15/09/2013. Materiales Geológicos de GEOLOGÍA

Transcripción

1 Materiales Geológicos de Construcc I Historia, contexto y clasificac Formatos, Ensayos tecnológicos y requerimientos generales, Características físico-mecánicas de las rocas comunes. Características, historia y requerimientos constructivos Piedra de Cantería Características Propiedades geomecánicas Usos Rocas ornamentales Características y acabados Grupos Grupo de los Granitos Grupo de los mármoles Grupo de las Pizarras Otros grupos Los materiales de construcc han estado ligados al desarrollo humano, empleándose Dar cobijo (piedra y madera) Palloza del la Sierra de Ancares Fuente: lh3.ggpht.com Los materiales de construcc han estado ligados al desarrollo humano, empleándose Crear vías de comunicac Los materiales de construcc han estado ligados al desarrollo humano, empleándose Otras obras de Ingeniería Calzada romana (Siglos I-II) Fuente: Acueducto de Los Milagros (Mérida). Fuente: 1

2 Más recientes materiales derivados del petróleo: plásticos (ej. Polietileno, PVC), Bitúmenes y Geosintéticos. Con el paso del tiempo nuevos materiales de construcc que implican procesos industriales +/- complejos para su elaborac Ladrillo Vidrio Acero Hormigón La presencia de estos nuevos materiales, no ha supuesto el abandono de los antiguos (Piedra, madera), que siguen empleándose profusamente. Fuente: Fuente: FUTURO previsible que surjan nuevos materiales de construcc. Requerimientos: Una mejora constructiva Una mejora en la calidad de vida para el hombre Un abaratamiento en el proceso constructivo En la actualidad amplia demanda de materias primas elaborac de materiales de construcc. CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN (Criterio: Proceso de extracc y/o fabricac) NATURALES ELABORADOS ÁRIDOS AGLOMERANTES CERÁMICA VIDRIO RECURSOS NATURALES NO RENOVABLES * * Excepto el corcho y madera METALES BITÚMINES, PLÁSTICOS & GEOTEXTILES NATURALES Sencillos procesos de extracc, corte, fragmentac o acabado Conservan sus propiedades intrínsecas. ELABORADOS Procesos de elaborac más amplios y complejos Adquieren nuevas propiedades. Fuente: farm3.static.flickr.com 2

