MATERIALES PARA REVESTIMIENTO: LA PIEDRA NATURAL 1

Sin embargo, aparte de estos criterios estéticos, el conocimiento de su naturaleza petrofísica es importante para poder tener conocimiento de su mayor o menor durabilidad.

GENERALIDADES

Desde el punto de vista geológico, las rocas se definen como agregados de minerales formados por procesos naturales, ampliamente representados en la corteza terrestre. Los distintos tipos de rocas son consecuencia de los diferentes procesos -exógenos y endógenos- que las han generado, los cuales condicionan su composición, características y propiedades. Dichos tipos se establecen fundamentalmente en función de dos de estas características: los minerales que presentan (mineralogía) y su modo de agregación (textura), en la que se incluyen los espacios vacíos: poros y fisuras. Ambas características, englobadas normalmente bajo la denominación de petrografía, dan lugar al aspecto distintivo que manifiestan las diferentes rocas, permitiendo su diferenciación. La composición química es otra de las características que suele incluirse en la petrografía; su estudio adquiere singular importancia cuando las rocas se ven sometidas a procesos de alteración. A diferencia de otros materiales utilizados en edificación, como por ejemplo el ladrillo, el hormigón, etc., las rocas son materiales poco homogéneos. En muchos casos presentan discontinuidades y anisotropías, a diferentes escalas, desde el afloramiento a la muestra de mano. Una primera forma de clasificar las rocas puede ser a partir de criterios genéticos, es decir, en relación con sus procesos generadores (Tabla 1). En general, las rocas que pertenecen a un mismo grupo genético muestran similitudes en sus características petrográficas y en sus propiedades físicas.

Tabla 2

Caracterización petrofísica de las rocas Textura Sistema poroso Petrografía Mineralogía Composición química Color Densidad, porosidad Propiedades hídricas Propiedades físicas Propiedades mecánicas Propiedades térmicas Propiedades dinámicas

2

PETROGRAFÍA

Tabla 1 Clasificación de las rocas por su génesis Ígneas

Plutónicas

Granitos

Volcánicas

Basaltos

Metamórficas

Mármoles, pizarras

Sedimentarias

Areniscas, calizas, dolomías

Tabla 3. Textura

Las rocas sedimentarias son las que más ampliamente se han utilizado en construcción. Sus yacimientos, formados generalmente por estratos, resultan de fácil explotación. En los últimos decenios, otros tipos de rocas menos abundantes y con procesos de extracción más costosos -ciertas rocas plutónicas y metamórficas-. han adquirido gran valor como piedras ornamentales y están siendo ampliamente explotadas, comercializadas y utilizadas en todo el mundo. Tal es el caso de granitos, mármoles y pizarras. El aspecto macroscópico o 'de visu' adquiere especial importancia cuando las rocas se utilizan como materiales de edificación. Criterios como el color y la vistosidad, suelen ser a veces decisivos para su utilización.

Características petrográficas de las rocas Relaciones espaciales entre los componentes - Fase aglomerante

- Naturaleza (matriz, cemento) - Porcentaje - Anisotropías y heterogeneidades - Granos y cristales: forma, tamaño, orientación Espacios vacíos (huecos) - Poros: - Cantidad (volumen) - Localización: tipos - Tamaño y forma - Conectividad - Fisuras: - 'Densidad' (volumen; - Localización: tipos - Tamaño (longitud, espesor) - Conectividad

1

Mineralogía

- Naturaleza de las especies minerales - % en volumen de cada especie mineral - Grado de alteración de los minerales

El conjunto de estos huecos o espacios vacíos constituye la porosidad (en su acepción más amplia), y es sin duda la característica más significativa desde el punto de vista del comportamiento de las rocas, condicionando de forma mayoritaria sus propiedades físicas y su comportamiento químico. En consecuencia, influye notablemente en su calidad y durabilidad. De acuerdo con la definición anterior, dentro de la porosidad pueden diferenciarse dos conceptos: el volumen total ocupado por los huecos -su cantidad-, denominado 'volumen de poros'; y las restantes características geométricas tamaño, forma, conexión, etc.-, incluidas bajo el término 'sistema poroso'. El 'sistema poroso' se refiere a la configuración tridimensional de los espacios vacíos, íntimamente relacionada con la textura de la roca. En relación con las características de los espacios vacíos y su configuración tridimensional, los materiales rocosos se agrupan en dos tipos o modelos: medios porosos y medios fisurados. Dichos tipos se corresponden con los dos modelos texturales previamente definidos: cristalinos y cementados. - En los medios fisurados los espacios vacíos son planares (fisuras) y sus valores de porosidad son bajos (alrededor de 1%), con huecos relativamente bien comunicados. - Los medios porosos presentan huecos más o menos equidimensionales (poros) comunicados por otros de menor tamaño (accesos o conductos). Suelen presentar valores de porosidad elevados (en torno al 20%), con un grado de comunicación entre los poros más variable

