UNIVERSIDAD NACIONAL

“DANIEL ALCIDES CARRIÓN”

ESCUELA DE FORMACIÓN

PROFESIONAL DE GEOLOGÍA

APLICACIÓN DE LAS ROCAS EN GEOTECNIA

Y COMO MATERIA DE CONSTRUCCION

CURSO:

GEOTECNIA I

VIII - 2012 – B

CERRO DE PASCO – PERU

Básicamente, las propiedades de las rocas que más interesan en Geotecnia son la resistencia y la estabilidad, además se centra en las características de sus constituyentes y en sus relaciones.

El interés de la Geotecnia en las rocas y los macizos rocosos comprenden las etapas de Proyecto, Ejecución y Mantenimiento de la obra de ingeniería, incluyendo su consideración como materiales de construcción.

INTRODUCCION

EL conocimiento geotécnico de las rocas deviene en el interés que se tienen en las obras de ingeniería civil y minería.

En este trabajo presentamos de manera simple, los principios, criterios, conceptos y ejemplos, de un análisis crítico que resulta de sumo interés y utilidad a los futuros ingenieros geólogos quienes se verán involucrados en estos tipos de trabajo.

OBJETIVOS

General:

Establecer un estudio de base dando a conocer los tipos,

propiedades y usos de las rocas relacionados a la construcción.

Específicos:

• Diferenciar los tipos de rocas existentes, definir sus

propiedades y señalar sus usos.

• Determinar las características, propiedades de las rocas

empleados como material de construcción.

INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA GEOTÉCNICA

El ingeniero geotécnico estudia los materiales naturales de la superficie de la tierra o cerca a ella. Los ing. Civiles lo denominan SUELO Y ROCA

• Suelo: aglomerado de minerales, materia orgánica y sedimentos.

• Rocas: alta resistencia por la cohesión interna y fuerzas moleculares, que mantienen unidos a sus granos minerales.

Por el contrario en Geología las rocas y suelos se definen como:

• Roca: todos los materiales apoyados en la corteza de la tierra independiente de cuantas partículas minerales están reunidas.

• Suelo: rocas descompuestas y desintegradas generalmente apoyadas en la parte

superficial

La ingeniería geotécnica tiene diversos aspectos o énfasis como:

• La mecánica de suelos: rama de la geotecnia estudia propiedades de los suelos

• la mecánica de rocas: rama de la geotecnia estudia Propiedades de las rocas

ROCAS

Material compuesto de uno o varios minerales

ROCAS IGNEAS

Son utilizadas en adoquinados, enchapes de muro, chimeneas y para usos más finos como tableros de cocina.

ROCAS SEDIMENTARIAS

Son utilizadas en confección de hormigones, mortero, pavimentación.

ROCAS METAMÓRFICAS

Son utilizadas techados, construcción, decoración.

CLASIFICACION GENERAL DE LAS ROCAS Y MINERALES

APLICACIONES DE LA GEOTECNIA EN LA INGENIERÍA

LA INGENIERÍA DE CIMENTACIONES

Aplica los conocimientos de la geología, mecánica de suelos, mecánica de rocas, e

ingeniería estructural, para posibilitar el diseño y la construcción de cimentaciones en

obras de ingeniería y otro tipo de estructuras.

Ingeniero geotécnico es el responsable de su diseño y construcción.

Aplicaciones

• Para uso en construcción civil:

Cimentaciones.- son básicamente de rocas metamórficas

Rocas de zanja y de cajón: Roca chancada:

La arena gruesa y arena fina: Hormigón:

Roca de Canto Rodado:

• Para uso en acabados y decoraciones:

Extracción.- La extracción de las rocas se hace normalmente a cielo abierto.

La explotación, en cualquier caso, suele hacerse de arriba abajo, haciendo circular los productos de la excavación por gravedad hasta la plataforma de trabajo.

Para obtener bloques de determinados tamaños se procura aprovechar grietas que tenga la roca debidas a su estratificación de origen o a una causa accidental.

