Informe de Rocas

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCAFACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

PROPIEDADES FÍSICASY MECÁNICAS DE LOS PÉTREOS

1. RESUMEN

En este informe, se pudo, a través de la experimentación ratificar lo que

habíamos aprendido en aula. Conceptos tales como las propiedades de las rocas

Dentro de las propiedades físicas de las rocas estudiadas verificamos las

propiedades: volumen, densidad, peso específico, porosidad, contenido de

humedad, grado de absorción y capilaridad, así como también verificamos una

la resistencia a la compresión, que es una de las propiedades mecánicas más

importantes de las rocas usadas en la construcción.

2. INTRODUCCIÓN

Considerar las propiedades físicas y mecánicas en las rocas, es de gran

importancia en la Ingeniería, ya que se emplean en muchas áreas de estudio,

como la petrología, geofísica, geoquímica, ingeniería geológica, o la

geoquímica.

Como las rocas son asociaciones minerales, sus propiedades físicas dependen en

gran medida de su constitución mineralógica. Según la disposición de los

cristales o granos en una roca, algunas propiedades físicas pueden variar con sus

orientaciones (anisotropía).

Otras propiedades dependen del tamaño de grano o cristal, su forma,

disposición en el espacio, de las condiciones de presión y temperatura en las que

se formaron, de la presencia o ausencia de fluidos (agua, gases, petróleo, etc.),

etc.

TECNOLOGÍA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN 1



3. OBJETIVOS

a) OBJETIVO GENERAL

Determinar mediante la experimentación las propiedades físicas y mecánicas de la roca.

b) OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Analizar propiedades físicas y mecánicas de cada una de las rocas adquiridas para este ensayo.

Obtener el valor numérico de la resistencia a la compresión de cada una de las probetas a ensayar.

Observar el comportamiento de una roca se encuentra sometida a una fuerza estática.

4. JUSTIFICACIÓN

Como en todo trabajo experimental se tiene que hallar la razón por la cual se lleva a cavo dicha experimentación.

Pues bien, el presente informe reconoce las distintas propiedades tanto físicas como mecánicas de las rocas; además busca aplicar los resultados obtenidos a nuestra carrera. No sólo buscamos que este trabajo quede en papel sino que los conocimientos obtenidos podamos utilizarlos en de nuestra carrera profesional.

5. METODOLOGÍA

Nuestro grupo siguió la siguiente metodología durante los días de ensayo:

Trabajo en grupo: La unión hace la fuerza y varias cabezas piensan más que una. Si se trabaja coordinadamente nos ahorraremos tiempo.

Precisión: Gran parte del éxito de esta práctica depende del grado de afinamiento que se le dé a una lectura.

Exactitud: Otra parte del éxito del experimento está descrito aquí. Sin duda que en la toma se quisiera llegar a lo real.

Responsabilidad: Esto es bueno para nosotros mismos ya que nos acostumbramos a cumplir las especificaciones dadas por el docente y a cumplir con los trabajos a tiempo.




6. MATERIALES UTILIZADOS EN LA PRÁCTICA

6.1. MÁQUINA UNIVERSAL DE ENSAYOS

Es una máquina semejante a una prensa con la que es posible someter materiales a ensayos de tracción, compresión flexión y corte (casi todas las exposiciones de carga) para medir sus propiedades. La presión se logra mediante placas o mandíbulas accionadas por tornillos o un sistema hidráulico. Esta máquina es ampliamente utilizada en la caracterización de nuevos materiales.

6.2. DEFORMÍMETRO

Es un dispositivo que se adaptan a la probeta y sirve para medir su deformación longitudinal bajo la carga aplicada.

6.3. PROBETA DE ROCA

Se llama probeta al modelo de un elemento (en escala pequeña) que se estudiará en el laboratorio. Para este ensayo será de material rocoso y sus dimensiones se muestran a continuación:




6.4. MUFLA

Es un hornillo que se coloca dentro de un horno para reconcentrar el calor y conseguir secar con rapidez, desinfectar y separar el agua de una masa.

6.5. VERNIER

También llamado nonio. Es una segunda escala auxiliar que tienen algunos instrumentos de medición, que permite apreciar una medición con mayor precisión al complementar las divisiones de la regla o escala principal del instrumento de medida.




