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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCAFACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
PROPIEDADES FÍSICASY MECÁNICAS DE LOS PÉTREOS
1. RESUMEN
En este informe, se pudo, a través de la experimentación ratificar lo que
habíamos aprendido en aula. Conceptos tales como las propiedades de las rocas
Dentro de las propiedades físicas de las rocas estudiadas verificamos las
propiedades: volumen, densidad, peso específico, porosidad, contenido de
humedad, grado de absorción y capilaridad, así como también verificamos una
la resistencia a la compresión, que es una de las propiedades mecánicas más
importantes de las rocas usadas en la construcción.
2. INTRODUCCIÓN
Considerar las propiedades físicas y mecánicas en las rocas, es de gran
importancia en la Ingeniería, ya que se emplean en muchas áreas de estudio,
como la petrología, geofísica, geoquímica, ingeniería geológica, o la
geoquímica.
Como las rocas son asociaciones minerales, sus propiedades físicas dependen en
gran medida de su constitución mineralógica. Según la disposición de los
cristales o granos en una roca, algunas propiedades físicas pueden variar con sus
orientaciones (anisotropía).
Otras propiedades dependen del tamaño de grano o cristal, su forma,
disposición en el espacio, de las condiciones de presión y temperatura en las que
se formaron, de la presencia o ausencia de fluidos (agua, gases, petróleo, etc.),
etc.
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3. OBJETIVOS
a) OBJETIVO GENERAL
Determinar mediante la experimentación las propiedades físicas y mecánicas de la roca.
b) OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Analizar propiedades físicas y mecánicas de cada una de las rocas adquiridas para este ensayo.
Obtener el valor numérico de la resistencia a la compresión de cada una de las probetas a ensayar.
Observar el comportamiento de una roca se encuentra sometida a una fuerza estática.
4. JUSTIFICACIÓN
Como en todo trabajo experimental se tiene que hallar la razón por la cual se lleva a cavo dicha experimentación.
Pues bien, el presente informe reconoce las distintas propiedades tanto físicas como mecánicas de las rocas; además busca aplicar los resultados obtenidos a nuestra carrera. No sólo buscamos que este trabajo quede en papel sino que los conocimientos obtenidos podamos utilizarlos en de nuestra carrera profesional.
5. METODOLOGÍA
Nuestro grupo siguió la siguiente metodología durante los días de ensayo:
Trabajo en grupo: La unión hace la fuerza y varias cabezas piensan más que una. Si se trabaja coordinadamente nos ahorraremos tiempo.
Precisión: Gran parte del éxito de esta práctica depende del grado de afinamiento que se le dé a una lectura.
Exactitud: Otra parte del éxito del experimento está descrito aquí. Sin duda que en la toma se quisiera llegar a lo real.
Responsabilidad: Esto es bueno para nosotros mismos ya que nos acostumbramos a cumplir las especificaciones dadas por el docente y a cumplir con los trabajos a tiempo.
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6. MATERIALES UTILIZADOS EN LA PRÁCTICA
6.1. MÁQUINA UNIVERSAL DE ENSAYOS
Es una máquina semejante a una prensa con la que es posible someter materiales a ensayos de tracción, compresión flexión y corte (casi todas las exposiciones de carga) para medir sus propiedades. La presión se logra mediante placas o mandíbulas accionadas por tornillos o un sistema hidráulico. Esta máquina es ampliamente utilizada en la caracterización de nuevos materiales.
6.2. DEFORMÍMETRO
Es un dispositivo que se adaptan a la probeta y sirve para medir su deformación longitudinal bajo la carga aplicada.
6.3. PROBETA DE ROCA
Se llama probeta al modelo de un elemento (en escala pequeña) que se estudiará en el laboratorio. Para este ensayo será de material rocoso y sus dimensiones se muestran a continuación:
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6.4. MUFLA
Es un hornillo que se coloca dentro de un horno para reconcentrar el calor y conseguir secar con rapidez, desinfectar y separar el agua de una masa.
