Capitulo IV

TECNOLOGÍA DE LOS LOS MATERIALES MATERIALES UNSM-T

INTRODUCCIÓN Las rocas son aglomerados de cristales fuertemente unidos. En 1675 John Evelyn hizo una clara distinción entre roca y suelo. La distensión estaba en uso universal de la lengua inglesa, reconocida or geólogos e igualmente or ingenieros. !l ingeniero la escala "ue interesa tiene un comortamiento "ue tambi#n se aarta del "ue odemos eserar de un sólido. Esto se debe a "ue la masa rocosa en general esta surcada de varias familias de litodasas, "ue son suerficiales de debilidad, "ue la dividen en blo"ues. $ada uno de estos est% constituido or un material rocoso "ue uede ser mucho m%s resistente e indeformable, "ue la antedicha masa rocosa, llamada muchas veces &oca. Los ingenieros hacen clara distinción entre los tios de suelos como arcillas, limos, arenas y gravas. El ingeniero civil se ocuar% m%s de suelo "ue de roca sana. Es en el suelo donde llegan los roblemas m%s dif'ciles. $uando los roblemas aarecen en la obra con roca, como en la e(cavación de un t)nel, el ingeniero tendr% "ue recurrir al conse*o de esecialistas. +o obstante a esar de esto los ingenieros ingenieros civiles civiles deben estar estar familiarizad familiarizados os con los rinciales tios de roca y con los elementos de la estructura geológica y la estratigraf'a.

FACUL CULTAD DE INGE INGENI NIER ERÍA ÍA CIVI CIVILL-FI FIC C

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TECNOLOGÍA DE LOS MATERIALES UNSM-T

CAPÍTULO IV: MATERIALES PÉTREOS NATURALES – ROCAS. I. DEFINICIÓN: on agregados de uno ó m%s minerales ya sea arcial o comletamente un vidrio natural, se encuentra en la naturaleza en formaciones de grandes dimensiones sin forma determinada y constituyendo el rincial comonente de la arte salida de la corteza terrestre

II.

PETROLOGÍA: Es una discilina de las ciencias de la tierra "ue concierne con el estudio del origen, historia natural y clasificación de las rocas, e(aminadas desde los afloramientos en el camo a trav#s de los esecimenes en laboratorio, o secciones finas -delgadas or rocedimiento

cualicuantitativo

mediante

las

investigaciones

microetrogr%fica.

III. PIEDRA NATURAL O ROCA: 

Definición: on agregados de uno o m%s minerales, o sea arcial o comletamente un vidrio natural -obsidiana o sustancia amorfa desarrollados ba*o sus roias condiciones en un medio ambiente y tiemo en "ue se roducen, sea en forma cristalina o sea como agregados o no.

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL-FIC

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Los minerales en las rocas est%n formados or substancias inorg%nicas -ocasionalmente org%nicas, comosición "u'mica "ue var'a entre l'mites arbitrarios y con roiedades f'sicas definidas.

IV. CLASES DE ROCAS: 1. ROCAS ÍGNEAS O ERUPTIVAS O MAGMTICAS: on las rimigenias, or"ue alguna vez se encontraron en estado de magma fundido, y al caer la temeratura de fusión llegaron a consolidarse

y

cristalizarse.

A. CARCTERES GENERALES DE LAS ROCAS ÍGNEAS: La materia roviene directamente sea en su totalidad o en arte, de las rofundidades de la corteza terrestre. /e a"u' "ue la formación de las rocas se efect)e en su totalidad de aba*o hacia arriba. !l considerarse esta materia magm%tica en el interior en las rofundidades, las rocas se denominan endógenas o lutónicas. Las caracter'sticas frecuentes de estas rocas son "ue a menudo contienen cristales visibles a simle vista casi en toda la masa "ue se e(tiende


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indefinidamente en rofundidad originando rocas lutónicas o abisales, "ue en estado magm%tico -fluido o viscoso y a)n or su contenido gaseoso, alta temeratura y fuerte resión,

al

salir

hacia

arriba

las

fases

magm%ticas

residuales, van de*ando rocas de diferentes te(turas como orfir'ticas, microcristalinas y finalmente rocas efusivas o volc%nicas.