6.6. BALANZA ANALÍTICA

Mide la masa o peso de un cuerpo con gran exactitud.

6.7. PICNÓMETRO

Tubo de cristal o plástico cerrado por un extremo. Nos permite precisar volúmenes.

6.8. VASO DE PRECIPITACIÓN

Recipiente para obtener precipitados y preparar soluciones.




7. MARCO TEÓRICO

7.1. PROPIEDADES FÍSICAS

Son aquellas en las que se mantienen las propiedades originales de la sustancia ya que sus moléculas no se modifican. Se destaca: el estado físico (sólido, líquido, gaseoso, plasma).

7.2. PROPIEDADES MECÁNICAS

Son las características inherentes que permiten diferenciar un material de otros, desde el punto de vista del comportamiento mecánico de los materiales en ingeniería, también hay que tener en cuenta el comportamiento que puede tener un material en los diferentes procesos de mecanizados que pueda tener. Entre estas características mecánicas y tecnológicas destacan: resistencia a esfuerzos (tracción, compresión, flexión, torsión).

7.3. VOLUMEN

Es una magnitud definida como el espacio ocupado por un cuerpo.

Su unidad de medida en el Sistema Internacional de Unidades es el metro cúbico, aunque temporalmente también acepta el litro, que se utiliza comúnmente en la vida práctica.


http://es.wikipedia.org/wiki/Litro

http://es.wikipedia.org/wiki/Metro_c%C3%BAbico

http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Unidades

http://es.wikipedia.org/wiki/Unidad_de_medida



7.4. DENSIDAD

Densidad o masa específica, es una magnitud referida a la cantidad de masa contenida en un determinado volumen. En términos sencillos, un objeto pequeño y pesado, como una piedra o un trozo de plomo, es más denso que un objeto grande y liviano, como un corcho o un poco de espuma.

7.5. CONTENIDO DE HUMEDAD


http://es.wikipedia.org/wiki/Volumen_(f%C3%ADsica)

http://es.wikipedia.org/wiki/Masa

http://es.wikipedia.org/wiki/Magnitudes_f%C3%ADsicas



S

Se define como humedad al contenido de agua presente en una masa de suelo o roca, es expresado en porcentaje, cuando la muestra a ensayar es inalterada se conoce como humedad natural.

w (%)=Ww−WsWs

∗100

Donde:w(%): contenido de humedadWw: peso de la muestra húmedaWs: peso de la muestra seca

7.6. GRADO DE ABSORCIÓN

Es el incremento en la masa del agregado debido al contenido agua en los poros del material, pero sin incluir el agua adherida a la superficie exterior de las partículas, expresado como un porcentaje de la masa seca.

%absorción= pesosumergido−pesoinicialpesoinicial

∗100




7.7. CAPILARIDAD

Es la propiedad de los líquidos que depende de su tensión superficial, y le confiere la capacidad de subir o bajar por un tubo capilar o por entre dos láminas muy próximas.

7.8. RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN

Capacidad de un material para resistir las cargas o fuerzas que intentan comprimirlo.

8. DESARROLLO DE LA PRÁCTICA

Se consigue la muestra de roca traquita, proveniente del río Otuzco, de forma cúbica de arista 5cm.

Se da inicio al ensayo para obtener las propiedades físicas y mecánicas de dicha roca.

A. PROPIEDADES FÍSICAS


http://es.wikipedia.org/wiki/Tensi%C3%B3n_superficial

http://es.wikipedia.org/wiki/Tensi%C3%B3n_superficial

http://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADquidos



a. VOLUMEN APARENTE (V)

Es el volumen obtenido tan solo con el producto de las aristas de la probeta de roca.

Las muestras traídas al laboratorio se miden con el vernier, tomando tres medidas para luego ser promediadas y así obtener las dimensiones de la probeta.

El volumen aparente se lo halla después de realizar las operaciones, las que se muestran en el siguiente cuadro:

MUESTRA

A5.16

B5.16

C5.17

5.14 5.17 5.185.13 5.18 5.18

A'5.15

B'5.17

C'5.18

5.14 5.18 5.185.14 5.18 5.17

PROMEDIO 5.14 PROMEDIO 5.17 PROMEDIO 5.18

V=P (Ay A ')∗P(By B')∗P (Cy C ')

Donde:

V : volumen aparenteP( Ay A '): promedio de las 6 medidas, 3 de A y 3 de A’P (ByB’): promedio de las 6 medidas, 3 de B y 3 de B’P(CyC’): promedio de las 6 medidas, 3 de C y 3 de C’

V=5.14∗5.17∗5.18

V=137.74 cm3

b. VOLUMEN REAL (Vr)

Es el volumen aparente al cual se le ha disminuido el volumen de los poros accesibles e inaccesibles.




