Ensayos de piedra natural como producto

• Absorción y peso específico aparente• Absorción de agua por capilaridad• Resistencia a la flexión• Módulo de elasticidad estática• Resistencia a los anclajes• Energía por rotura de impacto• Resistencia a las heladas• Resistencia al choque térmico• Microdureza de Knoop• Análisis petrográfico

Absorción y peso específico

• Ambos parámetros proporcionan una idea general sobre el carácter más o menos poroso de la piedra.Con respecto a la absorción, hay que tener en cuenta que representa únicamente el volumen total de los poros accesibles al agua a la presión atmosférica y por lo tanto no facilita información sobre los poros no accesibles y su tamaño, aspecto este último de gran importancia. El efecto de la helada para una absorción determinada se incrementa en razón inversa al tamaño de poro.

• El peso específico aparente representa la compacidad de la piedra. No obstante, la existencia de minerales más densos en la roca puede crear falsas expectativas, por lo que se deberá tener en cuenta

Absorción de agua por capilaridad

Este parámetro representa la velocidad de absorción de agua debido a la succión capilar.

Es un ensayo que se debe realizar cuando la piedra se utilice como pavimento o en zócalos en el exterior y en zonas donde las precipitaciones sean relevantes.

En rocas con anisotropías bien definidas, se debe realizar el ensayo en dos direcciones perpendiculares, aunque si se utiliza en un zócalo, bastaría hacerlo en la dirección del paramento.

Valores del coeficiente de capilaridad (C) inferiores a 100 g/m2s0,5 no deben crear problemas.

Resistencia a la flexión

La resistencia a la flexión representa el esfuerzo de flexotracción

que puede soportar una piedra cuando se la somete a una carga

centrada de valor P.

La ecuación de equilibrio de momentos de una pieza, colocada

en dos apoyos separados una distancia L, de sección rectangular

de ancho b y de espesor h, sometida a una carga en el centro P

viene dada por la expresión R = 3 x P x L / 2 x b x h2

Resistencia a la flexión

Tipo de carga Valores de P (KN)

Baldosas sobre mortero, en áreas sólo peatonales

0.75

Areas peatonales y bicicletas. Jardines y balconadas.

3.50

Areas con circulación ocasional de vehículos ligeros.

6.00

Areas peatonales y plazas de mercado: vehículos de reparto o emergencia.

9.00

Areas peatonales, utilizadas ocasionalmente por vehículos pesados.

14.00

Carreteras y calles. Estaciones de servicio.

25.00

Módulo de elasticidad estática

Estas determinaciones se realizan unicamente cuando se utiliza la piedra natural en mampostería.

En esta aplicación constituye un parámetro de cálculo estructural, por lo que se deben utilizar valores característicos.

Lo mismo se puede decir del módulo de elasticidad.

Independientemente de cual sea la cuantía de las solicitaciones, se recomienda que el valor de la resistencia a la compresión sea superior a 20 MPa, cosa que cumplen la gran mayoría de piedras existentes en el mercaddo.

Resistencia a los anclajes

Representa la resistencia que ofrece la piedra al arranque de un bulón de acero, colocado en el canto de una placa, cuando se le somete a una fuerza perpendicular a su eje.

La resistencia debe ser superior a la resultante de la acción del viento que actua sobre el paramento: R (q x a x b / n) x F≥

R: resistencia al anclajeq: valor máximo de la presión o succión del viento que depende de la zona eólica, y de la altura del edificio.a y b: dimensiones de las placas.n: número de anclajes por placa (normalmente 4)F = 3 factor de seguridad

Resistencia a los anclajes

Lógicamente, si el valor obtenido en el ensayo es inferior al necesario según la expresión anterior, se deberá realizar un nuevo ensayo con piezas de mayor espesor, hasta conseguir la resistencia deseada.

Independientemente de cual sea la cuantía de las presiones de viento, en cada caso se recomienda que la resistencia al anclaje sea siempre superior a 500 N.

Energía de rotura por impactoLos resultados del ensayo se refieren a piezas de 3 cm de grosor, por lo que cualquiera de los valores requeridos según los usos, se podrán alcanzar incrementando dicho espesor. Se determina la energía de rotura por impacto de una masa esférica al caer desde una cierta altura.

Usos ER (Julios)

Zócalos aplacados en exteriores ≥ 3.5

Pavimentos exteriores y edificios públicos ≥ 3.0

Revestimientos en exteriores, paredes verticales

≥ 2.5

Pavimentos interiores de viviendas ≥ 2.5

Revestimientos en interiores de viviendas particulares

≥ 2.0

Resistencia a las heladas

La resistencia de las piedras a las heladas se evalua por diferentes procedimientos después de realizar un cierto número de ciclos hielo/deshielo.

