cuepropiedades mecanicas de las rocasstionario

7/26/2019 cuepropiedades mecanicas de las rocasstionario

1/20

5. Explique las propiedades mecnicas de la roca

Segn su gnesis, las rocas se dividen en tres grupos: gneas,

sedimentarias y metamricas. Sin em!argo, desde el punto de vista de y

considerando su comportamiento mecnico, las rocas se pueden agrupar enlos cuatro siguientes grupos "#oodman, $%&'(:

)ocas cristalinas: *as rocas cristalinas consisten en cristales im!ricados de

silicatos, car!onatos, sulatos u otras sales. *os cristales estn

generalmente separados por microisuras, las cuales se pueden encontrar

tam!in dentro de ellos mismos.E+emplo: granito, !asalto, gneis, calia, mrmol, etc.

)ocas clsticas: *as rocas clsticas consisten en granos o con+untos

minerales de otras rocas unidos mediante un cemento. Sus propiedades

mecnicas dependen undamentalmente de las caractersticas de dic-o

cementoE+emplo: reniscas con varios cementos.

)ocas de grano muy ino: En las rocas de grano ino los componentes

undamentales son el limo y la arcilla. Estas partculas se encuentran ms o

menos cementadas segn el proceso geolgico, so!re todo de

compactacin, que -ayan surido.E+emplo: rcillolitas, limolitas, margas, etc )ocas orgnicas: *as principales rocas orgnicas son los car!ones. *as

antracitas y las -ullas son, en general, relativamente resistentes pero suelen

tener isuras. *os lignitos son car!ones menos resistentes que los

anteriores.E+emplo: *ignito, -ulla, antracita, piarras !ituminosas, etc.

Propiedades mecnicas

a. Resistencia a la compresin simpleE/S01 2134)ES6/ S34*E

Este ensayo permite determinar en el la!oratorio la resistencia uniaxial

no coninada de la roca, o resistencia a la compresin simple, 7c. Es un

ensayo para la clasiicacin de la roca por su resistencia.*a resistencia a compresin simple de las piedras que se utilian como

revestimientos o como pavimentos, se determinan so!re ormas

paralelepipdicas, en lugar de ormas cilndricas, que es lo -a!itual para


2/20

determinar la resistencia a compresin simple de cualquier material, como

por e+emplo el -ormign.*a mquina de ensayos ser una prensa -idrulica o mecnica, que

de!e permitir la aplicacin de la carga de una manera continua y progresiva.

2ada pro!eta se coloca en el dispositivo de compresin, el cual a su veestar colocado entre los platos de la prensa. continuacin, se somete a

un esuero continuado de compresin. Se aplica la carga a la velocidad

que especiica la norma correspondiente y se registra el valor, 8, al que se

produce la rotura. Entonces, la resistencia a la compresin vendr dada por:

)esistencia a la compresin:*a orma de la rotura vara con la naturalea

de la piedra y orma de la pro!eta. *as rocas duras y compactas se rompen,

dividindose en prismas rectos de seccin irregular, siendo sus generatrices

paralelas al sentido de los esueros. *as piedras !landas se rompen segn

planos que pasan por las aristas de las !ases, ormando un ngulo menor

de 5' 9 con la direccin de la presin, desprendindose prismas truncados.Si las muestras no son cu!os perectos, se recomienda calcular la

resistencia a compresin simple equivalente, )ce mediante la expresin:

onde: )c ; resistencia a compresin simple o!tenida en el ensayo. ! ; anc-ura de la pro!eta.- ; altura de la pro!eta.

En el caso de rocas anistropas con planos de sedimentacin o

esquistosidad, se de!en -acer dos determinaciones de la resistencia a

compresin simple, una en la direccin perpendicular a estos planos y otra

en la direccin paralela a estos planos.

8igura n9 &.5.$: )esistencia a la compresin perpendicular y

paralelamente a los planos de discontinuidad.


3/20

8uente:-ttp:rocas

b. Resistencia a la traccin:?)226/ /)E2? 41) E* 3@?11 A)S*E)1

Existe un mtodo para determinar la resistencia a traccin indirecta

"Ensayo !rasileBo( so!re pro!etas cilndricas, que tam!in se puede usar

para pro!etas c!icas o prismticas.En el caso de la pro!eta cilndrica se le somete a una uera de

compresin aplicada en una !anda estrec-a y en toda su longitud. El

resultado de la uera de traccin ortogonal resultante origina que la pro!eta

rompa a traccin.urante el

ensayo de!e

asegurarse que la

pro!eta permanece

centrada cuando

comiena la carga.