3 Formatos habituales de los materiales de construcc Ensayos tecnológicos La aptitud de los materiales geológicos de construcc propiedades físicas y mecánicas. Los ensayos tecnológicos determinan estas propiedades según sea el uso constructivo. Los ensayos más relevantes son ocho y están normalizados (UNE) : Modificado de Gil et al., (2000) Coeficiente de absorc y Peso específico aparente (densidad); (UNE y ). 2. Resistencia al desgaste por rozamiento; (UNE y ) 3. Resistencia a heladas (Heladicidad); (UNE y ) 4. Resistencia a compres; (UNE , y ) 5. Resistencia a flex; (UNE y ) 6. Resistencia al choque; (UNE , y ) 7. Resistencia a cambios térmicos; (UNE ) 8. Resistencia a ácidos; (UNE ) Requerimientos técnicos prioritarios de elementos constructivos & materiales geológicos empleados Peso reducido Impermeabilidad Resistencia rotura (C/F) CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS PRIORITARIAS Resistencia al desgaste Inalterabilidad Aislamiento Calidad visual MATERIALES ELABORADOS ELEMENTOS MATERIALES CONSTRUCTIVOS NATURALES Transparencia Denominac genérica Componentes geológicos BÁSICOS ESTRUCTURA ENTRAMADA Hormigón Metales Áridos + cemento Fe, Acero, Fundic Hormigón Áridos + cemento MURO DE CARGA Granito, caliza, arenisca Ladrillo Arcilla + arena fina Teja Arcilla TECHADO Pizarra Chapados metálicos Al,Zn, ACRISTALAMIENTO Vidrio Arena silíceas (ortocuarcítica) Areniscas, pizarras SOLADO Terrazos artificiales Roca triturada + cemento blanco Rocas ornamentales TABIQUES Ladrillo Arcilla REVESTIMIENTO Rocas ornamentales Mortero EXTERIOR INTERIOR SOLADOS TABIQUES Areniscas, pizarras, Rocas ornamentales REVESTIMIENTO Rocas ornamentales Terrazos artificiales Baldosas cerámicas Ladrillo Escayola Paneles de Yeso (pladur) Yeso/ Cal Cerámicas Arena + cemento Arena + cal Roca triturada + cemento blanco Arcilla Rocas con minerales silicatados Baja resistencia a compres y alta resistencia desgaste. Durabilidad (*) resistencia a compres, choque, ácidos, cambios térmicos y heladicidad. Escaleras resistencia al desgaste, choque y flex. Arcilla Yeso Yeso Arcilla ÍGNEAS METAMÓRFICAS SEDIMENTARIAS Características físico-mecánicas de rocas comunes RO CAS Peso Porosidad Coeficiente Resistencia Resistencia Resistencia Resitencia Resistencia específico absorc compres flex desgaste impacto cambios g/cm 3 % % Kg/cm 2 Kg/cm 2 mm. cm. termicos Sienita 2,58 0, ,68 60 Alta Aplita 2,61-2,64 0,26-0, , ,75-1, Alta Granito 2,6-2,66 0,18-0, ,06-5, Alta Granito Cataclástico 2,6-2,68 0,13-0, ,12-2, Baja-Alta Granito pegmatítico 2,55-2,63 0, ,21-1, Alta Pórfido granítico 2,63-2,68 0,28-0, , ,04-1, Alta Granodiorita 2,67 0, ,12 65 Alta Pórfido granodiorítico 2,05-2,64 0,26-0, ,08-2, Alta Lamprófido 2,88 0, ,8 60 Alta Diorita 2,79-2,89 0,1-0, ,5-2, Alta Pizarras 2,71-2,85 1,08-2, Media-Alta Gneiss 2,65 0, ,3 2,6 60 Alta Serpentina 2,76 0, ,7 1,3 Mármol 2,71-2,84 0,02-0,5 0,01-0, ,11-3, Alabastro 1,93 0,15 0,2 Cuarcitas 2,60-2,65 0,4-2,0 0,2-0, Calizas 2,34-2,89 0,09-7,62 0,06-4, ,42-5, Calcarenita 2,24-2,33 4,7-5,8 4,78-5, ,5-4, Caliza cataclástica 2,69-2,81 0,12-0,8 0,05-2, ,12-3, Caliza fosilífera 2,19-2,71 0,13-2,3 0,02-6, ,31-5, Travertino 2,40-2,66 0,2-4,6 0,07-1, ,1-3, Arcosas 2,0-2,65 0,5-25,0 0,2-9,

4 Materiales Geológicos de Construcc I Historia, contexto y clasificac Formatos, Ensayos tecnológicos y requerimientos generales, Características físico-mecánicas de las rocas comunes. Características, historia y requerimientos constructivos Piedra de Cantería Características Propiedades geomecánicas Usos Rocas ornamentales Características y acabados Grupos Grupo de los Granitos Grupo de los mármoles Grupo de las Pizarras Otros grupos Cualquier material rocoso utilizable como elemento constructivo, tras ser extraído de la cantera, ser dimensionado de acuerdo a su disposic en obra y ser sometido a tratamientos superficiales sencillos (desbaste, pulido) La utilizac de la piedra sin ningún tipo de ornamentac se remonta al Paleolítico elemento básico en la arquitectura funeraria, religiosa y de defensa. La técnica de la cantería se establece en a. C. Egipto (2.600 a.c) primeros monumentos con piedra labrada. Declive a finales del siglo XIX aparic de nuevos materiales de construcc (Hormigón, Mortero, ). Uso tradicional de la piedra Uso estructural frente al ornamental Actualidad uso ornamental frente al estructural (sustituida por hormigón) Evoluc temporal de los criterios de selecc: Históricamente distancia al centro de consumo frente a la calidad Actualidad invers de los términos (al menos teóricamente) Requerimientos Resistencia mecánica suficiente para su emplazamiento en obra. Alta durabilidad en el tiempo sin perder sus características iniciales. Coste aceptable de los procesos de extracc y dimensionamiento Aspecto atractivo (estético). Trabaja muy bien a compres, pero presenta menor resistencia a flex y tracc Arcos, Bóvedas Requerimientos (2) Históricamente estructuras sobredimensionadas para asegurar los requerimientos de resistencia del material empleado. Históricamente baja durabilidad del material se compensaba recubriendo la piedra con pátinas, jabelgas o enfoscados Históricamente piedra parcialmente alterada (ej. granitos) facilitaba las operaciones de extracc y labra. (2,5-4% Ø en r. ígneas) 4

