INTRODUCCIÓN

A lo largo de su historia, el ser humano ha utilizado los materiales que tenía a su alcance para levantar diferentes tipos de construcciones: desde los dólmenes de la Prehistoria, construidos a base de grandes piedras apoyadas unas sobre otras, hasta los actuales edificios levantados con acero, vidrio y materiales plásticos, los materiales de construcción han evolucionado considerablemente.

Donde la piedra es uno de los primeros materiales que el ser humano utilizó para llevar a cabo sus construcciones. Muchas de las que levantó en la Antigüedad han llegado hasta nuestros días casi en perfectas condiciones, debido a la gran resistencia de los materiales empleados frente a los agentes atmosféricos.

Para facilitar su estudio, se recopilo información que nos permita tener un mejor entendimiento del desempeño de la piedra en una construcción desde su composición, usos, características, durabilidad y deterioro y clases.

PIEDRAS DE CONSTRUCCIÓN

Es el nombre que han recibido históricamente las rocas empleadas para la construcción de edificios, puentes y caminos.

Pueden ser usadas como piedra rústica o pulidos y en diferentes formas tales como bloques y lajas.

Los materiales a utilizar pueden tener origen ígneo, metamórfico o sedimentario, sin embargo los nombres comerciales de las rocas de construcción no son tan estrictos como los nombres científicos. En el mercado se comercializan:

UTILIZACIÓN DE LA PIEDRALa utilización de la piedra depende de la naturaleza del trabajo, tipo de estructura en la cual se va a utilizar, disponibilidad y coste del transporte. Como material estructural las piedras más utilizables son: el granito, gneis, arenisca, caliza, mármol, cuarcita y pizarra.

Granitos.- es una roca plutónica constituida esencialmente por cuarzo, feldespato y mica. Es la roca más abundante de la corteza continental. Se produce al solidificarse lentamente y a muy alta presión, magma con alto contenido en sílice

El granito ha sido usado ampliamente como recubrimiento en edificios públicos y monumentos. Al incrementarse la lluvia ácida en los países desarrollados, el granito está reemplazando al mármol como material de monumentos, ya que es mucho más duradero. El granito pulido es muy popular en cocinas debido a su alta durabilidad y cualidades estéticas. El granito Black Galaxy de Cheemakurthy, Andhra Pradesh en India es mundialmente conocido por su elegancia. Los ingenieros han usado tradicionalmente el granito pulido para dar un plano de referencia, dado que es relativamente duro e inflexible y el granito rojo o negro tiene gran valor arquitectónico y artístico.

Gneis.- Es una tipo de roca q existió hace muchos años, en aquél tiempo el gneis se usaba para hacer estatuas o casas u otras cosas. el gneis se distingue por su color negro. Ahora existe en muchos países y puede ser rojo con negro, azul con blanco, gris con negro, etc. Es más duro que una piedra normal. Se encuentra enterrada o en algunas estatuas o casas ya antiguas. Tiene sus usos para la construcción de casas y tejas.

Arenisca.- Han sido ampliamente utilizadas desde tiempos ancestrales para la construcción de las edificaciones históricas (castillos, iglesias, catedrales, puentes, etc. Sin embargo en la actualidad su empleo está muy limitado, debido a que presentan graves problemas de estabilidad (se alteran con gran facilidad). Ello se debe fundamentalmente a que la mayor parte de las

areniscas están formadas por dos componentes claramente diferenciados, con comportamientos físico-químicos muy diferentes: el armazón de granos de tamaño arena, formados fundamentalmente por cuarzo, y la matriz o cemento que los empasta, formada por lo general por minerales de la arcilla (en el caso de la matriz) o por calcita (en el caso del cemento). Este armazón, al ser sometido a cargas estructurales, actúa de forma destructiva para el conjunto, pues los granos tienden a clavarse en la matriz o cemento generando tensiones que favorecen a los procesos de disgregación física y química.