Composición - Análisis químico cualitativo y cuantit. química

2.1

Textura: sistema poroso

La disposición y relaciones tridimensionales (textura, que presentan los componentes de las rocas (minerales y espacios vacíos), son una de sus características distintivas fundamentales. - Texturas cristalinas. Constituidas por minerales bien cristalizados, de formas más o menos poliédricas en contacto directo, formando un mosaico. Las rocas que las presentan se denominan 'cristalinas'(Tabla 4). Son propias de las rocas Ígneas y metamórficas, entre las que se incluyen variedades masivas (granitos y mármoles) y foliadas (pizarras) - Texturas cementadas. Formadas por granos minerales unidos por una fase aglomerante; dichas texturas se conocen en el ámbito petrográfico con el nombre de texturas detríticas. La fase aglomerante puede ser cemento (material cristalino precipitado) o matriz (material fino depositado). Las rocas que las presentan se denominan 'cementadas' (Tabla 4). Pertenecen a este grupo la mayoría de rocas sedimentarias, tales como las calizas y las areniscas. Las rocas cristalinas suelen ser menos alterables que las cementadas; éstas presentan en muchos casos una marcada alterabilidad diferencial de sus componentes petrográficos.

Un aspecto fundamental de la textura es la existencia de huecos o espacios vacíos, donde se sitúan fases fluidas (aire, agua). Dichos huecos pueden considerarse un componente más de la roca.

En la tabla 4 se recoge la clasificación de las rocas atendiendo a los criterios texturales mencionados, y se incluyen las litologías más utilizadas en construcción. 2

De acuerdo con la abundancia de los citados elementos, pueden establecerse dos grandes grupos de rocas: - Rocas silíceas. Formadas mayoritariamente por Si con porcentajes menores, y en general variables, de Al, Fe, Ca, Mg, Na, K. Están compuestas por sílice, junto a silicatos de muy diverso tipo. Dentro de este grupo las piedras más conocidas son los granitos, las areniscas y las pizarras. - Rocas carbonatadas. Constituidas por C, Ca y a veces Mg, sin ningún otro elemento en proporciones significativas. Están compuestas mayoritariamente por carbonates. Los representantes más conocidos de este grupo son los mármoles, las calizas y las dolomías. Esta división es muy significativa en el ámbito de los materiales de construcción ya que, en genera!, las rocas de un mismo grupo, presentan comportamientos más próximos que las de grupos diferentes. Cuando dichos materiales son sometidos a procesos de tratamiento -con el fin de mejorar su respuesta a un determinado uso- es conveniente conocer la compatibilidad y adecuación que existe entre la naturaleza química de la piedra y la del producto de tratamiento.

Tabla 4. Clasificación textural de las rocas Textura cristalina Rocas cristalinas Medios fisurados

Rocas cementadas

Textura detrítica Medios porosos

Granos minerales en contacto unos con otros

Granitos Variedades masivas Mármoles Variedades foliadas Pizarras

Matriz o cemento entre los granos minerales

Areniscas, calizas, dolomías, conglomerados

Los principales elementos del sistema poroso son el tamaño y la forma de los poros o huecos, así como el grado de comunicación entre ellos. El tamaño y la forma son características relacionadas entre sí, y difíciles de estudiar dada la continuidad y el carácter tridimensional del sistema poroso. En general, el tamaño muestra una extensa variación, mayor que en los granos. En cuanto a la forma, pueden considerarse tres tipos básicos: equidimensionales, cilíndricos y planares. Las rocas fisuradas presentan 'fisuras' planares, por lo general de pequeño tamaño ('microfisuras'). Por su parte las rocas porosas muestran mayor variedad de formas: 'poros' más o menos equidimensionales y 'accesos o conductos de poro' de tendencia cilíndrica o planar.

