materiales petreos rocas

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