Caliza.- Es resultado de la precipitación de restos orgánicos. Muchos de los organismos que habitan en el mar utilizan el carbonato cálcico del agua para producir caparazones protectores duros. Cuando estos organismos mueren las partes calcáreas se acumulan en el fondo del mar, consolidándose formando capas de rocas calizas. El sahcab se encuentra en algunas oquedades llamadas sahcaberas de donde se extrae. El uso de las rocas calizas es muy extenso, su mayor utilización es en la construcción. El sahcab sirve como cemento natural, se emplea en el revestimiento de carreteras y mezclado con cal y arcilla es un buen cemento que fue usado en la construcción de antiguas ciudades mayas como Chichén, Uxmal, Kabah, Labná, etcétera.

Generalmente lo que se utiliza del conglomerado son los clastos (roca caliza); los de menor tamaño son empleados como grava para la construcción en losas y pisos; los conglomerados más grandes son empleados para mamposterías y construcción de muros; además que en algunos casos se emplea como ornato en fachadas de casas. El uso de las rocas calizas es muy extenso, su mayor utilización es en la construcción, si se calcina se puede producir cal viva, se utiliza en la fabricación del cemento, como grava y arena (fragmentada) en la elaboración del concreto. Materia prima para la industria del cemento Pórtland, cal hidratada, calcita, construcción, mármol, agricultura, agregados pétreos.

Mármoles.- Son rocas metamórficas compacta formada a partir de rocas calizas que, sometidas a elevadas temperaturas y presiones, alcanzan un alto grado de cristalización. El componente básico del mármol es el carbonato cálcico, cuyo contenido supera el 90%; los demás componentes, considerados impurezas, son los que dan gran variedad de colores en los mármoles y definen sus características físicas. Tras un proceso de pulido por abrasión el mármol alcanza alto nivel de brillo natural, es decir, sin ceras ni componentes químicos. El mármol se utiliza principalmente en la construcción, decoración y escultura.

Cuarcitas .- Las rocas metamórficas se originan por transformaciones de otras anteriores causadas por altas presiones o temperaturas son rocas metamórficas, formadas exclusivamente por cuarzo. Derivan del metamorfismo sobre areniscas y en algunas ocasiones tiene un origen metasomático. Se usa ampliamente en la construcción de caminos con excelentes resultados; también para suelos, muros y revestimiento de superficies. Aplicaciones constructivas y decorativas.

Pizarras.- La pizarra es una roca metamórfica homogénea formada por la compactación de arcillas. Se presenta generalmente en un color opaco azulado oscuro y dividido en lajas u hojas planas siendo, por esta característica, utilizada en cubiertas y como antiguo elemento de escritura. Uno de los usos más característicos de la pizarra es para techar, por su dureza y propiedades se utiliza principalmente en la fabricación de mesas de billar, pavimentos (interiores y exteriores) y cubiertas, también se utiliza para la industria de la construcción arenas y cantos rodados que se extraen de las playas y costas del mar o los ríos.

Todos estos tipos de piedra se pueden distinguir diferentes aplicaciones como:

Cimentaciones y Paredes: Piedras de canteras, partidas y cortados mediante sierras se utilizan para construir estructuras subterráneas de los edificios. Las piedras partidas y cortadas como la calizas, areniscas, dolomitas y volcánicos se utilizan para paredes, pilares, etc.

Fachadas y Elementos Arquitectónicos: piedras de fácil pulido y agradable textura.

Elementos de Edificios: escaleras, descansillos, parapetos, etc. son fabricados de granito, mármol, caliza etc. Las losas y piedras para los dinteles de puertas y ventanas, cornisas son hechos con las mismas losas que la fachada.

Estructuras Subterráneas y Puentes: se construyen con rocas de ignición y sedimentación. Túneles y partes inferiores de los puentes se construyen con granito, diorita, garbo y basalto. Las piedras vistas y de fachada para túneles y puentes son hechas con piedras con surcos y acabados ondulados.

Elementos con Resistencia al Calor y Químicamente Resistentes: - Para condiciones de trabajo a altas temperaturas, han de ser hechos con basalto, andesita y tuff . - Los elementos de los edificios se protegen contra ácidos, utilizando una losa hecho de granito o piedras silíceas. - Los calizos, dolomíticos, mármol y magnesita tienen una excelente resistencia a los alcalinos.

