Unidad tematica rocas

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UNIVERSIDAD TECNOLOGICA NACIONAL

TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES

PLAN 1995

UNIDAD TEMÁTICA

 7:


ROCAS.

Introducción.
Clasificación.
Ensayos:  Abrasión
Dureza
Compresión
Durabilidad
Tenacidad
Reactividad.
Normas.

BIBLIOGRAFIA

FELIX ORUS, Materiales de Construcción. Editorial: Dosset, Madrid 1984.
A. M. NEVILLE, Tecnología del Concreto. Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto. Tomo I. México 1980.
CIRSOC 252, Editado por el INIT en Julio de 1982.









7.1. Introducción.

7.1.1. Rocas o piedras naturales. Mineralogía Petrográfica.

Litosfera: formación y estructura.
De las cuatro grandes capas o envolturas que constituyen el planeta tierra, la “litosfera” es la parte sólida más externa, formada por lo que vulgarmente llamaremos tierra, como elemento emergente de los mares y también el fondo de éstos. La debida a la sedimentación de los distintos estratos es con formas que constituyeron primitivamente nuestro globo, más o menos modificado por la acción erosiva de los agentes geológicos. Cada uno de estos estratos, como ya sabemos por Geología, tiene sus “fascies” típicas integrado por los caracteres petrográficos de sus rocas por los paleontológicos de sus restos fósiles.
No es, como podía creerse una capa única y continua, sino un casquete flotante constituido principalmente por “silicatos de alúmina”, procedente de la fractura de bloques de la primitiva corteza terrestre, cuyas grietas y discontinuidades ocupan los mares; esta fractura ha tenido lugar en forma de gigantescas dovelas cuyos hundimientos y mutuo encaje, explican los sismos, los volcanes y la deriva de las placas o dovelas continentales.

Mineralogía de las rocas.
Las rocas naturales están compuestas por un número mayor o menor de minerales de los cuales unos son “esenciales”, es decir, típicos y característicos de cada roca, y otros, “secundarios” que determinan variedades dentro de una familia.
Cuando una roca contiene un solo mineral esencial, se llama “simple”, como por ejemplo el aljez, y si contiene varios, “compuesta”, como son una gran mayoría de ellas.
La génesis de los minerales coincide con la de las rocas de que forman parte, i así tenemos:
Por consolidación magmática, como el cuarzo.
Por metamorfismo, al sufrir grandes temperaturas y presiones del interior de la Tierra, como el gneis.
Por sedimentación, sobre la superficie de la Tierra, de restos disueltos o descompuestos procedentes de minerales del primer grupo, como la arcilla.

Los minerales esenciales de las rocas pertenecen a uno de estos grupos químicos:
Óxidos.
Silicatos.
Sulfatos.
Carbonatos.

Grupo óxidos.
Cuarzo, sílice o anhídrido silícico (Si O2). Sólido polimorfocristalino en el sistema hexagonal, llamándose entonces “cristal de roca” o cuarzo hialino, según su grado de transparencia, pero también en masas grandes y fibrosas, diáfanas u opacas procedentes de la cristalización de magmas ácidos por carencia de óxidos o bases.
Su densidad es de 2,65 g/cm3 y su dureza 7 en la Escala de Mohs; es uno de los minerales más estables ante los reactivos químicos enérgicos con la excepción del HF que lo disuelve. Infusible en los hornos ordinarios, a 1650ºC reblandece y a  1750ºC, entra en fusión pastosa.
Mineral muy abundante en la litosfera, ofrece numerosas variedades como la amatista, el ópalo, la calcedonia, el jaspe, el sílex, el ágata, etc.
Mineral esencial del granito, pórfidos, areniscas y gneis.

Grupo silicatos.
Compuestos resultantes de la combinación de la sílice (Si O2) con óxidos o bases metálicas.
He aquí los más importantes:












        - Leucita: blanca (basalto leucocítico) Ortoclasas,        - Ortosa, rosácea (granito, sienita, potásicas,            gneis).
monoclínicas.        - Banidina, incolora (traquita).
- Feldespatos
 Aluminosos, Al        - Nefelina, sódica, gris (basalto nefe_
Plagioclasas,           línico).
no potásicas,        - Aportita, cálcica, cristocristalina.
triclínicas        - Oligoclasas, mixta, Na, pórfido.
        - Andesita, mixta, Na, Ca (diorita).
        - Labradorita, mixta, Ca (gabro).

