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ÍNDICE

4.1. DEFINICIÓN…………………………………………………..01 4.2. ROCAS ÍGNEAS…………………………………………......05 4.3. ROCAS SEDIMENTARIAS………………………………….08 4.4. ROCAS METAMÓRFICAS..…………………………….......13 4.5. YACIMIENTOS PERUANOS.……………………………….17 4.6. PROPIEDADES QUE DEBEN REUNIR LAS PIEDRAS DE CONSTRUCCIÓN…………………………………………….20 4.7. PRESERVACIÓN DE PIEDRAS NATURALES.………......21 4.8. CONCLUSIONES……………………………………….…....23

INTRODUCCIÓN

En el presente trabajo especificaremos algunos puntos de los materiales pétreos naturales y la selección de materiales dentro de la ingeniería. Conoceremos a cerca de los materiales que se utilizan en los trabajos de ingeniería, las cuales los ingenieros concluyen qué tipo de material utilizar en una dicha obra. Así mismo conoceremos como se seleccionan los materiales a utilizar, los equipos y accesorios que se deben utilizar para realizar un trabajo bien definido y sin ninguna dificultad.

CAPÍTULO IV: “MATERIALES PÉTREOS N. - LAS ROCAS“ 4.1. DEFINICIÓN Los materiales pétreos (del latín petreus; pedregoso) son las piedras naturales, que pueden presentarse en forma de bloques, losetas y gránulos, i.e, pizarra, mármol o arena. Suelen ser artificiales aunque a veces procesados por maquinaria especializada, derivan de la roca o poseen una calidad similar a la de ésta, siendo usados casi exclusivamente en el sector de la construcción. Los pétreos corresponden a una de las formas de clasificación de los materiales en general. Estos pueden ser pétreos naturales extraídos directamente de la naturaleza o pétreos artificiales procesados e industrializados por el hombre. Materiales pétreos naturales (piedras de todo tipo); Materiales pétreos artificiales (piedra artificial, cerámicas, vidrios...) Existen, después los materiales pétreos artificiales, entre los cuales se encuentran el vidrio y la cerámica.  PÉTREOS NATURALES Se obtienen de las rocas y se utilizan sin apenas sufrir transformaciones. Se extraen de las canteras en forma de grandes bloques y losas, o bien en pequeños fragmentos como la arena y la grava. Mármol y granito son dos rocas que se caracterizan por su elevada densidad, tacto frío, duras y gran resistencia a compresión y a los agentes ambientales. Las pizarras son duras, densas y compactas, por lo tanto impermeables. Tanto el granito, como el mármol y la pizarra se utilizan en la construcción. Las arenas, gravas, arcillas y calizas son rocas sedimentarias originadas por los fragmentos de rocas de mayor tamaño o acumulación de sustancias diversas (calizas).  PÉTREOS AGLOMERADOS Yeso: Se obtiene de la roca algez o piedra de yeso, que se tritura y se cuece hasta la deshidratación, luego se muele. Es un material soluble y adherente. Resistente tracción, a la compresión y al fuego. Produce corrosión en el hierro y acero. Tiene multitud de usos.

Al mezclarlo con agua forma una pasta fácil de trabajar. También se utilizan prefabricados.

Cemento: Se obtiene a partir de la mezcla triturada y cocida (1250 ºC) de la caliza y la arcilla. Una vez molida se la añade un poco de yeso. Al mezclarlo con agua forma una masa pastosa grisácea que bien se utiliza como mortero o bien como aglomerante para otros materiales.

 PÉTREOS ARTIFICIALES Vidrio: Es un material transparente o translúcido que puede adquirir diferentes calidades cromáticas. Es impermeable, duro, resistente a condiciones medioambientales y agentes químicos, aislante eléctrico, tacto suave, pero muy frágil. Se obtiene por fusión a unos 1.500 ºC de una mezcla de arena de cuarzo (SiO2), sosa o carbonato cálcico (fundente) y caliza (CaCO3).De este proceso de obtiene la pasta vítrea.

