intemperismo y rocas.pdf

4° Congreso Nacional ALCONPAT 2010

8, 9 Y 10 DE NOVIEMBRE DE 2010, XALAPA, VERACRUZ, MÉXICO ISBN: 978-607-95042-5-0

EL INTEMPERISMO Y LAS ROCAS EN LA CONSTRUCCIÓN M. Royo-Ochoa1, R. Chávez-Aguirre1, A. Pinales-Munguía1, J. Castañeda-Ávila1, M. L. Villalba1, M. S. Espino-Valdés1, R. De la Garza-Aguilar1, P. I. Cordero-De los Ríos1, R. Acosta-Chávez1, J. Urrutia-Fucugauchi3, L. M. Alva-Valdivia3, M. RoyoLeón1, L. H. Colmenero-Sujo2 1

Facultad de Ingeniería de la Universidad Autónoma de Chihuahua, Circuito No. 1, Nuevo Campus Universitario, C. P. 31125, Chihuahua, Chih. 2 Instituto Tecnológico de Chihuahua II, Chihuahua, Chih. 3 Instituto de Geofísica, Universidad Nacional Autónoma de México, México, D. F.

RESUMEN Los materiales de construcción en cuanto están expuestos a la intemperie se ven afectados naturalmente por los elementos del clima, su reacción a esto, tiene que ver con su durabilidad, en términos de la eficiencia de su respuesta, esto finalmente define como cumplirán con las especificaciones propias de los reglamentos y normas establecidos. El intemperismo, también denominado meteorización, es un fenómeno geológico denominado exógeno, pues tiene lugar en la superficie de la tierra o en sus proximidades, y que afecta a las rocas en su estructura; forma parte junto con los procesos gravitacionales y la erosión de los llamados procesos externos que son un componente importante del ciclo de las rocas, pues son los responsables de la transformación de la roca sólida en sedimentos, que en una etapa del ciclo van a formar los suelos. El intemperismo logra la fragmentación física de las rocas, también llamada desintegración, que es el intemperismo mecánico, o bien la alteración química denominada así mismo como descomposición, que es el intemperismo químico. La influencia del clima es definitiva para que algún tipo de intemperismo prevalezca, en los climas áridos el intemperismo mecánico actuará mayormente que el químico; por el contrario en los climas húmedos y calurosos el intemperismo químico será de mayor impacto. Sin embargo un factor importante es la composición de la roca, pues ella influirá de una manera notable en la resistencia que esta oponga a los procesos destructivos del intemperismo. El afectar la estructura de una masa rocosa va a ocasionar que ciertas propiedades físicas de las rocas se vean disminuidas, por ejemplo, a nivel microscópico, al verse afectada la matriz o el cementante de una roca, los minerales componentes quedarán débilmente unidos, lo que macroscópicamente va a mostrarse como una disminución en la resistencia a la compresión de las rocas.

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1.- INTRODUCCIÓN 1.1.- Definición. Los materiales de construcción en cuanto están expuestos a la intemperie se ven afectados naturalmente por los elementos del clima, su reacción a este, tiene que ver con su durabilidad, en términos de la eficiencia de su respuesta, esto finalmente define como cumplirán con las especificaciones propias de los reglamentos y normas establecidos. El intemperismo, también denominado meteorización, es un fenómeno geológico denominado exógeno, pues tiene lugar en la superficie de la tierra o en sus proximidades, y que afecta a las rocas en su estructura; forma parte junto con los procesos gravitacionales y la erosión de los llamados procesos externos que son un componente importante del ciclo de las rocas, pues son los responsables de la transformación de la roca sólida en sedimentos, que en una etapa del ciclo van a formar los suelos. El intemperismo logra la fragmentación física de las rocas, también llamada desintegración, que es el intemperismo mecánico, o bien la alteración química denominada así mismo como descomposición, que es el intemperismo químico, o ambos procesos a la vez. En el intemperismo mecánico se lleva a cabo por fuerzas físicas y no hay cambio en la composición mineral de los materiales rocosos, mientras que en el intemperismo químico si la hay, se transforman en uno o más productos diferentes. El intemperismo se produce continuamente en todo nuestro entorno, es un proceso lento y sutil, el cual es fácil subestimar en su importancia, altera la estructura de los materiales sobre la corteza de la tierra y a pocos metros de profundidad, tanto naturales como las rocas, como aquellos producidos por el hombre como el concreto y el acero. 1.2.- Los elementos del clima Los elementos del clima son aquellos factores meteorológicos que se emplean para definir el clima característico de una región en la superficie terrestre. Éstos son la temperatura, las precipitaciones, los vientos, la presión atmosférica y la humedad. La influencia del clima es definitiva para que algún tipo de intemperismo prevalezca, en los climas áridos el intemperismo mecánico actuará mayormente que el químico; por el contrario en los climas húmedos y calurosos el intemperismo químico será de mayor impacto. Sin embargo un factor importante es la composición de la roca, pues ella influirá de una manera notable en la resistencia que esta oponga a los procesos destructivos del intemperismo. El clima abarca los valores estadísticos sobre los elementos del tiempo atmosférico en una región durante un período representativo: temperatura, humedad, presión, vientos y precipitaciones, principalmente. Estos valores se obtienen con la recopilación de forma sistemática y homogénea de la información meteorológica, durante períodos que se consideran suficientemente representativos, de 30 años o más. Estas épocas necesitan ser

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más largas en las zonas subtropicales y templadas que en la zona intertropical, especialmente, en la faja ecuatorial, donde el clima es más estable y menos variable en lo que respecta a los parámetros climáticos. Los factores naturales que afectan al clima son la latitud, altitud, continentalidad, relieve, corrientes marinas, vegetación, vientos y rayos solares. Según se refiera al mundo, a una zona o región, o a una localidad concreta se habla de clima global, zonal, regional o local (microclima), respectivamente. Los elementos del clima son el conjunto de componentes que lo caracterizan y que interactúan entre sí en las capas inferiores de la atmósfera, la llamada tropósfera. Estos componentes o elementos son el producto de las relaciones que se producen entre distintos fenómenos físicos que les dan origen y que a su vez se relacionan con otros elementos. Entre los elementos del clima más conocidos están: la temperatura, las precipitaciones, la humedad, el viento, la presión atmosférica, la evaporación, la nubosidad. La temperatura atmosférica es el indicador de la cantidad de energía calorífica acumulada en el aire. Aunque existen otras escalas para otros usos, la temperatura del aire se suele medir en grados centígrados (ºC) y, para ello, se usa un instrumento llamado "termómetro". Es la cantidad de temperatura o vapor que posee la atmósfera. Ésta es una cualidad de la atmósfera que indica la cantidad de energía solar retenida por el aire en un momento dado. Su medición se realiza con termómetros que utilizan una escala centígrada o grados Celsius, o bien en la escala Fahrenheit. Las temperaturas dependen ante todo de la radiación solar; por tal motivo las regiones tropicales, que son las zonas del planeta con insolación más intensa, se caracterizan por altas temperaturas. La temperatura varía en función de tres factores climáticos: altitud, latitud y proximidad al mar, aunque también depende de los movimientos de rotación y traslación de la tierra que definen la alternancia del día y la noche y las estaciones del año, respectivamente. Para analizar la distribución de las temperaturas sobre la superficie terrestre se utilizan líneas imaginarias llamadas isotermas. La temperatura depende de diversos factores, por ejemplo, la inclinación de los rayos solares. También depende del tipo de sustratos (la roca absorbe energía, el hielo la refleja), la dirección y fuerza del viento, la latitud, la altura sobre el nivel del mar, la proximidad de masas de agua. La temperatura es la cantidad de calor que posee la atmósfera, dependiendo de la energía que el Sol genere. La insolación se produce cuando la radiación solar es interceptada por algún objeto terrestre. Asimismo, el aire se calienta por la absorción de temperatura por los gases e irradiación de la energía solar absorbida por el suelo. A la diferencia entre la temperatura máxima y la mínima se denomina amplitud térmica.

