Tema 5: Las piedras naturales y los suelos.

Tema 5: 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 piedrasnaturales.

3. Extracción, procesado y aplicaciones de las piedrasnaturales en Construcción.

4. Tipos de suelos. Arquitectura con tierra.

5. Los áridos. Normativa, designación y aplicaciones.

MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN. GRADO EN F. ARQUITECTU RA Y U.Curso 2018-2019. Escuela Técnica Superior de Arquit ectura.

Profesor Gonzalo Barluenga Badiola

Objetivos Docentes:

• “Conocer y diferenciar los tipos, estructura,propiedades y aplicaciones constructivas de laspiedras naturales en Arquitectura y Urbanismo.”

• “Conocer las aplicaciones de los suelos comomaterial 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: agregadosno consolidados(minerales y mat. org.)

• Usos como materiales de construcción:

Rocas Piedras y áridos (machaqueo)

Suelos Arcillas y áridos

Composición de las Piedras: Los minerales

• Los minerales son sustancias sólidas con composiciónquímica determinada yestructura cristalina.

• Los más abundantes son:

Tipo Composición MineralesCarbonatos Ca y Mg Calcita y dolomita

Óxidos e hidróxidos Al, Fe y Si Alúmina, cuarzoSilicatos Al, Na, Ca, K y Mg Feldespato, micaSulfatos Ca Yeso, alabastro

Fosfatos Ca ApatitoSulfuros Fe y Cu Pirita, blenda, galenaNitratos Metales Nitratina y salitre

Origen de las piedras naturales

Clasificación de las piedras naturales• Las piedras son rocas utilizadas en construcción y se

clasifican por su origen geológico:

Tipo Ígneas Sedimentarias Metamórficas

Origen Magma solidificado

Erosión, transporte y sedimentación

Transformación por calor y presión

Temp. form. 550 - 1300 ºC Hasta 200 ºC 200 - 900 ºC

Daparente > 2,5 g/cm3 < 2,5 g/cm3 ≅ 2,5 g/cm3

Pabierta 0,5 - 3 % 20 - 40 % 0,5 - 3 %

Usadas en construcción

Granito

Basalto

Pórfidos

Areniscas, Margas

Caliza, Travertino

Aljez, Alabastro

Mármol

Pizarra y esquistos

Gneis

Estructura y propiedades de las piedras naturales

• Como en cualquier material natural, las propiedades noson 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 piedrascondicionan 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 y caro).

• Propiedades:

Porosidad 0,3 – 0,5 %

D aparente 2,5 – 3,2 g/cm3

Dureza 6-7 (Mohs)

Resistencia comp. 180-240 MPa

Resistencia flex. 10-20 MPa

Desgaste 5-8 mm (DIN 52108)

Entumecimiento Inapreciable

Durabilidad Descomposición química

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 y raspar (no se pueden pulir).

• Propiedades:

Porosidad 5 – 30 %


Dureza 1-5 (Mohs)



Desgaste 5-8,5 mm (DIN 52108)

Entumecimiento 0,7 mm/m

Durabilidad Descomposición

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 (apomazado).

• Propiedades:

Porosidad 0,1 – 15 %


Dureza 3-4 (Mohs)




Entumecimiento 0,8 mm/m (porosas)

Durabilidad Desgastable (erosión)

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 eimpresiones.

• Suelen confundirse con mármoles, aunque son menosdensos (más porosos).

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:

Porosidad 0,1 – 0,5 %


Dureza 3-4 (Mohs)




Entumecimiento Muy bajo

Durabilidad Desgastable (erosión)

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 paraaplicaciones 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 seencuentra la piedra) y en el taller de cantería.

• El fin del proceso es obtener productos de piedra útilesen construcción.

Extracción de la piedra (Cantera)

Extracción tradicional de la piedra

CORTE CON HILO: CARA TRASERA

CORTE CON SIERRA: CARA INFERIOR Y LATERALES

Extracción industrial de la piedra

Corte de la piedra (taller)

Marcado del corte Corte con radial

Transporte y almacenaje de placas cortadas

REFUERZO DE PLACAS DE GRANDES

DIMENSIONES CON RESINA Y MALLA DE

FIBRA DE VIDRIO

Corte de cantos (taller)

Torneado (taller)

Tallado (taller)

Tratamientos superficiales (Acabados)

• Tipos de acabados superficiales (de + a – fino):

Pulido (Mármoles y Granitos)

Apomazado (Calizas)

Flameado con calor (Granitos)

Raspado (Areniscas)

Abujardado (golpeado con cabezal de puntas)

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 diferentesaplicaciones (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 (Cubierta)

Formatos piezas de Pizarra para cubierta

Productos de piedra natural

• La forma, dimensiones y acabados dependen dela 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 debencumplir las normas generales derivadas de suaplicación concreta(Código Técnico):

DB- SE- F. Resistencia y Estabilidad (muros)

DB- HE. Comportamiento térmico (fachadas).