Si la roca no tuviera grietas se hacen artificialmente aprovechando los puntos más favorables, es decir, planos de estratificación, zonas alteradas.

Selección de la roca

La condición de elección es el coste, diseño, valor ornamental y durabilidad en el caso de su elección el coste es en general la condición más importante.

Es muy importante elegir la roca sabiendo al ambiente q será expuesto.

Los criterios para la elección de acabados , además de los económicos , suelen ser técnicos , en función del uso de destino y ubicación y en base al aspecto estético

Criterios de elección:

Equivalente volcánico de la sienita, formada principalmente por feldespatos

alcalinos con algunos minerales oscuros, pero carecen de cuarzo. Debido a la

estructura fluidica es común en las traquitas la formación de banda y

estriaciones.

TRAQUITA

Traquita utilizada como fachada de casa.

SILLAR Roca de origen volcánico , es un caso especial ya que a pesar de ser fácil

labrado , es muy resistente , y puede ser utilizada también como elemento

estructural . En el Perú la cantera más conocida es la de Yura, y la producción

están pormenorizada que su uso básicamente se restringe al área de

Arequipa.

PORFIDO Roca cuya rugosidad y dureza lo hacen apta para

revestimientos y pavimentaciones

Se presentan en los siguientes formatos:

• Bloques macizos: destinados al acerrado en

telares. Lugo de pulidos, lustrados o fiamantados

se los utiliza como revestimientos de muros,

pisos, escaleras, mesadas, etc.

• Lajeada o plano Natural: el pórfido patagónico es

la única roca que presenta una superficie o plano

natural de cantera y, gracias a su rugosidad y

dureza es indicado para revestimientos y

pavimentaciones

ADOQUINES

LAJAS

ROCAS SEDIMENTARIAS • Detríticas :Formadas por

alteración de otras, pueden ser a su vez:

GRAVAS

Redondeadas, de gran resistencia, con una composición variable, pueden ser de origen silíceo o calizo, se utilizan para carreteras o como drenaje. Se consideran como gravas los fragmentos de roca con un diámetro inferior a 15 cm; tienen aplicación en la confección de hormigones y para pavimentación de líneas de ferrocarriles y carreteras. Además de las rocas que se encuentran ya troceadas en la naturaleza, se pueden obtener gravas a partir de rocas machacadas en las canteras.

GRAVAS TAHUANTINSUYO

ARENA: La arena es un conjunto de pequeñas partículas desagregadas de las rocas, empleadas comúnmente para fabricar mortero y hormigón sobre todo si son silíceas o dióxido de silicio (SiO2).

Son rocas incoherentes, cuyos granos son inferiores a 5 mm. y que proceden del desmenuzamiento de diversas rocas; se utilizan en la confección de morteros y hormigones y, de acuerdo con su composición, reciben las denominaciones de cuarzosas, calcáreas o micáceas.

Propiedades e Inspección Visual de la Arena

Formas: angular o redonda

Graduación: buena o pobre

Tamaño: gruesa, mediana y fina

Se identifica por inspección visual, excepto cuando las partículas son uniformemente pequeñas, la arena fina se distingue del limo que cuando está seca no tiene cohesión.

La arena de buena graduación es ideal para hormigones y es buen material de fundación

Fácil de drenar, es ligeramente afectada por la humedad, y no es afectada mucho por la escarcha.

Es un buen material para rasantes estando bien apisonada.

FACHADA DE ARENA

RECOMENDACIÓN

• La arena debe ser limpia porque cualquier material extraño afecta la resistencia del concreto. La arena sucia se conoce al frotarla entre las manos, ya que deja residuos de barro o tierra. En estos casos se debe lavar hasta que el agua salga clara.

• No deben usarse arenas de un solo grano, sino de granos gruesos, medianos y finos. No deben emplearse arenas muy finas, Preferiblemente se debe emplear la arena de río para hacer el concreto.