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Las precipitaciones son la forma que adopta el agua después de su condensación y antes de caer en la Tierra y depende de la temperatura, para que sea lluvia, nieve o granizo. Se mide con el pluviómetro. Las más comunes formas de precipitación son: lluvia, granizo y nieve. Este término se refiere a la cantidad de agua que cae a la superficie terrestre procedente de la atmósfera. Las precipitaciones pueden ser en forma líquida, como lluvia o llovizna, o sólida, como la nieve o el granizo. Para caracterizar los distintos tipos de clima se estudia la cantidad de precipitaciones que recibe un lugar determinado considerando su intensidad y un análisis de su distribución a lo largo de un año. Existen tres tipos básicos de precipitaciones. Las precipitaciones orográficas se producen cuando un viento frío se enfrenta a una cadena montañosa y al ascender por la ladera se enfría; entonces la humedad se condensa y precipita en forma de lluvia o nieve. Las precipitaciones ciclónicas o de frente aparecen cuando se encuentran dos masas de aire, una cálida y otra fría, formando un frente de contacto en el que el aire frío se introduce en forma de cuña por debajo del aire caliente, obligándolo a descender. Esto ocurre por lo general en las zonas templadas próximas al frente polar. Por último, las precipitaciones convectivas son propias de las zonas cálidas. En este caso el aire caliente asciende; al ascender se enfría, condensa su humedad y forma las nubes que precipitan en forma de lluvia. Las precipitaciones se cuantifican con el pluviómetro y se expresan en litros o milímetros por metro cuadrado. Cada gota de lluvia está formada, a su vez, por millares de gotitas. Cuando estas gotitas incrementan su tamaño, adquieren un peso suficiente como para no flotar y lograr caer a la tierra. Dependiendo del clima, la lluvia puede ser una simple llovizna o un fuerte aguacero. La forma más común de precipitación helada es el copo de nieve, compuesto por muchos cristales de hielo hexagonales que se han congelado juntos, debido a un lento descenso de temperatura a menos 0 °C. Finalmente, el granizo es un grano blanco y opaco de hielo que puede medir entre 2 y 5 milímetros de diámetro y que al caer al suelo rebota. El granizo se forma por el ascenso de rápidas corrientes de aire que llevan vapor de agua que, al congelarse, caen por su propio peso. La humedad es la cantidad de vapor de agua que tiene la atmósfera. Se puede medir con el higrómetro. La humedad del aire es la cantidad de vapor de agua presente en el aire, originada en la evaporación de este elemento desde los océanos, lagos y ríos. La cantidad límite de humedad que puede contener una porción de aire sin precipitar en forma de lluvia se llama punto de saturación.

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La humedad proviene tanto de la evaporación del agua de la superficie de los océanos, lagos y ríos, como de la tierra y la vegetación. La humedad varía considerablemente de un lugar a otro de la superficie terrestre, dependiendo de la temperatura del aire; por tal motivo las zonas cercanas al Ecuador, en donde las altas temperaturas ocasionan mayor evaporación, la humedad es mayor. El término humedad relativa se utiliza para expresar la humedad del aire en un momento dado y corresponde al cociente de la cantidad de vapor de agua que contiene la atmósfera entre la máxima que puede contener. Se expresa en forma de porcentaje. Existen dos tipos de humedad: la relativa y la absoluta. La primera corresponde al cociente entre la parte de vapor de agua y la cantidad que podría llegar a contener sin precipitarse; la segunda es la cantidad de vapor de agua que abarca la atmósfera en un momento dado. Los vientos son corrientes de aire que se producen a partir de una diferencia de la presión atmosférica, que provoca un desplazamiento del aire desde las zonas de mayor a menor presión. Existen dos grupos principales: los planetarios, que cubren y se desplazan por grandes extensiones de la Tierra, y los vientos locales, que obedecen a condiciones topográficas particulares de cada lugar, por lo que afectan a menos terreno. Son masas de aire en movimiento, que se trasladan desde las zonas de baja temperatura y alta presión, denominados centros anticiclónicos, hasta las zonas de alta temperatura y baja presión, llamadas centros ciclónicos. Los anticiclones son los centros que emiten vientos, mientras que los ciclones los atraen. Existen vientos constantes y periódicos. Los vientos constantes siempre son activos y son importantes para la influencia del clima, ya que son portadores de masas de aire húmedo o seco que ejercen gran incidencia en la cantidad de precipitaciones que reciben los lugares por donde pasan. Ejemplo de éstos son los vientos alisios, en las latitudes tropicales. Por otra parte, los vientos periódicos soplan alternativamente en una dirección u otra, como es el caso de los monzones en Asia. Existen también los vientos locales que soplan sólo en determinadas regiones. Los vientos se caracterizan por su dirección y velocidad. La primera se expresa mediante los puntos cardinales; la velocidad habitualmente se expresa en kilómetros por hora y se mide con los anemómetros, la velocidad tiene que ver con la diferencia de presión entre dos áreas y la distancia existente entre ellas. Si la distancia es grande y la diferencia de presión es muy baja, el viento será muy débil, y viceversa. Los vientos se mueven debido a los cambios de presión, los que dependen fundamentalmente de la temperatura. Cuando la atmósfera se calienta, sus capas más bajas lo hacen antes que las superiores, lo que provoca la dilatación del aire y este empieza a subir. Este fenómeno crea un flujo circular en que el aire y el calor interactúan.