*a resistencia a

la traccin indirecta

viene dada por la

rmula

nde:7ct ; )esistencia a

traccin indirecta, en megapascales o neCtons por milmetro cuadrado.8 ; 2arga mxima, en neCtonsD* ; *ongitud de la lnea de contacto de la pro!eta, en milmetrosDd ; imensin de la seccin transversal, en milmetros.

c. Resistencia a la flexin

E/S01 * 8*E6/: En el ensayo de lexin o lexo>traccin unapro!eta en orma de !arra con seccin rectangular o circular es lexionada

por la accin de un momento lector. En el punto de aplicacin de la carga la

ona superior est sometida a compresin, mientras que la ona inerior

est sometida a traccin. Entre am!as, -ay una capa que no experimenta

compresin, traccin ni variacin de longitudD sta se denomina 2apa

neutra
http://es.slideshare.net/Evargs1992/ensayos-en-mecnica-de-rocashttp://es.slideshare.net/Evargs1992/ensayos-en-mecnica-de-rocashttp://es.slideshare.net/Evargs1992/ensayos-en-mecnica-de-rocas


4/20

e!ido a que durante la lexin una pro!eta est sometida tanto a

esueros de traccin como de compresin, la magnitud de la resistencia a

lexin es mayor que la resistencia a traccin. *a tensin mxima, o tensin

a la rotura en este ensayo de lexin, se denomina resistencia a la lexin o

mdulo de rotura, 78. @sta es una propiedad mecnica importante para los

materiales ptreos.*a medida de la resistencia a la lexin se puede o!tener a partir de dos

tipos de ensayos: tres puntos o carga concentrada, y cuatro puntos o

momento constante.d. Esfuerzo de corte:

El ensayo de corte directo tiene como inalidad encontrar el valor del

ngulo de riccin residual "F r( en testigos de roca que -an sido

previamente racturados. Este ensayo se puede aplicar en rocas duras o

!landas y en testigos de roca que contengan planos de alla o

discontinuidades naturales o artiiciales.

Es necesario distinguir dos conceptos: ngulo de riccin interna y

ngulo de riccin residual. El ngulo de riccin interna acta mientras la

roca no -a allado mientras que el ngulo de riccin residual acta cuando

se -a producido la alla.

onde se calcula el

esuero normal y

esuero de corte de la

siguiente manera

nde:7: Esuero

normal.G: Esuero de

corte./: es la uera normal aplicada.8: uera -oriontal aplicada: rea de la seccin transversal de la pro!eta

8igura n9 &.5.H: esuero normal y de corte


5/20

8uente: -ttp:


6/20


7/20

valor del coeiciente de permea!ilidad "P( se usa como una medida de la

resistencia al lu+o orecida por el suelo

El intervalo de los valores del coeiciente de permea!ilidad "N( es muy

amplio y se extiende desde $'5 cm


8/20

ii. Es prctica comn en campo que A sea igual a $ m, deducindose las

equivalencias correspondientes para el dimensionamiento de la

excavacin.

iii. *a excavacin se realiar

empleando la -erramienta

adecuada, dependiendo de

las caractersticas y

naturalea del material y de

su disponi!ilidad en el sitio,

pero se de!er tener

cuidado en que la an+a

tenga taludes $:$ en sus

paredes, as como guardar

la geometra de la misma.iv. 4osteriormente, la an+a se

llena de agua -asta alcanar

un tirante "-( tal que seencuentre por de!a+o del

nivel de terreno de 5 a $'

cm, suministrando agua

para mantener el tirante inicialv. Saturacin del material

vi. Qna ve que se o!serve que se -a esta!iliado el tirante, es decir, que el

gasto que se suministra a la an+a sea igual al gasto que se iltra por el

material, se montar la estructura que contiene el sistema de control deniveles tal como se ilustra en la igura $ >=. continuacin se

selecciona algn nivel ar!itrario como reerencia y se inicia la toma de

lecturas de gasto contra tiempo, anotndose en intervalos de tiempo

determinados acordes al tipo de material que se est ensayando. El

gasto promedio que se o!tenga de las lecturas en esta etapa se

identiicar como T$ para eectos de clculo posteriores. Qna ve

o!tenido ste, se suspende el suministro de agua a la an+a, dando porterminada la primera etapa de la prue!a.