Cerámicos: Se obtienen a partir de materias primas arcillosas. La arcilla se moldea y se somete a un proceso de cocción en un horno a elevadas temperaturas. Se distinguen dos grandes grupos, en función del tipo de arcilla y las condiciones de cocción: 

CERÁMICA GRUESA: - Arcilla cocida -Loza refractaria



CERÁMICAS FINAS: -Gres -Porcelana

LAS ROCAS 4.2. ROCAS ÍGNEAS O ERUPTIVAS Son todas aquellas que se han formado por la solidificación del magma. Se caracterizan, primero por la composición del magma original que determina la clase de minerales constitutivos y segundo por las condiciones y velocidad de enfriamiento de dicho magma. Ej. el granito, la granodiorita, etc. El magma, es la roca madre en estado de solución. Es una fundición de rocas compuestas principalmente de silicatos conteniendo hasta el 10% de vapor de agua, otros gases y cristales en suspensión. La temperatura del magma varía entre 500 °C y 1400 °C, este puede originarse de la fusión de rocas de variada composición química o ser una solución homogénea, que se separa en fracciones de composición distinta por el proceso llamado “diferenciación magmática”. Este proceso explica los distintos tipos de rocas.

 CARACTERES GENERALES DE LAS ROCAS ÍGNEAS La materia proviene directamente, sea en su totalidad o en parte, de las profundidades de la corteza terrestre. De aquí que la formación de las rocas se efectúe en su totalidad de abajo hacia arriba. Al considerarse esta materia magmática en el interior en las profundidades, las rocas se denominan endógenas o plutónicas. Las características frecuentes de estas rocas son que a menudo contienen cristales visibles a simple vista casi en toda la masa que se extiende indefinidamente en profundidad originando rocas plutónicas o abisales, que en estado magmático ( fluido o viscoso ) y aún por su contenido gaseoso , alta temperatura y fuerte presión, al salir hacia arriba las fases magmáticas residuales, van dejando rocas de diferentes texturas como porfiríticas, microcristalinas y finalmente rocas efusivas o volcánicas.

 COMPOSICIÓN MINERALÓICA DE LAS ROCAS ÍGNEAS En muchas rocas magmáticas cuando la mineralización es clara permite una clasificación rápida y fácil a simple vista, la distinción se hace por el color de los constituyentes en minerales claros (ricos en silicio) que se denominan leucocráticos o blancos y en lo contrario, cuando denominan en la roca los minerales oscuros, negruzcos, que son pobres en sílice pero ricos en hierro y magnesio se denominan minerales melanocráticos o férricos entre los que figuran el pridoto, anfebal, piroxeno, mica negra, etc. También en las rocas ígneas es fácil distinguir los extremos: por ejemplo la familia del granito con abundancia de minerales claros en comparación con la peridotita que tiene ausencia de minerales claros, por lo cual se puede decir que es una roca “ Holomelanocrata” y al lado de estas si se tiene el grabo sería una roca “ Mesocrática “.

 COMPOSICIÓN QUÍMICA Esta propiedad exige análisis químico que al hacerlo dan más facilidad a la composición mineralógica sobre la naturaleza del magma original y este es el único método aplicable a las rocas no cristales. Por su composición química las rocas se clasifican en: ácida o rica en sílice y en rocas básicas que son ricas en hierro y magnesio. Con toda la grama intermedia entre los extremos del granito y la peridotita así como los meteoritos pétreos pasando por la sienita nefelínica, diorita cuarcífera, común y grabo.

 TIPOS DE ROCAS IGNEAS. Teniendo en cuenta las condiciones bajo las cuales se enfría el magma, las rocas ígneas se subdividen en:  Rocas ígneas plutónicas. Son aquellas que se han formado por el enfriamiento y solidificación del magma a grandes profundidades. Ej. el granito, la granodiorita, etc.  Rocas ígneas volcánicas o extrusivas. Estas rocas se han formado por el enfriamiento y solidificación del magma en la superficie de la tierra o cerca de ella. Ej. andesitas, dacitas, etc.

