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Tema 6: Las piedras naturales y los suelos.
1. Los minerales en la naturaleza. Origen y clasificación de las piedras naturales.
2. Estructura, tipos y propiedades de las piedras naturales.
3. Extracción, procesado y aplicaciones de las piedras naturales en Construcción.
4. Tipos de suelos. Arquitectura con tierra.
5. Los áridos. Normativa, designación y aplicaciones.
MATERIALES DE CONSTRUCCIÓNCurso 2007-2008. Escuela Técnica Superior de Arquit ectura.
Profesor Gonzalo Barluenga Badiola
Objetivos Docentes del Tema 6:
• “Conocer y diferenciar los tipos, estructura, propiedades y aplicaciones constructivas de las piedras naturales en Arquitectura y Urbanismo.”
• “Conocer las aplicaciones de los suelos como material de construcción.”
Las piedras naturales y los suelos.
• La corteza terrestre está formada por materiales sólidos (principalmente de origen mineral).
• Se distinguen dos tipos de materiales:
Rocas: agregados masivos de minerales (consolidados).
Suelos: agregados no consolidados (minerales y mat. org.)
• Usos como materiales de construcción:
Rocas Piedras y áridos (machaqueo)
Suelos Arcillas y áridos
Los minerales en la naturaleza
• Los minerales son sustancias sólidas con composición química determinada y estructura cristalina.
• Los más abundantes son:
Nitratina y salitreMetalesNitratosPirita, blenda, galenaFe y CuSulfuros
ApatitoCaFosfatos
Yeso, alabastroCaSulfatosFeldespato, micaAl, Na, Ca, K y MgSilicatosAlúmina, cuarzoAl, Fe y SiÓxidos e hidróxidos
Calcita y dolomitaCa y MgCarbonatosMineralesComposiciónTipo
Origen de las piedras naturales
Clasificación de las piedras naturales• Las piedras son rocas utilizadas en construcción y se
clasifican por su origen geológico:
0,5 - 3 %20 - 40 %0,5 - 3 %Pabierta
MármolPizarra y esquistos
Gneis
Areniscas, Margas
Caliza, TravertinoAljez, Alabastro
GranitoBasalto
Pórfidos
Usadas en construcción
≅ 2,5 g/cm3< 2,5 g/cm3> 2,5 g/cm3Daparente
200 - 900 ºCHasta 200 ºC550 - 1300 ºCTemp. form.
Transformación por calor y presión
Erosión, transporte y sedimentación
Magma solidificado
Origen
MetamórficasSedimentariasÍgneasTipo
Estructura y propiedades de las piedras naturales
• Como en cualquier material natural, las propiedades no son siempre iguales (imperfecciones y heterogeneidad).
• Éstas dependen de su composición (origen) y estructura:
Microestructura: mono o policristalina (polifásica).
Macroestructura: porosas o compactas.
• Las propiedades físicas y mecánicas de las piedras condicionan su procesado y aplicaciones.
• Propiedades a considerar: porosidad (absorción, permeabilidad, heladicidad, entumecimiento, etc.), densidad, dureza, resistencia y durabilidad.
Granito (ígnea intrusiva-plutónica)
• Policristalina polifásica (cuarzo, feldespato y mica).
• Muy dura (pulido posible pero difícil).
• Propiedades:
Descomposición químicaDurabilidad
InapreciableEntumecimiento
5-8 mm (DIN 52108)Desgaste
10-20 MPaResistencia flex.
180-240 MPaResistencia comp.
6-7 (Mohs)Dureza
2,5 – 3,2 g/cm3D aparente
0,3 – 0,5 %Porosidad
Tipos:
Blanco Cristal
Gris Perla
Rosa Porriño
Negro Sudáfrica
Rojo África
Verde imperial
Granitos
Rojo ÁfricaRosa Porriño Negro Sudáfrica
Gris Perla Verde Imperial Blanco Cristal
Arenisca (sedimentaria cementada)
• Arenas silíceas cementadas
• Fáciles de tallar (no se pueden pulir).
• Propiedades:
DescomposiciónDurabilidad
0,7 mm/mEntumecimiento
5-8,5 mm (DIN 52108)Desgaste
3-20 MPaResistencia flex.
30-200 MPaResistencia comp.
1-5 (Mohs)Dureza
1,9 – 2,5 g/cm3D aparente
5 – 30 %Porosidad
Tipos:
Novelda
Villamayor
Duero
Quintanar
Amarilla
Roja
Areniscas
Villamayor Duero
Quintanar Amarilla
Ojo de perdiz
Roja
Caliza (sedimentación química)
• Precipitación química de carbonatos
• Fácil labra y pulimento parcial.