9/20

vii. *a siguiente etapa consiste en ampliar la an+a en el sentido longitudinal

al do!le de su longitud inicial. 2a!e aclarar que en caso de existir agua

remanente en el ondo de ella, sta de!er ser extrada antes de

continuar con la excavacin de esta etapa, o!servndose los mismos

cuidados descritos para la primera ase detallados en el punto J de esta

seccin.viii. e manera similar, se repiten los pasos I y 5 para o!tener un gasto

denominado como T= para eecto de clculo.ix. *a dierencia entre estos gastos "T$ y T=( es el gasto de a!sorcin del

terreno para la longitud complementaria de an+aD de esta manera se

elimina el eecto de los extremos.x. e acuerdo con las condiciones enunciadas se puede estimar el

coeiciente de permea!ilidad aplicando las siguientes rmulas:

onde:

U*: *ongitud adicional excavada, en cm

P: 2oeiciente de permea!ilidad, en cm


10/20

caudalmetro el volumen de agua inyectada. *a medida se realia durante un

periodo de 5 a $' minutos partiendo de una presin mnima "'.5 NgH V P V $'>% m


11/20

todo de *efranc

*eranc se utilia en suelos permea!les o semipermea!les, de tipo

granular, situados por de!a+o del nivel retico, y en rocas muy racturadas.

Existen dos mtodos para realiar el ensayo de *eranc:

/ivel constante: primero se de!e saturar el suelo -asta que el aire de los

vacos sea expulsado, lo cual permitir lograr una iniltracin ms uniorme en

el suelo, lo que conllevar a poder introducir un caudal conocido de manera

que se mantenga un nivel constante dentro de la peroracin. 2uando se

esta!ilia este proceso, con la medida conocida del caudal introducido, la

longitud y el dimetro de la peroracin, es posi!le calcular la permea!ilidad de

dic-o suelo.

El caudal de admisin de!e medirse cada 5 minutos, siempre logrando

mantener el nivel constante dentro del sondeo durante aproximadamente I5

minutos.

4roceso: Se introduce un caudalconstante, T, para mantener el

nivel del agua dentro del sondeo

esta!iliado a una altura -m.

Xer la igura ad+unta para las

varia!les usadas en las

rmulas siguientes.

*a conductividad -idrulica se

o!tiene por esta expresin:

mhC

QK

.=

onde:

P ; conductividad -idrulica


12/20

T ; caudal inyectado

-m; altura del agua dentro del sondeo, por encima del nivel esttico previo

2 ; actor de ormaJ

)2

ln(

.2

d

l

LC

=

* ; longitud de la ona iltrante

d ; dimetro la ona iltrante

4ara poner en prctica el procedimiento, se propone un dispositivo como el

esquematiado en la igura ad+unta: se inyecta un caudal T$, re!osa un caudal

T=, por tanto el caudal inyectado en el terreno ser: T ; T$RT=.

En ormaciones poco o muy poco permea!les !astar con aBadir

volmenes conocidos de agua para

mantener el nivel constante, por

e+emplo en la !oca del sondeo.

/ivel varia!le: El mtodo consiste

en realiar una excavacin, una

parte de esta estar aislada del

medio mediante un tu!o el cual no

permite la iniltracin arri!a del nivel

deseado. 1tra parte est a!ierta al

medio y permite la iniltracin.

4roceso: Se -ace su!ir el nivel

-asta una altura -', y

posteriormente medimos dos

niveles, -$ y -=, entre las que -a

transcurrido un tiempo t.

*a permea!ilidad se calcula mediante la expresin siguiente:


13/20

nde:

P ; conductividad -idrulica

-$, -=; altura del agua al principio y al inal del ensayo

t ; tiempo transcurrido entre la o!servacin de los niveles -$ y -=

* ; longitud de la ona iltrante

d ; dimetro de la ona iltrante

de ; dimetro de la entu!acin "puede ser igual a d(

+,. Clasificacin de lo silicatos y su importancia en los materiales de

construccin

Estructura

*os silicatos son los componentes

ms importantes de las rocas y, por

consiguiente, de la cortea terrestre,

integrando el %5 por ciento de sta.Es, adems, el grupo de minerales

ms rico en especies. Son silicatos

los minerales en los cuales el silicio

y el oxgeno se coordinan en

estructura tetradrica, denominados

ormando los tetraedros "Si1I(.

8igura n9 &.$=.$: Estructura de lossilicatos.

8uente:ile:


14/20

En general, los silicatos se caracterian por no tener aspecto metlico y

por su elevada durea. Su divisin se esta!lece en varios con+untos atendiendo

a su estructura que est determinada, en cada caso, por la orma de

agrupacin de los tetraedros "Si1I(.

