Uso de la piedra natural en la arquitectura: El caso del Caramiel

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2 "... yo voy a considerar arquitecto a aquel que con método y procedimiento seguro y perfecto sepa proyectar racionalmente y realizar en la práctica, mediante el desplazamiento de las cargas y la acumulación y conjunción de los cuerpos, obras que se acomoden perfectamente a las más importantes necesidades humanas. A tal fin, requiere el conocimiento y dominio de las mejores y más altas disciplinas. Así deberá ser el arquitecto." León Batista Alberti Javier Fernández Cortés Director del Centro Tecnológico del Mármol y la Piedra, España Beijing, 6 de marzo de 2007

3 La piedra natural constituye quizás, uno de los materiales más bellos y nobles de los que se vienen utilizando en las obras arquitectónicas. A estos dos conceptos, belleza y nobleza, no exentos de cierta subjetividad, habría que añadir las excelencias tecnológicas, entre las que cabría destacar su durabilidad. Cuántos vestigios arquitectónicos se pueden observar todavía, en los que el único material conservado resulta ser la piedra natural! Pero esta demostración de resistencia a escala real, además de constituir una prueba irrefutable, permite recoger al hombre huellas de su propia historia, de su evolución y su desarrollo. Estas circunstancias son las que confieren a la piedra natural ese carácter de excepcionalidad, que sin duda tiene. Sin embargo, estas propiedades positivas conducen, frecuentemente, a una inercia poco rigurosa a la hora de seleccionar un material determinado, considerándose en general que se trata de un producto que nunca va a crear problemas.

4 Sin embargo, las condiciones de uso de la piedra van cambiando substancialmente. Piénsese en la creciente reducción de los espesores de los materiales, la escasa utilización de las mamposterías y la existencia de unos entornos medioambientales cada vez más agresivos que, hasta ahora, han resultado difíciles de controlar adecuadamente. Es decir, la piedra trabaja, cada vez, en condiciones más arriesgadas.

5 Con carácter general, la piedra natural es siempre utilizable como material de construcción y un buen uso de la misma requiere conjugar adecuadamente tres factores: la función requerida, las propiedades del material y las características del emplazamiento en relación con las solicitaciones mecánicas y medioambientales. Características del emplazamiento Función requerida Propiedades técnicas

6 Así, un material puede ser adecuado como revestimiento de un edificio en una zona cálida y no resistir las heladas en una zona de alta montaña. O, afinando aún algo más, la piedra podría ser adecuada para un parámetro vertical y no serlo para una cornisa o un zócalo situados en la misma edificación. Habrá pues que relacionar la resistencia a la helada del material con la agresividad del medio, para lo cual se haría necesaria la obtención de algún índice climático que contemple la intensidad del hielo en cada zona, de manera que, asociado al resultado de un ensayo cíclico de heladicidad, se pueda obtener un criterio de aceptación o rechazo adecuado.

7 Otro ejemplo que apuntala la misma idea lo constituye la resistencia a la flexión de un material, como parámetro de adecuación o no del producto como pavimento. En realidad, la resistencia a la flexión o módulo de flexión no constituye un elemento de aceptación o rechazo en sí mismo, como se considera frecuentemente. Para un pavimento, lo realmente definitivo es que resista la carga ocasionada por el tráfico que sobre él va a circular. Esta carga, situación de rotura, está relacionada con el módulo de flexión y con las dimensiones de la pieza por medio de la expresión que establece el equilibrio de momentos. Es decir, una pieza con una resistencia a la flexión muy baja puede admitir un tráfico que transmita una carga elevada, si tiene las dimensiones adecuadas.

8 Por último, una tercera reflexión es que la propia complejidad de este producto natural radica, precisamente, en su propia naturaleza, lo que en determinados casos requiere que la interpretación de los ensayos sea realizada por personal cualificado.

9 Así pues, vamos a ver la relación de las principales propiedades técnicas de las piedras naturales empleadas en arquitectura, y una discusión sobre las características que pueden limitar determinados usos de una variedad de piedra y deben ser considerados en su selección. CARACTERÍSTICAS DEL EMPLAZAMIENTO EN RELACIÓN A LAS SOLICITACIONES MECÁNICAS Y MEDIOAMBIENTALES Sin heladas Con heladas Uso interior Uso exterior Soportante de carga estructural No soportante de carga estructural Colocado con mortero o adhesivo Colocado con anclajes USO DEL PRODUCTO Baldosas para pavimento exterior Adoquines (uso exterior) Bordillos (uso exterior) Unidades de albañilería para construcción o revestimiento de muros o paredes (grosor 80 mm) Placas para revestimientos de paredes y acabados de bóvedas (espesor 12 mm) Plaquetas (espesor < 12 mm) Baldosas para suelos y escaleras, incluidos rodapiés y zanquines (espesor 12 mm) Tableros en bruto Bloques en bruto PROPIEDADES TÉCNICAS Descripción petrográfica Densidad aparente y porosidad abierta Absorción de agua por capilaridad Resistencia a la flexión Resistencia a la adherencia a flexión Resistencia a la compresión Carga de rotura para anclajes Resistencia a la adherencia a cortante Resistencia a la abrasión Resistencia al deslizamiento Resistencia a las heladas Resistencia al choque térmico Reacción al fuego Permeabilidad al vapor de agua Conductividad térmica