3 3.1

Color El color es una característica física de los materiales que presenta particular interés en las piedras de edificación, haciéndolas más o menos apreciadas e influyendo de manera decisiva en su valoración estética y económica. Así pues, en la caracterización de los materiales rocosos es importante llevar a cabo su determinación. El color de las piedras, en especial el de las puestas en obra, puede variar con el tiempo; esto es consecuencia de su exposición a la intemperie, en particular de la acción del agua y de los contaminantes atmosféricos y de la insolación. En este sentido el color puede ser utilizado como indicador del nivel de alteración alcanzado por la piedra y, a veces, de la contaminación del ambiente. El concepto de color es complejo, ya que depende de la percepción del observador, de la fuente de iluminación, de las características del objeto y del medio en el que las radiaciones luminosas pueden ser absorbidas, filtradas, reflejadas, refractadas o interferir entre ellas. En este sentido, dos factores a controlar en relación con la determinación del color de las piedras naturales son los cambios de iluminación y de humedad a que pueden verse sometidas. Otra característica que tiene influencia en el color es el acabado superficial. A su vez, el color en las rocas depende de sus características petrográficas, es decir, de su composición, textura y estructura. En primer lugar influyen los minerales presentes y, sobre todo, las sustancias colorantes que pueden contener, aunque su proporción sea muy baja.

Para la observación del sistema poroso se requiere el empleo de diversas técnicas microscópicas, que suelen proporcionar diferente información: mcroscopía óptica de polarización, de fluorescencia, láser confocal y electrónica de barrido.

2.2

Mineralogía

La mayor parte de las rocas presentan un número reducido de especies minerales. De esos minerales, es aún menor el número de los que aparecen en porcentajes apreciables (superiores al 5%). Dichos minerales se denominan 'minerales petrográficos', es decir, formadores de rocas. Los más abundantes son los siguientes: - Cuarzo, feldespatos y micas. Son los minerales propios de las rocas de naturaleza silícea (granitos, areniscas, pizarras). - Calcita y dolomita. Son los minerales esenciales, y con frecuencia exclusivos, de las rocas carbonatadas (mármoles, calizas y dolomías). 2.3

PROPIEDADES FÍSICAS ELEMENTALES

Composición química

Unos pocos elementos químicos constituyen, de forma mayoritaria, las rocas de la corteza terrestre ('elementos mayores'), son los siguientes: O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na y K. Otro hecho a destacar es que las diferencias de composición que pueden existir entre tipos rocosos muy alejados petrográfica y genéticamente son, a veces, poco importantes (Tabla 3).

El color puede expresarse de distintos modos: 3

Densidad (kg/m3) Granito de Axeitos

2,585

2

Mármol de Macael

2,720

0,5

Arenisca de Folgueroles

2,460

7

Arenisca de Montjuíc

1,945

24

Arenisca de Villamayor

1,760

33

Caliza de Sant Vicenç

2,680

0,5

Caliza del Páramo

2,445

9

Caliza de Hontoria

2,140

26

Dolomía de Boñar

2,435

14

Dolomía de Vinaixa

2,350

15

Además de la porosidad abierta, es conocido el interés que tienen las características de los poros, en cuanto al comportamiento de los materiales pétreos frente a la alteración. En las rocas, los espacios vacíos se disponen tridimensionalmente dando lugar a sistemas porosos complejos, donde su cantidad, tamaño, forma y grado de conexión no son elementos independientes. El tamaño es uno de los valores más importantes, ya que está relacionado con la capacidad de almacenar fluidos y la facilidad para que circulen por las rocas, lo cual es causa fundamental de su deterioro. Respecto al tamaño es importante considerar no sólo sus valores medios sino también su rango de distribución. Esto suele expresarse mediante curvas de distribución o histogramas de variación del volumen de poros en función de su tamaño. El método más sencillo para la obtención de dichas curvas o histogramas es mediante técnicas de porosimetría por inyección de mercurio.