5 Tipos: Piedra de Cantería Materiales Geológicos de Construcc I Historia, contexto y clasificac Formatos, Ensayos tecnológicos y requerimientos generales, Características físico-mecánicas de las rocas comunes. Características, historia y requerimientos constructivos Piedra de Cantería Características Propiedades geomecánicas Usos Rocas ornamentales Características y acabados Grupos Grupo de los Granitos Grupo de los mármoles Grupo de las Pizarras Otros grupos Piedra de Cantería Son rocas extraídas en cantera y dimensionadas mediante corte Adicionalmente tratamiento superficial de acabado rústico. Empleadas en construcc tradicional como: Elementos estructurales (muros, columnas, vigas, arcos de piedra, ) Escaleras, escalinatas. Elementos decorativos (balaustradas, fuentes, esculturas, ) Recubrimientos (losas/losetas en soleras y paramentos verticales). Relacionada tradicionalmente con la actividad artesanal del cantero. Piedra de Cantería Aptas cualquier tipo de roca (ígnea, metamórfica y sedimentaria) El tipo empleado naturaleza geológica del área de influencia (*). Propiedades Las rocas ígneas y metamórficas (no pizarras) peso específico medioelevado; alta durabilidad, alta resistencia al desgaste, baja resistencia a compres; trabajos de cantería complejos (excepto mármoles). Las rocas sedimentarias (areniscas, calizas) Peso específico medio; durabilidad media, resistencia al desgaste variable ( areniscas; calizas); resistencia a compres media ( areniscas); trabajos de cantería sencillos Pizarras Peso específico medio -bajo, durabilidad media-alta; resistencia a compres baja; resistencia al desgaste media; T. cantería sencillos. 5

6 Materiales Geológicos de Construcc I Historia, contexto y clasificac Formatos, Ensayos tecnológicos y requerimientos generales, Características físico-mecánicas de las rocas comunes. Características, historia y requerimientos constructivos Piedra de Cantería Características Propiedades geomecánicas Usos Rocas ornamentales Características y acabados Grupos Grupo de los Granitos Grupo de los mármoles Grupo de las Pizarras Otros grupos Son rocas extraídas en cantera, dimensionadas mediante corte (losa/loseta) Destacan por su comportamiento mecánico, durabilidad y calidad visual. El tipo de acabado (pulido, abujardado, flameado, etc.) realza la calidad estética del material condicionar precios de mercado por encima de las propiedades mecánicas. Sector de las rocas ornamentales favorecido por el desarrollo industrial desde la segunda mitad del siglo XIX. La electricidad, aire comprimido, grandes maquinas de corte, carga transporte, pulidoras, laboreo más fácil y rentable en las explotaciones mejora en su aprovechamiento y calidad del material prescindir del esfuerzo humano, relegándole a tareas de supervis y control. España potencia mundial en la explotac y comercializac de rocas ornamentales. Ofrece productos de gran calidad y altamente competitivos a nivel mundial. La extracc se hace en explotaciones a cielo abierto grandes bloques de roca no meteorizados, sin diaclasas ni fracturas. Los bloques son aserrados en grandes telares de corte. Fuente: Fuente: 6