• Propiedades:
Desgastable (erosión)Durabilidad
0,8 mm/m (porosas)Entumecimiento
15-40 mm (DIN 52108)Desgaste
5-15 MPaResistencia flex.
20-180 MPaResistencia comp.
3-4 (Mohs)Dureza
1,9 – 2,8 g/cm3D aparente
0,1 – 15 %Porosidad
Tipos:
Blanco Paloma
Rosa Sepúlveda
Crema Castilla
Piedra de Boñar
Piedra de Silos
Páramo
Calizas
Blanco Paloma Rosa Sepúlveda Crema Castilla
Piedra de Boñar Piedra de Silos Páramo
Travertino (sedimentaria por precipitación)
• Son piedras constituidas por tobas calizas.
• Son porosas y contienen restos de plantas e impresiones.
• Suelen confundirse con mármoles, aunque son menos densos.
RojoOroIbérico
Alabastro (sedimentaria evaporítica)• Piedra caliza translúcida, de color blanco, rosado o
amarillento (también puede ser de yeso).
• Fácil talla y pulido. Frágil y degradable.
• Es parecido al mármol aunque más blando.
• Permite el paso de la luz (parcialmente).
Mármol (metamórfica)
• Proceden de calizas metamórficas (recristalizadas).
• Fácil labra y pulimento.
• Propiedades:
Desgastable (erosión)Durabilidad
0,8 mm/m (porosas)Entumecimiento
15-40 mm (DIN 52108)Desgaste
5-15 MPaResistencia flex.
80-120 MPaResistencia comp.
3-4 (Mohs)Dureza
2,5 – 2,7 g/cm3D aparente
0,1 – 0,5 %Porosidad
Tipos:
Blanco Macael
Crema Marfil
Marrón Imperial
Rojo Alicante
Negro Marquina
Verde Monreal
Mármoles
Negro MarquinaBlanco Macael
Rojo Alicante
Crema Marfil
Verde MonrealMarrón Imperial
Pizarra (metamórfica)
• Metamorfismo regional de arcillas sedimentadas.
• Grano fino y color negro o azulado.
• Pueden presentar contaminación por óxidos metálicos.
• Frágiles y exfoliables.
MulticolorFilitasGris
Gneis (metamórfica)
• Formación por metamorfismo regional intenso.
• Tiene una composición similar a los granitos.
• Se distinguen por la orientación en bandas de las micas.
• Presentan cristales de cuarzo grandes (ojo de sapo).
Extracción y procesado de la piedra
• La Cantería es el arte de obtención de piedra para aplicaciones diversas de la corteza terrestre.
• La Cantería trata los procesos de extracción, corte, labra, tratamiento, acabado y pulimento de la piedra.
• Estos procesos se realizan en la cantera (lugar donde se encuentra la piedra) y en el taller de cantería.
• El fin del proceso es obtener productos de piedra útiles en construcción.
Extracción de la piedra
CORTE CON HILO: CARA TRASERA
CORTE CON SIERRA: CARA INFERIOR Y LATERALES
Extracción de la piedra
Corte de la piedra (taller)
Marcado del corte Corte con radial
Transporte y almacenaje de placas cortadas
Tratamientos superficiales (Acabados)
• Tipos de acabados superficiales (de + a – fino):
Pulido (Mármoles y Granitos)
Apomazado (Calizas)
Flameado (Granitos)
Raspado (Areniscas)
Abujardado
Serrado, Cortado, Partido y Lajado.
• Producen diferentes texturas.
• No se pueden aplicar a todos los tipos de piedras.
Tratamientos superficiales (Acabados)
Aplicaciones de las piedras naturales en Construcción
• La piedra se utiliza en construcción para diferentes aplicaciones (estructurales, cerramientos, acabados).
• Suele usarse en elementos vistos (interior y exterior).
• Aplicaciones:
Obras de fábrica (sillería, mampostería).
Piezas complementarias (balaustres, jambas, dinteles).
Revestimientos de suelos y escaleras.
Revestimientos de paredes (Interior).
Aplacados y chapados (exterior).
Cubiertas (pizarras)
Aplicaciones de las piedras naturales en Construcción
Aplicaciones de las piedras naturales en Construcción
Aplicaciones de las piedras naturales en Construcción
Aplicaciones de las piedras naturales en Construcción (Cubierta)
Formatos piezas de Pizarra para cubierta
Productos de piedra natural
• La forma, dimensiones y acabados dependen de la aplicación y su situación (interior o exterior).