- Cualitativo, a partir de su observación visual (amarillo, rojo, gris, beige, etc.). Es una apreciación subjetiva. - Semicuantitativo, a partir de una clave alfanumérica establecida tras su comparación con patrones: 'cartas de colores'. - Cuantitativo, mediante parámetros numéricos obtenidos con ayuda de técnicas instrumentales (colorímetros y espectrofotómetros). 3.2

Porosidad abierta seca (%)

Porosidad: distribución porométrica

Se trata sin duda del parámetro más significativo de las piedras de edificación, por su influencia en las restantes propiedades físicas, en la reactividad química y, en última instancia, en la durabilidad y calidad del material. Pueden distinguirse dos tipos principales: 'porosidad total' y 'porosidad abierta'. La porosidad total se define como 'el volumen de vacíos por unidad de volumen de roca'. La porosidad abierta tiene gran interés en las piedras de edificación, ya que condiciona su capacidad para el almacenamiento y la circulación de fluidos. Sus valores en las rocas son muy variables. Así, las cristalinas se caracterizan por sus bajos valores, alrededor del 1%, mientras que las detríticas o cementadas presentan valores mucho más altos, alrededor del 20%.

El ensayo se basa en introducir mercurio bajo presión en el sistema poroso -de forma que vaya ocupando ordenadamente los distintos tipos de poro- y

Tabla 5 Densidad y porosidad de rocas de edificación 4

determinar de forma simultánea el volumen de poros ocupados.

Asimismo, está muy extendido el uso de las propiedades hídricas cuando se evalúa la idoneidad de tratamientos consolidantes y/o protectores sobre materiales rocosos. También puede condicionan el método de limpieza, el tiempo y la cantidad de agua que puede suministrarse a la piedra sin generar efectos nocivos. 4.1

Los materiales rocosos, debido a la presencia de espacios vacíos o de minerales higroscópicos, son capaces de captar agua por diversos mecanismos. Cuando las condiciones ambientales cambian, en el sentido de facilitar la evaporación, el agua que se encuentra en el interior de la roca tiende a salir al exterior (desorción o evaporación). En general puede decirse que, cuanto más bajos sean los coeficientes que caracterizan la absorción, menor será la influencia negativa del agua en la piedra y, en consecuencia, cabrá esperar mejores resultados referidos a su durabilidad. De otro lado, la desorción de agua que tiene lugar por evaporación durante la fase de secado de la piedra es, asimismo, significativa desde el punto de vista de la durabilidad del material. Esto es así dado que una desorción fácil y rápida del agua contenida es conveniente para asegurar la libre transferencia de la misma hacia el exterior de la piedra, evitando con ello la prolongada retención de humedad en el interior del material, lo que favorece los procesos físico-químicos de alteración.

Dicho ensayo también permite conocer la superficie específica. Debe tenerse en cuenta que mediante esta técnica se analizan poros accesibles al mercurio, y que el tamaño determinado es el de los conductos por los que se accede desde el exterior a los poros (accesos de poro)

4

Absorción y desorción de agua

PROPIEDADES HÍDRICAS

Las propiedades hídricas son propiedades físicas que caracterizan el comportamiento de las rocas frente al agua. Su determinación y estudio ayuda a interpretar: - Los procesos y mecanismos de alteración. El agua es el agente de alteración por excelencia, interviene en el desencadenamiento y desarrollo de casi todos los procesos de deterioro, tanto químicos como físicoquímicos y biológicos. - La durabilidad. La resistencia de un material rocoso a alterarse a corto plazo depende, en muchos casos, de su resistencia a la acción del agua en sus diversas fases (líquida, vapor, hielo...) - El comportamiento mecánico. Los valores de resistencia mecánica y las propiedades elásticas de los materiales pétreos dependen, en gran medida, del contenido en agua. En obras de restauración, cuando se plantea la sustitución de bloques muy deteriorados por otros nuevos, es útil tener en cuenta no sólo criterios estéticos, sino similitudes en el comportamiento hídrico, con el fin de no provocar migraciones diferenciales de humedad que perjudiquen a otras zonas del edificio. 5

4.2

4.3

Absorción de vapor de agua: higroscopicidad

Absorción de agua por succión capilar

Las piedras con mayor proporción de microporos serán las que, en general, exhibirán mayores alturas o coeficientes de penetración capilar. .a cantidad de agua absorbida por succión capilar está en relación directa con la porosidad abierta y su valor suele expresarse mediante el coeficiente de capilaridad C. Este se define como masa de agua absorbida por unidad de superficie, en relación con el tiempo. Además del coeficiente de capilaridad C, suele determinarse en el mismo ensayo, el de penetración capilar A, que cuantifica la altura alcanzada por el agua succionada. Los fenómenos de succión capilar son particularmente manifiestos en las piedras situadas en el basamento de los edificios, dado que la humedad del terreno (suelo) se traspasa a los materiales más próximos, ocasionando variaciones sensibles en su contenido en agua y favoreciendo, consiguientemente, la progresiva degradación y el debilitamiento de sus propiedades físico-mecánicas.