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Los vientos pueden ser regulares y periódicos. Los primeros soplan constantemente en la misma dirección y, generalmente, con igual intensidad, como los alisios, que se mueven entre los trópicos y el Ecuador (estos son vientos planetarios). Los periódicos se presentan solo en ciertas épocas del año y con diferentes direcciones. Es el caso de los monzones, que afectan al Asia meridional. La presión atmosférica es la fuerza que ejerce la atmósfera en todas las direcciones, como consecuencia del peso de las capas superiores. Por eso en las capas bajas el aire es más denso, característica que disminuye a medida que aumenta la altitud. La temperatura alta también hace que el aire sea más liviano y se eleve (baja presión). Pero donde reina el frío, el aire se vuelve más denso (alta presión). Un centro de baja presión se denomina ciclón y uno de alta presión anticiclón. El aire de la atmósfera está constituido por un conjunto de gases, y se denomina presión atmosférica al peso que ejerce el aire sobre la superficie terrestre. La presión atmosférica varía con la altura del lugar y la temperatura. A mayor altura y temperatura la presión disminuye. La presión se mide en milímetros de mercurio o pascales. La evaporación vista como operación unitaria se refiere a la eliminación de agua de una solución acuosa, forma parte del ciclo del agua; en física, la evaporación es un proceso por el cual una sustancia en estado líquido pasa al estado gaseoso, tras haber adquirido energía suficiente para vencer la tensión superficial. A diferencia de la ebullición, este proceso se produce a cualquier temperatura, siendo más rápido cuanto más elevada aquélla. No es necesario que toda la masa alcance el punto de ebullición. La evaporación es rara pero importante e indispensable en la vida cuando se trata del agua, que se transforma en nube y vuelve en forma de lluvia, nieve, niebla o rocío. Cuando existe un espacio libre encima de un líquido caliente, una parte de sus moléculas está en forma gaseosa, al equilibrase, la cantidad de materia gaseosa define la presión de vapor saturante, la cual no depende de la temperatura. Si la cantidad de gas es inferior a la presión de vapor saturante, una parte de las moléculas pasan de la fase líquida a la gaseosa: eso es la evaporación. Nubosidad Una nube es un hidrometeoro que consiste en una masa visible formada por cristales de nieve o gotas de agua microscópicas suspendidas en la atmósfera. Las nubes dispersan toda la luz visible, y por eso se ven blancas. Sin embargo, a veces son demasiado gruesas o densas como para que la luz las atraviese, y entonces se ven grises o incluso negras. Las nubes son gotas de agua sobre polvo atmosférico. Luego dependiendo de unos factores sus gotitas pueden convertirse en: lluvia, granizo o nieve. La clasificación de nubes de acuerdo con sus características visuales proviene de la Organización Meteorológica Mundial y viene recogida en el Atlas Internacional de Nubes.

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Los nombres oficiales de los diferentes tipos de nubes se dan en latín. Existen cuatro géneros fundamentales: Cúmulos (Cumulus): nubes de desarrollo vertical Estratos (Stratus): nubes estratificadas Nimbos (Nimbus): nubes capaces de formar precipitaciones Cirros (Cirrus):nubes de cristales de hielo Los grupos anteriores se encuentran en nubes de tipo bajo, medio o alto, y de desarrollo vertical, dando lugar a una clasificación de 16 tipos. Algunas masas de aire que componen la atmósfera terrestre llevan entre sus componentes significativas cantidades de agua que obtuvieron a partir de la evaporación del agua de mar y de la tierra húmeda. Juntándose así con partículas de polvo o cenizas que hay en el aire (núcleos de condensación). Estas masas de aire cálido y húmedo tienden a elevarse cuando se topan con otra masa de aire frío y seco. Las masas de aire no se revuelven entre sí cuando chocan, están bien delimitadas y tienden a desplazarse hacia zonas de menor presión atmosférica. Al elevarse las masas de aire caliente se expanden al encontrar menor presión en las alturas, de acuerdo con la ley de los gases ideales, disminuye también su temperatura. Esto causa que el agua que contienen estas masas de aire se condense formando las nubes. Cuando la masa de aire cálido y húmedo es forzada a subir muy alto en la troposfera se enfría de tal manera que se forman nubes de cristales de hielo, llamadas cirrus, cirrostratus o cirrocumulus. A menor altitud se forman las nubes de gotas de agua, como son los altostratus, altocumulus que generalmente acompañan a los frentes cálidos, al igual que los stratus de menor altitud. Los cumulus, en cambio, acompañan a los frentes fríos. Estas nubes tienden a crecer de forma vertical hasta llegar a formar masas de altura conocidos como cumulonimbus. Estas nubes de tormenta esconden en su interior un sistema de torbellinos, ascendentes en el interior, y descendentes al exterior. Si se dan las condiciones adecuadas estos torbellinos pueden llegar hasta el suelo en forma de tornados.La estática generada por el movimiento de estos torbellinos dentro de estas nubes es una posible causa de las tormentas eléctricas. Los elementos del clima son modificados por los factores del clima, modificaciones que finalmente serán las responsables de la caracterización climática de un lugar determinado. Entre los factores más relevantes están: latitud, altitud, corrientes marinas, relieve, la altura sobre el nivel del mar, cercanía o lejanía del mar Las variaciones de los elementos del clima están también determinadas por los factores del clima, es decir, los que influyen para que se produzca un clima con características específicas.

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Latitud: Esta actúa sobre la temperatura. Mientras más próximo al Ecuador se esté, más cálida será la temperatura; pero si uno se va acercando a los polos, la temperatura descenderá considerablemente. Altitud: Es la distancia (altura) de un lugar de la superficie terrestre con relación al nivel del mar. Los elementos afectados son la lluvia y la temperatura. En las zonas de mayor altitud el aire no puede retener el calor, por lo que las temperaturas son bajas. En cambio, en las de menor altitud sucede lo contrario. Corrientes Marinas: Afecta a la temperatura, humedad y pluviosidad o lluvia. Los lugares más cercanos al mar poseen temperaturas más moderadas y con menor oscilación térmica (la diferencia entre la temperatura máxima y mínima del día) que el interior de los continentes. Relieve: Por forma y posición actúa sobre las temperaturas y las precipitaciones. Para los vientos es como un biombo climático. También produce diferencias de insolación según la ladera expuesta y modifica el régimen de precipitaciones, de acuerdo a la falda de barlovento (abierta al viento) y a la de sotavento (protegidas del viento).

La altura sobre el nivel del mar: La altura sobre el nivel del mar modifica sustancialmente el clima, este hecho ha determinado un criterio para la conceptualización de los pisos térmicos, que son fajas climáticas delimitadas por curvas de nivel que generan también curvas de temperatura (isotermas) que se han establecido tomando en cuenta tipos de vegetación, temperaturas y orientación del relieve. Por ejemplo se considera la existencia de cuatro o cinco pisos térmicos en la zona intertropical, entre el Trópico de Cancer y el Trópico de Capricornio: Macrotérmico (menos de 1 km de altura), con una temperatura que varía entre los 27° al nivel del mar y los 20° Mesotérmico (1 a 3 km): presenta una temperatura entre los 10 y 20 °C, su clima es templado de montaña. Microtérmico (3 a 4,7 km): su temperatura varía entre los 0 y 10 °C. Presenta un tipo de clima de Páramo o frío. Gélido (más de 4,7 km): su temperatura es menor de -0 °C y le corresponde un clima de nieves perpetuas. Algunos autores subdividen el piso mesotérmico en dos para lograr una mayor precisión debido a que la diferencia de altitud y temperatura entre 1 y 3 km es demasiado grande como para incluir un solo piso climático. Quedaría así un piso intermedio entre 1000 y 1500 que se le ha denominado piso subtropical, aunque se trata de un nombre poco apropiado ya que este término se refiere a una latitud determinada y no a un piso térmico determinado por la temperatura. Y el piso ubicado entre los 1500 y 3000 m constituiría el piso templado, al que le seguiría el piso de páramo hasta los 4700 msnm.