CARACTERÍSTICAS DE LA BUENA PIEDRA PARA CONSTRUIR

Para la adecuada utilización de la piedra se han de conocer algunas de sus Propiedades Básicas tales como: la apariencia, estructuras, resistencia, peso, dureza, tenacidad, porosidad y absorción (un parámetro de gran influencia en la durabilidad), erosión, trabajabilidad, Resistencia al fuego, densidad, conductividad térmica.

Características de la buena piedra para construir Las propiedades que han de tener las piedras son:

Apariencia: para trabajos de fachada (piedra vista), debe de tener una textura adecuada y compacta. El color claro es mas adecuado ya que es más durable.

Estructura: La piedra partida no debe tener un color apagado y debe tener una textura libre de cavidades, fisuras, y libre de material blando. Las estratificaciones no han de ser visibles a la vista.

Resistencia: La piedra ha de ser fuerte y durable a la resistencia a la acción de desintegración del tiempo. La resistencia a la compresión de las piedras de los edificios, en la práctica oscilan entre 60 y 200 N/m2.

Peso: Es el indicativo de la porosidad y densidad. Para la estabilidad de una estructura como un dique, represa, etc... se requieren piedras mas densas, sin embargo para la construcción de cúpulas, arcos, etc... se necesitan menos densas.

Dureza: Esta propiedad es muy importante para suelos, pavimentos, carril (pista) de puentes, etc. Se determina por la escala de Mosh.

Tenacidad: La resistencia al impacto que tiene la piedra.

Porosidad y absorción: La porosidad depende de la componente mineral, tiempo de enfriamiento y forma estructural. Una piedra porosa se desintegra o de producen fisuras internas al congelarse el agua que tiene absorbida debido al aumento del volumen.

La capacidad de absorción máxima admitida para algunas piedras están definidas en la siguiente tabla,

Absorción de Agua por Volumen a 24 Horas Sumergida

Número Tipo de Piedra Absorción de Agua (%)

1 Arenisca 10

2 Caliza 10

3 Granito 1

4 Trap 6

5 Esquisto 10

6 Gneis 1

7 Pizarra 1

8 Cuarcita 3

Erosión: La resistencia a la erosión a causas naturales debe ser alta.

Trabajabilidad: Ha de ser económicamente viable a cortar, darle la forma y tamaño adecuado.

Resistencia al fuego: Las piedras han de estar libre de carbonato cálcico, óxidos de hierro, y minerales con coeficiente de expansión térmica. Las rocas de ignición presentan desintegración debido al cuarzo el cual se desintegra en pequeñas partículas a temperaturas de 575 ºC. La caliza, sin embargo, puede resistir temperaturas un poco mas elevabas: alrededor de 800 ºC se desintegra.

Densidad: la densidad de todas las piedras es de 2.3 a 2.5 Kg/dm3.

Movimiento térmico: pueden causar problemas por ejemplo en uniones cuando aparece la lluvia. El mármol tiene variaciones cuando está expuesto al calor se expande, al enfriarse no vuelve al estado inicial.

Entre los ensayos se podrían destacar la densidad, absorción de agua, resistencia a la heladas, resistencia al ambiente (podría ser ácida), determinación de la cristalización y la resistencia a compresión que se deberán de determinar para evitar el deterioro de la piedra y ampliar su durabilidad.

DETERIORO Y DURABILIDAD DETERIORO DE LA PIEDRA

Lluvia: La lluvia afecta tanto físicamente como químicamente a la piedra. La acción física es debido a la erosión y capacidad de transporte de la descomposición, oxidación e hidratación de los minerales presentes en la piedra.

Heladas: el agua interna de las piedras se congela y al expandirse produce fisuración.

Viento: El arrastre de partículas sólidas produce abrasión.

Cambio de Temperaturas: Si las rocas están producidas con minerales de diferentes coeficientes lineales de expansión, puede ocurrir un deterioro.

Vegetales: los materiales orgánicos e inorgánicos en contacto con humedad o agua de lluvia puede producir el comienzo de un proceso bacteriológico, lo que produce una descomposición.