!. COMPOSICIÓN

MINERALÓGICA

DE

LAS

ROCAS

ÍGNEAS: En muchas rocas magm%ticas cuando la mineralización es clara ermite una clasificación r%ida y f%cil a simle vista, la distinción se hace or el color de los constituyentes en minerales claros -ricos en silicio "ue se denominan leucocr%ticos o blancos y en lo contrario, cuando denominan en la roca los minerales oscuros, negruzcos, "ue son obres en s'lice ero ricos en hierro y magnesio se denominan minerales melanocr%ticos o f#rricos entre los "ue figuran el ridoto, anfebal, iro(eno, mica negra, etc. 0ambi#n en las rocas 'gneas es f%cil distinguir los e(tremos or e*emlo la familia del granito con abundancia de minerales claros en comaración con la eridotita "ue tiene ausencia de minerales claros, or lo cual se uede decir "ue es una roca 23olomelanocrata4 y al lado de estas si se tiene el grabo ser'a una roca 2esocr%tica4.


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C. COMPOSICIÓN "UÍMICA: Esta roiedad e(ige an%lisis "u'mico "ue al hacerlo dan m%s facilidad a la comosición mineralógico sobre la naturaleza del magma original y este es el )nico m#todo alicable a las rocas no cristales. or su comosición "u'mica las rocas se clasifican en  %cida o rica en s'lice y en rocas b%sicas "ue son ricas en hierro y magnesio. $on toda la grama intermedia entre los e(tremos del granito y la eridotita as' como los meteoritos #treos asando or la sienita nefel'nica, diorita cuarc'fera, com)n y grabo.

D. CLASES DE ROCAS ÍGNEAS: •

In#$%&i'(& ) $)c(& *+%#ónic(&e cristaliza en altas rofundidades formando grandes cristales sin orosidad y de te(tura e"uigranular sin minerales amorfos.

•

S%,')+c-nic(& ) i*(,i&(+e: e cristaliza en ba*as rofundidades formando cristales grandes o e"ueos casi sin orosidad y de te(tura e"uigranular o orf'dica casi sin minerales amorfos.

•

E/#$%&i'(& ) ')+c-nic(&e cristalizan a la suerficie formando cristales e"ueos y tal vez fenocristales con orosidad de grano fino o te(tura orf'dica con minerales amorfos.


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TECNOLOGÍA DE LOS MATERIALES UNSM-T •

V)+c(n)c+-&#ic(& u cristalización es suerficial o en la atmósfera formando cristales e"ueos tal vez con te(tura esumosa, grano fino con bombas o clastos, con minerales amorfos.

0. ROCAS SEDIMENTARIAS: u origen est% en la descomosición de los

roductos

de

la

litosfera

re

e(istente, vale decir de las rocas 'gneas, metamórficas y tambi#n de otras rocas sedimentarias

redecesoras,

las

"ue

resultan retraba*adas. Los agentes "ue oeran en la formación de las rocas sedimentarias son las siguientes 8

9uente de materiales sedimentarios.

8 8

El clima -con sus variantes. La toograf'a favorable ara el transorte y deósito.

8

!gentes din%micos ara el transorte, agua, viento o el hielo.


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A. CLASES DE ROCAS SEDIMENTARIAS: (. R)c(& C(+c-$e(&: •

C(+i(: Este nombre se debe a la sustancia de cal -$ao "ue se e(trae or la calcinación de la roca en la cual, la fracción $:; de la calcita se asocia a otras sustancias, como detritos de cuarzo, feldesato, minerales de arcilla, fragmentos de irolasto ca'dos en la cuenca deosicional, restos org%nicos como el carbono y otros minerales auto8 gen#ticos como materia "ue imarte color y olor caracter'stico. Esta roca es imortante como material de construcción, sea

como

iedra

de

dimensión,

ornamental

sustituyendo al m%rmol o en la rearación de concretos.

Página 


•

D)+)2i(: on

de

color

claro

en

fractura

fresca,

ero

generalmente en el camo se las encuentra con color 2ante 2or o(idación de hierro ferroso cuando las rocas se

encuentran

e(uestas

or

mucho

tiemo.

0e(turalmente las dolomias son de grano medio y a veces son de grano fino como las calizas afan'ticas. El origen de la mayor arte de las dolomias es or alteración

deosicional de las

conocido como dolimitización.

R)c(& Si+ice(&:


Página !

calizas, fenómeno


•

A$eni&c(: Es

una

roca

cl%sica

de

grano

menor

"ue

el

conglomerado, amliamente conocido y de mayor imortancia "ue el conglomerado. u te(tura es variable desde conglomerados obremente gui*arrosos con elementos e"ueos hasta conglomerados lutiticos cuando

contienen

mucha

arcilla.