Olivino, con Fe, verde, puro, poco estable (diabasa).
SILICATOS       - Peridotos,                   - Serpentina, sin Fe, estable.
     Magnésicos, Mg         - Talco, blanco, verdoso (jabón de ---------).
Amianto, con Ca, blanco - grisáceo, fibroso, refractario.

Piroxena o augita, polisilicato de Al, Mg, Ca y Fe, verde (basalto, diabasa).
- Anfíbol u hornoblenda, similar a la anterior (sienita,           - Feldespatoides            diorita,  diabasa).
   Mixtos, Al, Mg.
        - Moscovita, transparente.
Mica exfoliable        - Biotita, verdinegra (granito, trequita,            
                gneis, pórfido).
                - Lepidolita, rosácea, con Li.
                

Los más importantes son la ortosa, la piroxena, el anfíbol y las micas.

Grupo sulfatos.
El sulfato cálcico o aljez (SO4 Ca . 2H2O), blando, 2 en la Escala de Mohs, de peso específico 2,3 g/cm3, polimorfo, monoclínico, fibroso o amorfo, de gran estabilidad química. Sus principales propiedades son:
Espejuelo, transparente y con frecuencia machado en punta de flecha.
Fibroso, cristalizado en forma de agujas
Alabastro, de grano grueso, translúcido, muy apreciado para estatuaria y decoración.
El aljez, por deshidratación, se transforma en el “yeso mineral” empleado como aglomerante.

Grupo carbonatos.
Procedentes de la acción del CO2 sobre las bases metálicas. Tenemos los siguientes minerales:

Calcita, CO3Ca: llamada así cuando cristaliza en el sistema hexagonal, presentando el fenómeno de la doble refracción; aragonita si lo hace en el rómbico, y caliza cuando se ofrece amorfa. Peso específico 2,70 g/cm3, 3 de la Escala de Mohs. Es un mineral atacable por los ácidos, hasta los más débiles, y descomponible por el calor con desprendimiento, en ambos casos, de CO2. Esencial de las rocas calizas, muy abundantes y muy utilizadas para la construcción.

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  Dolomita: mezcla isomorfa de carbonato de calcio y de magnesio, cristalizable en romboedros, de peso específico 2,95 g/cm3 y dureza máxima, 4 en la Escala de Mohs. Constituye importantes masas (Alpes dolomíticos) de tonalidades pálidas y es más resistente al fuego que la calcita.
  
  
  7.1.2. Clasificación de las Rocas.
  Las distintas calidades y características con que se presentan las rocas, hacen necesaria una clasificación para efectuar un estudio ordenado de sus distintas variedades.
  Son muchas las clasificaciones que se han efectuado, agrupándolas según sus propiedades, aplicaciones, composición, estructura, origen, etc., pero son tantas las vicisitudes por la que se han pasado desde su formación geológica hasta el momento en que se presentan, unas veces participando a un mismo tiempo de varias características, y otras separadas entre sí por diferencias tan pequeñas, que se hace muy difícil establecer reglas fijas de ordenación sin caer en reiteraciones engorrosas.
  La clasificación más corrientemente utilizada es la que agrupa atendiendo a su origen, dividiéndolas en eruptivas, sedimentarias y metamórficas.
  
  Las “eruptivas” se formaron como consecuencia del enfriamiento de magmas ígneos en remotas eras geológicas. Se presentan en grandes masas, sin estratificación y con estructura granular y cristalina. Se dividen, a su vez, en dos grupos: plutónicas o intrusivas, formadas en el interior de la corteza terrestre y volcánicas o efusivas, que afluyeron a la superficie durante las convulsiones de la corteza terrestre, o después de aquellas, esparciéndose en forma de lavas.

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  Las “sedimentarias” proceden de la destrucción de las rocas eruptivas por agentes químicos o mecánicos, y degradadas; fueron depositándose sobre su propio lecho o en otros lugares distantes. Se presentan en estratos, con estructura compacta debida a la presencia de un elemento cementante. Si no se ha efectuado la reaglomeración de los restos, forman rocas disgregadas, arenas, arcillas y tierras sueltas.
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  Las rocas “metamórficas” son aquellas eruptivas o sedimentarias que han modificado su estructura a consecuencia de altas presiones y temperaturas. Ofrecen estructura cristalina y se presentan estratificadas.
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  7.1.3. Clasificación Técnica, Comercial o Industrial.
  A los fines que se persiguen en el presente curso interesa especialmente la llamada clasificación técnica, comercial o industrial. Esta clasificación no es rigurosa, desde el punto de vista científico, pero no obstante resulta muy útil, pues se basa principalmente en las propiedades tecnológicas. En esta clasificación, las piedras se han subdividido en seis grupos, cada uno de los cuales reúnen las que ofrecen características tecnológicas similares, aunque en su composición, origen, etc., ofrecen diferencias más o menos marcadas. Los grupos en cuestión son los siguientes:
  
  Granitos.
  Mármoles.
  Calcáreos.
  Areniscas.
  Pizarras.
  Piedras varias.
  