Las rocas en contacto con un ambiente húmedo tienden a ponerse en equilibrio con él, absorbiendo vapor de agua, que pierden cuando aumenta la evaporación debido a cambios en las condiciones ambientales. Este fenómeno es llamado 'higroscopicidad'. El comportamiento higroscópico de las rocas depende de varios factores, entre los que cabría citar la humedad ambiental, la presencia de determinados minerales o de sales en las rocas y la configuración del sistema poroso. En general, a mayor humedad relativa, mayor humedad higroscópica en el interior de las piedras. La transferencia de vapor de agua depende de las diferencias de presión de vapor entre la piedra y el ambiente. En rocas con conductos capilares muy pequeños el vapor de agua puede condensarse en su interior aunque las presiones de vapor estén lejanas a las de saturación. Este fenómeno será tanto más acusado cuanto menor sea el tamaño de los capilares. En cuanto a las sales, las de origen primario que presentan las rocas suelen ser cuantitativamente poco importantes; sin embargo, en las piedras utilizadas en edificación, suelen encontrarse abundantes sales solubles de origen secundario altamente higroscópicas (epsomita, thenardita, etc.

4.4

Expansión hídrica: hinchamiento

Algunos materiales rocosos acostumbran a expandirse cuando absorben humedad y a contraerse cuando se secan. El hinchamiento o expansión resultante es muy variable, de acuerdo con las características mineralógicas y texturales del material. El coeficiente de hinchamiento lineal se define como la relación entre el incremento de longitud de la muestra en una dirección determinada, y la longitud inicial. En muchos casos los valores del hinchamiento son irrelevantes y apenas contribuyen a ocasionar daños físicos al material. Pero en otros, las sucesivas alternancias de expansión/retracción motivadas por las continuas oscilaciones del contenido en agua de las piedras pueden alcanzar valores suficientes como para generar tensiones internas que, a su vez, originen fisuraciones importantes en la piedra, con el riesgo evidente de ulteriores y graves desperfectos. Este es el caso, por ejemplo de determinadas rocas (pizarras y areniscas principalmente) que suelen contener minerales arcillosos expansivos (p. ej. esmectitas), los cuales muestran altos valores de expansión cuando entran en contacto con el agua.

6

Este tipo de materiales deben contemplarse, de entrada, con muchas precauciones dada su elevada susceptibilidad a la degradación de sus cualidades físicas por esta vía de alteración.

5.3

Resistencia al choque

A partir de un determinado nivel de tensiones, las piedras de los edificios pueden sufrir daños físicos irreversibles (p. ej. fisuración) que contribuyan a la degradación del material, así como a inestabilidades estructurales.

La resistencia al choque o al impacto puede contemplarse como una estimación de la mayor o menor tenacidad de la roca. El ensayo consiste en dejar caer un peso conocido desde una altura determinada sobre una probeta. La resistencia al choque depende básicamente de la cohesión de los elementos constitutivos de la roca y de su elasticidad. En general las rocas 'duras' suelen ser más quebradizas o agrias que las denominadas 'blandas'. (P. ej.: granitos, de 50 a 90 cm; calizas, de 20 a 50 cm; areniscas, de 25 a 75 cm).

5.1

5.4

5

PROPIEDADES MECÁNICAS

Dureza

La resistencia a la compresión de los materiales rocosos depende de factores intrínsecos, tales como composición mineral, textura, fisuración y porosidad; y extrínsecos (tamaño y forma de la probeta, ambientales, de procedimiento, etc).

Es la resistencia que oponen las rocas a ser rayadas o penetradas por determinados cuerpos, es decir a adquirir una deformación permanente. La dureza de una roca es resultado de la dureza de sus componentes minerales y del grado de cohesión entre ellos; y está directamente relacionada con la densidad, la resistencia a la compresión y la elasticidad del material. Las medidas cuantitativas de dureza dependen del tipo de ensayo empleado. Tradicionalmente la dureza de los minerales se determina de acuerdo con escalas comparativas, de acuerdo con el rayado de unos minerales por otros. La escala clásica es la de Mohs, que va del 1 (talco) al 10 (diamante). También se utilizan otras escalas (Bierbaum, Técnica). La dureza a la penetración se mide con indentadores normalizados (esferas, conos o dientes piramidales), y se expresa como la fuerza aplicada por unidad de superficie producida (kp/mm2). Los ensayos de este tipo más utilizados en rocas y minerales son los de Knoop y Vickers. Por lo que a las piedras se refiere, las cementadas suelen mostrar valores de dureza inferiores a las cristalinas; y dentro de éstas, las más duras son los granitos y las menos los mármoles. Así, p. ej., los valores de microdureza Knoop para mármoles y calizas oscilan entre los 120 y 180 kg/mm2; mientras que las rocas graníticas muestran valores más altos (de 300 a 600 kg/mm2).