6.5. VERNIER
También llamado nonio. Es una segunda escala auxiliar que tienen algunos instrumentos de medición, que permite apreciar una medición con mayor precisión al complementar las divisiones de la regla o escala principal del instrumento de medida.
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6.6. BALANZA ANALÍTICA
Mide la masa o peso de un cuerpo con gran exactitud.
6.7. PICNÓMETRO
Tubo de cristal o plástico cerrado por un extremo. Nos permite precisar volúmenes.
6.8. VASO DE PRECIPITACIÓN
Recipiente para obtener precipitados y preparar soluciones.
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7. MARCO TEÓRICO
7.1. PROPIEDADES FÍSICAS
Son aquellas en las que se mantienen las propiedades originales de la sustancia ya que sus moléculas no se modifican. Se destaca: el estado físico (sólido, líquido, gaseoso, plasma).
7.2. PROPIEDADES MECÁNICAS
Son las características inherentes que permiten diferenciar un material de otros, desde el punto de vista del comportamiento mecánico de los materiales en ingeniería, también hay que tener en cuenta el comportamiento que puede tener un material en los diferentes procesos de mecanizados que pueda tener. Entre estas características mecánicas y tecnológicas destacan: resistencia a esfuerzos (tracción, compresión, flexión, torsión).
7.3. VOLUMEN
Es una magnitud definida como el espacio ocupado por un cuerpo.
Su unidad de medida en el Sistema Internacional de Unidades es el metro cúbico, aunque temporalmente también acepta el litro, que se utiliza comúnmente en la vida práctica.
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7.4. DENSIDAD
Densidad o masa específica, es una magnitud referida a la cantidad de masa contenida en un determinado volumen. En términos sencillos, un objeto pequeño y pesado, como una piedra o un trozo de plomo, es más denso que un objeto grande y liviano, como un corcho o un poco de espuma.
7.5. CONTENIDO DE HUMEDAD
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S
Se define como humedad al contenido de agua presente en una masa de suelo o roca, es expresado en porcentaje, cuando la muestra a ensayar es inalterada se conoce como humedad natural.
w (%)=Ww−WsWs
∗100
Donde:w(%): contenido de humedadWw: peso de la muestra húmedaWs: peso de la muestra seca
7.6. GRADO DE ABSORCIÓN
Es el incremento en la masa del agregado debido al contenido agua en los poros del material, pero sin incluir el agua adherida a la superficie exterior de las partículas, expresado como un porcentaje de la masa seca.
%absorción= pesosumergido−pesoinicialpesoinicial
∗100
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7.7. CAPILARIDAD
Es la propiedad de los líquidos que depende de su tensión superficial, y le confiere la capacidad de subir o bajar por un tubo capilar o por entre dos láminas muy próximas.
7.8. RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN
Capacidad de un material para resistir las cargas o fuerzas que intentan comprimirlo.
8. DESARROLLO DE LA PRÁCTICA
Se consigue la muestra de roca traquita, proveniente del río Otuzco, de forma cúbica de arista 5cm.
Se da inicio al ensayo para obtener las propiedades físicas y mecánicas de dicha roca.
A. PROPIEDADES FÍSICAS
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a. VOLUMEN APARENTE (V)
Es el volumen obtenido tan solo con el producto de las aristas de la probeta de roca.
Las muestras traídas al laboratorio se miden con el vernier, tomando tres medidas para luego ser promediadas y así obtener las dimensiones de la probeta.
El volumen aparente se lo halla después de realizar las operaciones, las que se muestran en el siguiente cuadro:
MUESTRA
A5.16
B5.16
C5.17
5.14 5.17 5.185.13 5.18 5.18
A'5.15
B'5.17
C'5.18
5.14 5.18 5.185.14 5.18 5.17
PROMEDIO 5.14 PROMEDIO 5.17 PROMEDIO 5.18
V=P (Ay A ')∗P(By B')∗P (Cy C ')
Donde:
V : volumen aparenteP( Ay A '): promedio de las 6 medidas, 3 de A y 3 de A’P (ByB’): promedio de las 6 medidas, 3 de B y 3 de B’P(CyC’): promedio de las 6 medidas, 3 de C y 3 de C’
V=5.14∗5.17∗5.18
V=137.74 cm3
b. VOLUMEN REAL (Vr)
Es el volumen aparente al cual se le ha disminuido el volumen de los poros accesibles e inaccesibles.