7 Tableros con un espesor variable entre 1,5 3 cm. Superficie de los tableros tratadas acabado final Varias posibilidades: Pulido; Superficie plana, brillante y lisa mediante varias muelas abrasivas de grano progresivamente menor Aumenta las cualidades estéticas del material, cierra la porosidad y aumenta la resistencia a la alterabilidad (durabilidad). Fuente: 2. Abujardado; Esculpido de la superficie del tablero mediante martillos neumáticos de múltiples dientes piramidales Acabado rústico muy demandado en revestimientos exteriores. 3. Flameado; Tratamiento térmico de la superficie con mecheros de llama a 2800º C Acabado rugoso con efectos cromáticos aspecto rústico + aumento resistencia alterabilidad química. 7

8 4. Apiconado; Muescas o incisiones triangulares y alargadas, paralelas entre sí en una direcc determinada Aspecto muy rústico, jaspeado y algo tosco. 5. Apomazado; Tratamiento semejante al Pulido, pero sin llegar a utilizar los abrasivos de grano más fino se aplica en rocas compactas, duras y porosas que no admiten acabado pulido Superficies planas, lisas y mates. 6. Cortado; Corte directo en rocas compactas, duras y porosas, observándose estrías curvas de corte Acabado de bajo coste. 7. Lajado; Relieve irregular y bastante plano que se obtiene en pizarras. Si la superficie lajada coincide con la direcc de foliac, esta adquiere un aspecto brillante y fibroso Aspecto rústico y natural. 8

9 8. Partido; Apariencia natural con un relieve más acentuado e irregular que el Lajado Aspecto rústico y natural empleado en adoquines y para muros de carga. 9. Raspado; Superficie plana, lisa, natural y uniforme, sin relieve, ni raya Único acabado posible en areniscas poco cementadas (blandas). 9. Serrado; Semejante al acabado Cortado pero en granitos Aspecto semejante al flameado (mate, de tono claro y natural) pero de menor coste. Tradicionalmente, las rocas ornamentales se han dividido en tres grandes grupos: Granitos Pizarras Frecuentemente, estos tres términos empleados con criterios comerciales no coinciden con su significado petrológico. Término comercial: Mármol Verde Macael Término petrológico: Serpentina (Roca metamórfica ultrabásica) 9

10 Tradicionalmente, las rocas ornamentales se dividen en tres grandes grupos: Granitos Pizarras Últimos años grupos nuevos que, por su valor estético y uso, están ganando una importante cota de mercado: Areniscas Cuarcitas Península Ibérica gran variedad de posibilidades en la producc y comercializac de todos estos grupos. Los centros de producc se distribuyen acorde con la Geología de la Península Ibérica Granitos Areniscas Pizarras Cuarcitas Granitos Granitos Acepc comercial que hace referencia a un variado espectro de rocas ígneas intrusivas, incluyendo algún tipo de rocas metamórficas de composic afín (neis). España ocupa uno de los primeros puestos a nivel mundial > 270 empresas extractoras; mayor número de empresas transformadoras y comercializadoras. Centros producc Macizo Hespérico Granitos ornamentales texturas plutónicas y filonianas de las familias de rocas ácidas e intermedias. R. básicas y ultrabásicas sin valor estético y más alterables. Granitos R. volcánicas sin valor estético y con malas propiedades mecánicas (*). 10