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El cálculo aproximado que se realiza, es que al elevarse 160 m, la temperatura baja 1 °C., la disminución de la temperatura con la altitud varía según las zonas geoastronómica en la que nos encontremos. Si es en la zona intertropical, en la que el espesor de la atmósfera es bastante mayor, la temperatura desciende 1° C, no a los 160 m de ascenso, sino a los 180 aproximadamente. Cercanía o lejanía del mar: El mar actúa como regulador térmico, pues se calienta y enfría más lentamente por lo que los cambios de temperatura son menos extremos en las costas que en el interior. La lejanía del mar aumenta los contrastes de la temperatura, las brisas marinas son un ejemplo de la influencia marina sobre el clima. En la distribución de las temperaturas, y sobre todo en su contraste, tiene mucho que ver la distribución de las masas de agua y las tierras. La diferencia de calor específico permite que en las regiones cercanas a grandes masas de agua las temperaturas sean más constantes. El agua absorbe calor, y lo desprende, más despacio que la tierra, por lo que puede calentar o enfriar el ambiente. Además, en las regiones cercanas a masas de agua oceánicas las temperaturas pueden estar modificadas por la existencia de corrientes marinas, bien cálidas, bien frías. Su influencia es decisiva. La ausencia de este mecanismo se llama continentalidad. La continentalidad es otro factor fundamental que define el clima ya que la lejanía de las grandes masas de agua dificulta que llegue aire húmedo hasta estas regiones. En estas regiones se observa un aumento de la amplitud térmica y descenso de las precipitaciones debido a la ausencia de masa de agua. De esta manera se dificulta el efecto invernadero. La amplitud u oscilación térmica es la diferencia entre la temperatura más cálida y la más fría registradas a lo largo de un año o de un día.

2.- CLASIFICACIÓN DE LAS ROCAS. Es importante conocer los diferentes tipos de rocas que van a ser usados en la construcción, pues de ellas dependerá fundamentalmente, entre otras cosas, la estabilidad de la estructura. Ciertas propiedades de las rocas como, permeabilidad, porosidad, resistencia a los esfuerzos y a la erosión, dependerán de su composición mineralógica, textura y estructura. De esta forma, cada tipo de roca presenta un comportamiento diferente en respuesta a las presiones a las que se le somete y a la acción de los agentes de intemperismo sobre ella. En este aspecto, no necesariamente una roca ígnea es más resistente que una sedimentaria, pues depende del grado de alteración que tenga, así como la preservación y unión de sus cristales o minerales. Una roca ígnea generalmente es cristalina, pero es susceptible, de acuerdo con su composición mineralógica, de sufrir modificaciones en su estructura interna que la pueden debilitar. Una roca metamórfica puede tener una gran capacidad de carga, ya que las deformaciones causadas en la roca original por la fuerte temperatura y presión, hacen que los minerales se alarguen y

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entrelacen, produciendo una roca sumamente resistente; pero, será necesario estudiar su grado esquistosidad o alineaciones de los minerales que pueden debilitarla. Desde el punto de vista geológico, las rocas se clasifican fundamentalmente de acuerdo con su origen y tamaño de grano. De esta forma, se clasifican como ígneas, sedimentarias y metamórficas. Rocas ígneas: se forman a partir de la cristalización o enfriamiento del material fundido o magma en la corteza terrestre. Pueden formarse dentro de la corteza terrestre “intrusivas o plutónicas” o bien en la superficie terrestre “volcánicas o extrusivas”, o de profundidad intermedia “subvolcánicas o hipoabisales” Rocas sedimentarias: se forman a partir de los productos de destrucción fragmentarios y de disolución (grava, arena, limo, arcilla y material soluble) causados por el intemperismo y la erosión de rocas preexistentes, que son depositados en una gran variedad de ambientes sedimentarios tanto marinos como continentales, formando conglomerados, areniscas, limolitas y lutitas; sin embargo, los organismos y productos químicos originan una amplia diversidad de rocas, como calizas, y evaporitas. Rocas metamórficas: se han formado bajo la acción de elevadas presiones y temperaturas que afectan a rocas preexistentes, originando, esquistos gneises, y pizarras entre otras. En general el origen de la roca y el tamaño de grano (textura) nos proporcionan elementos para una clasificación simple, como el siguiente ejemplo, citando algunas rocas comunes: Tamaño de grano Grueso Medio Fino

Roca Ígnea Granito Dolerita Basalto

Roca Sedimentaria Conglomerado Arenisca Lutita

Roca Metamórfica Gneis Esquisto Pizarra

Desde luego en cada categoría o clase de roca se derivan una gran cantidad de tipos de roca en función de su composición mineralógica, textura y estructura. 3.- LA ROCA COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN Propiedades ingenieriles de las rocas Entre las principales propiedades ingenieriles de las rocas se encuentran: el peso volumétrico, la porosidad, la permeabilidad, la absorción, la resistencia a la compresión, al esfuerzo cortante y a la tensión, módulo de elasticidad. El peso volumétrico, es la relación entre el peso de la muestra y su volumen. La porosidad, es el porcentaje de huecos respecto al volumen total de la roca.

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La permeabilidad, es la propiedad que se refiere a la facilidad de los fluidos de moverse a través de la intercomunicación de los poros en las rocas. La absorción, es la propiedad que permite que el agua en una muestra sumergida quede atraída por la roca. La resistencia a la compresión, es la resistencia que presenta una roca a esfuerzos colineales y opuestos que tienden a disminuir su volumen. La resistencia al esfuerzo cortante, es la resistencia que presenta una roca a esfuerzos no colineales y opuestos que tienden a desplazar una parte de la roca respecto a otra. La resistencia a la tensión, es la resistencia que presenta una roca a esfuerzos colineales y en sentido opuesto que tienden a expandir su volumen. El módulo de elasticidad, es la razón de una fuerza unitaria aplicada a una roca y su respuesta como deformación unitaria. Las rocas han sido utilizadas tradicionalmente como material de construcción, a través de los tiempos y las culturas, actualmente su uso como elemento constructivo principal ha sido sustituido por el concreto y el acero, sin embargo su uso sigue siendo importante en algunos casos y predominante e imprescindible, como en el caso de los áridos para concreto, la fabricación del cemento y el balasto en las vías férreas. Cimientos y muros: al construir cimentaciones con piedra natural o labrada, deberá tomarse en cuenta la accesibilidad de los materiales y su potencial respuesta al intemperismo, resultando de gran importancia en el caso de aguas subterráneas someras, sobre todo en el caso de rocas ricas en feldespatos. Los muros de la misma manera al ser construidas con rocas feldespáticas o tobáceas en climas húmedos, sobre todo tropicales, pueden verse afectados a corto plazo. Recubrimientos y fachadas: en el caso de las rocas usadas como elementos ornamentales la durabilidad pasa a ser secundaria, sin dejar de ser importante, según el clima del que se trate. En este caso y según su uso lo más relevante resulta ser la facilidad para el labrado, o el pulido, pero sobre todo el aspecto agradable a la vista. Enrocamientos: es material rocoso depositado para constituir un pedraplén o bien en pendientes con el fin de darle protección y estabilidad, puede ser colocado a mano o mecánicamente, a volteo. Las rocas utilizadas deben de ser de alta resistencia al intemperismo, al impacto y a la abrasión; gran dureza y con un peso volumétrico de medio a alto, es decir que posea gran durabilidad. Quizá el ejemplo más representativo puede ser los enrocamientos usados para dar estabilidad a las cortinas en las presas de materiales graduados, tanto aguas arriba

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contra el embate de las olas, como aguas abajo evitando deformación y el ataque de los elementos. Bloques rocosos en puertos, para obras de defensa como escolleras y rompeolas son construidos con bloques rocosos que pueden ser mayores de un metro cúbico de volumen, requieren alta resistencia al intemperismo, sobre todo al ataque de la salinidad de las aguas. Áridos para concreto: son conocidos también como agregados para concreto y deben de caracterizarse principalmente por no reaccionar perjudicialmente con los álcalis del cemento, a la hora del fraguado, ya que se debilita la resistencia del concreto. Sus formas deben ser angulosas, los tamaños van desde arenas hasta grandes bloques, duros, inalterados, baja porosidad y resistencia al intemperismo y la abrasión.