5.2

Resistencia a la compresión

El contenido en agua es asimismo un factor relevante, ya que una roca seca ofrece mayor resistencia que la misma roca saturada en agua. Lo mismo sucede con el grado de meteorización: a mayor alteración, menor resistencia mecánica. Resistencias mecánicas de rocas (MPa)

Resistencia a la abrasión

También denominado ensayo de desgaste por rozamiento, se refiere a la resistencia que presenta una roca al desgaste producido por frotamiento con un material abrasivo, contacto con metales o contacto entre rocas.

Compresión

Tracción

Granito

100-250

7-25

Basalto

100-350

25-60

Mármol

80-250

5-30

Cuarcita

150-300

20-60

Arenisca

20-170

8-40

Pizarra

5-100

2-10

Caliza

30-250

10-50

Los valores de resistencia a la compresión de las rocas son muy variables, no sólo entre los diferentes tipos rocosos, sino dentro de una misma litología). En líneas generales las rocas cristalinas, de grano fino y poco porosas suelen ser más resistentes que las cementadas, de grano grueso y porosas. La resistencia a la compresión de la piedras está relacionada también con su alterabilidad o durabilidad. Así, los materiales más resistentes mecánicamente suelen corresponder a los más durables, aún cuando existen excepciones a dicha tendencia.

El desgaste está estrechamente relacionado con la dureza de la roca y es independiente de su resistencia a la compresión. Por lo general, las rocas carbonatadas se desgastan más que las silíceas. (Granitos', de 1,5 a 5,5 mm; calizas, de 4 a 15 mm). Las areniscas suelen mostrar valores muy variables, dependiendo de su mineralogía y cemento (1- 35 mm). 7

Es importante tener en cuenta las posibles anisotropías estructurales y texturales de la roca, ya que la resistencia mecánica suele variar según que los esfuerzos actúen en una dirección u otra (perpendicular o paralela a la foliación o estratificación). En líneas generales, los comportamientos 'elásticos' y 'plasto-elásticos' son representativos de rocas cristalinas; y los 'elasto-plásticos' y 'plasto-elastoplásticos', de rocas cementadas.

5.6

El ensayo consiste en aplicar una carga sobre un cilindro o vigueta (probeta prismática) a través de tres o cuatro puntos de apoyo (uno o dos superiorcentrales y dos inferiores en los extremos), hasta su rotura por un plano de fractura central. Dado que el plano de fractura inducido es de tracción, este ensayo se conoce también como de flexotracción. La medida obtenida se denomina módulo de ruptura, R. La medida de la resistencia a la flexión es de interés en la valoración de la calidad de las pizarras de techar y en las placas y losetas de revestimiento.

En cuanto al módulo de elasticidad o de Young, en general las rocas cristalinas, poco porosas y de grano fino suelen mostrar módulos de elasticidad relativamente más elevados (30-100 GPa) que los correspondientes a rocas cementadas, porosas y de grano grueso (5-60 GPa). 5.5

Resistencia a la flexión

Resistencia a la tracción

La resistencia que ofrecen los materiales pétreos a los esfuerzos de tracción es importante, dado que muchos de los elementos constructivos hechos con piedra en edificaciones tienen que soportar más a menudo esfuerzos de extensión que de comprensión. Para medir dicha resistencia mecánica existen dos procedimientos o ensayos básicos: tracción directa e indirecta). - Tracción directa. Consiste en someter una probeta cilíndrica a esfuerzos de extensión, de modo que al final se consiga la fractura de la probeta por su parte central y perpendicularmente a la dirección de los esfuerzos aplicados. - Tracción indirecta. Este ensayo es mucho más utilizado que el anterior, debido a que resulta más fácil y cómodo de realizar. El procedimiento comúnmente empleado es el llamado ensayo 'brasileño', en el que la probeta (disco) es sometida a compresión diametral entre los platos de una prensa, hasta obtener la rotura de la misma (separación en dos mitades), según un plano coincidente con la dirección de aplicación de la carga. Por lo general, los valores de Rt indirecta son ligeramente más elevados que los de Rt directa. Esto se debe a que en el ensayo brasileño la fractura está predeterminada, mientras que en el de tracción directa la aparición del plano de fractura depende de otros factores, siendo más sensible a la presencia de defectos o fisuras. Las anisotropías estructurales, la fisuración y el contenido en agua de las probetas influyen directamente en los valores de resistencia a la tracción.