Clasificacin de los silicatos

/esosilicatos:

Son silicatos en los que todos los oxgenos estn unidos por cationesD

no -ay tetraedros compartiendo oxgenos.

8igura n9 &.$=.=: isposicin de los tetraedros

8uente:-ttps:

3inerales: grupo de los olivinos, grupo de los granates, circn, topacio,

distena, andalucita y silimanita.-liino:?am!in denominado 4eridoto, es un silicato erromagnesiano dermula Si1I"8e3g(=.

Sistema de cristaliacin: rm!ico. urea: de H,5 a W. Es un mineral rgil.

ensidad: de J,= a I,= g


15/20

Son silicatos en los que todos los tetraedros de silicio estn unidos entre

s ormando un anillo cerrado de tres, cuatro o seis tetraedros "igura n[ W(:

8igura n9 &.$=.J: isposicin espacial de los tetraedros

8uente:-ttps:

3inerales: !erilo y turmalina.El berilo: ?iene como rmula "SiH1$&(l=AeJy su estructura responde a la

de anillos de seis tetraedros Si>1 unidos entre s por tetraedros en el centrode los cuales -ay iones de !erilio o aluminio.

Sistema de cristaliacin: -exagonal. urea: W,5 a &. ensidad: =,H a =,& g


16/20

Son silicatos en los que los tetraedros de silicio estn unidos entre s

ormando una cadena que puede ser sencilla "inosilicatos tipo piroxeno( o do!le

"inosilicatos de tipo an!ol(.

Piroxenos: 2adenas sencillas de tetraedros que comparten oxgenos enuna misma direccin.

8igura n9 &.$=.I: isposicin de las cadenas de tetraedros

8uente:-ttps:

3inerales: Enstatita, -iperstena, dipsido y augita.

&nf1boles: 2adenas do!les ormadas por la unin de dos cadenas

sencillas mediante cationes !alanceadores de las cargas negativas.

8igura n9 &.$=.5: Esquema de la disposicin espacial de las cadenas

do!les

8uente:-ttps:

8ilosilicatos

El cuarto grupo de silicatos, los ilosilicatos, recordemos que se

caracteria!an porque los tetraedros Si>1 se disponen ormando redes planas.

Qn con+unto de ellos que, por sus caractersticas especiales, se los

englo!a !a+o la denominacin de minerales arcillosos o simplemente, arcillas.

*as arcillas se caracterian por estar ormadas por partculas muy inas, de

orma aplanada y, por tanto, con una supericie especiica muy elevada.

inerales ms importantes


17/20

8amilia de la caolinita

Caolinita

\ SiI1$'lI"1M(=.

\ ioctadrico, sin ninguna su!stitucin tetradrica.

\ 3ineral arcilloso de color !lanco o !lanco grisceo, terroso, untuoso con

apegamiento a los la!ios. Su origen es de alteracin y procede,

generalmente, de la -alloysita por reordenacin interna. Es una de los

componentes esenciales en varias rocas sedimentarias.

2erpentina

\ SiI1$'3gH"1M(=.

\ ?rioctadrico, sin ninguna su!stitucin tetradrica.

\ 3ineral no arcilloso, verde veteado, a veces de estructura i!rosa,

suscepti!le de pulimento y suave al tacto.

8amilia de las micas y de las arcillas micceas

0alco

\ SiI1$'3gJ"1M(=.

\ ?riactadrico, sin ninguna su!stitucin tetradrica.

\ 3ineral arcilloso que se presenta en agregados compactos escamosos,

de tacto suave y untuoso y coloraciones !lanquecinas, amarillentas o

verdosas.

uscoita

\ SiJl1$'l="1M(=P.

\ ioctadrco, con su!stitucin tetradrica "un Si de cada I, por l(

compensada por cationes de potasio alo+ados en las cavidades

-exagonales.

\ 3ineral no arcilloso, de exoliacin muy perecta en lminas lexi!les yelsticas, incoloras o de colores claros y de !rillo nacarado. 4uede ser

de origen magmtico y de origen metamrico.

Se conoce, tam!in, con el nom!re de mica !lanca y de mica potsica

aunque este segundo apelativo es muy poco aortunado.

3llita: e estructura idntica a la muscovita pero en la que la su!stitucin

tetradrica no -a sido totalmente compensada y su dicit intrnseco de

carga es cu!ierto por iones -idratados adsor!idos, por e+emplo, MJ1

.4iotita


18/20

\ SiJl1$'"3g,8e(J"1M(=P.

\ ?rioctadrco. *a su!stitucin en la capa tetradrica es de aluminio

mientras que, adems, en la capa octadrica parte del magnesio -a sido

su!stituido por -ierro erroso.