4.- TIPOS DE INTEMPERISMO 4.1.- Clasificación del intemperismo El término “Intemperismo” es usado por el común de la gente para describir el deterioro o degradación de las rocas y minerales mediante procesos climáticos y factores atmosféricos que han operado durante el pasado reciente y tiempos históricos. Sin embargo, desde el punto de vista geológico, el término involucra periodos de tiempo mucho más largos, e incluso, cuando las condiciones climáticas eran muy diferentes de las que prevalecen actualmente. Entendemos por intemperismo al proceso de transformación y destrucción de los minerales y las rocas en la superficie de la Tierra, y/o a poca profundidad, debido a la acción de agentes físicos, químicos y orgánicos. Cuando una roca está expuesta en la superficie, los procesos de intemperismo empiezan a actuar, ya sea en la roca expuesta en el campo, o bien como piedra de construcción, en un monumento o, en diversas estructuras de ingeniería o arquitectónicas. Desde un punto de vista geotécnico, se consideran de vital importancia las propiedades de la roca que puedan influir en el comportamiento de la roca como material de construcción, ya que esta estará sujeta a la acción constante de los fenómenos naturales como intemperismo y erosión; destacando la influencia del agua en la estructura interna de la roca así como otros factores que provocan el desgaste y ruptura de la cohesión de los minerales que constituyen la roca, y en consecuencia, el debilitamiento de la estructura construida. En general, el requisito más importante que deberán tener las rocas dentro de un contexto geotécnico, será la dureza y la estabilidad química y mecánica del material de construcción,. Sin embargo, la dureza de los minerales no necesariamente determina la dureza de la roca, ya que para esta última se toma en cuenta las relaciones de de los minerales o partículas integrantes de la roca manifestadas por su textura y estructura. El intemperismo o meteorización se define como la alteración física y química y biológica de las rocas o minerales cuando están expuestos en o cerca de la superficie terrestre. De esta manera, la mayoría de las rocas se encuentran en un ambiente totalmente diferente de aquel en el cual fueron formadas; esto es muy cierto, particularmente para las

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rocas ígneas y metamórficas, que se originaron bajo condiciones de elevadas temperaturas y grandes presiones confinantes, con excepción de algunas rocas volcánicas eyectadas en la superficie terrestre bajo presión atmosférica normal. De esta forma, los minerales y las rocas expuestos ya en la superficie terrestre, estarán sometidos a un nuevo ambiente en el que los procesos de intemperismo originan formas más estables bajo las nuevas condiciones de humedad, temperatura, y actividad biológica que prevalecen en la superficie. En relación con el fenómeno de intemperismo, se estudian dos características importantes de las rocas: su “alteración” y “alterabilidad”. El grado de alteración es un parámetro que define el estado presente de la roca, y, la alterabilidad es el potencial de las rocas para intemperizarse con el transcurso del tiempo. Esta propiedad es función de la estabilidad de los constituyentes de la roca, del grado de fisuramiento y discontinuidades de la matriz rocosa, del los agentes agresivos y, del tratamiento mecánico al que estarán sometidas. Básicamente existen tres clases de intemperismo: físico o también llamado mecánico, químico y biológico En el físico, la roca se desintegra en fragmentos o partículas más pequeñas o bien en sus minerales constituyentes, todo esto sin cambio apreciable en la composición química o mineralógica de la roca. Lo contrario ocurre con el intemperismo químico, pues comprende un cambio notable en la composición química y mineralógica de la roca; en cuanto al intemperismo biológico, sus efectos pueden ser mecánicos o bioquímicos. En la naturaleza, ambos procesos químico y físico ocurren juntos, siendo en ocasiones difícil separar los efectos de uno sobre el otro. Sin embargo, la predominancia de uno de ellos depende del tipo de clima de la región, así, el intemperismo físico es más intenso en climas fríos o áridos, y el químico en climas húmedos y cálidos. De esto, se concluye que una roca de una misma composición litológica, como material de construcción, responderá de una manera diferente a los procesos de intemperismo, de acuerdo con el clima prevaleciente y las características geomorfológicas del sitio en consideración. Es necesario destacar que la naturaleza o composición mineralógica y química de la roca es determinante en la velocidad e intensidad con que puedan actuar los procesos de intemperismo, pues el tamaño de grano, así como color de la roca, ya que los minerales tienen, entre otras características, un comportamiento diferente ante la radiación solar, con dilataciones diferenciales entre ellos que originan la ruptura de cohesión entre ellos, así como una mayor o menor solubilidad y descomposición a la acción del agua. A estos hay que añadir otro factor que tiene gran importancia en el ámbito urbano: la agresividad de la atmósfera en contacto con el material de construcción, que puede llegar a ser muy alta, debido a la presencia de altas concentraciones de gases contaminantes (CO, CO2, SO2), capaces de reaccionar con el agua, formar ácidos y atacar a los minerales.

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El intemperismo químico o meteorización química causa la disgregación de las rocas cuando los minerales reaccionan con algunas sustancias presentes en sus inmediaciones, y que están principalmente disueltas en agua. En tal caso se obtienen otros minerales de distintas composiciones químicas y más estables a las condiciones del exterior. Los minerales más susceptibles a esta meteorización son los que poseen enlaces más débiles y se caracterizan porque sus condiciones de formación son más lejanas a las del ambiente en la superficie de la Tierra. El intemperismo químico es favorecido por cinco factores que son: el intemperismo mecánico, la composición mineralógica original, la profundidad de los materiales, la temperatura y la humedad. El intemperismo mecánico es el factor más importante porque el proceso de fracturamiento garantiza mayor exposición de los materiales. En cuanto a la profundidad, los materiales de la superficie están más expuestos a las variaciones de temperatura y la humedad y por consiguiente al aire, la materia orgánica y la presencia de organismos vivos que favorecen la alteración de la roca. La composición mineral original es un factor asociado a la génesis y tipo de roca; por ejemplo, entre los metales, el hierro se oxida más rápidamente y entre los silicatos, el cuarzo resiste más que los otros de la serie. La temperatura y la humedad son dos factores climáticos que condicionan la velocidad e intensidad de las reacciones químicas; la humedad favorece la producción de ácido carbónico a partir del CO2 del aire, el cual ataca químicamente la roca. La intensidad en la variación de estos factores es el aspecto fundamental ya que las rocas se degradan por ciclos de humedecimiento y secado, antes que por una humedad y temperatura fijas. Existen seis formas de intemperismo químico que son: disolución, hidratación, hidrólisis, oxidación, carbonatación y reducción. La disolución es la forma más sencilla de ataque químico y consiste en disociar moléculas de rocas por ácidos como el carbónico y el húmico; las rocas más solubles son las calizas y las evaporitas. La hidratación consiste en la incorporación de agua en la estructura cristalina de los minerales ocasionando fragmentación de la roca como consecuencia del aumento de volumen producido por el agua de cristalización (ejemplo: yeso y anhidrita) La hidrólisis consiste en la incorporación de iones H+ y OH- a la red estructural de los minerales. Cuando el agua se descompone para que el ion OH- reaccione con las rocas, en especial silicatos y feldespatos, se obtienen arcillas; las rocas ígneas tienen cationes metálicos (Ca, Mg, Na, K, Fe y Al) que con el hidróxido forman bicarbonatos y carbonatos solubles.