DB- HR. Comportamiento acústico (fachadas).

• Productos conmarcado CE: Baldosas, adoquines ybordillos exterior; Placas, plaquetas y baldosas interior;Pizarra y piedra para cubierta inclinada; Piezas parafábrica de albañilería.

(SEC 3-4: Marcado y Declaración + Ensayo Inicial).

Tipos de suelos• Los suelos son agregados no consolidados.

• Se distinguen dos tipos:

Coherentes (arcillosos): mezclas de arcillas y arenas.

Incoherentes (arenosos): Granulares (arenas y gravas).

• Las arcillas se utilizan como material de construcciónen forma de tapial y adobe y para la fabricación demateriales y productos cerámicos.

• Los suelosgranulares se emplean como componente demateriales compuestos (normalmente conglomerados),como relleno, estratos filtrantes, drenajes y para fabricarvidrio (sílice).

Arquitectura con tierra• El material principal son las arcillas (minerales

laminares de partículas muy pequeñas).

• Tienen un comportamiento plástico al mezclarlas conagua. 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 mejorarsu comportamiento (cal, yeso, cemento, resinas, etc.)

Arquitectura con tierra (tapial)

Arquitectura con tierra (adobe y bloque)

Los áridos naturales

• Son materiales disgregados que se utilizan comocomponentes de materiales compuestos conglomerados(morteros y hormigones) o aglomerados.

• Componente mayoritario en morteros y hormigones(entre el 40 y el 80 %).

• Constan de partículas incoherentes de diferentestamaños.

• 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 yPiedra Artificial.

• Materiales aglomerados: Pavimentos bituminosos,capas de rodadura, piedra artificial.

• Rellenos: Capas de nivelación, drenajes.

• Pavimentos: Bases y suelos compactados.

• Protecciones: Impermeabilizaciones bituminosasautoprotegidas.

Áridos: Normativa y designación

• Todos los áridos deben obtener el marcado CE para suutilización 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-08

• Además de los áridos naturales, existen áridosartificiales y reciclados.

Marcado CE de áridos para Construcción

• Desde 2004, los áridos deben obtener el marcado CE parasu aplicación en Construcción.

• Se aplica el Sistema 2+ (Marcado y Declaración,Certificación de producción por organismo notificado).

• Aplicaciones normalizadas (UNE-EN):

Áridos para hormigón (naturales). (UNE-EN 12620)

Áridos para mezclas bituminosas. (UNE-EN 13043)

Áridos para morteros (naturales). (UNE-EN 13139)

Áridos ligeros (hormigones y morteros). (UNE-EN 13055)

Bases y Subbases de pavimentos (UNE-EN 13242)

Tema 5: 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 piedrasnaturales.

3. Extracción, procesado y aplicaciones de las piedrasnaturales en Construcción.

4. Tipos de suelos. Arquitectura con tierra.

5. Los áridos. Normativa, designación y aplicaciones.

Glosario de conceptos del Tema

•Los minerales •Gneis •Arquitectura con tierra

•Origen geológico •Extracción y procesado •Técnicas constructivas

•Clases de piedras •Corte de tableros •Productos

•Estructura y propiedades •Otras técnicas •Áridos naturales

•Granitos •Tratamientos superficiales

•Tipos de áridos

•Areniscas •Aplicaciones constr. •Compacidad de áridos

•Calizas •Productos de piedra •Aplicaciones constr.

•Travertino •Normativa •Normativa

•Alabastro •Marcado CE •Designación de áridos

•Mármoles •Suelos •Marcado CE

•Pizarra •Tipos de suelos

Bibliografía de consulta recomendada.• 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 yLeón, Junta de Castilla y León, 1994.

• Olarte, J. L. y Guzmán , E.;Manual de edificación con tierraarmada: Diseño, cálculo y construcción con el sistema CET, D.G. Arquitectura CM, 1993.

• Marcado CE para productos de Piedra Natural, FederaciónEspañola de la Piedra Natural, 2005.www.fdp.es.

• El Marcado CE, Asociación Galega de Graniteiros, 2005.www.graniteiros.com.

Tema 5: Las piedras naturales y los suelos.

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