• Tipos habituales (por aplicaciones):
Mampostería: Piezas irregulares, careadas, sillarejos y sillares.
Revestimientos: Placas y plaquetas.
Pavimentos: Baldosas, adoquines y bordillos.
Cubiertas: Placas y piezas conformadas.
Normativa sobre piedras naturales para Construcción
• Los productos de piedra para Construcción deben cumplir las normas generales derivadas de su aplicación concreta (Código Técnico):
DB- SE- F. Resistencia y Estabilidad
DB- HE. Comportamiento térmico.
DB- HR. Comportamiento acústico.
• Productos con marcado CE: Baldosas, adoquines y bordillos exterior; Placas, plaquetas y baldosas interior; Pizarra y piedra para cubierta inclinada.
• El resto será obligatorio a partir de 2008.
(Sistema de evaluación 4: Marcado y Declaración).
Tipos de suelos• Los suelos son agregados no consolidados.
• Se distinguen dos tipos:
Coherentes: mezclas de arcillas y arenas.
Incoherentes: Granulares (arenas y gravas).
• Las arcillas se utilizan como material de construcción en forma de tapial y adobe y para la fabricación de materiales y productos cerámicos.
• Los suelos granulares se emplean como componente de materiales compuestos (normalmente conglomerados), como relleno, estratos filtrantes, drenajes y para fabricar vidrio (sílice).
Arquitectura con tierra• El material principal son las arcillas (minerales
laminares de partículas muy pequeñas).
• Tienen un comportamiento plástico al mezclarlas con agua. Muestran una gran adherencia.
• Aplicaciones:
Tapial: masa de tierra y paja, en encofrado
Adobe: bloques de tierra y paja, dejados secar al sol
Bloque compactado: piezas de tierra, arena y agua, prensados .
• Las soluciones actuales usan componentes para mejorar su comportamiento (cal, yeso, cemento, resinas, etc.)
Los áridos naturales
• Son materiales disgregados que se utilizan como componentes de materiales compuestos conglomerados (morteros y hormigones) o aglomerados.
• Son el componente mayoritario (entre el 40 y el 80 %).
• Constan de partículas incoherentes de diferentes tamaños.
• Se suelen clasificar:
Por tamaño: Zahorras, gravas, arenas y finos.
Por forma: rodados o angulosos (machaqueo de rocas).
Compacidad de un árido
• Representa la proporción de volumen de partículas sólidas respecto al volumen que ocupa el árido (Vap).
• Aumenta mezclando diferentes tamaños de grano: (Los pequeños rellenan los huecos de los grandes).
• Una mayor compacidad reduce la cantidad de pasta necesaria para fabricar materiales conglomerados.
Monogranular 2 tamaños de grano 3 tamaños de grano
Áridos: aplicaciones en Construcción
• Materiales conglomerados: Morteros, Hormigones y Piedra Artificial.
• Materiales aglomerados: Pavimentos bituminosos, capas de rodadura, piedra artificial.
• Rellenos: Capas de nivelación, drenajes.
• Pavimentos: Bases y suelos compactados.
• Protecciones: Impermeabilizaciones bituminosas autoprotegidas.
Áridos: Normativa y designación
• Desde 2004, los áridos deben obtener el marcado CE para su utilización en Construcción.
• Los áridos se designan en función de su naturaleza (composición), forma y tamaño máximo y mínimo.
• Normativa (en función de su aplicación):
Arenas en morteros de albañilería CTE DB-SE-F
Áridos para hormigones EHE-99
• Además de los áridos naturales, existen áridos artificiales y reciclados.
Tema 6: Las piedras naturales y los suelos.
1. Los minerales en la naturaleza. Origen y clasificación de las piedras naturales.
2. Estructura, tipos y propiedades de las piedras naturales.
3. Extracción, procesado y aplicaciones de las piedras naturales en Construcción.
4. Tipos de suelos. Arquitectura con tierra.
5. Los áridos. Normativa, designación y aplicaciones.
MATERIALES DE CONSTRUCCIÓNCurso 2007-2008. Escuela Técnica Superior de Arquit ectura.
Profesor Gonzalo Barluenga Badiola
Bibliografía de consulta recomendada. Tema 6
• Fernández Madrid, J.; Manual del granito para arquitectos, Asociación gallega de graniteros, 1996.
• García de los Ríos, J. I., Báez, J. M.; La piedra en Castilla y León, Junta de Castilla y León, 1994.
• Olarte, J. L. y Guzmán , E.; Manual de edificación con tierra armada: Diseño, cálculo y construcción con el sistema CET, D. G. Arquitectura CM, 1993.