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Durante la oxidación los componentes de las rocas reaccionan con el oxígeno que se encuentra disuelto en el agua; ocurre frecuentemente en los compuestos de hierro, donde se manifiesta por los colores rojizos y amarillentos del óxido e hidróxido férrico. La carbonatación equivale a la fijación del CO2 que con el agua forma ácido carbónico. El H2CO3 reacciona a su vez con el carbonato de calcio para formar bicarbonato soluble en los paisajes kársticos. El fenómeno es típico de los yacimientos de mármoles, dolomías y calizas. La reducción consiste en la disminución de carga eléctrica o pérdida de oxígeno. Algunos minerales al sufrir reducción provocan alteración de la roca. 4.2.- Como altera el intemperismo a las rocas El afectar la estructura de una masa rocosa va a ocasionar que ciertas propiedades físicas de las rocas se vean disminuidas, por ejemplo, a nivel microscópico al verse afectada la matriz o el cementante de una roca, los minerales componentes quedarán débilmente unidos, lo que macroscópicamente va a mostrarse como una disminución en la resistencia a la compresión de las rocas. Las principales causas de la alteración de los materiales de construcción pueden ser de dos tipos: externas o internas. Causas externas: Agua. Como ya hemos visto, la acción del agua sobre los minerales puede originar procesos muy diversos, tanto físicos (acción en cuña de ciclos hielo-deshielo), como químicos: disolución e hidrólisis de minerales, fundamentalmente. A su vez, en el caso concreto de los materiales de construcción, su acción se podrá ser mayor por los factores climáticos y de composición del aire, puesto que los componentes de éste pueden pasar al agua. A esto habría que agregarle que los minerales que son disueltos dan origen a otros, los cuales al cristalizar pueden originar presiones en los poros de las rocas provocando la desintegración de la misma Un caso notable en este sentido es la epsomita, con una presión de cristalización comparable a la acción de la cuña de hielo. Es importante comentar, que el alcance de los fenómenos de intemperismo, no solo se considera exclusivamente en la roca expuesta a la atmósfera, sino que también actúa a cierta profundidad dentro del subsuelo. De esta manera el agua de lluvia que recarga a los acuíferos, por ejemplo, en su descenso puede alterar a las rocas provocando disolución de algunos minerales o bien precipitación entre los poros intergranulares. Esto puede ser de gran importancia en el aspecto de que el agua subterránea puede interactuar con los materiales rocosos y aglomerantes usados en los cimientos de estructuras o edificaciones, causando un daño irreversible en ellos disminuyendo su resistencia a los esfuerzos. Aquí también, es de tomarse en cuenta que muchos fluidos de descarga debido al crecimiento urbano, que no han sido planeados eficientemente, que presentan entre otros problemas,

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fugas hacia el subsuelo, creando serios problemas de contaminación en los suelos adyacentes. Igualmente, también se considera como intemperismo, aquel que ocurre por la acción del agua del mar en los fondos rocosos. Sin embargo, en este aspecto es de mayor importancia considerar la interacción de agua marina en los materiales de construcción utilizados en ingeniería civil costera, como muelles, barreras y otros tipos de construcciones en los litorales. Atmósfera. Los componentes atmosféricos pueden ser muy variados, y pueden en unos casos actuar directamente sobre los minerales, y en otros aportar agentes que las aguas, o el propio vapor de agua que la atmósfera pueden incorporar, actuando sobre las rocas en forma líquida. Los principales contaminantes atmosféricos son: los óxidos de nitrógeno, carbono y azufre procedentes de la combustión de hidrocarburos, el gas metano emitido por los fertilizantes y la quema de bosques, y los gases de combustión liberados en la incineración de residuos sólidos. Pueden conducir a la formación de la “lluvia ácida” que provoca más fácilmente el desgaste de los materiales calcáreos, como la caliza y el mármol. Organismos vivos. La acción de los organismos sobre los materiales de construcción puede ser muy variada, e incluye desde fenómenos puramente físicos, como la acción de las raíces de plantas, que pueden introducirse por las grietas o por las juntas de las edificaciones, y afectar a las cimentaciones, o los efectos químicos o físico-químicos producidos por la acción de los excrementos de aves, o por la acción de líquenes o de bacterias. Antropogénicas. Incluye factores relacionados con la acción del hombre, ya sea previamente a la instalación del material, o durante y después de la misma . Por otro lado, el desarrollo urbano favorece la presencia de contaminantes en la atmósfera, que resultan especialmente agresivos . Acción del viento y temperatura. Esta es más activa en regiones de clima árido y extremoso. Causas internas : Mineralogía. La composición mineralógica del material de construcción es siempre fundamental para explicar las transformaciones que pueda sufrir, pues cada mineral presenta distintas susceptibilidades a los agentes externos descritos: unos son fácilmente solubles o hidrolizables, o sufren más la acción de los agentes atmosféricos, o se desgastan con mayor facilidad por presentar menor dureza. Por ejemplo, la calcita, un mineral presente en algunas rocas de construcción, o en el mármol, es fácilmente hidrolizable. Por su parte, el dióxido de azufre atmosférico produce ácido sulfúrico, que reacciona con la calcita generando yeso.

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Textura. La disposición textural de los minerales puede afectar también a su comportamiento frente al intemperismo. Por ejemplo, las rocas de grano más grueso se degradan, por lo general, más rápidamente que las de grano más fino. Tectónica. Las rocas que han sido sometidas a deformación tectónica pueden presentar fracturas y microfracturas, que pueden ser prácticamente invisibles. Sin embargo, bajo la acción de cargas se manifiestan por fenómenos de rotura, que a su vez favorecen la acción de otros agentes externos, como la infiltración de soluciones. 4.3.- Efectos del intemperismo sobre la roca como material de construcción. 4.3.1.-Pérdida del material constructivo: Alveolización y cavidades. Desarrollo de cavidades alveolares, que pueden ser originadas por la disolución, o hidrólisis seguida de disolución, de determinados minerales como calcita o yeso, o por la acción del viento cargado de partículas, o por la acción de las raíces de plantas. Es relativamente común en calizas, en areniscas con cemento carbonatado, o en rocas porosas en general. También pueden desarrollarse cavidades en rocas no porosas que contienen nódulos de minerales solubles. Erosiones superficiales. Son pérdidas de material rocoso centradas fundamentalmente en la superficie expuesta, que pueden tener las mismas causas que las anteriores, pero suelen ocurrir sobre rocas de carácter masivo. Arenización y disgregación. Se trata de procesos por lo general superficiales, debidos a la pérdida diferencial de algún componente mineralógico, quedando disponible para ser liberado. La arenización es característica de los granitos, y se debe a la meteorización de los feldespatos para dar minerales arcillosos, que son eliminados con facilidad, quedando sueltos los granos de cuarzo; la disgregación es típica de las areniscas, por disolución del cemento carbonatado o pérdida de la matriz arcillosa, lo que libera los granos. 4.3.2.-Cambios en la coloración. Pátinas. Son delgadas películas superficiales, que pueden tener diversas causas: De envejecimiento: causadas por el propio paso del tiempo y exposición a la intemperie. De suciedad: ennegrecimiento causado por contaminación ambiental inducida por los hollines residuales dejados por la combustión de materiales fósiles. De lavado: producidas por el escurrimiento diferencial del agua. De decoloración: varía la tonalidad natural de la piedra, es la llamada "noble pátina". De decoloración biogénicas: la superficie de la roca está recubierta por organismos, como pueden ser líquenes. Eflorescencias. Son manchas blancas producidas por la precipitación de sales solubles al migrar y evaporarse el agua en la superficie de rocas porosas. La procedencia de las sales es muy diversa; la fuente puede estar en el suelo, en aguas subterráneas, excrementos de aves, antiguos tratamientos, en morteros utilizados o proceder de la roca original, la cercanía al