4.3. ROCAS SEDIMENTARIAS Las rocas sedimentarias son rocas que se forman por acumulación de sedimentos que, sometidos a procesos físicos y químicos (diagénesis), resultan en un material de cierta consistencia. Pueden formarse a las orillas de los ríos, en el fondo de barrancos, valles, lagos y mares, y en las desembocaduras de los ríos. Se hallan dispuestas formando capas o estratos.  PROCESO DE DIAGÉNESIS La diagénesis es el proceso por el que los sedimentos se compactan y cementan para formar rocas diferentes de las que proceden. El proceso tiene lugar cerca de la superficie a temperatura y presión relativamente bajas, en el que se expulsa gases y agua. La compactación es la disminución de volumen de materiales no consolidados por la acción de la presión que ejercen los estratos. La cementación se produce cuando los materiales no consolidados se unen mediante otros materiales precipitados procedentes de la circulación de fluidos. Cuando la diagénesis forma masivas capas de rocas se denomina litificación.

 ROCAS SEDIMENTARIAS CLÁSTICAS

Son las formadas a partir de la sedimentación de trozos de otras rocas después de una fase de transporte. La clasificación de estas rocas se basa en los tamaños de los trozos que las componen. Las constituidas por trozos de tamaño grande son los conglomerados, las areniscas poseen granos de tamaño intermedio y los limos y arcillas poseen trozos muy pequeños.



CONGLOMERADO

Es una roca formada por fragmentos de roca cuyas angulosidades varían, llegando hasta la redondez. Estos fragmentos se encuentran cohesionados por una matriz de material fino que sirve de agente cementante. Como es evidente su mineralogía es compleja y totalmente variable.



ARENISCA

Es una roca formada por un esqueleto de granos de arena y espacios vacíos o poros, unidos por un material llamado cemento o matriz que puede ser silíceo o calcáreo. Clases de areniscas Ortocuarcita

El esqueleto está formado por un 90 a 95% de granos de cuarzo. El cemento puede ser calcáreo o silíceo.

Arcosa

Más del 25% de los granos del esqueleto son feldespatos.

Subarcosas

Con 10 a 25% de granos feldespatos en el esqueleto.

Grawacas

Más de un 25% del material es inestable (granos de feldespatos) y un 15% de matriz intersticial.

Subgrawacas

Caracterizadas por tener muy poca matriz y por predominar los poros. Menos el 75% de cuarzo.

Molasas

Areniscas

calcáreas

blandas

con

conchas

de

moluscos intercaladas con horizontes de lutitas y conglomerados.



LUTITAS

Son arcillas litificadas, variando su grado de diagenización. Las arcillas que las componen pueden ser: caolín, montmorillonita o illita. Granos con tamaños menores a 0.002 mm. 

LIMONITAS

Son limos litificados. Su característica es el tamaño del grano que varía entre 0.02 y 0.002 mm.



ARGILITAS

Son lutitas o limonitas con un grado de diagenización muy alto. 

MARGAS.

Son arcillas litificadas con un porcentaje de carbonato de calcio. 

TILLITA.

Es un conglomerado compuesto por material anguloso y estriado por la acción glaciar. Se caracteriza por una mala clasificación del material.

 ROCAS SEDIMENTARIAS NO CLÁSTICAS. Son las formadas a partir de la precipitación de determinados compuestos químicos en soluciones acuosas o bien por acumulación de substancias de origen orgánico. Un tipo muy común es la roca caliza, formada en su mayor parte por restos de organismos como corales, algas, etc. aunque también puede originarse por precipitación de cementos calcáreos. 

ROCAS SILÍCEAS

De origen

Diatomitas

orgánico

Roca

formada

por

acumulación

directa de material orgánico silíceo (caparazones de diatomeas)

De origen químico

Radiolaritas

Restos de radiolarios

Pedernal

En medio calcáreo

Challes

En medio parcialmente calcáreo

Menilitas

Riñoncitos de ópalo, medio silíceo

Pedernales Nécticos

Porosos

Tripolis

Roca silicea, porosa, liviana, eluviación de calizas silicias.