\ Esta mica negra es un mineral erromagnesiano, no arcilloso, de origen

magmtico y de aspecto parecido a la muscovita slo que de color

pardo, verde o negro. 2omponente esencial de muc-as rocas gneas y

metamricas.

8amilia de las cloritas: 2onstituyen un grupo muy seme+ante a la amilia

anterior pero donde la su!stitucin tetradrica est compensada por la capa

!ructica. Son relativamente recuentes en rocas metamricas como

esquistos y piarras. *as ormas arcillosas son menos importantes pero, en

cualquier caso, muy seme+antes y relacionadas con las illitas.

?ectosilicatos

*a estructura que caracteria a los tectosilicatos es un arman

tridimensional de tetraedros. ?odos los vrtices de los tetraedros son oxgenos

puente o sea, que la carga negativa del arman no existe si es slo el silicio

quien ocupa la coordinacin tetradrica, o es igual al nmero de iones

trivalentes que ocupan esta coordinacin.

Cuarzo: El cuaro es el principal mineral de rmula Si1=, an-drido>

silcico o !ixido de silicio, y cristalia en el sistema -exagonal presentando

variedades cristaliadas y variedades criptocristalinas.

\ urea: W.

\ ensidad: =,H5 gr


19/20

\ 4resencia: el cuaro, en sus variedades ms corrientes, es un mineral

a!undantsimo y esencial en muc-as rocas gneas, metamricas y

sedimentarias.

mportancia de los silicatos en los materiales de construccin

*os silicatos son los componentes ms importantes de las rocas y, por

consiguiente, de la cortea terrestre, integrando el %5 por ciento de sta. Es,

adems, el grupo de minerales ms rico en especies. Son materiales

compuestos principalmente por silicio y oxgeno, los dos elementos ms

a!undantes en la cortea terrestre. 4or consiguiente, la mayor parte de suelos,

rocas, arcillas y arenas son clasiicados como silicatos.

4resentan diverso grado de solu!ilidad en agua, existiendo algunos que

son insolu!les.

En cuanto a sus propiedades sicas, podemos decir que no presentan

un color nico, ni una orma nica. /o presentan !rillo metlico pero si vtreo y

de exoliacin. *a densidad de estos vara de acuerdo a los elementos

qumicos presentes y la estructura molecular que posean. ependiendo del

silicato la durea que posean en la escala de 3o-s.

En cementos y concretos:

El silicato aumenta la resistencia al ataque qumico. 8a!ricacin de reractarios especiales y morteros. 8a!ricacin de varios tipos de cementos y para unir metales a vidrios y

porcelana. )esistencia a la acide, a elevadas temperaturas, al agua, grasas y polvo. 2omo aglomerante. *os silicatos actan como impermea!iliantes y aceleran el tiempo de

raguado.

Pinturas y recubrimientos.

*a industria de la cermica:

*a industria de la cermica a!arca varios sectores: cermica estructural

"ladrillos, te+as, !ovedillas, ta!leros, !loques, etc.(, !aldosas para pavimentos y

revestimientos "aule+os(, va+illas, cermica decorativa, tcnica, alarera y

productos reractarios, aunque en cuanto a produccin destacan claramente los

dos primeros sectores. *a cermica estructural se a!rica con arcilla ro+a que se

amasa, se extrusiona con la orma de la piea, se seca y se cuece a &5'>$'''

92 en un -orno tnel. El consumo nacional de arcilla ro+a para este in es del


20/20

orden de los J' millones de toneladas. En !aldosas cermicas se utilian

arcillas ro+as, arcillas de coccin !lanca, caoln, eldespato y arena silcea,

car!onatos y talco, en distinta proporcin segn se trate de revestimiento,

pavimento, pasta !lanca o ro+a, etc. *as !aldosas, a excepcin de las de

aca!ado rstico "gres(, llevan un recu!rimiento de esmalte o vidriado, en cuya

ela!oracin interviene una amplia gama de minerales industriales.

El idrio:

*os productos principales de la industria del vidrio son tres: vidrio plano

"cristales para ventanas, por e+emplo(, vidrio -ueco "!otellas, tarros, etc.( y i!ra

de vidrio. En la ela!oracin se utilian varios tipos de materias primas con

dierentes propiedades: vitriicantes "arenas silceas(, undentes "car!onato

sdico, doloma, calia, potasa(, esta!iliantes "eldespato( y otras ms

minoritarias.

cuepropiedades mecanicas de las rocasstionario

Documents