10 Una vez vistas todas las generalidades, vamos a particularizar para el caso del, un tipo de arenisca que satisface los requisitos técnicos de aplicaciones exteriores. El es una arenisca calcárea bioclástica cuarzosa, de edad Mioceno inferior. Contiene abundantes restos fósiles, los más abundantes numulites, como los que se ven en el centro de las fotografías, y algas. Los poros suelen tener un tamaño entre 0,1 y 1 mm. Su composición consta aproximadamente de un 70 % de calcita y un 30 % de cuarzo. Y su característica más destacada es su intensa cementación. Todas estas características le proporcionan una gran resistencia mecánica y una alta durabilidad. 1 mm

11 Flexural Strength (MPa) La resistencia a la flexión es la característica más importante para la piedra natural, por cuanto que en la mayoría de los usos a que se somete en construcción, los productos de piedra están sometidos a esfuerzos flectores. Dichos esfuerzos, son especialmente intensos en aplicaciones exteriores, lo que obliga a incrementar el espesor de las placas y, por tanto, el coste económico de la obra. Las pizarras, debido a su estructura foliada, son las rocas que presentan una mayor resistencia a la flexión, pero su facilidad de exfoliación supone una fuerte limitación para el uso en revestimientos de paredes por el riesgo de desprendimiento. Sin embargo, su elevada resistencia a la flexión representa una ventaja para su uso en pavimentos. Presentan también muy elevada resistencia las rocas graníticas oscuras, gracias principalmente a su tamaño de grano fino. En general, los granitos, mármoles y calizas de grano fino pueden alcanzar resistencias a la flexión más altas que los de grano grueso, aunque existen otros factores que influyen en la resistencia, como la presencia de fisuras, especialmente importante en las calizas y dolomías. La aplicación en la que los requisitos son más estrictos es el pavimento de exterior, especialmente cuando está sometido al tránsito de vehículos. Otra aplicación con fuertes requisitos para la resistencia a la flexión es la fachada ventilada. Para dichas aplicaciones muchas de las areniscas y algunas calizas no son aptas. El valor recomendado en algunas normativas para uso exterior es de 7 MPa. No obstante, este límite es arbitrario y no debe tenerse en cuenta cuando los formatos de producto empleados tienen un grosor mayor del habitual. La resistencia a la flexión del es bastante elevada en comparación con la mayoría de las areniscas y no presenta fisuras, por lo que resulta apropiado para su empleo en exteriores.

12 Flexural Strength (MPa)

13 Compressive strength (MPa) La resistencia a la compresión es muy variable de unas rocas a otras. Tiene especial interés para aplicaciones en las que los productos están sometidos a cargas estáticas, como las fábricas de albañilería (sillería, columnas, arcos...). Para dichas aplicaciones, en ciertos casos se requieren 50 MPa, por lo que la mayoría de las piedras naturales son aptas. También tiene interés para evaluar la aptitud de los adoquines, para los que las exigencias son más estrictas, alrededor de 75 MPa. Además, esta propiedad proporciona una información muy valiosa para el resto de aplicaciones como índice de la cohesión interna entre las partículas que componen la roca. Dicho índice se correlaciona bastante bien con la durabilidad y, en particular, con la resistencia al hielo y a las sales, ya que dicha resistencia depende de la cohesión interna de la roca. El presenta una resistencia a la compresión de entre las más elevadas de las areniscas, lo que se explica por su elevada cohesión interna que le proporciona una alta durabilidad en todo tipo de ambientes exteriores.

14 Compressive strength (MPa)

15 Frost resistance (cycles) La heladicidad se expresa, entre otras formas, por el número de ciclos de hielo/deshielo que soporta una piedra natural antes del deterioro. Para las condiciones más extremas, es decir, para pavimentos en clima muy frío, la máxima exigencia es de 240 ciclos. El comportamiento frente a la helada depende, entre otros factores, de la cohesión interna, que se puede evaluar por la resistencia a la compresión del tamaño de poro (peor cuanto más pequeño) y por la presencia de discontinuidades, como fisuras. Por estos motivos, las calizas blandas, las areniscas de grano fino y las calizas compactas fisuradas no alcanzan una buena resistencia a la helada. También depende en algunos casos del coeficiente de dilatación térmica, por lo cual ciertos mármoles tienen también una baja resistencia. Los granitos, gracias a su alta cohesión interna, suelen presentar muy buen comportamiento frente a las heladas. El presenta un excelente comportamiento para esta propiedad, también gracias a su cohesión interna y a su amplio tamaño de poro.