11 Granitos Propiedades físico-mecánicas: Densidad: 2,5-2,9 gr/cm 3. Coeficiente de absorc: 0,1-1 %. Resistencia Compres: Kg/cm 2. Resistencia Flex: Kg/cm 2. Resistencia Desgaste: Resistencia impacto: 0,08-2,7 mm cm. Resistencia C. Térmicos: Alta. Propiedades geomecánicas buenas: Densidad media-alta, bajo coeficiente de absorc, alta resistencia a compres, flex y desgaste e inalterables desde una perspectiva humana excelentes cualidades en solados y muros de carga. Cualidades estéticas altas idóneos revestimientos interiores y exteriores. Alta densidad inadecuados en estructuras y cubiertas(*). Cubierta de la Catedral de Santiago Granitos Granitos Variaciones texturales Granitos de grano muy fino (Aplita, Lamprófido) : Altos valores de resistencia a compres, flex, heladas, cambios térmicos, menor grado de absorc Idóneos en solados y revestimientos exteriores. Granitos pegmatíticos : Textura anisótropa con peores propiedades geomecánicas (compres, flex, heladas, absorc, ), pero mayor valor estético Idóneos en revestimientos interiores. Rango petrológico de comercializac Sienitas Dioritas (oscuros). Variaciones texturales condicionan propiedades geomecánicas existen diferencias apreciables que hay que saber valorar. Granitos plutónicos: Tamaño normal de los cristales características geomecánicas intermedias y una alterabilidad que depende del contenido en micas Válidos para la mayoría de los usos. ACABADOS: Pulido Realzar valor estético. Abujardado, partido, flameado, apiconado y serrado Aspecto rústico. 11

12 Acepc comercial que incluye s.s., un amplio espectro de calizas y dolomías y, minoritariamente, rocas metamórficas (serpentina, anfibolita, alabastro). Acepc comercial que incluye s.s., un amplio espectro de rocas sedimentarias carbonatadas (calizas y dolomías) y minoritariamente, otras rocas metamórficas (serpentina, anfibolita, alabastro). ornamentales s.s. Metamórficas básicas Alabastro Calizas ornamentales Propiedades geomecánicas de mármoles s.s. y calizas ornamentales: Densidad: 2,24-2,89 gr/cm 3 ( ). Coeficiente de absorc: 0,01-6,03 % ( ). Resistencia Compres: Kg/cm 2. ( ). Resistencia Flex: Kg/cm 2 ( ). Resistencia Desgaste: 2,11-5,4 mm ( ). Resistencia impacto: cm ( ). Resistencia ácidos: Baja. En general, gozan de un alto valor estético y unas prop. geomecánicas medias, exceptuando algunos casos: Alabastro, calizas cataclásticas. Los mármoles s.s. presentan unas propiedades mejores (resistencia a compres, flex, desgaste e impacto) que las calizas ornamentales. Baja resistencia a los ácidos Mayor alterabilidad que granitos. ACABADOS: Pulido realzar el valor estético del material siempre que porosidad = 0 Abujardado, Apiconado, apomazado, cortado aspecto rústico; generalmente no admiten acabados pulidos (porosidad > 0). NOTA: Travertino admite pulido sellando porosidad con resina. USOS: Solados interiores Preferiblemente mármoles s.s. y serpentinas. NOTA: Granitos ornamentales mejores valores de resistencia al desgaste e impacto. Revestimientos (interiores, exteriores) mármoles, calizas ornamentales y serpentinas generalmente con acabados pulidos. Muros de carga, elementos estructurales Sillares, sillarejos, dovelas, en construcciones rústicas y rehabilitac de edificios históricos (áreas próximas a los centros de producc) Generalmente calizas ornamentales con algún tipo de acabado rústico (no pulido). 12

13 USOS INADECUADOS: Solados exteriores menor resistencia al desgaste e impacto y mayor alterabilidad que los granitos ornamentales. Techados densidad elevada y formato de corte no apto (losas y losetas de espesores cm). Escaleras en vano menor resistencia a flex que granitos. Centros de producc y variedades: País Vasco: Negro Marquina Rojo Ereño Rojo Bidasoa s.s. Serpentina Alabastro Calizas ornamentales Centros de producc y variedades: 2. Valencia & Castellón: Centros de producc y variedades: 3. Alicante & Murcia: Imperial Ulldecona Mármol Emperador Crema Valencia Crema Marfil Bateig blanco Lumaquela rosa Rojo coralito (Variedades cataclásticas) s.s. Serpentina Alabastro Calizas ornamentales s.s. Serpentina Alabastro Calizas ornamentales 13

