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“Año del Diálogo y la Reconciliación Nacional”

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

CURSO

:

GEOLOGÍA APLICADA

DOCENTE : Ing. BERNAL ALVA HÉCTOR

ESTUDIANTE: KATHERIM JULISSA PACHECO GRADOS CICLO: II -C

DEDICATORIA Este trabajo está dedicado a toda la juventud universitaria por el esfuerzo y dedicación que ponen en sus estudios, con la finalidad de servir a la ciudadanía con sus conocimientos y creatividad. Principalmente a nuestros padres por sus apoyos incondicionales y el amor, preocupación y dedicación que nos tienen llegando a ser ellos nuestra estela en nuestro camino universitario.

INTRODUCCIÓN

En nuestra vida cotidiana estamos rodeados de minerales, quizá no en su estado puro o natural sino constituyendo una serie de materiales industriales, construcción, electricidad, mezclas, aleaciones, productos fármacos, etc. e inclusive hasta en los alimentos. En nuestro caso nombraremos aquellos minerales que sean componentes de los diversos materiales de la industria de la construcción por ser el campo de acción de la Ingeniería Civil. Muchas sustancias minerales naturales, como la arcilla, las gravas y las rocas se utilizan como materias primas para fabricar productos de construcción en edificación y obra civil (puentes). En este sentido, la arcilla, la piedra, los metales y las arenas y las gravas son los recursos minerales más básicos utilizados en la fabricación de los materiales de construcción. Algunos recursos minerales (p.e. los áridos) sufren un mínimo procesado, mientras otros recursos minerales (p.e. las calizas para cemento) necesitan complejos procesos para la obtención del producto final en la construcción. Los metales son también otra materia prima mineral que necesita un complejo procesado para obtener el producto de construcción, por ejemplo el acero (aleación metálica cuyo principal componente es el hierro), utilizado como elemento estructural en grandes edificios y como elemento para cubiertas

LOS MINERALES Y SU USO EN LA INGENIERÍA CIVIL La corteza es la capa más externa de la Tierra y se compone de rocas. Todas estas rocas están formadas por minerales. Los minerales son los constituyentes sólidos de todas las rocas ígneas, sedimentarias y metamórficas y se presentan como cristales. Un mineral puede definirse como una sustancia inorgánica natural que tiene una composición química particular y una estructura atómica regular. Los minerales son compuestos y elementos químicos (Sn, Sb, Cr, Fe, Ni, Mg, Au, Ag, Cu, Calcita, cuarzo, Diamante) formados mediante procesos inorgánicos, es decir con propiedades físicas – químicas homogéneas y de composición. Se forman al enfriarse el magma (material rocoso fundido) se empiezan a cristalizar y a crecer.

Las propiedades de un mineral son:  Color: como el granito es negro  Brillo: la pirita es dorada  Caras: la pirita tiene caras lisas  Dureza: la calcita es de dureza intermedia  Color de raya: algunos minerales tienen el mismo color de raya que de su textura  Sabor: la calcita no es salada. Otras propiedades son: Peso específico, magnetismo, olor, etc

CALCITA La calcita (CaCO3) es el mineral más estable que contiene carbonato de calcio, tiene variedad de colores y es de baja dureza, pero su característica distintiva es su alta reactividad con los ácidos, que se manifiesta con una fuerte efervescencia. Es el principal componente de las rocas calizas. Uso en la Ing. Civil: El uso principal es su contribución a la elaboración de mortero que se utiliza en unión de ladrillos, bloques de hormigón, rocas y azulejos en la construcción. Muy explotado en canteras de las que se extrae en gran cantidad para una amplia variedad de usos, desde utilización para fabricar cementos y morteros, tal como piedras de construcción de caliza y mármol, rocalla y grava también para la construcción,

DOLOMITA Es un carbonato doble de calcio y magnesio con formula Ca.Mg(CO3)2 y es el componente principal de la roca del mismo nombre. Parte del magnesio puede estar reemplazado por hierro y menos frecuente por manganeso. La dolomita es generalmente de color blanco o gris y a veces incolora Es un excelente medio de suspensión en las pinturas cuando se usan pigmentos de tipo denso. En las resinas sirve para neutralizar y endurecer, para la fabricación de barnices y otros objetos y para dar cuerpo en la fabricación de los lacres para sellar.