• La arena gruesa se utiliza con gravilla para la fabricación del hormigón para pisos.

• La arena fina de construcción o albañilería se usa para trabajos de mampostería

NOTA:

Estos dos materiales sólo difieren en el tamaño de sus partículas. Se utilizan en la construcción de carreteras, para hacer superficies planas antes de añadir el asfalto, para mezclarlas con cemento y hacer así el mortero que utilizan los albañiles para unir los ladrillos. Las arenas de cuarzos, mediante su fusión y su posterior enfriamiento, sirven por fabricar el vidrio. Las arenas y las grabas se pueden obtener de las playas y de las orillas de los ríos. También pueden ser obtenidas mediante la trituración de otras rocas.

ARENAS

GRAVAS

Arenas y Gravas que se usan para mezcla con

cemento para base y hormigón.

Arena con contenido de fierro, usada

en la fabricación de quincones rojos y

pavimentación

Arena de costa, muy fina, usada para

tarrajeo

MATERIALES AGLOMERANTES: Son los materiales

utilizados en la construcción que, al añadirles agua,

posteriormente se consolidan (se endurecen). Son el

yeso y el cemento.

No Detríticas - precipitación de sustancias

que se encuentran en disolución y posteriormente se

produce una consolidación de ellas.

CALIZA: utilizada como árido para hormigón, mezclas

asfálticas, cementos, cal, rellenos.

DOLOMÍAS: Similar a la caliza pero más dura, es

escasa, usos: áridos para hormigones, como roca

ornamenta

YESOS: Se usa como aislante térmico, pues el yeso es

mal conductor del calor y la electricidad. De la misma

forma, el polvo de yeso crudo se emplea en los procesos

de producción del cemento Portland, donde actúa como

elemento retardador del fraguado.

En la actualidad.- Se utiliza para el acabado de techos y

paredes. Como que es un material fino, permite un buen

acabado; y como que también es blando, permite

empotrar cañerías, cables y enchufes con facilidad. YESO HUARIACA

CALIZAS PUCAYACU

LAS ROCAS METAMÓRFICAS

Son las rocas formadas a partir de otras rocas ya existentes,

cuando estas son sometidas a un aumento de presión y

temperatura, o de ambas variables a la vez, que, a

consecuencia de ello, sus minerales, sin llegar a fundirse,

se transforman en otros minerales, capaces de soportar las

nuevas condiciones.

PIZARRAS

La principal característica de la pizarra es el estar

constituida por minerales laminares muy finos, del grupo de

la arcilla y poseer una exfoliación plana muy marcada. La

pizarra es una roca densa, de grano fino. Suele ser de color

negro azulado o negro grisáceo, pero existen variedades

rojas, verdes y otros tonos.

En la actualidad: De esta forma, las pizarras de alta

calidad, para techados y suelos nobles .Debido a su

impermeabilidad, la pizarra se utiliza en la construcción de

tejados, como piedra de pavimentación e incluso para

fabricación de elementos decorativos.

AZULEJO DE PIZARRA

FACHADA DE PIZARRA

ESQUISTOS: Sus cualidades dependen del grado de metamorfismo. Tienen poca resistencia y carácter exfoliable, los áridos que obtendremos de ellas serán lajosos, lo usamos como teja y piedra ornamental.

MÁRMOL: El mármol es una roca metamórfica compacta formada a partir de rocas calizas que, sometidas a elevadas temperaturas y presiones, alcanzan un alto grado de cristalización. El componente básico del mármol es el carbonato cálcico, cuyo contenido supera el 90%; los demás componentes, considerados impurezas, son los que dan gran variedad de colores en los mármoles y definen sus características físicas. Tras un proceso de pulido por abrasión el mármol alcanza alto nivel de brillo natural.

En la actualidad: El mármol se utiliza principalmente en la construcción, decoración y escultura.

