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ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
CURSO : MECÁNICA E INGENIERÍA DE LOS MATERIALES
DOCENTE : Ing. CARRASCAL VELÁSQUEZ, Ricardo José H.
TEMA : ROCAS, ORIGEN Y PROPIEDADES
ESTUDIANTES : DÍAZ DÍAZ, Osman Vladimir
BLANCO CABRERA, Orlando BUSTAMANTE DELGADO, Wilson J. RAFAEL LIVAQUE, Néstor TAFUR FUSTAMANTE, Kelvin R. VERASTEGUI SOLANO, Galver A.
CICLO : IV
CHOTA – PERÚ
2015
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Mecánica e Ingeniería de los Materiales 1
INTRODUCCIÓN
Las rocas están a nuestro alcance, están por todos lados, son fácilmente
observables, podemos verlas en su medio natural o en nuestras viviendas, ya que las
utilizamos desde tiempos remotos.
Quizás su presencia en nuestra vida es tan constante que pasan desapercibidas;
tratemos de ser buenos observadores y descubrirlas. Sus usos pueden ser muy
variados, a veces sin necesidad de procesos de transformación y otros usos implican
grandes cambios. Si el hombre dejase de utilizar las rocas nuestra forma de vida
cambiaría por completo, dependemos de ellas incluso para la producción energía.
Pero, ¿de qué están formadas las rocas? ¿Cómo se han formado? ¿Por qué hay
diferentes tipos de rocas? Vamos a buscar respuestas a todas las dudas que puedan ir
apareciendo.
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MATERIALES PÉTREOS, ORIGEN Y PROPIEDADES
1. MATERIALES PÉTREOS.
Los materiales pétreos son aquellos que provienen de la roca, de una piedra o de
un peñasco; habitualmente se encuentran en forma de bloques, losetas o fragmentos
de distintos tamaños, principalmente en la naturaleza, aunque de igual modo existen
otros que son procesados e industrializados por el ser humano.
1.1. CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES PÉTREOS.
1.1.1. PÉTREOS NATURALES
Los pétreos naturales se utilizan sin apenas transformarlos, tal y como se
extraen de la cantera.
a) ROCAS ÍGNEAS O ERUPTIVAS
Se han creado por solidificación del magma.
Granito
Características
Es una roca compuesta principalmente por cuarzo, feldespato y
mica. Es muy abundante en la corteza terrestre, presenta tamaños
de grano diferentes y resiste la acción de los agentes atmosféricos.
Uso
Revestimientos, pavimentos, zócalos, encimeras, columnas,
escaleras, etc.
Basalto
Características
Es una roca compuesta. Es muy abundante en la corteza terrestre,
de grano fino, color oscuro y resiste la acción de los agentes
atmosféricos.
Uso
Pavimentación, revestimientos, decoración, monumentos,
esculturas, etc.
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GRANITO
DIORITA
BASALTO
PIEDRA POMES
PORFIDO
GRANITICO
SIENITA
b) ROCAS SEDIMENTARIAS
Se han creado por acumulación de fragmentos que se desprendieron
de otras rocas por efecto de los agentes atmosféricos.
Grava
Características
Se obtiene por fragmentación natural o artificial de otras rocas,
como el granito, caliza, basalto, cuarzo, etc.
Uso
Cubrimiento, allanamiento y drenaje del suelo, fabricación de
hormigón, etc.
Arenisca
Características
Se obtiene por fragmentación natural o artificial de otras rocas,
como el cuarzo, yeso, coral, feldespato, etc. Es muy porosa y puede
almacenar una gran cantidad de humedad.
Uso
Fabricación de hormigón, sillería y mampostería.
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Arcilla
Características
Se crea a partir de la descomposición natural de rocas que
contienen feldespato. Es de grano diminuto y su color depende de
las impurezas. En contacto con el agua aumenta de volumen y se
vuelve plástica, además tiene una gran capacidad para absorberla.
Uso
Fabricación de cemento y cerámica.
Caliza
Características
Es una roca compuesta por calcita e impurezas y los ácidos la
atacan fácilmente.
