Propiedades y Clasificación de Rocas, Tierra y Madera: Materiales Naturales en Construcción

Rocas: Definición, Propiedades y Clasificación

La piedra es un material natural, con una forma que puede estar más o menos definida geométricamente. Proviene de las rocas tras operaciones de extracción y manipulación. Una roca es un agregado de minerales. Cuando las rocas están formadas por partículas minerales se llama suelo. Las rocas son mezclas heterogéneas.

Características de las Rocas

• Textura: Es el tamaño y forma de los granos y la relación entre ellos, además de los poros y fisuras. Desde este punto de vista podemos distinguir:
  • Rocas formadas por cristales unidos entre sí, visibles o no.
  • Rocas formadas por fragmentos, con diferentes tamaños, unidos por un cemento o una matriz.
  • Rocas formadas por una masa no cristalina, es decir, vítreas.
• Los sistemas fisurados son propios de rocas cristalinas, y los porosos de rocas clásticas.
• Estructura: Nos referimos a lo que muestra una roca en su conjunto.

Características Físicas de las Rocas

• Color
• Humedad
• Dureza
• Densidad
• Porosidad
• Absorción
• Capilaridad
• Difusividad
• Durabilidad
• Hinchamiento

Características Térmicas de las Rocas

• Calor específico
• Conductividad térmica
• Coeficiente de dilatación lineal

Características Mecánicas de las Rocas

• Resistencia a compresión: (piedra) buena.
• Resistencia a tracción: 30 veces menor.
• Resistencia a flexión: 10 veces menor.
• Resistencia a cortante: 15 veces menor.
• Resistencia a la abrasión o desgaste (rozamiento).
• Resistencia al choque.

Clasificación de las Rocas

• Según su textura:
  • Estructura cristalina: Está formada por cristales unidos entre sí, visibles o no. Es propio de rocas ígneas y metamórficas. Distinguimos 2 grupos:
    • Rocas masivas (granitos y mármoles).
    • Rocas foliadas (pizarras).
  • Estructura cementada: Formadas por granos unidos entre sí por una fase aglomerante. Si el aglomerante está formado por un material cristalino precipitado, se llama cemento. Y si es por un material depositado sin haber estado disuelto, se llama matriz. Es propio de rocas sedimentarias (calizas, areniscas). Las rocas cristalinas suelen ser más homogéneas y menos alterables que las cementadas.
  • Estructura vítrea: Corresponde a las rocas magmáticas que no han podido cristalizar debido a la rapidez del enfriamiento del magma (obsidiana).
• Según su génesis:
  • Rocas ígneas o magmáticas: Proceden del enfriamiento del magma. Estas rocas ocupan el 95% de la corteza. Distinguimos varios grupos:
    • Plutónicas (intrusivas): Son las que se han formado a grandes profundidades y sus cristales son muy grandes (pueden verse). Su enfriamiento es lento. Ejemplo: granito.
    • Volcánicas (extrusivas): Su enfriamiento es más rápido y sus cristales son más pequeños o pueden no cristalizar (basalto, piedra pómez).
    • Filonianas: Se han formado rellenando grietas de otras rocas. Su cristalización es heterogénea. Son cristales que han cristalizado bien o mal. A este tipo de textura se le llama pórfidos.
  • Rocas sedimentarias: Se forman a partir de otras rocas. Han sufrido varios procesos:
    • Meteorización (deterioro de la roca, porque se descompone).
    • Erosión (desprendimiento de trozos de roca debido al rozamiento).
    • Transporte.
    • Sedimentación.
    • Consolidación. Ejemplos: conglomerados, areniscas.
  • Distinguimos 2 clases según su origen:
    • Química: Rocas que han nacido a partir de otras rocas disueltas en el agua. Ejemplo: yeso.
    • Físico-mecánico: Se forman a partir de fragmentos de roca que quedan consolidados por procesos diagenéticos, basados en la presión.
    • Biológico: Se forman a partir de la acumulación de restos orgánicos.
  • Rocas metamórficas: Se forman a partir de otras rocas y se han formado mediante cambios de presión y temperatura sin pasar por la fusión. Este proceso se denomina metamorfismo. Ejemplos: mármol, pizarra.
  • Según su extensión puede ser:
    • Metamorfismo local (de poca extensión).
    • Metamorfismo regional (de mayor extensión).

La Tierra como Material de Construcción

La tierra es un material natural, heterogéneo y conformable, compuesto por los productos del deterioro de las rocas. La tierra es un conjunto de suelos. En cualquier tipo de tierra procuramos que la mayor parte sea maciza. Los suelos son agregados de partículas que se pueden separar fácilmente por medios físicos.

Propiedades de la Tierra

• Material plástico.
• Ávido de agua.
• Aislante.
• Durable.
• Crudo.
• Abundante.
• Resistente a compresión.