Los criterios de evaluación son de diversa índole, siendo los más habituales los siguientes:

•Pérdida de volumen del material en más de un 1%•Pérdida de la resistencia a la flexión en más de un 25%•Pérdida del valor del módulo de elasticidad en más de un 30%

Cálculo del valor DH (daño por hielo)

Resistencia al choque térmico

La realización de ciclos de calentamiento en estufa a 105 ºC y en

agua a 20 ºC reproduce en el laboratorio el calentamiento que la

actividad solar origina sobre la piedra natural.

El resultado se refleja en forma de diferentes patologías tales

como oxidaciones, cambios de color, hinchamientos, roturas,

deformaciones, pérdidas de masa,… cuyas causas tienen

orígenes distintos. Son resultados a partir de inspección visual.

Resistencia al choque térmico: efectos y causas

Las oxidaciones se producen por “tostación” de los minerales de

hierro, generalmente sulfuros, que se transforman en óxidos de

hierro más deleznables, provocando una pigmentación más o

menos desarrollada de la superficie de la piedra que puede

arruinar, desde el punto de vista estético, una determinada obra.

Desde este punto de vista, este ensayo se debe realizar siempre

en los granitos.

Cambios de color o apariencia, debidas a la alteración de

minerales poco estables, presentes a veces en algunas rocas

metamórficas, como mármoles, serpentinitas…

Resistencia al choque térmico: efectos y causas

Los fenómenos de hinchamiento son consecuencia de la presencia de minerales arcillosos como la sericita, que incrementan su volumen por absorción de agua, y que suele aparecer en algunos mármoles con veteados verdosos.

Las exfoliaciones pueden aparecer en rocas con fuertes anisotropías, como las filitas, pizarras, lutitas… Resulta especialmente recomendable este ensayo en los mármoles, cuando se utilicen formatos grandes (> 1 m.) para evaluar el conocido fenómeno de descohesión granular, producida por la anisotropía de la calcita y que se traduce en una deformación o combamiento de las piezas. En este caso, el ensayo se debe hacer con probetas a tamaño real.

Microdureza de Knoop

Análisis PetrográficoEl primer objetivo de este ensayo es obtener la clasificación petrográfica correcta de la piedra, que debe de ir incluida en los pliegos de condiciones de los proyectos y memoria de calidad de los mismos, a fin de evitar litigios posteriores por utilizar denominaciones no correctas.

El análisis petrográfico debe incluir la composición mineralógica completa (esenciales, accesorios, secundarios), así como el porcentaje estimado de los mismos. Es importante hacer mención a los minerales que puedan ser susceptibles a la alteración, así como a la presencia de fisuras, microgrietas, rellenos y venas.

Ensayos para caracterización de pizarras de techar

• Absorción de agua• Resistencia a la flexión• Ensayo de hielo/deshielo• Contenido en carbono no carbonatado• Contenido en carbonatos• Exposición al dióxido de azufre• Ensayo de ciclo térmico• Análisis petrográfico

Ensayo de hielo/deshielo

Este ensayo debe realizarse únicamente cuando la absorción de agua de la pizarra es superior a 0.6%.Permite determinar la pérdida de resistencia a la flexión de una muestra de placas de pizarra al someterla a ciclos de hielo/deshielo.

Contenido en carbono no carbonatado

Se determina el contenido en carbono elemental, como elemento que pueda afectar a la vida de las pizarras. Este ensayo se realiza mediante descomposición térmica catalítica, que consiste en eliminar previamente el carbono de los posibles carbonatos, mediante lavado con ácido clorhídrico. A continuación se produce la combustión de la muestra a 1135 ºC, midiendo en el CO2 desprendido, mediante un detector de infrarrojos.

Contenido en carbonatos

Se determina el contenido en carbonatos de la pizarra como producto nocivo para su durabilidad. Normalmente se determina mediante calcimetría, que consiste en atacar una muestra en polvo de pizarra con ácido clorhídrico, midiendo el volumen desprendido de CO2

Exposición al dioxido de azufre

Se intenta reproducir las condiciones ambientales de lluvia ácida, sometiéndose las probetas de ensayo a la acción del SO2, y observándose posteriormente las alteraciones producidas.

Se considera que una muestra ensayada no ha superado la prueba cuando se producen roturas o alteraciones de los bordes, hinchamientos, reblandecimientos o escamaciones en la superficie de una o más probetas.

Ensayo de ciclo térmico

Se realiza este ensayo para determinar el comportamiento de las pizarras frente a la acción de ciclos de secado/humedad, para comprobar sobre todo si son susceptibles de producir manchas de oxidación. Tambien al final del ensayo hay que comprobar si se producen roturas, exfoliaciones, hinchamientos, escamaciones…

Análisis petrográficoEsta determinación se realiza en primer lugar para ver si la muestra en cuestión obedece a la descripción: “Roca fácilmente exfoliable en finas láminas sobre los planos de clivaje, resultantes de la esquistosidad de flujo, originada por metamorfismo de grado bajo a muy bajo, debido a compresión tectónica. Los componentes mineralógicos principales son los filosilicatos.”

En estas rocas además es interesante hacer un análisis de reflexión sobre placa pulida para estudiar los componentes metálicos.