Descomposición Mutuo: la utilización de diferentes tipos de piedras a la vez, produce la descomposición mutua. Por ejemplo, la arenisca de utiliza bajo la caliza, el agua de lluvia que cae sobre la caliza es arrastrado a la arenisca y se descompone.

Agentes Químicos: hongos, ácidos, hongos ácidos en la atmósfera deterioran la piedra. Las piedras compuestas de CaCO3, MgCO3 son afectadas negativamente.

Lichens: Destruye la piedra caliza, sin embargo protege el resto de las piedras.

DURABILIDAD DE LA PIEDRA

Piedras con capacidad muy alta de absorción de agua no deben utilizarse, o estar expuestas a ambientes de hielo-deshielo. La piedra porosa es menos durable que la piedra densa. Las piedras con poros tortuosos son mas perjudiciales que los que tienen la misma porosidad pero con los poros rectos.

La pirita, magnetita y el oxido de hierro carbonatado causan decoloración de las piedras en las cuales están presentes.

PRESERVACIÓN DE LA PIEDRA

La piedra se debe de trabajar en seco con la ayuda de un soplete, y entonces se le aplica en la superficie un revestimiento de parafina, aceite, pintura clara, etc. Este revestimiento es temporal y no permanente.

La estructura de piedra para mantenerlo en condiciones se ha de limpiar. La mejor manera para preservar la piedra es limpiar con una suave solución de silicato sódico o potásico y una vez seco se aplica la solución CaCl2. A estas dos soluciones se le llama líquido de Szerelmy. La solución de silicato de calcio forma una insoluble capa que protege la piedra.

SELECCIÓN DE LA PIEDRA

La condición de elección es el coste, diseño, valor ornamental y la durabilidad. En el caso de su elección el coste es en general la condición más importante. El trabajo que requiere la piedra en tallarlo etc. es más costoso que el valor de la piedra en si. Los trabajos que se han de realizar son:

Corte: Se realiza a pie de cantera para evitar bloques excesivamente grandes y de difícil transporte. (Con sierras de dientes en las rocas blandas y helicoidales en las duras.

Desbaste: Para dar a las piezas unas dimensiones aproximadas a su perfil definitivo, se procede al desbaste, debido a su irregularidad.

Acabado: consiste en dar a la piedra las medidas exactas y el aspecto exterior deseado antes de su colocación en obra.

Talla: Le da un aspecto exterior totalmente acabado. Mediante punteros o dosis de pulir.

Es muy importante elegir la piedra sabiendo al ambiente que estará expuesto. Se ha de tener claro la clasificación de las piedras y sus propiedades.

VENTAJAS DEL USO DE PIEDRAS

Por ser un material noble nunca pasará de moda.

Las construcciones hechas con piedras no sufren el deterioro que trae el tiempo de la misma forma que otros tipos de construcciones mucho más de moda.

La piedra es un recurso natural que nunca se acabará.

el fácil mantenimiento

La inercia térmica y acústica.

Además, los procesos de elaboración o transformación de piedras, suelen consumir poca energía.

La piedra se puede emplear como elemento estructural portante, formando muros de carga, o como revestimiento de cerramientos, exterior e interior.

Un aspecto importante es que la piedra es resistente al fuego.

Las desventajas de la construcción en piedra están en la lentitud en el proceso constructivo, presencia de humedades, la sobre explotación de muchas canteras, los altos costos.

CLASIFICACIÓN DE ROCAS

La clasificación más corrientemente utilizada es la que agrupa las piedras según su origen, dividiéndolas así:

Rocas Igneas o Eruptivas Rocas Sedimentarias Rocas Metamórficas

ROCAS IGNEAS O ERUPTIVAS

Están compuestas básicamente por silicatos y otros compuestos de aluminio, hierro, calcio,

magnesio, sodio y potasio, y se han formado por enfriamiento del magma del interior de la

Tierra.

Si el enfriamiento ha sido lento, se obtienen materiales de estructura cristalina.

Si el enfriamiento se produce de forma brusca, los materiales poseen estructura vitrea.