16 Frost resistance (cycles)

17 Bulk density (g/cm 3 ) 3,0 2,5 2,0 1,5 La densidad aparente de las piedras naturales alcanza valores máximos de 3 g/cm3 en rocas graníticas oscuras (gabros y peridotitas). Porosidades más elevadas implican la presencia de minerales inusuales, como óxidos o sulfuros, en general inestables, por lo que pueden dar lugar a fenómenos de alteración química y, en consecuencia, desestabilización mecánica y formación de manchas. Las densidades más bajas en areniscas muy porosas alcanzan 1,8 g/cm3, pudiendo ser aún menores en algunas rocas volcánicas de uso infrecuente. La densidad, en combinación con el valor de la absorción de agua, es una característica relevante para el prescriptor porque permite conocer el peso de los elementos de la fachada. No existen especiales limitaciones para la densidad en relación con el uso en exterior de piedra, si bien la baja densidad constituye una ventaja en las fachadas por su mayor facilidad de colocación. La alta densidad, por el contrario, suele estar correlacionada con una mayor resistencia mecánica, aunque esto no es siempre así. En interiores las rocas de baja densidad no son usuales, debido a que presentan alta porosidad, por lo que su empleo se relaciona mayoritariamente con los exteriores. El es una roca de densidad intermedia, muy alta en comparación con la mayoría de las areniscas.

18 Bulk density (g/cm 3 ) 3,0 2,5 2,0 1,5

19 Porosity (%) En general no existen porosidades por debajo de 0,3 % o por encima de 36 %. La porosidad puede representar un problema importante para el uso de piedra en pavimentos interiores, a partir de valores de 5 %, pero no en pavimentos exteriores. Para los revestimientos no existen limitaciones relacionadas con la porosidad, excepto en interiores húmedos. En fachadas, una baja porosidad puede disminuir la durabilidad, debido a una menor adherencia y a una velocidad de secado muy baja, lo que también favorece la alteración del adhesivo. Una alta porosidad no necesariamente supone degradación, sino que depende, por ejemplo, de la cohesión interna de la roca (resistencia a la compresión) o de la estabilidad de los minerales. El tamaño de los poros tiene más importancia que el volumen total de los mismos. En general, los poros pequeños implican una menor resistencia al hielo y a las sales. El presenta una baja porosidad en comparación con la mayoría de las areniscas y la mayor parte del volumen de poros está concentrada en poros grandes, con tamaño inferior a 10 mm, por lo que presenta una buena aptitud para su uso en pavimentos de exterior.

20 Porosity (%)

21 Anchor breaking load (kn) La carga de rotura para anclajes es una propiedad de la que no existen grandes diferencias entre unas rocas y otras. Varía dentro de un rango relativamente pequeño, entre 1 y 3 kn. Generalmente, valores superiores de 1 kn pueden considerarse aptos para su empleo en fachadas ventiladas, por lo que la mayoría de las rocas pueden ser empleadas siempre que su resistencia a la flexión y su durabilidad sean adecuadas. Las pizarras, debido a su facilidad de exfoliación, están fuertemente limitadas para su uso en fachada ventilada. Dicha facilidad de exfoliación da lugar también a una baja resistencia al anclaje. Por su menor durabilidad, los mármoles son poco empleados en fachadas ventiladas. En el caso de las calizas y las dolomías, la principal limitación es la presencia de fisuras. Gracias a su mayor resistencia y a su alta durabilidad, los granitos se emplean mucho en fachadas ventiladas. El presenta una carga de rotura para anclajes intermedia, relativamente elevada en comparación con otras areniscas, además de un color característico que la diferencia de los granitos, lo que permite que su principal aplicación en la actualidad sea precisamente la fachada ventilada.

22 Anchor breaking load (kn)

23 Abrasion resistance (mm) La resistencia a la abrasión equivale a la durabilidad de los acabados rugosos (antideslizantes) de los pavimentos de exterior. El estándar se ha fijado en 20 mm para una caliza compacta de grano fino. El valor de resistencia a la abrasión de una roca depende principalmente de la dureza de los minerales constituyentes y, en menor medida, de la cohesión entre partículas. Por esta razón las rocas graníticas tienen resistencias muy buenas y su empleo es masivo en pavimentos exteriores. Las rocas formadas por minerales blandos, como las pizarras, o con baja cohesión, como las calizas blandas y ciertos tipos de areniscas, presentan malas resistencias y sólo deben ser empleadas en pavimentos de áreas privadas, en las que el uso es ocasional. En general, para las aplicaciones de pavimentos de exterior sometidas a tránsito bajo o medio se requieren valores de resistencia a la abrasión inferiores a 25 mm. Cuando el pavimento está sometido a tránsito peatonal muy intenso, o a tráfico de vehículos (adoquines), los requisitos pueden ser mucho más exigentes, entre 15 y 20 mm, por lo que tan sólo ciertas rocas graníticas pueden ser aptas. La durabilidad de un acabado antideslizante no sólo depende del valor de la resistencia a la abrasión, sino de la presencia de poros y del tamaño de los mismos, ya que permiten que la roca permanezca antideslizante a pesar del desgaste. El es una roca con buena resistencia a la abrasión y, al mismo tiempo, presenta una distribución de tamaños de poro que le hacen tener un comportamiento muy favorable, por lo que puede considerarse apta para cualquier intensidad de tránsito en pavimentos de exterior.

24 Abrasion resistance (mm)

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