Uso
Fabricación de cemento, sillería y mampostería.
GRES
TRAVERTINO
CALIZA
ANHIDRITA
CONGLOMERADO
LUMAQUELA
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c) ROCAS METAMÓRFICAS
Se han creado a partir de rocas ígneas o eruptivas y sedimentarias por
igual, como consecuencia de grandes presiones y temperaturas altas en
la litosfera.
Pizarras
Características
Es una roca que procede de arcillas metamorfoseadas. Es de grano
fino, resiste la acción de los agentes atmosféricos y permite la
división en placas delgadas.
Uso
Revestimiento, principalmente de tejados.
Mármol
Características
Es una roca que procede normalmente de las calizas, compuesta
por calcita e impurezas. Resiste la acción de los agentes
atmosféricos y presenta una gran variedad de colores y manchas.
Uso
Escultura, encimeras, etc.
PIZARRA
MÁRMOL
GNEIS
ESQUISTOS
CUARCITA
CUARCITA
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En el siguiente cuadro se resume la clasificación de las rocas.
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FORMACIÓN DE LAS ROCAS.
En el contexto del tiempo geológico las rocas sufren transformaciones debido a
distintos procesos. Los agentes geológicos externos producen
la meteorización y erosión, transporte y sedimentación de las rocas de la
superficie.
Se llama meteorización a la acción geológica de la atmósfera, que produce una
degradación, fragmentación y oxidación. Los materiales resultantes de la
meteorización pueden ser atacados por la erosión y transportados. La
acumulación de fragmentos de roca desplazados forman derrubios. Cuando cesa
el transporte de los materiales, éstos se depositan en forma de sedimentos en
las cuencas sedimentarias, unos sobre otros, formando capas horizontales
(estratos).
Los sedimentos sufren una serie de procesos (diagénesis) que los transforman en
rocas sedimentarias, como la compactación y cementación; se produce en las
cuencas sedimentarias, principalmente los fondos marinos.
La compactación es el proceso de eliminación de huecos en un sedimento,
debido al peso de los sedimentos que caen encima. La cementación es
consecuencia producida por la compactación; consiste en la formación de un
cemento que une entre sí a los sedimentos (los fragmentos de rocas)
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1.1.2. PÉTREOS TRANSFORMADOS
Los pétreos transformados se obtienen a partir de pétreos naturales.
A. CERÁMICOS.
Características
Se obtienen a partir de la arcilla, moldeándola y cociéndola después en
un horno a temperaturas elevadas y, en general, fundiendo materiales
pétreos. Tienen un punto de fusión alto, son buenos aislantes térmicos
y eléctricos, y resisten la acción de los agentes atmosféricos.
a) POROSOS
Características
Son permeables y presentan un aspecto terroso y áspero cuando se
quiebran.
Ladrillo
Características
Pieza con forma paralelepípeda rectangular.
Uso
Muros, paredes, arcos, pilares, etc.
Teja
Características
Pieza con forma acanalada, que también puede ser plana.
Uso
Tejados
Baldosa
Características
Pieza con diferentes formas, diseños y acabados.
Uso
Suelos, paredes, etc.
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Loza
Características
Se fabrica a partir de arcillas blancas, que se cuecen, se esmaltan
y se vuelven a cocer otra vez, para conseguir un acabado
brillante.
Uso
Platos, tazas, fuentes, jarrones, materiales sanitarios, etc.
Refractarios
Características
Soportan temperaturas elevadas sin fundirse ni deformarse.
Uso
Electrocerámicas, etc.
b) IMPERMEABLES
Características
Son impermeables y presentan un aspecto vítreo cuando se
quiebran.
Uso
Ladrillos vitrificados, baldosas, vajillas, etc.
B. AGLOMERANTES Y CONGLOMERANTES
Características
Son capaces de unir elementos diferentes por transformaciones físicas
y químicas, y dan cohesión al conjunto.
Cemento
Características
Se obtiene a partir de arcilla, rocas calcáreas y otras sustancias que
se mezclan, cuecen y muelen para obtener un polvo muy fino.
