Objetivos Docentes: Tema 5: Las piedras naturales y los suelos.

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1 Tema 5: Las piedras naturales y los suelos. 1. Los minerales en la naturaleza. Origen y clasificación de las piedras naturales. 2. Estructura, tipos y propiedades de las piedras naturales. 3. Extracción, procesado y aplicaciones de las piedras naturales en Construcción. 4. Tipos de suelos. Arquitectura con tierra. 5. Los áridos. Normativa, designación y aplicaciones. MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN. GRADO EN ARQUITECTURA Curso Escuela Técnica Superior de Arquitectura. Profesor Gonzalo Barluenga Badiola Objetivos Docentes: Conocer y diferenciar los tipos, estructura, propiedades y aplicaciones constructivas de las piedras naturales en Arquitectura y Urbanismo. Conocer las aplicaciones de los suelos como material de construcción.

2 Las piedras naturales y los suelos. La corteza terrestre está formada por materiales sólidos (principalmente de origen mineral). Se distinguen dos tipos de materiales: Rocas: agregados masivos de minerales (consolidados). Suelos: agregados no consolidados (minerales y mat. org.) Usos como materiales de construcción: Rocas Suelos Piedras y áridos (machaqueo) Arcillas y áridos Los minerales en la naturaleza Los minerales son sustancias sólidas con composición química determinada y estructura cristalina. Los más abundantes son: Tipo Composición Minerales Carbonatos Ca y Mg Calcita y dolomita Óxidos e hidróxidos Al, Fe y Si Alúmina, cuarzo Silicatos Al, Na, Ca, K y Mg Feldespato, mica Sulfatos Ca Yeso, alabastro Fosfatos Ca Apatito Sulfuros Fe y Cu Pirita, blenda, galena Nitratos Metales Nitratina y salitre

3 Origen de las piedras naturales Clasificación de las piedras naturales Las piedras son rocas utilizadas en construcción y se clasifican por su origen geológico: Tipo Ígneas Sedimentarias Metamórficas Origen Magma solidificado Erosión, transporte y sedimentación Transformación por calor y presión Temp. form ºC Hasta 200 ºC ºC D aparente > 2,5 g/cm 3 < 2,5 g/cm 3 2,5 g/cm 3 P abierta 0,5-3 % % 0,5-3 % Usadas en construcción Granito Basalto Areniscas, Margas Caliza, Travertino Mármol Pizarra y esquistos Pórfidos Aljez, Alabastro Gneis

4 Estructura y propiedades de las piedras naturales Como en cualquier material natural, las propiedades no son siempre iguales (imperfecciones y heterogeneidad). Éstas dependen de su composición (origen) y estructura: Microestructura: mono o policristalina (polifásica). Macroestructura: porosas o compactas. Las propiedades físicas y mecánicas de las piedras condicionan su procesado y aplicaciones. Propiedades a considerar: porosidad (absorción, permeabilidad, heladicidad, entumecimiento, etc.), densidad, dureza, resistencia y durabilidad. Granito (ígnea intrusiva-plutónica) Policristalina polifásica (cuarzo, feldespato y mica). Muy dura (pulido posible pero difícil). Propiedades: Porosidad 0,3 0,5 % D aparente 2,5 3,2 g/cm 3 Dureza 6-7 (Mohs) Resistencia comp MPa Resistencia flex MPa Desgaste 5-8 mm (DIN 52108) Entumecimiento Inapreciable Durabilidad Descomposición química Tipos: Blanco Cristal Gris Perla Rosa Porriño Negro Sudáfrica Rojo África Verde imperial

5 Granitos Gris Perla Verde Imperial Blanco Cristal Rosa Porriño Rojo África Negro Sudáfrica Arenisca (sedimentaria cementada) Arenas silíceas cementadas Fáciles de tallar (no se pueden pulir). Propiedades: Porosidad 5 30 % D aparente 1,9 2,5 g/cm3 Tipos: Novelda Villamayor Dureza 1-5 (Mohs) Duero Resistencia comp MPa Quintanar Resistencia flex. Desgaste Entumecimiento Durabilidad 3-20 MPa 5-8,5 mm (DIN 52108) 0,7 mm/m Descomposición Amarilla Roja

6 Areniscas Villamayor Duero Ojo de perdiz Quintanar Amarilla Roja Caliza (sedimentación química) Precipitación química de carbonatos Fácil labra y pulimento parcial. Propiedades: Porosidad 0,1 15 % D aparente 1,9 2,8 g/cm 3 Dureza 3-4 (Mohs) Resistencia comp MPa Resistencia flex MPa Desgaste mm (DIN 52108) Entumecimiento 0,8 mm/m (porosas) Durabilidad Desgastable (erosión) Tipos: Blanco Paloma Rosa Sepúlveda Crema Castilla Piedra de Boñar Piedra de Silos Páramo