CAOLIN Es una arcilla muy blanda familia de silicato de aluminio hidratado formado por la descomposición de feldespato y otros silicatos de aluminio. Esta descomposición se debe a los efectos prolongados de la erosión. La formación del caolín se debe a la descomposición del feldespato por la acción del agua y del dióxido de carbono. Fórmula: Al2 Si2 O5 (OH)4

Uso en la Ing. Civil: Se usa como terraplén y como material crudo en la formulación de crisolita y placas de vidrio. Usado para producir arcillas pesadas. En pistas para aterrizaje de aviones y en mezclas termoplásticas para techar. Como relleno en linóleo y en cementos resistentes a los ácidos y refractarios. En cojines de fieltro para paneles o tableros de metal. En revestimientos plásticos para ductos, ladrillos para pisos y para sellar mezclas. En mezclas termoplásticas para techar. En el concreto mejora la durabilidad, remueve el hidróxido de calcio químicamente activo, mejora la porosidad y la adhesión entre el cemento, la arena y la grava.

HEMATITA La hematita, hematites u oligisto es un mineral compuesto de óxido férrico, cuya fórmula es (Fe2O3 ) y constituye una importante mena de hierro ya que en estado puro contiene un 70% de este metal. Uso en la Ing. Civil: El hierro proveniente de la hematita se utiliza en la fabricación de acero y del fierro corrugado que es muy fundamental en la construcción como parte de las estructuras como zapatas, vigas, etc.

YESO El yeso (CaSO4·2H2O) es un mineral compuesto de sulfato de calcio hidratado; también, una roca sedimentaria de origen químico. Son minerales muy comunes y pueden formar rocas sedimentarias. Uso en la Ing. Civil: Es usado para revestir paredes, techos, etc . Pero su fundamental uso es en la industria del cemento, siendo añadido a este para obtener un mejor fraguado en el momento de la construcción.

EL USO DE CARBONATOS Y EL YESO EN LA ELABORACION DEL CEMENTO El cemento portland consume grandes cantidades de minerales industriales, dicho cemento se obtiene por calcinación de una mezcla de materiales carbonatados y arcillas, lo que da lugar al Clinker al cual se le añade yeso para regular el fraguado. El yeso es un sulfato de calcio hidratado y como tal tiene un campo de aplicación en el cemento. El yeso calcinado es sulfato de Ca hidratado y es material de construcción que mezclado con agua es moldeable y fragua endureciéndose.

OTROS MINERALES USADOS EN LA ING CIVIL: Existen otros tipos de minerales utilizados en la Ing. civil cuyo uso no es directo, sino que se encuentran en la composición de diversas rocas, como el granito, mármol, arenas y diversos materiales que se usan en la construcción. Dichos minerales son el cuarzo, biotita, feldespatos, dolomitas, etc. Es por ello la conveniencia de nombrar dichas rocas y señalar los minerales que están dentro de estas.

GRANITO Es una roca ígnea plutónica muy usada en la construcción, constituida esencialmente por cuarzo, feldespato y mica, actualmente usado en suelos (en forma de losas), aplacados y encimeras. Tiene muchas aplicaciones en la construcción debido a su abundancia, firmeza y aspecto atractivo. Se utiliza para adoquines, grava, acabados de piso, fachadas de cocina, baño y chimeneas. Es susceptible a la lluvia ácida y por lo tanto en la actualidad está siendo reemplazado por el mármol para monumentos y edificios públicos

CUARZO El cuarzo es un mineral que abunda en la tierra. Es el más común sobre la corteza terrestre luego de los feldespatos. La composición básica de este mineral está dada por la importante presencia de sílice. Podemos encontrarlo en las rocas ígneas, metamórficas y sedimentarias. El óxido de silicio, compuesto principal del cuarzo, se utiliza para la elaboración de cementos, cerámicas y vidrios.