ESQUISTOS ENTRADA

BIBLIOTECA-UNDAC

MÁRMOL PUCARTAMBO

BRECHA : Conglomerado compuesto en más o menos del 50% de fragmentos angulares de tamaño superior a 2 milímetros de roca unidos por un cemento natural

Se distinguen tres tipos de brechas según el proceso de formación:

Brecha sedimentaria, es aquella en que las rocas, así como los huesos, conchas y otros cuerpos han sido sepultados por un manto de sedimentos muy finos que al consolidarse lo han aprisionado en su seno.

Brecha tectónica, es la formada cuando al deslizarse los dos labios de una falla sobre otro la presión y el calor engendrados por la fuerte fricción han triturado la roca de cuyos fragmentos mayores han quedado después aglomerados por recristalizacion del polvo formado por los menores

Brechas volcánicas, son las constituidas por derrubios de rocas volcánicas que han sido cimentadas por la lava de las erupciones.

BRECHA PULIDA BRECHA TIPO COLORATA

RESISTENCIA A

LA

COMPRENCION

UNIAXIAL DE LAS

ROCAS MÁS

IMPORTANTES

UTILIDADES DE LAS ROCAS

Las rocas se usan, sobre todo, en la construcción

de edificios, de carreteras y de puentes. Por

ejemplo las arcillas, arenas, grabas, yeso, etc.

Algunas rocas se usan como fuente de energía. Por

ejemplo los carbones, el petróleo y el gas.

Las rocas pueden ser útiles por sus propiedades

fisicoquímicas (dureza, impermeabilidad, etc.), por

su potencial energético o por los elementos

químicos que contienen.

CLASIFICACION

1.- ROCAS

INDUSTRIALES 2.- ROCAS

ENERGÉTICAS 3.-MINERALES

INDUSTRIALES

CO

NS

TR

UC

CIO

N D

E V

ÌAS

FÉ

RR

EA

S

ES

CO

LLE

RA

S

TALUDES DE SOSTENIMIENTO (PEDRAPLENES)

RELLENOS(TERRAPLENES)

1.- Son rocas que se aprovechan por sus propiedades fisicoquímicas,

independientemente de las sustancias y la energía que se pueda extraer. Se

usan mayoritariamente en la construcción de viviendas y en obras públicas.

Destacan las gravas y arenas, que se utilizan como áridos, la caliza, el yeso, el

basalto, la pizarra y el granito. El cuarzo es la base de la fabricación del vidrio,

y la arcilla de los productos cerámicos (ladrillos, tejas y loza)

2.- Son útiles por la energía que contienen, que puede extraerse con facilidad

por combustión. Se trata del carbón y del petróleo.

3.- Son aquella sustancias minerales utilizados en

procesos industriales , directamente o mediante

una preparación adecuada , en función a sus

propiedades físicas – químicas más que por las

sustancias , elementos o energía que se pueden

extraer de ellas

MATERIALES DERIVADOS DE LA ROCA PARA CONSTRUCCION

TERRAZO:

Es un material de construcción compuesto por

guijarros de piedra (habitualmente mármol)

conglomerados con cemento. Debido a su elevada

resistencia y bajo coste, es el material de acabado

más empleado en pavimentos tanto interiores como

exteriores.

CEMENTOS:

Se denomina cemento a un conglomerante formado a

partir de una mezcla de caliza y arcilla calcinadas y

posteriormente molidas, que tiene la propiedad de

endurecer al contacto con el agua. Mezclado con

agregados pétreos (grava y arena) y agua, crea una

mezcla uniforme, maleable y plástica que fragua y se

endurece, adquiriendo consistencia pétrea, denominada

hormigón.

Es el aglomerante básico de la construcción. Es un polvo

gris al cual se le añade arena y agua por hacer el mortero

de los albañiles.

El cemento se obtiene a partir de la calcinación de una

mezcla de arcilla y caliza, a la cual después se añade un

poco de yeso.

1.- Cemento Armado:

Se denomina así si además al hormigón se incluyen

barras de acero y una red de alambres.