7 Calizas Blanco Paloma Rosa Sepúlveda Crema Castilla Piedra de Boñar Piedra de Silos Páramo Travertino (sedimentaria por precipitación) Son piedras constituidas por tobas calizas. Son porosas y contienen restos de plantas e impresiones. Suelen confundirse con mármoles, aunque son menos densos. Ibérico Oro Rojo

8 Alabastro (sedimentaria evaporítica) Piedra caliza translúcida, de color blanco, rosado o amarillento (también puede ser de yeso). Fácil talla y pulido. Frágil y degradable. Es parecido al mármol aunque más blando. Permite el paso de la luz (parcialmente). Mármol (metamórfica) Proceden de calizas metamórficas (recristalizadas). Fácil labra y pulimento. Propiedades: Porosidad 0,1 0,5 % D aparente 2,5 2,7 g/cm 3 Dureza 3-4 (Mohs) Resistencia comp MPa Resistencia flex MPa Desgaste mm (DIN 52108) Entumecimiento 0,8 mm/m (porosas) Durabilidad Desgastable (erosión) Tipos: Blanco Macael Crema Marfil Marrón Imperial Rojo Alicante Negro Marquina Verde Monreal

9 Mármoles Blanco Macael Crema Marfil Negro Marquina Marrón Imperial Rojo Alicante Verde Monreal Pizarra (metamórfica) Metamorfismo regional de arcillas sedimentadas. Grano fino y color negro o azulado. Pueden presentar contaminación por óxidos metálicos. Frágiles y exfoliables. Gris Filitas Multicolor

10 Gneis (metamórfica) Formación por metamorfismo regional intenso. Tiene una composición similar a los granitos. Se distinguen por la orientación en bandas de las micas. Presentan cristales de cuarzo grandes (ojo de sapo). Extracción y procesado de la piedra La Cantería es el arte de obtención de piedra para aplicaciones diversas de la corteza terrestre. La Cantería trata los procesos de extracción, corte, labra, tratamiento, acabado y pulimento de la piedra. Estos procesos se realizan en la cantera (lugar donde se encuentra la piedra) y en el taller de cantería. El fin del proceso es obtener productos de piedra útiles en construcción.

11 Extracción de la piedra (Cantera)

12 Extracción de la piedra Extracción de la piedra CORTE CON HILO: CARA TRASERA CORTE CON SIERRA: CARA INFERIOR Y LATERALES

13 Corte de la piedra (taller) Marcado del corte Corte con radial Transporte y almacenaje de placas cortadas

14 Corte de cantos (taller) REFUERZO DE PLACAS DE GRANDES DIMENSIONES CON RESINA Y MALLA DE FIBRA DE VIDRIO

15 Torneado (taller) Tallado (taller)

16 Tratamientos superficiales (Acabados) Tipos de acabados superficiales (de + a fino): Pulido (Mármoles y Granitos) Apomazado (Calizas) Flameado (Granitos) Raspado (Areniscas) Abujardado Serrado, Cortado, Partido y Lajado. Producen diferentes texturas. No se pueden aplicar a todos los tipos de piedras. Tratamientos superficiales (Acabados)

17 Aplicaciones de las piedras naturales en Construcción La piedra se utiliza en construcción para diferentes aplicaciones (estructurales, cerramientos, acabados). Suele usarse en elementos vistos (interior y exterior). Aplicaciones: Obras de fábrica (sillería, mampostería). Piezas complementarias (balaustres, jambas, dinteles). Revestimientos de suelos y escaleras. Revestimientos de paredes (Interior). Aplacados y chapados (exterior). Cubiertas (pizarras) Aplicaciones de las piedras naturales en Construcción

18 Aplicaciones de las piedras naturales en Construcción Aplicaciones de las piedras naturales en Construcción

19 Aplicaciones de las piedras naturales en Construcción (Cubierta) Formatos piezas de Pizarra para cubierta Productos de piedra natural La forma, dimensiones y acabados dependen de la aplicación y su situación (interior o exterior). Tipos habituales (por aplicaciones): Mampostería: Piezas irregulares, careadas, sillarejos y sillares. Revestimientos: Placas y plaquetas. Pavimentos: Baldosas, adoquines y bordillos. Cubiertas: Placas y piezas conformadas.

20 Normativa sobre piedras naturales para Construcción Los productos de piedra para Construcción deben cumplir las normas generales derivadas de su aplicación concreta (Código Técnico): DB- SE- F. Resistencia y Estabilidad DB- HE. Comportamiento térmico. DB- HR. Comportamiento acústico. Productos con marcado CE: Baldosas, adoquines y bordillos exterior; Placas, plaquetas y baldosas interior; Pizarra y piedra para cubierta inclinada; Piezas para fábrica de albañilería. (SEC 3-4: Marcado y Declaración + Ensayo Inicial).