Uso
Es el más importante en construcción.
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Cal
Característica
Se obtiene a partir de piedras calcáreas.
Uso
Construcción, siderurgia, metalurgia, industria química,
fabricación de azúcar, fertilizantes, depuración de agua, etc.
Yeso
Características
Se obtiene a partir de la piedra de yeso.
Uso
Tabiques, techos, recubrimientos de paredes interiores y
exteriores, blanqueos, esculturas, etc.
Pueden establecerse diferentes criterios de clasificación de los materiales pétreos
atendiendo a distintos aspectos, como son su composición mineralógica, su
procedencia o el tamaño de sus partículas.
El siguiente esquema resume dichos criterios:
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2. PIEDRA NATURAL.
La piedra, mineral sólido y duro, de
composición variable no metálico, pero que
sí puede contener sales y óxidos metálicos,
es un material de construcción tradicional
utilizado desde tiempos prehistóricos y
forma parte de los materiales pétreos
naturales. Son adecuadas para la
construcción todas aquellas piedras que por sus condiciones de compacidad y dureza
son aptas para ser talladas.
Existen muchas variedades, siendo las más habituales la arenisca, la berroqueña o
granito y la caliza, entre otras.
a) Propiedades de la piedra natural.
Para la adecuada utilización de la piedra se han de conocer algunas de sus
Propiedades Básicas tales como:
Exfoliación: Es la facilidad con que un material se rompe en uno o más planos
definidos o sea que su masa presenta menos cohesión.
Lustre: Es el aspecto de la superficie del material al reflejo de la luz.
Apariencia: para trabajos de fachada (piedra vista), debe de tener una textura
adecuada y compacta. El color claro es más adecuado ya que es más durable
Estructura: La piedra partida no debe tener un color apagado y debe tener una
textura libre de cavidades, fisuras, y libre de material blando.
Resistencia: La piedra ha de ser fuerte y durable a la resistencia a la acción de
desintegración del tiempo. La resistencia a la compresión de las piedras de los
edificios, en la práctica oscilan entre 60 y 200 N/m2.
Peso: Es el indicativo de la porosidad y densidad. Para la estabilidad de una
estructura como un dique, represa, etc... se requieren piedras más densas, sin
embargo para la construcción de cúpulas, arcos, etc... se necesitan menos
densas.
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Dureza: Esta propiedad es muy importante para suelos, pavimentos, carril
(pista) de puentes, etc. Se determina por la escala de Mosh.
Tenacidad: La resistencia al impacto que tiene la piedra.
Densidad: la densidad de todas las piedras es de 2.3 a 2.5 Kg/dm3.
Movimiento térmico: pueden causar problemas por ejemplo en uniones
cuando aparece la lluvia. El mármol tiene variaciones cuando está expuesto al
calor se expande, al enfriarse no vuelve al estado inicial.
b) Deterioro de la piedra.
Lluvia: La lluvia afecta tanto físicamente como químicamente a la piedra. La
acción física es debido a la erosión y capacidad de transporte de la
descomposición, oxidación e hidratación de los minerales presentes en la
piedra.
Heladas: el agua interna de las piedras se congela y al expandirse produce
fisuras.
Viento: El arrastre de partículas sólidas produce abrasión.
Cambio de Temperaturas: Si las rocas están producidas con minerales de
diferentes coeficientes lineales de expansión, puede ocurrir un deterioro.
c) Durabilidad de la Piedra.
Entre los ensayos se podrían destacar la densidad, absorción de agua, resistencia
a la heladas, resistencia al ambiente (que podría ser ácido), y la resistencia a
compresión que se deberán de determinar para evitar el deterioro de la piedra y
ampliar su durabilidad.
Piedras con capacidad muy alta de absorción de agua no deben utilizarse, o estar
expuestas a ambientes de hielo-deshielo. La piedra porosa es menos durable que
la piedra densa. Las piedras con poros tortuosos son más perjudiciales que los que
tienen la misma porosidad pero con los poros rectos.