CANTERAS EN EL PERU

En el Perú existe un gran potencial

ofertable de diversas variedades de

mármoles , solo podemos presentar

información disponibles en

INGEMMET, INACC, y MEM existen

distribuidos en 18 regiones, de las

cuales 36% corresponde a Junín, 18%

a Lima, 9% a Ancash y el 27% restante

a las otras 14 regiones del país.

MORTERO:

En construcción, se llama mortero a la combinación de

aglomerantes y aglomerados. Los más comunes son

los de cemento y están compuestos por cemento,

agregado fino y agua. Generalmente, se utilizan para

obras de albañilería, como material de agarre,

revestimiento de paredes, etc.

Los morteros son componentes arquitectónicos

básicos para dar solidez a las edificaciones uniendo los

elementos de construcción (ladrillos, bloques de

piedra)..

Los morteros están formados por

tres componentes básicos:

granos (normalmente de arena,

o fragmentos de rocas en los

más gruesos), un aglomerante

(yeso o cemento) y agua, que se

dosifican en proporciones

variables para obtener una masa

plástica que se aplica para su

endurecimiento por fraguado del

aglomerante

HORMIGÓN:

El hormigón, también denominado concreto, es el

material resultante de la mezcla de cemento (u otro

conglomerante) con áridos (grava, gravilla y arena)

y agua. La mezcla de cemento con arena y agua se

denomina mortero.

El cemento, mezclado con agua, se convierte en

una pasta moldeable con propiedades adherentes,

que en pocas horas fragua y se endurece

tornándose en un material de consistencia pétrea.

•CIMENTACIÓN: Se denomina cimentación al conjunto de elementos estructurales cuya misión es transmitir las cargas de la edificación al suelo distribuyéndolas de forma que no superen su presión admisible ni produzcan cargas zonales. La cimentación es importante porque es el grupo de elementos que soportan a la superestructura. Hay que prestar especial atención ya que la estabilidad de la construcción depende en gran medida del tipo de terreno

LAS ROCAS EN CONSTRUCCION

•PUENTE: Un puente es una construcción, por lo general artificial, que permite salvar un accidente geográfico o cualquier otro obstáculo físico como un río, un cañón, un valle, un camino, una vía férrea, un cuerpo de agua, o cualquier obstrucción. El diseño de cada puente varía dependiendo de su función y la naturaleza del terreno sobre el que este construido.

•TÚNELES Son estructuras construidas a través del suelo o roca y cuyo método constructivo depende en gran medida de las características del terreno que se verá afectado (tipos y condiciones de materiales atravesados, condiciones hidrogeológicas etc.) lo que influye a su vez en la duración de la obra y en sus costos.

FRAGUADO DEL CONCRETO: El proceso de endurecimiento (fraguado) del concreto se debe a la combinación del agua con las partículas de cemento (hidratación). El control de estas condiciones es vital en el primer proceso de endurecimiento. Por esta razón un concreto bien proporcionado, si no tiene la humedad necesaria, será de baja calidad, porque secará rápidamente. Para que el endurecimiento o fraguado se complete adecuadamente es indispensable durante los primeros 7 días mantenerlo húmedo. Este proceso dura por lo menos 28 días, tiempo necesario para obtener un endurecimiento natural y lograr la calidad requerida. Cabe mencionar que un buen fraguado no corregirá los problemas que resultarían de usar elementos (arena, piedra, cemento) inadecuados o mal proporcionados.

EL CONCRETO ARMADO:

Es la combinación del concreto y el acero como material

compuesto. En estos casos, el acero se coloca en la parte inferior

porque es la zona de tracción (donde se rompería). En un voladizo

(un solo apoyo) la viga se flexiona (se baja) por su propio peso, por

lo que la zona de tracción es arriba; entonces se debe colocar el

acero arriba. En el cimiento tipo losa corrida, los aceros longitudinal

y transversal se ponen en la parte de abajo para resistir los

esfuerzos de tracción y cortante

ASFALTO:

Material bituminoso viscoso, pegajoso y de color negro,

constituido principalmente por asfaltenos, resinas y

aceites. Se usa como aglomerante mezclado con arena

o gravilla para la construcción de carreteras o

autopistas, también se emplea en impermeabilizantes.

