, la piedra no precisa para su
empleo más que la extracción y la transformación en elementos de forma adecuada.
Sin embargo, es necesario que reúna una serie de cualidades que garanticen su
aptitud para el empleo a que se destine. Estas cualidades dependen de su estructura,
densidad, compacidad, porosidad, dureza, composición, durabilidad, resistencia, a los
esfuerzos a que estará sometida, etc.
De 3 maneras principales se utilizan las piedras en la construcción:
* Como elemento resistente.
* Como elemento decorativo.
Ing. Janet Verónica Saavedra Vera
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* Como materia prima para la fabricación de otros materiales.
La clasificación más corrientemente utilizada es la que agrupa las piedras según su
origen, dividiéndolas así:
* Ígneas
* Sedimentarias
* Metamórficas
II.
ESTRUCTURA
La estructura de una roca es el conjunto de características a escala geológica y
describe los aspectos derivados de la deformación de la corteza terrestre. La
estructura comprende forma, dimensiones y articulación de los componentes de las
rocas. Se consideran estructuras todos aquellos elementos, que más allá de la textura
original de la roca, reflejan cambios menores en su composición y ordenamiento.
Entre ellas podemos mencionar la aparición de venas, pliegues, fracturas, etc.
Estructura depende del proceso de formación y varía según la disposición que
presentan los elementos que componen la roca. Estructura está íntimamente ligada a
la durabilidad, la cual generalmente es mucho mayor para las piedras estructura
compacta y cristalina, y aumentar, aún más, con la fibra del grano.
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III.
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FRACTURA
Es el aspecto presenta la superficie de rotura de una roca; pues el plan, razonada,
ondulada, etcétera. Esto nos ayuda calificada estructura de calidad de la roca y no
sirve de orientación sobre sus posibilidades de labra.
Una fractura es un plano de ruptura de la roca. En general la formación de fracturas es
causada por los siguientes procesos geológicos:
Por movimientos y deformaciones corticales (epirogénesis y orogénesis).
Por contracción y disecación de los sedimentos.
Por liberación de tensión (stress release), cuando por el proceso de levantamiento y
erosión la roca se acerca otra vez a la superficie o por tensiones paralelas a la superficie.
En rocas sedimentarias la mayoría de las fracturas están (sub)verticales, prácticamente
perpendiculares a la estratificación o paralelas a la superficie.
DIACLASAS Y FALLAS..
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La clasificación tradicional de las fracturas está basada según se produzca o no
desplazamiento relativo de las rocas, a los dos lados del plano de la fractura. Si no hay
desplazamiento apreciable se llama diaclasa y si hay desplazamiento se llama falla.
Aunque a primera vista parece una división muy clara y simple, hay algún inconveniente
con la palabra “apreciable”, porque puede haber mucha diferencia de interpretación de
fuerzas y tensiones entre una fractura claramente distensional (diaclasa sensu stricto) y
una fractura con un desplazamiento, aunque sea a nivel de microscopio.
FRACTURAS SISTEMÁTICAS Y NO SISTEMÁTICAS.
A parte del problema arriba mencionado, lo que también interesa de las fracturas son
aspectos como su distribución, la forma del plano y su alcance. La distribución está
definida por el rumbo y buzamiento del plano de la fractura y por el espacio que hay entre
fracturas vecinales (espaciamiento). La forma del plano puede ser recta o curvada. El
alcance es la longitud que tiene su intersección con la superficie (alcance lateral) y la
profundidad a la quellega (alcance vertical). Por eso, recientemente se ha introducido otra
clasificación. Esta clasificación divide las fracturas en fracturas sistemáticas y fracturas no
sistemáticas.
La intersección de una fractura sistemática con un estrato es una línea recta. Suelen
formar grupos de fracturas paralelas (sets de fracturas sistemáticas) y las fracturas
individuales pueden tener un gran alcance. Frecuentemente dos sets se cruzan y el
ángulo entre ambos revela información valiosa acerca de las fuerzas de deformación de la
corteza (figura 1). Las fracturas sistemáticas son consideradas de ser la consecuencia de
deformación geológica a escala regional.
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La figura 1 muestra 2 sets de fracturas sistemáticas verticales. Los planos de las fracturas
son rectos y el espaciamiento regular. El ángulo entre ambos sets es A.
La intersección de una fractura no sistemática con un estrato es curvado. Esta geometría
indica que son fracturas de dilatación, porque ya un pequeño desplazamiento paralelo a
un plano curvado causa aperturas en la roca y estas aperturas no se suelen observar.
También pueden formar sets, pero las fracturas individuales tienen menos alcance. Las
fracturas no sistemáticas suelen ser más numerosas cerca de la superficie y en muchos
casos se han formado por la liberación de tensión y por la meteorización.
FRACTURAS DE EXFOLIACIÓN.
Las fracturas de exfoliación son fracturas no sistemáticas muy importantes porque
aumentan
considerablemente
la
permeabilidad
del
subsuelo.
Algunas
de
sus
características: suelen seguir la topografía (paralelas a la superficie), son numerosas en
los primeros 30 metros bajo la superficie y son curvadas. Una descripción más completa y
las teorías de su génesis serán tratadas detalladamente en el artículo acerca de la
liberación de tensión.
IV.
DENSIDAD
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Con esta denominación se define la relación entre el peso de la roca y su volumen,
dado y como la mayoría de los sólidos, quedando tipo de volúmenes en aparente y
real, así las rocas muy compactas ambos valores suelen llegar a ser casi iguales la
densidad de la roca es proporcional a su dureza, pero no guarda una relación con su
durabilidad y con su existencia.