V r=V−h=V−(ha+hi)

Chancamos la muestra tratando no desperdiciarla.

Ya teniendo agua en el picnómetro (volumen conocido), vaciamos la roca molida y anotamos el volumen que resulta.

Restando ambos resultados, obtenemos el volumen real.

V r=V (agua+muestra)−V (muestra)

V r=117.64 cm3

c. PESO ESPECÍFICO (γ)

Es el peso por unidad de volumen.

γ= PV

Donde:P : peso; P=m∗gV : volumen

Peso específico aparente (γa)

γ a=PV

γ a=(290 g∗980 cm / s2)

137.74 cm3

γ a=2063.28 g /(s2 cm2)

Peso específico real (γr)

γ r=P

V r

γ r=(290 g∗980 cm /s2)

117.64 cm3




γ a=2415.85 g /(s2 cm2)

d. DENSIDAD APARENTE (Da)

Da=mV

Donde:m : masaV : volumen aparente

Da=290 g

137.74 cm3

Da=2.11g /cm3

e. DENSIDAD REAL (Dr)

Dr=mV r

Donde:m : masa; m=290 gVr : volumen real

Dr=290 g

117.64 cm3

Dr=2.47 g/cm3

f. POROS ACCESIBLES

Son todos los poros que contiene la roca, en los cuales puede acceder una pequeña cantidad de agua. El proceso que se sigue es el siguiente:

Se pesa la probeta. Se sumerge la probeta en un depósito con agua por 3 minutos. Se saca la probeta y se la pesa nuevamente.

Peso inicial 258.0 gPeso final 261.3 g

Por regla de tres, se tiene:




137.74 cm3 – 258.0 g ha – 261.3 g

ha=261.3 g∗137.74 cm3

258.0 g

ha=139.50 cm3

El volumen de poros es:

139.50−137.74=1.76 cm3

Los poros accesibles o porosidad relativa será:

Poros accesibles (%)= 1.76 cm3

137.74 cm3∗100=1.28 %

g. POROS INACCESIBLES

Son todos los poros de la roca, en los cuales no puede acceder una pequeña cantidad de agua. El proceso a seguir es el siguiente:

Hallamos el volumen real de la probeta. Utilizamos la siguiente fórmula:

hi=V−V r−ha

hi=137.74−117.64−1.76

hi=18.74 cm3

Los poros inaccesibles:

Porosinaccesibles (% )= 18.74 cm3

137.74 cm3∗100=13.32 %

h. CONTENIDO DE HUMEDAD

Es la cantidad de agua que contiene la muestra.

w %=(ph−ps)

ps

∗100




Donde:w% : contenido de humedad en porcentajeph : es el peso húmedops : es el peso seco de la muestra

Se sigue el siguiente proceso:

Se pesa la probeta en estado natural. Se coloca la probeta en la estufa por 24 horas a la temperatura

de 100ºC y luego se pesa la probeta.

w %=(292.7 g– 290.0 g)

290.0 g∗100

w %=0.93 %

i. GRADO DE ABSORCIÓN (% de absorción)

Es la cantidad de agua que absorbe la roca cuando ésta se encuentra sumergida en agua por un tiempo de 15 minutos.

% deabsorción= peso sumergido−pesoinicialpesoinicial

∗100

% deabsorción=290.7 g−290.0 g290.0 g

*100

% deabsorción=0.24 %

j. CAPILARIDAD (C)

C=Peso agua absorvidaSección mojada

Tiempo

C= 1.5 g20.63 cm∗0.26 cm

60 s

C=16.78 g∗s /cm2




B. PROPIEDADES MECÁNICAS

a. RESISTENCIA MECÁNICA A LA COMPRESIÓN

9. CONCLUSIONES10. RECOMENDACIONES11. BIBLIOGRAFÍA12. ANEXOS


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