ROCAS CARBONATADAS

Calcáreas

De origen

Calizas coralinas

CaCO3

orgánico

Calizas foraminíferas Lumaquelas (fragmentos de conchas) Creta Calizas bituminosas (carbonáceas, bitumen)

De origen químico

Calizas lagunares Travertinos, estalactita y estalagmitas Calizas margosas con arcillas

Dolomíticas Dolomitas

Rocas cuya composición es CO3Ca y CO3Mg (carbonatos de calcio y magnesio)



ROCAS FERRUGINOSAS.

Fierro olítico, silicatos ferruginosos, etc. 

ROCAS FOSFATADAS

Constituidas por fosforita y fosfatos en general. 

EVAPORITAS

Carbonatos, sulfatos, cloruros, bromuros, sales residuales. 

ROCAS CARBONOSAS

Carbón, turba. 

ROCAS HIDROCARBURADAS

Petróleo, gas natural, asfalto

4.4. ROCAS METAMÓRFICAS Cualquier roca cuando se somete a intensas presiones y temperaturas sufre cambios en sus minerales y se transforma en un nuevo tipo que llamamos ROCA METAMÓRFICA. El proceso metamórfico se realiza en estado sólido, es decir las transformaciones se producen sin que la roca llegue a fundirse. La mayoría de las rocas metamórficas se caracterizan por un aplastamiento general de sus minerales que hace que se presenten alineados. Esta estructura característica que denominamos foliación se ve muy bien en rocas como las pizarras, los esquistos y los gneises.



GNEIS

Por su composición y grano grueso se parece al granito pero difiere de él porque presenta bandeamiento. Estas bandas son producidas por segregación del cuarzo y feldespato; que se intercalan con minerales oscuros como hornablenda y micas. Los gneis son originados por metamorfismo de alto grado a partir de cualquier tipo de roca.



ESQUISTO

Es una roca producida por metamorfismo regional que se caracteriza por presentar laminaciones o planos de esquistosidad, debido a lo cual la roca se rompe fácilmente. Puede originarse a partir de cualquier roca ígnea, sedimentaria o metamórfica de bajo grado.



CUARCITA

Es una roca formada esencialmente por cuarzo derivado del metamorfismo intenso de las areniscas. No presenta foliación y se caracteriza por no tener espacios porosos. Generalmente es de color blanco, pero las impurezas pueden variar su coloración.



PIZARRAS

Son rocas metamórficas de grano fino con esquistosidad perfecta. Clivaje pizarroso. Consiste de granos de cuarzo, micas y arcillas muy difíciles de distinguir a simple vista. Se origina por el metamorfismo de la lutita o limonita de granos finos. Se caracteriza por su dureza y la tendencia a fracturación en planos paralelos.



FILITA

Es una roca esquistosa de grano fino que algunas veces presenta bandeamiento. La superficie de esquistosidad presenta un brillo lustroso por la mica y la clorita que la componen. Tiene el mismo origen que la pizarra pero su grano es más grande como consecuencia de un metamorfismo más intenso.



ANFIBOLITA

Es una roca metamórfica de grano grueso compuesta fundamentalmente por hornblenda y plagioclasas. Presenta una esquistosidad menor que los esquistos típicos y es producida por metamorfismo regional. Puede ser verde, gris o negro. Algunas veces contiene minerales como epidota, augita, biotita y almandino



MÁRMOL.

Es una roca metamórfica compuesta principalmente de calcita y/o dolomita y no presenta clivaje. Su grano es grueso. Se produce por metamorfismo regional o de contacto a partir de la caliza o la dolomita. Generalmente es de color blanco, pero las impurezas pueden darle muy variadas tonalidades, incluso hasta presentar bandeamientos por cambio de coloración.