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mar, etc. Las sales más comunes en los materiales de construcción son: los sulfatos, cloruros, carbonatos y nitratos. Costras. Son láminas de material endurecido resultado de la transformación superficial del sustrato pétreo. Depósitos superficiales. Son acumulaciones de material extraño a la roca sobre su superficie. Pueden ser excrementos, o simplemente polvo sobre el que a su vez puede crecer musgo. Todos los efectos anteriores se incrementan de acuerdo con la mayor presencia de fracturas, microfisuras y tendencia a la exfoliación de las rocas. El grado de intemperismo que pueden presentar las rocas se describe en la siguiente tabla: Clasificación de las Rocas Intemperizadas. Grado y símbolo

Caracteres diagnósticos

Fresca(F)

Sin señales de alteración o decoloración. Resuena al golpe del martillo.

Débilmente intemperizada(DI)

Débil decoloración dentro de las fracturas abiertas, el resto similar a la de arriba.

Moderadamente intemperizada(MI)

Decolorada totalmente. Minerales feldespáticos alterados. Resistencia menor que la roca fresca, pero, no puede romperse con la mano o rayarse con la navaja. Conserva la textura.

Intensamente intemperizada(II)

La mayoría de los minerales están alterados. Se puede romper con la mano o rayar con la navaja. La fábrica se conserva, pero la textura es indistinta.

Completamente intemperizada(CI)

Los minerales están tan alterados que pueden producir suelos, pero la fábrica y textura se conservan. Ejemplares fácilmente deleznables.

Suelo residual(SR)

Estado tan avanzado de alteración que produce suelos plásticos. La fábrica y la textura están completamente destruidos. El volumen cambia.

4.3.3.- Ejemplos de los efectos del intemperismo sobre algunos materiales de construcción

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Es de todos conocido las manifestaciones de alteración que se aprecian en las edificaciones, estructuras de ingeniería, arquitectónicas y monumentos, en los que se emplean materiales naturales en su construcción, y que puede llegar a constituir un riesgo de derrumbe o debilitamiento de la estructura; como por ejemplo: granitos, mármoles, pizarras, etc. De esta manera, es necesario conocer cuales son los tipos de roca de acuerdo con su origen, cuya resistencia pueda verse más o menos afectada a mediano y largo plazo por los procesos de intemperismo, implicando con ello un cambio en su comportamiento mecánico, modificando en consecuencia la del conjunto. Así pues, es de vital importancia proteger al material adecuadamente para evitar el riesgo de una rápida degradación. A continuación se describirán brevemente algunas de las rocas más empleadas en la construcción. Rocas Ígneas: Granito y granitos porfiríticos.- Los granitos y rocas estrechamente relacionadas, como granodioritas, dioritas y tonalitas, son con mucho, las rocas más empleadas en la industria de la construcción. Básicamente los granitos son rocas de elevada dureza y resistencia física que se utilizan como rocas dimensionales, aunadas a una belleza excelente al ser pulidos como “piedra de ornato” (cuando no está alterado); por ejemplo el “granito rojo” procedente de Bolivia. Sin embargo, contienen minerales feldespáticos y micáceos que son fácilmente alterables cuando están expuestos a la acción del agua en la intemperie, generando minerales arcillosos, como el caolín y clorita. Otros minerales como anfíboles, pirita también se alteran a óxidos y sulfatos De esta manera el comportamiento mecánico y resistencia frente a la intemperie de un granito alterado y uno sano es muy contrastante. Cabe señalar que la textura del granito no es totalmente determinante en la facilidad de alteración, sin embargo, el grano más fino tiende a ser más resistente; tal es el caso de las rocas aplíticas (granito de grano fino), que destacan como crestones o dique sobre el entorno granítico, como por ejemplo en la Sierra la Cobriza, al norte de Hermosillo, Son. En cuanto a los gabros y rocas máficas suelen ser bastante empleadas como piedra de ornato. Otras rocas ígneas.- Las tobas andesíticas y riolíticas constituyen gran parte de la piedra de construcción de los palacios, templos y edificios de una buena parte de las principales ciudades de la República Mexicana, ya que son de gran belleza en cuanto a coloración y pulimento, con las que se han hecho esculturas y monumentos importantes, además de que fueron ampliamente utilizadas en la época prehispánica. Sin embargo, dado su composición principalmente feldespática, son susceptibles de ser atacadas por el intemperismo, por lo que continuamente deben ser retrabajadas y protegidas contra la contaminación atmosférica, como lluvia ácida y excremento de aves. Otras rocas volcánicas útiles en la construcción han sido los basaltos, pues es una roca de grano fino con alto contenido de minerales ferromagnesianos, resistente relativamente. Sin embargo, existen diferentes materiales basálticos según su manera de ser eyectados, constituyendo rocas de texturas diversas, que se emplean de una forma diferente en la construcción.

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Rocas Metamórficas: Tres principales tipos de rocas metamórficas se emplean comúnmente como “rocas dimensionales”: Marmol.- Básicamente son calizas metamórficas, que al ser pulimentadas resultan de una extraordinaria belleza, que destacan notablemente en los interiores de los palacios antiguos y actuales. Así como en importantes obras escultóricas. Los mármoles están formados principalmente por calcita, acompañada con proporciones variables de dolomita, cuarzo, micas y otros minerales, cuya alteración u oxidación de los minerales ferromagnesianos, le imparte un gran colorido, que lo hace sumamente atractivo como material de ornato. Debido a la calcita que es un mineral de dureza relativamente baja, y poco resistente a la alteración química por intermedio del agua, los mármoles son débiles al ambiente externo agresivo de las grandes ciudades; por esta razón es más usado en los interiores de las edificaciones. Cuarcita.- Proceden del metamorfismo de rocas sedimentarias compuestas esencialmente por partículas de cuarzo como las areniscas. Son muy resistentes a la compresión y de gran durabilidad al ataque químico, sin embargo, son quebradizas, abrasivas y poco utilizadas en la industria. Se han empleado en mampostería y recubrimientos así como en solados. Pizarra.- Son rocas lutíticas de bajo grado de metamorfismo, que presentan una marcada estructura laminar u hojosa, normalmente de colores oscuros. Se compone de minerales laminares muy finos del grupo de la arcilla, de tal manera que poseen una exfoliación muy marcada. Por ello se facilita la obtención de placas o lajas de escaso grosor, planas, impermeables e insensibles a la agresión atmosférica. Se utiliza en mampostería, y recubrimientos de exteriores e interiores. Rocas Sedimentarias. Las rocas sedimentarias varían de muy duras a muy blandas dependiendo del grado de empaquetamiento de las partículas, así como del contenido de cementante entre ellas, como es el caso de las areniscas , en las cuales el cementante puede ser silíceo, calcáreo, ferruginoso, etc. El primero, les confiere la mayor dureza y resistencia. Sin embargo, la presencia de estratificación, laminosidad, y otras estructuras sedimentarias primarias, disminuyen su resistencia a loa esfuerzos mecánicos. Por otra parte, las calizas, debido a sus diferentes medios de sedimentación , presentan una dureza muy variable; siendo más resistentes las de textura cristalina. Pero, dado que su composición es principalmente calcárea (calcita y dolomita), son fácilmente solubles, desarrollando paisajes muy particulares como grutas y cavernas representativos de la geomorfología cárstica. Calizas.- La textura de las calizas es determinante en su uso como roca de construcción; por ejemplo, las de textura cristalina son densas y de escasa porosidad dando rocas para construcción resistentes y durables. Algunas calizas de origen orgánico, como las calizas arrecifales, ofrecen gran belleza al ser pulidas, por lo que son ampliamente