  Granito: Este grupo de piedras reúne en torno del verdadero granito, otras rocas, de propiedades similares, tales como la sienita, la diorita, la diabasa, el gabro y el gneis. Por la composición química de los minerales que la integran, estas piedras están constituidas casi exclusivamente por silicatos más o menos complejos; algunos contienen también formas más o menos puras del silicio, como el cuarzo. Los tres minerales fundamentales de las piedras graníticas son el cuarzo, el feldespato y la mica.
  El granito ofrece elevadas resistencias mecánicas, a la abrasión y a la intemperie; en este último aspecto puede ser considerado como inmune a la acción del agua de lluvia, lo que hace especialmente indicado cuando se requiere el uso de las piedras para exteriores. La coloración es variada, predominando los grisáceos y rojizos; con menos abundancia se hallan los de tonalidades verdosas, azuladas o negruzcas; la textura acusa granos gruesos o cristalizaciones más o menos gruesas; el veteado y los dibujos de esta piedra se conceptúan más como defectos que como cualidades. La trabajabilidad de los granitos es más bien reducida por la dureza de los minerales que los integra, lo que hace que esta piedra resulte sensiblemente cara cuando se la usa pulimentada o abrillantada. En cuanto a los tamaños obtenibles, son generalmente grandes, no ofreciendo en este aspecto dificultades especiales.
  El granito es abundante en toda la zona montañosa de nuestro país; casi todo el que se usa procede de las canteras de San Luis, Córdoba y Buenos Aires.
  
  Mármoles: En la agrupación técnica se clasifican bajo el rubro de mármoles todas las piedras constituidas principalmente por carbonato de calcio, capaces de tomar brillo y retenerlo. Cuando las piedras de esa composición química no son abrillantadas o en caso de tomar brillo lo pierden fácilmente, se las clasifica simplemente en calcáreas. Los mármoles son especialmente apreciados por su valor decorativo, al cual contribuye por el brillo que toman, el color y en muchos casos el veteado. Como consecuencia de su composición son más blandos que los granitos, lo que facilita su labra, pero también son menos resistentes a la abrasión y en especial a la acción de la intemperie, siendo muy atacables por el agua de lluvia. Por esta razón son inadecuados para ser terminados con brillos cuando se colocan a la intemperie.
  Dentro de la clasificación comercial del mármol se incluyen del mármol verdadero, otros calcáreos de formación sedimentaria, entre los cuales puede mencionarse las brechas, brocatelas y pudingas, el travertino, la dolomita y el ónix.
  Las principales fuentes de producción de nuestro país, actualmente en explotación, se encuentran en Córdoba (mármoles blancos, grises y rosados), San Luis (ónix y travertino), Mendoza (mármoles de colores y ónix), San Juan (travertino), Salta (travertino y ónix) y Buenos Aires (dolomita).
  De las canteras de Córdoba se extraen mármoles de grano más bien grueso, de diversas variedades, siendo los más utilizados los que se conocen comercialmente como “Quilpo”, rosado de Córdoba y gris de punilla. Este último es sensiblemente más duro y más resistente a la intemperie que los mármoles corrientes; presenta un aspecto muy semejante a un granito de grano fino, en cuyo reemplazo se lo usa porque resulta mucho más económico.

El “travertino” es uno de los mármoles comerciales de más amplia difusión, la que debe atribuirse especialmente a su bajo costo con relación a otros tipos. El costo bajo resulta de la abundancia, la sencillez de su extracción y muy especialmente de la facilidad de su labra, pulido y abrillantado, resultado de una estructura sumamente blanda, que lo hace poco resistente para ser usados en exteriores. Se caracteriza por su color, su veteado y sus poros. El color está comprendido dentro de la gama del ocre, desde muy claro, casi blanco, hasta el de tonalidades marrones, más o menos intensos. El veteado, consecuencia de su formación sedimentaria, le confiere un aspecto listado, característico cuando se lo corta perpendicularmente a las superficies de sedimentación. La tercera característica del travertino, sus oquedades y poros, le confieren un aspecto característico que realza su valor, cuando su tamaño no es muy grande y están adecuadamente distribuidos, de lo contrario desmerecen la piedra.

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