Si una piedra pesa 3 libras (menos de 1,5 kilos), ¿Cuál sería su volumen?
Esto va a depender de la densidad de la materia, que puede variar mucho. Las
piedras generalmente son cerca de veces más densas que el agua, por tanto el
volumen de la piedra pesara aproximadamente tres veces más que el mismo volumen
de agua.
La densidad del agua es aproximadamente 1 gramo por centímetro cúbico (g/cm 3),
que son 62 libras-masa por pié cúbico (lb/pie3). Tres libras (1,36 kg) de agua ocuparán
84 pulgadas cúbicas (1.360 centímetros cúbicos).
Densidades típicas de algunas rocas son:
- Basalto 3 g/cm3 (187 lb/pie3)
- Granito 2,7 g/cm3 (169 lb/pie3)
- Arenisca 2,3 g/cm3 (144 lb/pie3)
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Algunas rocas son muchos más pesadas y otras mucho más ligeras de aquellas que
se mencionaron anteriormente. Por ejemplo, la piedra pómez es una piedra de
formación de lava volcánica espumosa petrificada, está llena de espacios con aire,
como una esponja Algunos ejemplos de piedra pómez tienen la mitad de la densidad
del agua, unos 0,5 g/cm3 (31 lb/pie3)
V.
COMPACIDAD Y POROSIDAD
La compacidad era relación de la densidad aparente a la densidad real, valores
acerca más a la unidad cuanto mayor sea la compacidad de la roca. La porosidad es
la relación entre el total de huecos existentes en la roca y su volumen aparente.
MÉTODOS DE DETERMINACIÓN
Método de la balanza hidrostática
Ps-P no = -------------x 100 (%) Ps-PliqPs= Peso muestra saturadaP = Peso muestra
secaPliq= Peso muestra sumergida
•-Porosidad total, n: Volumen de vacíos, comunicados o no, expresado como un
porcentaje del volumen total de la muestra.
n =( ρg-ρd)/ ρg x 100 (%)
ρg= peso específico de los granos minerales
ρd= densidad aparente de la roca seca
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•-Porosidad diferencial: hace referencia a la presencia de espacios vacíos de diversos
tamaños en la roca. Se expresa como fracciones del volumen total de espacios vacíos de
un determinado rango: Porosimetríade Hg.
VI.
HELACIDAD
Esta denominación marca la tendencia de la roca a disgregarse por acción de las
heladas. El agua al helarse aumenta un 10% su volumen, si una piedra no tiene la
cohesión suficiente para resistir esta dilatación del agua absorbida por sus poros, se
agrietara hasta llegar la liquidación disgregación de sus granos y, en este último caso,
se dirá que la roca que heladiza.
VII.
DUREZA
Resistencia de las roca se pospone hasta basadas por otro cuerpo. La dureza sumida
segunda escala de Mohs, formada por diez minerales en orden creciente:
01 talco
02 yeso
03 calcita
04 fluorita
05 apatita
06 feldespato
07 cuarzo
08 topazio
09 corindón
10 diamante
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Las rocas, según su dureza, se clasificarán en blandas, medianas, dura y muy duras.
VIII.
RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN
Las rocas apenas si pueden trabajar en otro esfuerzo de no sean dos de compresión
simple, al resistir muy mal cualquier otro tipo de esfuerzo la resistencia a la
compresión es el ensayo más importante a realizar en una piedra. Se efectúa con
probetas cúbicas que varían entre cinco y diez centímetros, según la empresa. En la
obra, 5 cm; en las deudas 7 centímetros de la blandas 10 cm. La probeta de de
ensayo se corta con una sierra decarborundum, se coloca sobre un lecho de la
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misma cantera y se aplica el peso con la prensa hidráulica. La forma de ruptura
variará según las naturaleza de la piedra. Para calcular la resistencia a la flexión se
acepta como coeficiente la décima parte de la compresión, para la cordadura 1/15
parte y para la tracción 1/30.
IX.
RESISTENCIA AL DESGASTE
Este dato sirve para medir la actitud de las piedras para dejarse trabajadas según
determinadas formas o métodos y con especiales características de superficie de
acabado. Las principales operaciones a realizar para la elaboración de las rocas son:
el aserrado, el pulimiento y el esculpido.
El aserado depende de la dureza del material, de la cohesión y de la cementacion d
ela particulas o minerales que lo componen.
El pulimiento en las rocas de estructura compacta y
compreción
homogenea
tiene
la
facultad
de
conseguir superficies pulidas y brillanerres. Las
calizas compactas, los mñarmoles y los granitos,
son las más idóneas para este tratamiento. Los
mñarmoles y las calizas compactas pierden brillo si
se clocan en el exterior, mientras que, en canbio, el
granito es inalterable. Las rocas porosas, tobas
areniscas y calizas blandas no admiten el pulido
El esculpido es el trabajo que se realiza con las
herramientas del escultura, como el cincel, el
escoplo, el puntero y otros. Laos factores que
determinan la mayor o menor aptitud de una roca a
esta clase de elaboración son la uniformidad en el
color y la finura de su grano. El material pétro clásico para el esculpido es el mármol y,
especialmente, el blanco estatuario.
http://www.scribd.com/doc/11835647/Fracturas
http://petro.uniovi.es/Docencia/lrc/Tema%2003%20Propiedades%20fisicas%20(2).pdf
http://www.construaprende.com/Lab/17/Prac17_1.html
http://matereales-petrreos.byethost2.com/
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