BIOTITA Con el término biotita se distingue a un grupo de minerales del tipo de los filosilicatos. Todos nos hemos familiarizado, en alguna oportunidad, con la mica. Pues bien, los minerales que componen el grupo biotita son parte de lo que denominamos mica. Las principales características de la biotita las podemos resumir de la siguiente manera: La mica es un poderoso aislante térmico y eléctrico. Es altamente resistente a las temperaturas, por eso sus usos industriales y domésticos son numerosos. Una de las aplicaciones más antiguas y que todos alguna vez hemos visto, es como parte de las ventanas de salamandras y otras estufas a leña. En el caso de la mica molida húmeda, su uso está íntimamente vinculado a la industria de la pintura y del revestimiento, debido a su lustre, resbalamiento y brillo. Algunos papeles para pared y revestimiento, están elaborados con mica molida en húmedo. Para la mica molida a seco, se utiliza el método de martillo para su molienda y luego se pasa por zaranda, para una posterior clasificación. El uso de este tipo de mica, lo podemos ver en las varillas par soldaduras, la confección de electrodos, y en la fabricación de algunos tipos de cementos. Suele utilizarse la mica molida a seco en la fabricación de tejas, ladrillos de concreto y en la terminación de techos.

FELDESPATOS El nombre de feldespato corresponde a un grupo extenso de minerales formados por silicatos de aluminio combinados en sus tres formas: potásicos, sódicos y cálcicos. En la fabricación de: ladrillo vidriado, baldosas huecas, muros y paredes divisorias de vidrio. Aumenta la resistencia química a la corrosión, mejora las características de trabajo del vidrio, su dureza, durabilidad, resistencia a la ralladura y a su rompimiento. Las cerámicas son el segundo consumidor de feldespato después del vidrio, siendo los de tipo potásico y sódico los más utilizados. La principal aplicación del mineral es en la manufactura de porcelana vítrea y semi-vítrea, lozas para paredes y techos; en azulejos para pisos y paredes; porcelana eléctrica y sanitaria El área principal de aplicación del feldespato como carga es en pinturas y un pequeño porcentaje en plásticos, cauchos y adhesivos, puede actuar también como barrera para el polvo, la suciedad, la humedad y los químicos; también actúa como cargas de espacios, pueden aislar, reducir ruido y vibraciones.

ORIGEN DEL MAGMA

En función de las pruebas científicas disponibles, la corteza y el manto terrestres están compuestos fundamentalmente de rocas sólidas, no fundidas. Aunque el núcleo externo es fluido, está formado por un material rico en hierro, muy denso y que está situado a bastante profanidad dentro de la tierra. El magma es un fundido silicatado que contiene siempre una cantidad más o menos importante de gases. Solo hay magmas en ciertas zonas de la corteza y del manto. El magma se origina por aumento de la temperatura en la zona de la fricción de dos placas, por llegada de materiales calientes. Por disminución de presión, en los rif (grieta originada por esfuerzos de distención en las dorsales oceánicas) y en las dorsales oceánicas. Y por incorporación del agua, disminuyendo el punto de fusión en las zonas de subducción.

EL CALOR Los trabajadores de las minas subterráneas saben que la temperatura aumenta con la profundidad. Aunque la velocidad con que aumenta con la temperatura varía de un lugar a otro, en la corteza superior oscila entre 20 y 30º C por kilómetro. El cambio de la temperatura con la profundidad se conoce como gradiente geotérmico. Los cálculos indican que la temperatura a 100 kilómetros de profundidad oscila entre 1.200 y 1400ºC. A estas elevadas temperaturas, las rocas de la corteza inferior y del manto superior están próximas a sus puntos de fusión, pero todavía están algo por debajo. Por tanto, están muy calientes pero, en esencia, todavía sólidas Hay varias maneras por medio de las cuales se puede generar, dentro de la corteza o el manto superior, el calor adicional suficiente para producir magma. En primer lugar, en las zonas de subducción, la fricción genera calor conforme grandes placas de corteza se deslizan unas sobre otras. En segundo lugar, las rocas de la corteza se calientan a medida que descienden hacia el manto durante la subducción. En tercer lugar, las rocas calientes del manto pueden ascender e introducirse en las rocas de la corteza. Aunque

todos estos procesos generan algo de magma, las cantidades producidas son relativamente pequeñas y la distribución está muy limitada. Como veremos, la mayor parte del magma se genera si la adición de otra fuente de calor. Las rocas que están cerca de su punto de fusión pueden empezar a fundirse si la precisión de confinamiento disminuye o si se introducen fluidos (volátiles). Ahora vamos a considerar los papeles de la presión y los volátiles en la generación de los magmas.