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V r=V−h=V−(ha+hi)
Chancamos la muestra tratando no desperdiciarla.
Ya teniendo agua en el picnómetro (volumen conocido), vaciamos la roca molida y anotamos el volumen que resulta.
Restando ambos resultados, obtenemos el volumen real.
V r=V (agua+muestra)−V (muestra)
V r=117.64 cm3
c. PESO ESPECÍFICO (γ)
Es el peso por unidad de volumen.
γ= PV
Donde:P : peso; P=m∗gV : volumen
Peso específico aparente (γa)
γ a=PV
γ a=(290 g∗980 cm / s2)
137.74 cm3
γ a=2063.28 g /(s2 cm2)
Peso específico real (γr)
γ r=P
V r
γ r=(290 g∗980 cm /s2)
117.64 cm3
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γ a=2415.85 g /(s2 cm2)
d. DENSIDAD APARENTE (Da)
Da=mV
Donde:m : masaV : volumen aparente
Da=290 g
137.74 cm3
Da=2.11g /cm3
e. DENSIDAD REAL (Dr)
Dr=mV r
Donde:m : masa; m=290 gVr : volumen real
Dr=290 g
117.64 cm3
Dr=2.47 g/cm3
f. POROS ACCESIBLES
Son todos los poros que contiene la roca, en los cuales puede acceder una pequeña cantidad de agua. El proceso que se sigue es el siguiente:
Se pesa la probeta. Se sumerge la probeta en un depósito con agua por 3 minutos. Se saca la probeta y se la pesa nuevamente.
Peso inicial 258.0 gPeso final 261.3 g
Por regla de tres, se tiene:
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137.74 cm3 – 258.0 g ha – 261.3 g
ha=261.3 g∗137.74 cm3
258.0 g
ha=139.50 cm3
El volumen de poros es:
139.50−137.74=1.76 cm3
Los poros accesibles o porosidad relativa será:
Poros accesibles (%)= 1.76 cm3
137.74 cm3∗100=1.28 %
g. POROS INACCESIBLES
Son todos los poros de la roca, en los cuales no puede acceder una pequeña cantidad de agua. El proceso a seguir es el siguiente:
Hallamos el volumen real de la probeta. Utilizamos la siguiente fórmula:
hi=V−V r−ha
hi=137.74−117.64−1.76
hi=18.74 cm3
Los poros inaccesibles:
Porosinaccesibles (% )= 18.74 cm3
137.74 cm3∗100=13.32 %
h. CONTENIDO DE HUMEDAD
Es la cantidad de agua que contiene la muestra.
w %=(ph−ps)
ps
∗100
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Donde:w% : contenido de humedad en porcentajeph : es el peso húmedops : es el peso seco de la muestra
Se sigue el siguiente proceso:
Se pesa la probeta en estado natural. Se coloca la probeta en la estufa por 24 horas a la temperatura
de 100ºC y luego se pesa la probeta.
w %=(292.7 g– 290.0 g)
290.0 g∗100
w %=0.93 %
i. GRADO DE ABSORCIÓN (% de absorción)
Es la cantidad de agua que absorbe la roca cuando ésta se encuentra sumergida en agua por un tiempo de 15 minutos.
% deabsorción= peso sumergido−pesoinicialpesoinicial
∗100
% deabsorción=290.7 g−290.0 g290.0 g
*100
% deabsorción=0.24 %
j. CAPILARIDAD (C)
C=Peso agua absorvidaSección mojada
Tiempo
C= 1.5 g20.63 cm∗0.26 cm
60 s
C=16.78 g∗s /cm2
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B. PROPIEDADES MECÁNICAS
a. RESISTENCIA MECÁNICA A LA COMPRESIÓN
9. CONCLUSIONES10. RECOMENDACIONES11. BIBLIOGRAFÍA12. ANEXOS
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