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utilizadas como elemento arquitectónico decorativo, sin embargo, su explotación es más difícil que para otro tipo de calizas. Las calizas oolíticas son menos densas y más porosas, por tanto son menos resistentes y durables, pero más fácil su explotación. Finalmente la creta consistente en la acumulación de microorganismos calcáreos, o las margas que es una arcilla calcárea, son muy blandas, por lo que son utilizadas normalmente como material de relleno. Para ilustrar éste aspecto, podemos citar la acción de los fenómenos de intemperismo que han prevalecido, sobre las edificaciones arqueológicas de la civilización maya en la península de Yucatán. Muchas han estado sometidas por cerca de 2000 años bajo un clima normalmente cálido y esencialmente lluvioso, que favorece sobre todo el deterioro químico y biológico de las rocas usadas en su construcción, las cuales, son principalmente calizas que presentan texturas sumamente variadas; sin embargo, el deterioro fundamental se manifiesta por cierta alveolización y desarrollo de pequeñas cavidades que implican pérdida de material, además de la alteración bioquimica causada por la exuberante vegetación, aunada al efecto mecánico disgregatorio del crecimiento de las raices. Aquí, la composición calcárea de la caliza, determina su facil solubilidad ante un clima lluvioso, rico en CO2, que acidifica el agua como H2CO3, descomponiendo fácilmente a la roca. En resumen, las calizas, sobre todo las cristalinas, presentan buenas cualidades como material de construcción, lo mismo para mampostería que sillería, sin embargo, en algunos ambientes pueden sufrir cambios debido a la agresividad de contaminantes atmosféricos como CO2, SO2 y NO2 , que implican cierta pérdida de material. Desde luego el uso más importante de la caliza es la fabricación del cemento y la cal; y en su empleo como material para agregados. Areniscas.- Las areniscas están constituidas fundamentalmente por partículas de cuarzo, con mayor o menor contenido de feldespatos y otros minerales, dichas partículas pueden estar cementadas por sílice, calcita y otras sustancias., que le confieren valores de resistencia a la compresión y flexión muy variables, desde valores bajos para areniscas deleznables, hasta más altos para areniscas bien cementadas. Cuando las partículas de arena están aglutinadas por una matriz arcillosa, ofrece poca resistencia a los esfuerzos mecánicos generando tensiones destructivas que favorecen los procesos de desintegración, además de que esto último se agudiza por la presencia de humedad. Igualmente el cementante calcáreo(calcita) puede ser disuelto por intermedio de la acción del agua en la intemperie y provocar poco a poco el desmoronamiento del material de construcción. Por otra parte , también el contenido de feldespatos puede provocar el debilitamiento de la roca cuando está sometida al intemperismo, ya que estos últimos se transforman en minerales arcillosos que, aunados a las discontinuidades presentes como estratificación y laminación, provocarán el deterioro de la roca, con posibles deslizamientos entre la masa de la roca cuando esté sujeta a esfuerzos. Agregados.- Numerosos materiales pétreos se usan para fabricar agregados como material de construcción. Entre ellos destaca el concreto u hormigón debiéndose considerar

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que su estabilidad al ser sometido al intemperismo, dependerá fundamentalmente de las características de sus componentes y de su formulación concreta. En cuanto al tamaño del material aglutinado, cuanto mayor sea, será más facil la infiltración de los agentes meteorológicos en los espacios intergranulares, produciendo la degradación con un aumento de la porosidad; pero, también puede ocurrir neoformación de minerales por la infiltración del agua, disolución, y precipitación. La alteración del aglomerante puede implicar cambios de volumen, generando tensiones estructurales. O bien, puede darse el caso de que desaparezca totalmente el aglomerante y desagregación de los granos, provocando serios problemas en la estabilidad de la construcción. Debe señalarse que es importante que no exista reactividad entere el concreto o sus productos de alteración con los elementos rocosos que soporta. . 5.- CONCLUSIONES Desde un punto de vista geotécnico, los procesos de intemperismo son sumamente importantes pues tienen un gran efecto, ya que suscitan cambios importantes en las propiedades de las rocas modificando su estructura interna y causando una disminución en la resistencia de la roca, dañando seriamente la estabilidad de la estructura ingenieril o arquitectónica. También desde un punto de vista estético, el intemperismo puede causar cambios notables que demeriten la belleza de elementos decorativos arquitectónicos, tanto en exteriores como en interiores, sobre todo en los materiales usados como recubrimiento, y desde luego, el cambio apreciable que sufren algunas obras de arte de tipo escultórico o monumental. Se consideraron bajo este problema, una gran variedad de rocas que normalmente son usadas en diferentes áreas de la industria de la construcción, así como en la expresión y ejecución de obras de arte de tipo monumental y escultórico. Cada tipo de roca, tiene un uso particular y específico en la construcción en el que puede resultar más idónea. En este aspecto, ninguna roca es más importante que otra, pues todas cumplen su cometido según el sitio destinado en la construcción. Por ejemplo, un mármol de cierta belleza, será importante para realizar una obra escultórica; más no para recubrimiento exterior en una zona de clima cálido y lluvioso, pues será sometido a un intenso lavado y disolución. De esta manera todo depende del tipo de roca y del lugar que vaya a ocupar en la construcción, así como de los elementos del clima que prevalecen en el sitio, aunado a su entorno geomorfológico. De lo anteriormente expuesto, se deriva la gran importancia que tiene el conocimiento de las propiedades de las rocas y su respuesta a los fenómenos de intemperismo que inevitablemente estarán actuando sobre el material, causando su deterioro a mediano y largo plazo y afectando finalmente la vida útil de la obra civil. Otro aspecto importante es que la intensidad de los procesos de intemperismo se ve incrementada por la contaminación antropogénica, que bien podría llamarse “intemperismo

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antropogénico” pues es muy notable el deterioro de las rocas como material de construcción en un contexto totalmente urbano. Es recomedable el diseño de prácticas encaminadas a atenuar, y en el mejor de los casos, prevenir el deterioro del material de construcción expuesto, En un edificio o monumento histórico, por ejemplo, han de contemplarse las etapas de limpieza, protección-conservación y restauración, no siendo siempre las tres necesarias. Tan importante es cada una de las etapas como el mantenimiento continuado, la conservación preventiva, que minimiza o evita los factores de alteración, y la conservación activa, en la que se registran los parámetros medioambientales y contaminantes atmosféricos en el entorno del edificio, para garantizar una evolución positiva de las intervenciones y conseguir la durabilidad aceptable de los tratamientos aplicados.

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intemperismo y rocas.pdf

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