Este gráfico muestra la distribución de temperaturas calculadas para el manto y la corteza. Obsérvese que la temperatura aumenta significativamente desde la superficie hasta la base de la litosfera y que el gradiente de temperatura (ritmo de cambio) es mucho menor en el manto. Dado que la diferencia de temperatura entre la parte superior y la inferior del manto es relativamente pequeña, los geólogos deducen que debe producirse en él un flujo convectivo lento (el material caliente asciende y el manto frío desciende).

LA PRESIÓN. Si la temperatura fuera el único factor que determinara si una roca se funde o no, nuestro planeta sería una bola fundida cubierta por una fina capa exterior sólida. Esto, por supuesto, no es así. La razón es que la presión también aumenta con la profundidad. La fusión, que se acompaña de un aumento de volumen, se produce a temperaturas de más altas en profundidad debido a una mayor presión de confinamiento. O sea, un aumento de la presión de confinamiento produce un incremento de la temperatura de fusión de las rocas. A la inversa, la reducción de la presión de confinamiento reduce la temperatura de fusión de una roca. Cuando la presión de confinamiento disminuye lo suficiente, se dispara la fusión por descompresión. Esto puede ocurrir cuando la roca asciende como consecuencia de un corriente convectiva ascendente, desplazándose así a zonas de menor presión. (Recordemos que, aun cuando el manto es un sólido, fluye a velocidades muy lentas a lo largo de escalas temporales de millones de años) Este proceso es responsable de la generación de magmas a lo largo de los límites de placa divergentes (dorsales oceánicas) donde las placas se están separando LOS VOLÁTILES. Otro factor importante que afecta a la temperatura de fusión de las rocas es su contenido en agua. El agua y otras sustancias volátiles actúan al igual que la sal para fundir el hielo. Es decir, las sustancias volátiles hacen que la roca se funda a temperaturas inferiores. Además, el efecto de los volátiles se incrementa con el aumento de la presión. Por consiguiente, una roca en profundidad tiene una temperatura de fusión mucho menor que una roca de la misma composición y bajo la misma presión de confinamiento. Por consiguiente, además de la composición de una roca, temperatura, la profundidad

(presión de confinamiento) y su contenido acuoso determinan si estará es estado sólido o líquido.

Curvas idealizadas de temperatura de fusión. Estas curvas muestran las temperaturas mínimas necesarias para fundir una roca dentro de la corteza terrestre. Obsérvese que el granito y el basalto anhidros funden a temperaturas cada vez más elevadas conforme aumenta la profundidad. Por el contrario, la temperatura de fusión del granito húmedo disminuye en realidad a medida que aumenta la presión de confinamiento.

Conforme Asciende una roca caliente del manto, se desplaza continuamente hacia zonas de menor presión. Esta disminución de la presión de confinamiento puede desencadenar la fusión, incluso sin calor adicional. Las sustancias volátiles desempeñan un papel importante en la generación de magmas en los límites de placas divergentes, donde láminas frías de litósfera oceánica desciendan hacia el manto. Conforme una placa oceánica se hunde, el calor y la presión

expulsan el agua de las rocas de la corteza subducida. Estas sustancias volátiles, que son muy móviles, migran hacia el manto caliente que se encuentra por encima. Se cree que este proceso disminuye la temperatura de fusión de la roca del manto lo suficiente como para generar algunos fundidos. Los estudios de laboratorio han demostrado que la adición de tan sólo un 0,1 por ciento de agua puede reducir el punto de fusión del basalto en hasta 100ºC.