6

PROPIEDADES TÉRMICAS

6.1

Calor específico

Se define el calor específico como la cantidad de energía calorífica necesaria para elevar una unidad de temperatura la unidad de masa. Las rocas suelen poseer un calor específico alto (alrededor de 0.2 cal/g°C, para las rocas ígneas) y una gran inercia térmica, por lo que toman calor y lo desprenden lentamente. 6.2

Conductividad térmica

La conductividad térmica está directamente relacionada con las características intrínsecas del medio rocoso, especialmente con la composición mineralógica, la textura y la porosidad. 8

manejables, dejando en los bloques unos excesos de dos a tres cm. en la diagonal de cada arista, llamados creces de cantera, para evitar su inutilidad por escasez de dimensión. Se ejecuta con ayuda del martillo (A), la escoda (B), la maza (C) y la pica de desbaste (D).

Puede calcularse teóricamente a partir de las conductividades de los minerales individuales que forman la roca, aunque corrientemente se emplean métodos experimentales. Los valores obtenidos teóricamente suelen ser un 9% más elevados que los medidos experimentalmente, debido sobre todo a los espacios vacíos de la roca. La conductividad térmica de las rocas es relativamente baja (entre 2 y 6 W/m°K), siendo tanto más baja cuanto mayor sea la porosidad de las mismas. 6.3

Expansión térmica

Al igual que otros materiales, las rocas se dilatan cuando se calientan. El coeficiente de expansión lineal térmica se define como el incremento de longitud que experimenta un material al elevarse su temperatura un grado, expresado en m/m°C. La expansión térmica diferencial de los diversos minerales que constituyen las rocas genera tensiones en las interfases cristalinas cuando los cristales presentan diferente orientación o anisotropía. La acumulación de tensiones puede producir la apertura de bordes de grano, dando lugar a un aumento de la microfisuración y, en consecuencia, de la porosidad. La dilatabilidad térmica es función de varios factores: - Temperatura. Al aumentar la temperatura aumenta el coeficiente de expansión, independientemente del tipo de roca. - Porosidad. Cuanto mayor es la porosidad inicial menor es la dilata-ción térmica. - Mineralogía. La expansión térmica de una roca será mayor cuanto mayor sea la de sus minerales constituyentes.

- Corte División de un bloque en otros de volumen más reducido, cuya dificultad es proporcional a la dureza del material. Se realiza con cuñas, sierras y grandes cuchillos. Las cuñas se introducen a golpe de maceta en cajas previamente abiertas con arreglo a un orden necesario para conseguir el cuarteo y agrietamiento de la roca.

Los valores del coeficiente de expansión térmica 5 -1 de la rocas son del orden de 10 °C . Desde el punto de vista del deterioro de los materiales pétreos es importante señalar los efectos negativos de repetidos cambios de temperatura, debido a los ciclos de expansión-retracción a que se ven sometidas determinadas piedras en los edificios.

7

USO DE LA PIEDRA EN EDIFICACIÓN

7.1

Manipulación y labra de la piedra

Los métodos de extracción varían en relación con la dureza de la roca y con la situación del yacimiento; debido a ello las rocas se extraerán con herramientas si son blandas o sueltas y con explosivos si son duras. De una manera muy general establecemos las siguientes operaciones progresivas dentro de la labra de las piedras: - Desbaste Trabajo consistente en dar forma aproximada por exceso a la definitiva de la piedra; debe practicarse en la propia cantera, instalando un "taller de desbaste" para ahorrar transporte y hacer las piezas más

- Talla Operación progresiva hasta un grado de perfección o finura exigidos por la calidad, estilo y composición de la obra. Se practica con elementos como el puntero, el cincel, la gradina, la gubia, la bujarda, el trinchante y el rastrillo. 9