Está presente en el petróleo crudo y compuesto casi por

completo de bitumen.

GAVIONES:

En ingeniería, los gaviones son contenedores de piedras retenidas

con malla de alambre. Se colocan a pie de obra desarmados y, una

vez en su sitio, se rellenan con piedras del lugar. Los gaviones

pueden tener diferentes aspectos, es muy frecuente encontrarlos

con forma de cajas, que pueden tener largos de 1,5, 2, 3 y 4

metros, un ancho de 1 metro y una altura de 0,5 ó 1,0 metros

ADOQUIN:

Los adoquines son rocas o bloques labrados y de forma

rectangular que se utilizan en la construcción de

pavimentos.

Adoquines de basalto (roca ígnea): Son rocas muy compactas compuestas

de feldespato, augita, olivino y minerales de hierro. Su color es gris negruzco

que a veces adquiere un brillo metálico, Son piedras muy duras que impiden

su empleo en trabajos tallados y resisten muy poco al fuego. Los basaltos se

utilizan en construcción, para cimientos, peldaños y obras de ingeniería, y en

pavimentación, instalándose en forma de adoquines muy pequeños debido a

lo resbaladizos que son en presencia de la humedad.

Adoquines de traquita (roca ígnea): Son piedras rugosas, ásperas al tacto y

muy porosas, se adhieren bien a los morteros pero no son muy resistentes

EMPEDRADOS:

Acomodamiento de roca.

La resistencia depende de:

1.- El contenido de humedad (humedad optima).

2.- Vacíos.

CONCLUSIONES

• Los resultados que presentamos en este informe “Aplicación de Rocas

en geotecnia y como material de construcción” es producto del

análisis y evaluación de la información disponible en las fuentes

Bibliográficas.

• Se ha recopilado y plasmado usos y aplicaciones de las rocas

industriales que resume en forma sucinta y rápida las principales

aplicaciones y usos de cada uno de ellos.

• Del análisis de la información deducimos que existe un gran potencial

y diversas variedades de rocas industriales a lo largo y ancho del

territorio nacional., entre ocurrencias y canteras de rocas industriales,

donde destacan por su abundancia arcillas, calizas, mármol, material

de construcción, sal, sílice, travertinos, y yeso.

RECOMENDACIONES

• Para emprender cualquier proyecto en el país relacionado con las

rocas Industriales se requiere de información cuantitativa y

cualitativa, actualizada, confiable y adecuada, referida a la minería e

industria no metálica.

• Consideramos que esta herramienta será de sumo interés para

aquellos interesados en esta actividad industrial de mucho futuro.

• Establecer un estudio de base dando a conocer los tipos,

propiedades y usos de las rocas relacionados a la construcción.

• Se necesita la presencia de una fuente industrial nacional que

asegure una gran demanda no metálica estandarizada, competitiva

y que garantice el desarrollo industrial del país.

GRACIAS Cerro de Pasco, vista general

FOTOGRAFIAS DE LA EVOLUCION

CERRO DE PASCO

Fotografiado por Hutchinson (1919)

Pequeño tajo colonial en el cerro Colquijirca

Al fondo, fundición Smelter operando

Cerro de Pasco. Pacos listos para ser cargados.

Fotógrafo desconocido (1908)

Fotografiado por Hutchinson (1919)

Tajo de San Gregorio minado por bismuto

Cerro de Pasco, sector donde ahora es el tajo

Fotógrafo desconocido (1907)

Cerro de Pasco, vista general.

Fotografiada por Rodriguez (1899)

Circa 1900-1905

Cerro de Pasco, vista general

Fotografiado por Rafael Castillo en 1885