Conforme una placa oceánica desciende hacia el manto, el agua y otros compuestos volátiles desaparecen de las rocas de la corteza subducida. Estos volátiles disminuyen la temperatura de fusión de las rocas del manto lo bastante como para generar fusión. En resumen, los magmas pueden generarse bajo tres tipos de condiciones: (1) por aumento de la temperatura; por ejemplo, un cuerpo magmático de una fuente profunda intruye y funde las rocas de la corteza; (2) una disminución de la presión (sin la adición de calor) puede causar fusión por descompresión, y (3) la introducción de volátiles (principalmente agua) puede reducir la temperatura de fusión de las rocas del manto lo bastante como para generar magma.

EFLORESCENCIA

Se denominan Eflorescencias a los cristales de sales, generalmente de color blanco, que se depositan en la superficie de ladrillos, tejas y pisos cerámicos o de hormigón. Algunas sales solubles en agua pueden ser transportadas por capilaridad a través de los materiales porosos y ser depositadas en su superficie cuando se evapora el agua por efecto de los rayos solares y/o del aire. Comúnmente se distinguen dos tipos de eflorescencias: 

Eflorescencia Primaria Se forma debido a la humedad de la obra recién terminada. Comúnmente este tipo de eflorescencia es inevitable, pero desaparece en pocos meses.



Eflorescencia Secundaria Aparecen en obras de más de un año de antigüedad debido a condiciones desfavorables propias de la estructura o del medio (alta porosidad, elevada humedad permanente, defectos constructivos, etc.). Son evitables. ORIGEN DE LAS SALES Los morteros y sus agregados son la principal fuente de sales y causa de la aparición de la mayoría de las eflorescencias. El terreno puede contener sales, el contacto directo entre el terreno y el muro o el suelo sumado a la humedad del mismo es otra de las causas frecuentes de eflorescencias. Los ladrillos, baldosas y tejas pueden llegar a contener algunas sales. Debido a la composición química de las materias primas utilizadas en su proceso de manufactura y a las altas temperaturas utilizadas, es raro que éstas sean fuentes de eflorescencias. Sin embargo, como el lugar donde aparecen las manchas es en la superficie de los ladrillos, pisos o tejas, es común que erróneamente se culpe a estos materiales de ser la causa de las eflorescencias. ORIGEN DEL AGUA

   

La lluvia y el viento, que producen el ingreso de agua en el material cerámico y mortero disolviendo las sales. Agua de condensación. Si bien los muros pueden estar aislados, a veces el agua se produce por condensación intersticial dentro de los mismos. Agua utilizada en la obra. En algunos lugares el agua de pozo utilizada en la obra puede contener elevada concentración de sales. El terreno donde está asentada la construcción generalmente es húmedo. Debe preverse que la mampostería o el contrapiso no permitan el contacto de las sales y el agua. El diseño juega un papel importante. Debe impedirse que se produzca este contacto mediante barreras impermeables, evitando fisuras, filtraciones, etc.

CONCLUSIONES 

Es imposible concebir el desarrollo de la humanidad sin el concurso de los minerales, no tendríamos obras de ingeniería civil (edificios, puentes, represas etc.).

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Las rocas son materiales solidificados de la superficie terrestre, compuesto de uno o varios minerales y también de sustancias amorfas no cristalinas.

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Algunos minerales son parte de las rocas más usadas en la construcción.

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El magma tiene su origen en la fundición de la corteza terrestre mediante un proceso donde intervienen el calor, la presión y materiales volátiles.

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La eflorescencia ocurre por la capilaridad de los materiales porosos, puede ser prevenido.

LINKOGRAFÍA



http://www.docentes.unal.edu.co/jmmonteroo/docs/Resumen%20rocas%20inge nieros.pdf



revistas.ustatunja.edu.co/index.php/lingenieux/article/download/98/73



https://prezi.com/qapvhc3s_wpz/rocas-y-minerales-en-la-ingenieria-civil/



https://es.scribd.com/document/258978215/Importancia-de-Los-MineralesPara-La-Ingenieria-Civil



https://www.rutageologica.cl/index.php?option=com_content&view=article&id=3 89&Itemid=90&limitstart=12



https://www.sgm.gob.mx/Web/MuseoVirtual/Informacion_complementaria/Mag ma.html