ROCAS ÍGNEAS DE ESTRUCTURA CRISTALINA.

Las variedades más conocidas son el granito, el gabro y la diorita. Se trata de rocas

muy duras, resistentes a la intemperie y capaces de soportar grandes esfuerzos de

compresión.

El granito está compuesto por cuarzo, feldespato y mica. Se presenta en masas

compactas de diversos colores. Tradicionalmente se empleó mucho en la construcción,

sin embargo, en la actualidad, ha caído en desuso y sólo se emplea en forma de grava

machacada para la fabricación de hormigón.

El gabro y la diorita carecen de cuarzo y se emplean como piedra ornamental y para el

tendido del firme de las carreteras.

ROCAS ÍGNEAS DE ESTRUCTURA VÍTREA.

En este grupo destacan el basalto, la liparita y la piedra pómez.

El basalto es una piedra menos resistente a los agentes atmosféricos que el granito. El

agua carbonatada es capaz de disolverla, con lo que se originan terrenos

sedimentarios. Por esta razón, se emplea poco en construcción.

La liparita y la piedra pómez son rocas muy porosas y, por lo tanto, muy poco densas.

Se utilizan para la preparación de conglomerados ligeros.

ROCAS SEDIMENTARIAS.

Están constituidas por sedimentos (cantos rodados, gravas, arenas, arcillas, limos, e incluso,

materia orgánica) asentados hace centenares de millones de años. Generalmente se presentan

en forma de estratos y pueden cuartearse fácilmente en cualquier dirección.

Según su composición, se clasifican en silíceas, calizas y arcillosas.

ROCAS SILÍCEAS.

Están formadas por arenas y gravas consolidadas con otros materiales, duros o

blandos. La más utilizada desde la Antigüedad es la arenisca.

ROCAS CALIZAS.

Entre ellas, destacan la calcita, que es carbonato de calcio, y el yeso, del que nos

ocuparemos de modo particular.

La calcita es muy resistente a la compresión y se utiliza mucho en construcción.

ROCAS ARCILLOSAS.

Se trata de depósitos sedimentarios procedentes de la meteorización de rocas ígneas.

Están formadas por silicatos de aluminio. La más conocida es el caolín.

ROCAS METAMÓRFICAS.

Se producen por transformaciones de la estructura cristalina de otras rocas, debido a grandes

presiones y temperaturas. Las más conocidas son la pizarra y el mármol.

La pizarra está formada por arcilla y esquistos. Se exfolia fácilmente en láminas y se emplea

para la fabricación de techumbres.

El mármol es carbonato de calcio. Admite el pulimento y se emplea como piedra ornamental.

LAS APLICACIONES GENERALESAdoptan la denominación del tipo de pieza utilizada en su realización. Dividimos esta aplicación en cuatro tipos distintos, según la función a cumplir en una obra:

Fábricas (elementos que aguantan cargas)

Pavimentos (sueles tanto interiores como exteriores)

Cubiertas

Aplacados (revestimientos verticales en paramentos exteriores, cuya misión es de protección a los agentes atmosféricos).

FÁBRICAS DE PIEDRALas fábricas de piedra, son los elementos constructivos realizados con piezas aparejadas en seco o con mortero y que resisten mecánicamente a Compresión (Muros, pilares, arcos, bóvedas,...) Se realizan con Piedra, Ladrillos, bloques... limitándonos en este apartado al estudio de la piedra, actualmente en desuso, pero de importancia fundamental en las historia de la construcción

Exigencias Físicas: Cierta dureza pero fácil labra, adherencia a morteros, no ser heladizas.

Mecánicas: Resistir a compresión superior a 500 Kg / cm 2

Químicas: Resistir agentes atmosféricos.

Materiales Calizas y tobas compactas: Dan buena labra y resistencia mecánica. Débiles

químicamente

Areniscas: Buena adherencia al mortero. Las de alta porosidad son heladizas. Buena labra.

Silíceas: Gran resistencia química. Duras y poco adherentes a morteros.