Las

areniscas

cuarzosas son m%s sencillas or "ue contienen m%s del =>? de granos de cuarzo detr'tico. 0e(turalmente estas areniscas son

de grano uniforme comletamente

searable or orvenir de arenas bien lavadas y sin material arcilloso. •

C)n3+)2e$(4): Es una roca formada or rodadas o grava consolidada con materia comentante de comosición variable y tambi#n con elementos constituyentes variables de comosición, tamao, forma, clase de roca roveniente. La mayor'a de los conglomerados rovienen de diferentes medio ambientes y es or esto "ue el material litológico es variable.


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En

los

conglomerados,

fragmentarios

y

no

los

fósiles

son

diagnósticos

raros

con

o

fines

estratigr%ficos.

!$ec(&: Estas

rocas

cl%sticas

son

arecidas

a

los

conglomerados de los cuales se diferencian or tener sus elementos l'ticos de forma angular, articularidad "ue denota transorte. ueden ser roducidos or colaso, tectonismo -fallamiento o or fractura y fricción como las milonitas.

5. ROCAS METAMÓRFICAS: on las "ue han sufrido una serie de efectos en su estructura original hasta destruirse, o han sufrido cambios en su car%cter

mineralógico

ara ad"uirir un nuevo asecto te(tural.

A. ESTRUCTURA

6

TE7TURA

METAMÓRFICAS:


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DE

LAS

ROCAS

TECNOLOGÍA DE LOS MATERIALES UNSM-T •

La unidad base de la estructura y te(tura de las rocas metamórficas es el gr%nulo o gruo de gr%nulos, con su forma, dimensiones y

disosición

resecto

a

la

ar"uitectura de la roca. ara definir comletamente y satisfactoriamente la estructura y te(tura debemos definir las roiedades escalares y vectoriales. •

Las roiedades escalares del granulo mineral la forma, dimensiones, asecto cristalino y la uniformidad de su forma y sus dimensiones.

•

Las roiedades vectoriales los datos esaciales relativos a orientaciones referidas de los gr%nulos.

!. CLASIFICACIÓN DE LAS ROCAS METAMÓRFICAS: e clasifican de acuerdo a

(. S% #e/#%$(: e refiere al tamao absoluto y relativo de los granos de minerales "ue constituyen la roca d%ndole una aariencia

caracter'stica,

"ue

tambi#n

se

llama

29abrica4. uede ser •

$on granulación igual grano fino, grano medio,

•

grano grueso. $on granulación desigual 0e(tura orfir'tica o fenocr'stica, te(tura izarrea @ orfir'tica.


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,. E&#$%c#%$(: Es el arreglo de los constituyentes minerales y seg)n esto se clasifican en •

E&#$%c#%$( f)+i(4( $uando las rocas son recristalizadas de tal modo "ue ara roducir folios o bandas searadas. La foliación uede o no ser aralela a los lanos de estratificación de las rocas sedimentarias originales o la caracter'stica fluidal de las rocas 'gneas. Las rinciales son Aneis, es"uisto, anfibolita, izarra.

•

E&#$%c#%$( en4i4( Es roia de rocas metamórficas de te(tura fina, como las izarras y filitas, en las cuales el aralelismo de los constituyentes macroscóicas o microscóicos.

c. C)2*)&ición: on variados desde la te(tura afan'tica como la clorita y las micas, hasta las de grano fino o te(tura fels'tica, entre los "ue se distinguen el cuarzo, grafito, calcita, FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL-FIC

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eidoto, actinolita, talco gr%nate, estaurolita, sillimanita, hormblanda, feldesato, etc.

V. CUALIDADES 6 ALGUNAS PROPIEDADES "UE DE!EN

REUNIR

LAS

PIEDRAS

DE

CONSTRUCCIÓN: Las "ue deben oseer las iedras de construcción son su estructura, densidad, comacidad, orosidad, comosición, dureza, resistencia, asecto ornamental y baratura. /esde el unto de vista estructural, las me*ores son las m%s duras, densas, comactas y de te(tura uniforme. Las m%s imortantes son •

E&#$%c#%$( c$i&#(+in(8 roorciona una fractura uniforme con

•

suerficies de rotura bien marcadas. E&#$%c#%$( 3$(n%+($ ) 3$(n%4(8 da una fractura desigual, con

•

elementos o untas salientes. E&#$%c#%$( *i($$)&(8 origina una fractura seg)n lanos aralelos a los de la laminación, muy uniformes, y cantos muy desiguales en las otras direcciones.

•

E&#$%c#%$(

4%$( 9 c)2*(c#(8 da fractura denominada

concoidal o concoidea "ue ofrece cavidades y conve(idades de


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suerficie muy uniforme arecidas al e(terior e inferior de conchas. •

E&#$%c#%$(& &%('e& 9 %e,$(4i(&8 roorciona una fractura de asecto terroso y %sero

/e acuerdo a las cualidades las rocas se utilizan de tres maneras •

$omo elemento resistente.