7.2

Preparación y puesta en obra de la piedra

En toda obra que tenga que estar expuesta a la intemperie y especialmente en aquellas que tienen que quedar sin revocar ni enlucir, solamente habrá que emplear piedra natural bien sana y no heladiza. Las piedras sedimentarias estratificadas tienen que colocarse de manera que descansen a hoja, o sea sobre sus lechos naturales de cantera y la carga actúe siempre perpendicularmente a esas Juntas de hilada. En la dirección paralela, las piedras tienen mucha menos resistencia a la compresión y tienden a abrirse o exfoliarse. Cuando la estratificación es paralela al paramento exterior, las piedras muchas veces se exfolian bajo la acción de los agentes atmosféricos. La longitud de una piedra debe ser por lo menos igual a su altura y en las piedras areniscas no debe rebasar 4 ó 5 veces dicha altura, porque las piedras largas y delgadas se rompen fácilmente. Las piedras naturales deben estar unidas al cuerpo de obra y aparejadas en tal forma que se obtenga una buena trabazón longitudinal y transversal, para lo cual ni en la parte interior ni en la exterior de la pared se verán juntas que se prolonguen a través de varias hiladas. El espesor de las juntas no debe nunca rebasar los 3 cm. Hay que evitar los nidos o bolsas de mortero, y tos huecos, debiéndose rellenar con trozos de piedra (ripios) recubiertos por toda su superficie.

Las chapas se trabajan en taller mediante diversos procedimientos de acabado entre los que destaca el pulido, propio de mármoles y granitos.

Forma de las piedras La construcción, urbanización y decoración emplean la piedra natural bajo diversas formas y dimensiones que pueden ser clasificadas en: - SILLAR, bloque de piedra cuyo peso y dimensiones exige manipulación mediante dispositivos especiales de suspensión y asiento, tallado por una o más caras, y provisto o no de molduraciones y dos de cuyas dimensiones sean superiores a 40 cm. y su volumen 3 aparente no inferior a 50 dm .

- Taladro Perforación de la piedra mediante el berbiquí para las rocas blandas y una especie de barrena para las duras. 10

Con su aparejo se obtiene la fábrica denominada en construcción "sillería". Al integrarse en un muro sus caras reciben los siguientes nombres: paramento, trasdós, lecho, sobrelecho y caras de junta. Se llama "pieza de labra" al sillar de considerables dimensiones que requiere para su manipulación potentes mecanismos, constituyendo en obra un conjunto constructivo u ornamental. - SILLAREJO, diminutivo de sillar, pieza pequeña de talla grosera y sin molduración u ornamentación, pero de forma prismática recta aproximada. - MAMPUESTO, indica "puesto a mano", se trata áe piedras cuyo peso, inferior a 25 Kg, permite su manipulación sin necesidad de recurrir a acáralos de suspensión, y cuya forma es irregular, a veces tal y como sale de cantera, es decir, sin desbaste ni talla. - El mampuesto de tamaño pequeño recibe el nombre de RIPI0 y se utiliza para acuñar y estabilizar las piedras de mayor volumen, operación llamada "enripiar". Combinados los mampuestos entre sí y acuñados con ripio constituyen las "fábricas de mampostería". - CHAPA: sillar de escaso espesor destinado a encarar o revestir otras fábricas no pétreas, dándoles aspecto de sillería cuajada; artificio sumamente utilizado hoy día, ante la dificultad y precio de la sillería auténtica.

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- ADOQUÍN, sillarejo pequeño de forma tronco piramidal, de rocas de baja desgastabilidad, destinado a encarar superficies horizontales que toman el nombre de adoquinados. - BORDILLO, pieza prismática de gran longitud, cuya sección recta es un paralelogramo, o un pentágono irregular, por biselado del anterior, destinado a contener los empujes del tránsito, recuadrar pavimentos, etc. cuando los bordillos se encuentran totalmente empotrados en el pavimento se llaman encintados.

- TEJA, laja de pizarra, con distintas formas y colocada solapando varias capas en la cubiertas de elevada pendiente para zonas con elevadas precipitaciones.

- PELDAÑOS, pieza enteriza, cuando es de roca dura y despiezada en losa y chapa, si es de roca blanda, componiendo la huella y la tabica.

- LOSA, chapa horizontal, con labra basta, destinada a la pavimentación.

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