14 Centros de producc y variedades: 4. Almería: (mármoles) Centros de producc y variedades: 5. Extremadura: Blanco Macael Alconera (Mármol) Blanco Chercos Blanco Trancos Verde alga (Anfibolita) Blanco Chive Verde Macael (serpentina) Travertino (Caliza ornamental) s.s. Serpentina Alabastro Calizas ornamentales s.s. Serpentina Alabastro Calizas ornamentales Centros de producc y variedades: 6. Segovia & Burgos: Piedra de Hontoria Campaspero Rosa Sepúlveda Calizas bioclásticas muy porosas (no pulido) construcciones en áreas rurales y rehabilitac de edificios. s.s. Serpentina Alabastro Calizas ornamentales Pizarras R. lutíticas que han sufrido un metamorfismo de bajo grado. Termino comercial y petrológico coinciden. Centros de Producc: Lugo, Orense & León 2. Badajoz (Villar del Rey) 3. Segovia (Bernardos) Proceden de formaciones geológicas de la misma edad (Cámbrico- Devónico) propiedades semejantes. Pizarras 14

15 Pizarras Pizarras Presentan una foliac muy desarrollada desgajan en finas placas (espesores mm) mediante sencillos procesos de separac (manual). Acabado Lajado; (en menor medida, abujardado). Propiedades geomecánicas: Densidad: 2,71-2,85 gr/cm 3. Coeficiente de absorc: 1,08-2,7 %. Resistencia Flex: Kg/cm 2 ( ). Resistencia a las Heladas: Alta Resistencia a cambios térmicos: Media-Alta Alta resistencia a los contrastes térmicos y heladas y bajo coeficiente de absorc excelentes aislantes e impermeabilizantes. Bajos valores de resistencia a compres, flex e impacto) Mal comportamiento portante. USOS: Bloques, sillares (muros de carga) Pizarras para cubiertas (techados, fachadas) Revestimientos (interiores y exteriores). Solados (interiores y exteriores): Generalmente desaconsejable baja capacidad portante Admisible bajo condiciones especiales: Poco trasiego de personas No paso de vehículos Preferiblemente solados interiores. Pizarras Areniscas Rocas sedimentarias detríticas (arcosas, ortocuarcitas), generalmente de grano fino y altamente cementadas. La presencia de clastos y su naturaleza silícea (cuarzo, feldespatos) no admitan acabados pulidos, ni flameados. Se presentan en acabado Ráspado (más frecuente) aunque también admiten acabados Partido, Abujardado y Apiconado. La composic de los cementos (silíceo, carbonatado, ferruginoso) y los procesos de diagénesis coloraciones y motivos visuales de la roca. Sus propiedades geomecánicas van a depender del grado de cementac. Salvo la densidad (menor), el resto de propiedades geomecánicas son parecidas al de otras rocas ornamentales (granitos, mármoles, calizas, ). Areniscas que cumplan con estos criterios visuales y comportamiento geomecánico afloran extensamente por toda la península Ibérica. 15

16 Areniscas Cuarcitas Grupo de reciente aparic, producc y comercializac en Castilla-León USOS: Trabajos de rehabilitac edificios históricos Solados (*) Revestimientos (*) VARIEDADES: Arenisca de Villamayor Arenisca de Salas Arenisca de Regumiel Arenisca de los Pinares Dorada Urb Conjunto de rocas metamórficas de reciente comercializac con valor ornamental relacionado a unos usos muy concretos USOS: Trabajos de rehabilitac Revestimientos y solados de edificios en los que se desea destacar un aspecto rústico. La acepc comercial no coincide con el término petrológico Son Filitas (r. metamórfica entre pizarra y esquisto) de colores ocres, rojos o grisáceos de alto valor estético y apariencia rústica. Sus propiedades geomecánicas son peores que las esperables de una cuarcita. La foliac facilita su separac en losas y losetas de grosores medios (cm). Cuarcitas Centros de producc Segovia (Bernardos, Riaza) VARIEDADES: Cuarcita de Bernardos Cuarcita Rojo Ayllón Cuarcita Gris Ayllón 16