•

$omo elemento decorativo.

•

$omo materia rima ara la fabricación de materiales.

VI. PROPIEDADES FÍSICAS DE LAS ROCAS: 1. E7FOLIACIÓN: Es la facilidad con "ue un material se rome en uno o m%s lanos definidosB o sea "ue su masa resenta menos cohesión en determinadas direcciones. e le distingue con los siguientes calificativos erfecto, imerfecto bueno, distintivo, indistinto y f%cil.

0. LUSTRE: Es el asecto de la suerficie del mineral al refle*o de la luz. uede ser met%lico y no met%licoB y entre estos )ltimos se tiene v'treo, resinoso, craso, erlino, sedoso, adiamantino y oaco.


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5. COLOR: $aracter'stica de las rocas y se le arecia en su asecto aarenteB y tambi#n, como imortante, en el "ue toma el mineral reducido a olvo.

;. DENSIDAD 6 PESO ESPECÍFICO: $omo se sabe se les determina esando las robetas de roca al aire y sumergidas en agua. ara esar las robetas dentro del agua se les alica e(teriormente una ligera caa de cera o se les barniza con material aislante al agua. En la determinación del eso esec'fico se ueden emlear tambi#n volumenómetros, como el de Le $hatelier, en este caso, las rocas ensayadas se reducen a olvo fino.

<. DILATACIÓN: La dilatación en las rocas or el calor es muy e"uea.

=. DURE>A: Es la resistencia "ue ofrece un mineral a ser rayado or otro. $omo atrón se emlea la conocida escala ohs.

?. RESISTENCIAS MECNICAS: Las rocas est%n consideradas entre a"uellos materiales "ue sometidos

a

esfuerzos


de

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comresión

se

"uiebran

o


res"uebra*an, ero sin erder reviamente y en forma ostensible su asecto e(terno, es decir, "ue son agrios. En construcción, es usual considerar las cargas sobre la me*or albailer'a a razón de C5 Dg.cm F B y sobre albailer'a ciclóea, de 1> a 15 DgcmFB siendo casi siemre como se uede comrobar la resistencia de las iedras 1> veces mayor y a)n m%s trat%ndose de rocas comactas. or esta circunstancia, se recomienda tener muy en cuenta la resistencia de los morteros "ue unen las iedras.

@. INTEMPERISMO: Ga*o esta denominación se comrende la cualidad "ue deben oseer las iedras de construcción, e(uestas a la intemerie, resistir a la acción del calor o fr'o, de las lluvias y heladas, y la acción "u'mica del aire, sobre todo el de las ciudades y centros industriales. En t#rminos generales, se debe oder decir "ue la roca "ue se emlea en determinada construcción es eterna, o "ue es caaz de soortar, sin desagregarse, centenares de aos, ara "ue se le considere ata ara ser emleada en a"uella industria La me*or manera de redecir la durabilidad de una clase de roca es la observación de iedras similares emleadas en #ocas anteriores, y de all' la imortancia de desarrollar este h%bito en los ingenieros constructores. ero cuando a"uello no es osible,


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se recomiendan los siguientes ensayos "ue roorcionan los 'ndices buscados.

VII. PRESERVACIÓN DE LOS PARMETROS DE LA PIEDRA: $uando las rocas no oseen cualidades de
1. Acei#e 4e +in((8 alicado a brocha, en F o ; caas seguidas or una solución de amoniaco en agua caliente. Esta )ltima caa tiene or ob*eto decolorar el aceite alicado.

0. P($(fin( +%i4(8 untada a brocha, y forzada a enetrar en los oros de la iedra, or calentamiento revio de esta a temeratura de 6>H. ! veces se le agrega una solución de creosota y bencina, "ue tiene or ob*eto destruir los elementos org%nicos "ue udieran desarrollarse en las iedras.


Página 1


5. Si+ic(#i(ción8 "ue consiste en llenar los oros de la iedra con una solución de silicato de otasio o de sodio, y alicar desu#s una solución de cloruro de sodio.

BUNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTÍN “Escuela Académico Profesional de Ingeniería Civil TEMA

: M(#e$i(+e& P#$e)& N(#%$(+e& – R)c(&.

CURSO

: Tecn)+)3( 4e +)& M(#e$i(+e&.

DOCENTE

: In3. Vc#)$ %3) S-nce Me$c(4).


Página 1!


ALUMNA

: Ge$(+4ine S)+(n3e R)2e$) P($e4e& .

CODIGO

: ?@5=;=<.

TARAPOTO – PER

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Página 1"

Capitulo IV

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