21 Tipos de suelos Los suelos son agregados no consolidados. Se distinguen dos tipos: Coherentes: mezclas de arcillas y arenas. Incoherentes: Granulares (arenas y gravas). Las arcillas se utilizan como material de construcción en forma de tapial y adobe y para la fabricación de materiales y productos cerámicos. Los suelos granulares se emplean como componente de materiales compuestos (normalmente conglomerados), como relleno, estratos filtrantes, drenajes y para fabricar vidrio (sílice). Arquitectura con tierra El material principal son las arcillas (minerales laminares de partículas muy pequeñas). Tienen un comportamiento plástico al mezclarlas con agua. Muestran una gran adherencia. Aplicaciones: Tapial: masa de tierra y paja, en encofrado Adobe: bloques de tierra y paja, dejados secar al sol Bloque compactado: piezas de tierra, arena y agua, prensados. Las soluciones actuales usan componentes para mejorar su comportamiento (cal, yeso, cemento, resinas, etc.)

22 Arquitectura con tierra (tapial) Arquitectura con tierra (adobe y bloque)

23 Los áridos naturales Son materiales disgregados que se utilizan como componentes de materiales compuestos conglomerados (morteros y hormigones) o aglomerados. Son el componente mayoritario (entre el 40 y el 80 %). Constan de partículas incoherentes de diferentes tamaños. Se suelen clasificar: Por tamaño: Zahorras, gravas, arenas y finos. Por forma: rodados o angulosos (machaqueo de rocas). Compacidad de un árido Representa la proporción de volumen de partículas sólidas respecto al volumen que ocupa el árido (V ap ). Aumenta mezclando diferentes tamaños de grano: (Los pequeños rellenan los huecos de los grandes). Monogranular 2 tamaños de grano 3 tamaños de grano Una mayor compacidad reduce la cantidad de pasta necesaria para fabricar materiales conglomerados.

24 Áridos: aplicaciones en Construcción Materiales conglomerados: Morteros, Hormigones y Piedra Artificial. Materiales aglomerados: Pavimentos bituminosos, capas de rodadura, piedra artificial. Rellenos: Capas de nivelación, drenajes. Pavimentos: Bases y suelos compactados. Protecciones: Impermeabilizaciones bituminosas autoprotegidas. Áridos: Normativa y designación Desde 2004, los áridos deben obtener el marcado CE para su utilización en Construcción. Los áridos se designan en función de su naturaleza (composición), forma y tamaño máximo y mínimo. Normativa (en función de su aplicación): Arenas en morteros de albañilería Áridos para hormigones CTE DB-SE-F EHE-08 Además de los áridos naturales, existen áridos artificiales y reciclados.

25 Marcado CE de áridos para Construcción Desde 2004, los áridos deben obtener el marcado CE para su aplicación en Construcción. Se aplica el Sistema 2+ (Marcado, Certificación de producción por organismo notificado y Declaración). Aplicaciones normalizadas (UNE-EN): Áridos para hormigón (naturales). (UNE-EN 12620) Áridos para mezclas bituminosas. (UNE-EN 13043) Áridos para morteros (naturales). (UNE-EN 13139) Áridos ligeros (hormigones y morteros). (UNE-EN 13055) Bases y Subbases de pavimentos (UNE-EN 13242) Tema 5: Las piedras naturales y los suelos. 1. Los minerales en la naturaleza. Origen y clasificación de las piedras naturales. 2. Estructura, tipos y propiedades de las piedras naturales. 3. Extracción, procesado y aplicaciones de las piedras naturales en Construcción. 4. Tipos de suelos. Arquitectura con tierra. 5. Los áridos. Normativa, designación y aplicaciones.

26 Glosario de conceptos del Tema Los minerales Gneis Arquitectura con tierra Origen geológico Extracción y procesado Técnicas constructivas Clases de piedras Corte de tableros Productos Estructura y propiedades Otras técnicas Áridos naturales Granitos Tratamientos superficiales Tipos de áridos Areniscas Aplicaciones constr. Compacidad de áridos Calizas Productos de piedra Aplicaciones constr. Travertino Normativa Normativa Alabastro Marcado CE Designación de áridos Mármoles Suelos Marcado CE Pizarra Tipos de suelos Bibliografía de consulta recomendada. Fernández Madrid, J.; Manual del granito para arquitectos, Asociación gallega de graniteros, García de los Ríos, J. I., Báez, J. M.; La piedra en Castilla y León, Junta de Castilla y León, Olarte, J. L. y Guzmán, E.; Manual de edificación con tierra armada: Diseño, cálculo y construcción con el sistema CET, D. G. Arquitectura CM, Marcado CE para productos de Piedra Natural, CD-Rom, Federación Española de la Piedra Natural, El Marcado CE, Asociación Galega de Graniteiros,

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