Tipos de fábricas Mampostería: Muros compuestos por piedra de diferentes tamaños, en general

pequeñas, colocadas de forma que se rellenen los huecos. Pueden ser en seco o con mortero de unión. Existen una serie de reglas constructivas que garantizan la correcta ejecución de la obra, destacando por la importancia en el comportamiento del material los siguientes:

o En mampostería usar varios tamaños de piedra, sin rellenar huecos con mortero (usar ripios) y evitar que se toquen unas a otras pues no se transmiten las cargas correctamente en su superficie.

o En general buscar la trabazón de las piezas, evitando juntas continuas que perjudican la resistencia del conjunto. En vertical se hace matando las juntas y a lo ancho colocando llaves.

o Si se colocan con mortero, se deben mojar las piezas pues mejora a la adherencia al eliminar el polvo superficial.

o Las rocas sedimentarias deben trabajar con cargas perpendiculares a sus estratos para evitar el deslajamiento.

o Juntas: pueden realizarse de distintos tipos segú el plano del muro: Rehundida enrasada o resaltada.

PAVIMENTOSAplicación

Edificación.- interiores y exteriores

Urbano.- peatones y tráfico rodado

Exigencias Físicas: Superficie antideslizante (rugosa). Tener adherencia a los morteros. Muy baja

porosidad y grano fino.

Mecánicas: Gran resistencia a la abrasión. Resistencia a la flexión.

Químicas: Resistencia a agentes atmosféricos y a los ácidos.

Materiales Granitos: sobre todo cuarzos por su gran dureza y resistencia química. Mármoles: Buenas por su compacidad, aunque más blandos y débiles químicamente. Calizas cristalinas y todas: Admiten pulimiento. Pizarra silíceas: Cumplen todas las exigencias. Calizas: para bordillos y peldaños por su fácil labra. Débiles químicamente y algo

blandas. Basaltos: En adoquines. Gran dureza.

Tipo de pavimentos Pavimentos interiores: Losas colocadas a junta recta a trabajadas sobre mortero de

agarre. Suelen ir pulimentadas para mayor resistencia química y belleza. Buen resultado en Mármoles, Tavertinos y Pizarras. Para mucho uso de Granitos.

Pavimentos urbanos: Superficie antideslizante. (El mármol trabaja mal, Granito bien) o Adoquines a junto recta sobre lecho de arena con aglomerante asfáltico para

impermeabilizar. Buen asiento y durabilidad. Usar basalto y granitos.

CUBIERTASPoca aplicación por su excesivo peso, se realizan con piedras lajosas, fácilmente divisibles en losas finas, en concreto las pizarras.

Exigencias Físicas: Ligereza (baja densidad). Impermeabilidad (absorción de agua < 0,7%)

Mecánicas: Gran resistencia a flexión.

Química: Resistencia agentes atmosféricos.

Materiales. Pizarras esfoliables, tanto bituminosas como las silíceas más duras.

Colocación Las piezas se cortan en dimensiones uniformes, normalmente rectangulares, aunque se adopta también la forma de escama. Se realizan las perforaciones que permitan el claveado al soporte de madera. Para ello se utilizan ganchos de acero pintado o inoxidable. Las piezas se solapan entre si, tanto lateralmente como en el plano de cubierta, comenzando por la parte inferior o alero.

CONCLUSIONES

La piedra en la mayoría de variedad que posee siempre jugara un papel determinante en cualquier construcción que sea participe, siempre en cuando sea utilizado correctamente.

A pesar de los tiempos la piedra no ha encontrado otros materiales con propiedades similares como para poder reemplazarlo en el rol importantísimo que desempeña.

Que gracias a los cambios climáticos que hay en las diversas partes del planeta se tiene una gran variedad de clases piedras la cual nos permitirá estudiarlas y decidir su mejor funcionalidad en la construcción.

Debido a sus ventajas y desventajas lo pueden ayudar a uno en la toma de decisiones al momento de construir.

BIBLIOGRAFÍA http://redescolar.ilce.edu.mx/redescolar/publicaciones/publi_rocas.htm

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http://cuentamealgo.blogia.com/2008/011402-apuntes-de-materiales-de-la- construccion.php