Componentes de la Tierra

Los principales componentes son los suelos. La tierra consta de una parte maciza y una hueca (ocupada por líquidos). El agua desempeña un papel fundamental en el comportamiento de la tierra. La cantidad de agua debe ser la justa para conseguir las características óptimas.

Clases de Suelos

Hay 2 tipos: unos son duros, resistentes y de naturaleza mineral: las rocas. Otros son los suelos. Los suelos minerales son la clave para que un suelo resista.

Características de las Principales Clases de Suelo

• Arcillas: Formadas por unos minerales llamados arcillosos. Su estructura forma cristales con la peculiaridad de ser laminados. Absorben humedad, por tanto, cambia su volumen. El cambio de volumen es lento. Tienen un tacto suave, son impermeables y es un material plástico.
• Limos: Formados por partículas muy pequeñas que no podemos ver a simple vista. Es un material intermedio entre arenas y arcillas.
• Arenas: Tienen partículas apreciables, y no tienen ninguna cohesión. No son impermeables y no son plásticas.
• Gravas: Son partículas más grandes. Es un material totalmente suelto, son permeables.

Textura de los Suelos

Distinguimos 3 tipos:

• Particular.
• Fragmentaria.
• Continua.

Granulometría de los Suelos

El proceso por el cual podemos averiguar el tamaño del grano que posee una tierra se le llama análisis granulométrico (se considera a través de una tabla gráfica). Lo podemos calcular a través de:

• Tamizado: Es el procedimiento adecuado para analizar las partículas retenidas por el tamiz Nº 200.
• Sedimentación: Para partículas finas, a partir del tamiz Nº 200, ya que el tamizado se hace difícil.

Plasticidad de los Suelos

La plasticidad de una tierra dependerá de su contenido de humedad. La cantidad de agua para la cual la tierra puede tener un comportamiento plástico viene determinada por los límites de Atterberg, especialmente por su índice de plasticidad.

Consistencia de los Suelos

La consistencia depende de la humedad, hace referencia a la resistencia que ofrece un cuerpo a deformarse.

Límites de Atterberg

Son las distintas humedades por las que la tierra pasa de unos estados a otros. Seco, sólido <- LR Semiseco, blando, semisólido LP -> plástico LL -> semilíquido.

• Límite de Retracción (LR): Es la humedad máxima para la cual una variación en el contenido de agua no supone una variación de volumen.
• Límite Plástico (LP): Es la humedad mínima para la cual la tierra se comporta plásticamente.
• Límite Líquido (LL): Es la humedad mínima para la cual la tierra deja de comportarse de forma plástica (cuchara de Casagrande).

Compresibilidad de los Suelos

La mayor compactación se conseguirá cuando hayamos obtenido la mayor densidad de la tierra, esto se obtendrá con una humedad determinada que se denomina proporción óptima de agua. Se mide a través del ensayo Proctor. En este ensayo averiguamos la densidad que obtenemos para una humedad determinada y la masa.

Ventajas de la Tierra como Material de Construcción

Material natural, abundancia, facilidad de obtención, manipulación, se degrada sin contaminar, produce un buen aislamiento térmico y acústico, resistencia aceptable, cualidades estáticas.

Desventajas de la Tierra como Material de Construcción

Menor resistencia que otros materiales, vulnerabilidad al agua, precisa más mano de obra para su ejecución.

La Madera como Material de Construcción

La madera es un material natural, con estructura fibrosa con sentido longitudinal, producida en los troncos de los árboles, en sus ramas y raíces.

Divisiones Botánicas que Producen Madera

• Gimnospermas (coníferas): Se caracterizan por plantas que no tienen frutos y, si tienen flores, son muy pequeñas. Sus hojas son de hoja perenne. Ejemplos: pino, abeto.
• Angiospermas: Son plantas que tienen frutos y suelen ser de hoja caduca. Ejemplos: haya, roble, encina.

Estructura del Tronco

• Corteza:
  • Corteza externa: Células muertas.
  • Corteza interna: Células vivas.
• Cambium: Fabrica células vivas, unas forman parte de la corteza y otras del interior.
• Albura: Formada por células vivas (organizada por anillos concéntricos).
• Duramen: Es la parte más resistente, de donde se extrae la mejor madera.
• Médula: Es el comienzo del tronco, de ella parten los radios medulares.

Propiedades de la Madera

• Es un material anisótropo.
• Es ligera.
• Es un material hidroscópico.
• Tiene sus mejores características físico-mecánicas en el sentido de las fibras.
• Es poco resistente en relación con su peso.
• Es renovable.
• Buen aislante térmico.
• Inconveniente: es combustible.

Composición Química de la Madera

• Celulosa (50%): Es densa y resistente cuando está seca, y se descompone en el agua.
• Hemicelulosa (20%): Se encuentra entre las fibras de la madera.
• Lignina (20%): Es lo que pega unas células con otras y la que le da dureza a la madera.
• Otros (10%): Aceites, colorantes, resinas, etc.