4.5. YACIMIENTOS PERUANOS  COBRE (CU) Es el que se exporta en más volumen. El yacimiento mayor es Cuajone y Toquepala, ambos explotados por una empresa Southern Perú Copper Corporation. Otros Cerro verde (Arequipa), Tintaya (Cusco), Quellaveco (Moquegua), Michiquillay (Cajamarca), Toromocho (Junín), Cobriza (Huancavelica), Antamina (Ancash).

Yacimiento Cuajone

 ORO (AU) Está en acelerada explotación y exportación. El mayor yacimiento es Yanacocha (Cajamarca) propiedad de New Mont y asociada a la empresa nacional Buenaventura, Pierina (Ancash) de propiedad de Barrick Gold. y las reservas auríferas de Chicama y Carabaya.

Yacimiento de Yanacocha

 HIERRO (FE) El más explotado es el yacimiento de Marcona (Ica), y Tambo Grande (Piura).

Yacimiento de Marcona

 CARBÓN MINERAL Cuenca del Río Santa (Ancash), Goyllarisquizga (Pasco), Oyón (Lima), Hatunhuasi (Junín), Cuenca del alto chicama (Cajamarca).  POLIMETÁLICOS (PLOMO, PLATA, ZINC) San Vicente (Junin), Casapalca (Lima), Huarón (Cerro de Pasco), Atacocha (Pasco), Millpo, Raura (Pasco), San Cristóbal (Junín), Julcani (Huancavelica), Arcata (Arequipa).

Atacocha (Pasco)

 PETRÓLEO En la Selva (Omagua) ocupa su mayor porcentaje: trompeteros, Pavayacu, San Juan, Capirona, Nueva Esperanza, Yanayacu, Capahuari (Loreto). También se extrae crudo en el Zócalo de Piura y en los tablazos: El Alto, Lobitos, Brea y Pariñas (Piura).

Selva Omagua

 GAS NATURAL En la costa noreste, zócalo y selva norte uso industrial doméstico (gas licuado). El Área de mayor reserva de encuentra en Camisea (Cusco – Ucayali).  FOSFATOS Bayovar (Piura); se le considera uno de los mayores yacimientos del mundo.

4.6. PROPIEDADES QUE DEBEN REUNIR LAS PIEDRAS DE CONSTRUCCIÓN Las propiedades que deben cumplir las piedras en la construcción son:

 Deben ser homogéneas, compactas y de grano uniforme.  Deben carecer de grietas, coqueras, nódulos y restos orgánicos, lo que se aprecia fácilmente por el sonido claro al golpearlas con el martillo;  Deben tener resistencia mecánica acorde con el trabajo que se le asigna. Deben rechazarse las piedras que al golpearlas no den fragmentos de aristas vivas  No deben alterarse por los agentes atmosféricos (humedad, agua, hielo, etc.);ç  Deben ser resistentes al fuego  No deben ser absorbentes o permeables en proporción mayor del 4,5% de su volumen  Deben tener adherencia a los morteros  Deben dejarse labrar fácilmente.

Cuando está expuesta bajo la influencia de los agentes climáticos durante un tiempo suficiente, la roca más dura y estable se puede transformar por acción física o química en un material con otro comportamiento y características, inclusive en suelo. De aquí que las propiedades de una roca dependa fundamentalmente del grado en que haya sido alterada por dichos agentes climáticos.

4.7. PRESERVACIÓN DE PIEDRAS NATURALES  UTILIZACIÓN DE LA PIEDRA La 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. 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. - 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.

 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 más perjudiciales que los que tienen la misma porosidad pero con los poros rectos.  PRESERVACION 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 sí. 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, ebido 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.

4.8. CONCLUSIONES

 Los materiales pétreos naturales son indispensables en la vida del ingeniero, por medio de estos materiales podemos estar seguros de cómo y cuándo utilizarlos.  Estos materiales especialmente las rocas son necesarias para aplicar en una debida obra a realizar.  Es necesario saber diferenciar a un material de otro, de esta manera saber el cómo aplicarlo en la ingeniería.