1. CLASE Nº 1
MATERIAL PÉTREO
UNIDAD I
Características y Propiedades
de los Materiales

2. 2
EL MATERIAL
La piedra es probablemente junto con la
madera el primer material usado por el
ser humano para construir herramientas
y utensilios.
No obstante su uso en estructuras como
casas, corrales, templos o caminos es
bastante posterior, llegando a concretar
ejemplos magníficos de ingenio y manejo
del material, como en las pirámides
egipcias y mesoamericanas, los templos
griegos, los acueductos romanos o las
catedrales góticas.
Stonehenge, 2300 AC
Pirámides de Giza, 2600-2500 AC
Pirámide del Sol,
100-150 DC
Machu Picchu, 1450 DC

3. 33
EL MATERIAL
Acrópolis, 429 AC. Panteón de Agripa, 125 DC Coliseo, 70-72 DC
Puentes Romanos, Siglo I AC.
Agha Sofía, 523-537 DC
Acueducto de Segovia, Siglo I DC.

4. 44
EL MATERIAL
Murallas de Ávila, Siglo XII DC.
Catedral de Toledo, 1226-1493 DC.
Catedral de Chartres,
1194-1260 DC.
Catedral de Notre Dame, 1163-1255 DC.
Basílica de San Pedro, 1503-1626 DC.

5. 55
EL MATERIAL
Taj Mahal, 1631 - 1654 DC. Gran Muralla, S.V AC – S.XVI DC.
Palacio de Versalles, 1668 - 1680 DC. Arco del Triunfo, 1806 - 1836 DC.

6. 66
ORIGEN DE LAS ROCAS
Las piedras y rocas provienen de la
descomposición de la roca madre, o sea,
de la corteza terrestre. La teoría de las
placas tectónicas establece que la
corteza está fracturada en varias placas
que se mueven lentamente una respecto
a otra, provocando los fenómenos
sísmicos y volcánicos.

7. 77
ORIGEN DE LAS ROCAS
Bajo la corteza terrestre se encuentra el
magma, material fundido a altas
temperaturas que puede subir a la
superficie a través de grietas en forma de
lava, de cuyo enfriamiento se forman las
rocas ígneas extrusivas, que se
diferencian de las rocas ígneas intrusivas
en la velocidad y lugar de su enfriamiento.
Las rocas de basalto o basálticas son el
tipo más común de rocas ígneas extrusivas
(color oscuro). La roca ígnea intrusiva más
común sobre la superficie de la Tierra es el
granito, el que está formado por minerales
de silicato comunes, tales como el cuarzo y
el feldespato, además de pequeñas
cantidades de minerales de mica.

8. 88
ORIGEN DE LAS ROCAS
Desde el momento mismo que las rocas
eruptivas afloran a la superficie de la tierra
comienza el proceso de descomposición.
Hay factores externos tales como acción
del agua, del viento, cambios de
temperatura y los mismos seres vivos.
Hay también factores internos tales como
deficiencia de electrones en uno de los
constituyentes, fallas en la conformación de
los cristales (defectos cristalinos) y
naturaleza del elemento metálico.
Una de las formas más simples de desintegración de la roca es por
acción mecánica, ya que su propia estructura facilita los cortes
poliédricos al producir hendiduras.

9. 99
ORIGEN DE LAS ROCAS
La disgregación mecánica se efectúa en tres etapas: disyunción,
desintegración granular y fragmentación.
a) Disyunción en bloques. En casi todas las rocas existe una red
de hendiduras (grietas o diaclasias) que divide la masa en poliedros
más o menos regulares. La forma de esta red depende de la
naturaleza de la roca. Las hendiduras aparecen en la medida que
van actuando los agentes externos.
b) Desintegración granular. Una roca es un conjunto de granos
unidos entres si por la acción de moléculas en estado caótico
ubicadas junto a la superficie de los granos, constituyendo el
espacio intergranular. Por efecto de los agentes externos, los granos
se van separando constituyendo arena. Mientras más pequeños son
los granos, mayor es el espacio intergranular y mayor es también la
disgregación granular.
c) Fragmentación. Por la acción química de los agentes
atmosféricos, los granos son atacados y transformados en otros
minerales.

10. 1010
ORIGEN DE LAS ROCAS
En esto juego un papel
fundamental el clima, ya que
provoca la meteorización de las
rocas, o sea, cambios profundos
como consecuencia de los ciclos
de hielo deshielo, la acción del
agua, del viento, de ácidos u otros
elementos propios del ambiente.

11. 1111
ORIGEN DE LAS ROCAS

12. 1212
TIPOS DE ROCAS
ROCAS SEDIMENTARIAS.
Todas las rocas sedimentarias se forman en la superficie de la tierra
y toda la materia que las constituyen provienen de la corteza
terrestre. Por eso se llaman también rocas exógenas.
Por provenir de la desintegración de otras rocas, no muestran
granos pues sus cristales son pequeñísimos. Es frecuente encontrar
restos fosilizados de vegetales y animales.
Por su origen se las agrupa en rocas detríticas, químicas y
orgánicas:

13. 1313
TIPOS DE ROCAS
ROCAS SEDIMENTARIAS.
a) Rocas detríticas. Se originan por la destrucción mecánica de
rocas eruptivas. Ejemplos: arenas, gravas, conglomerados y
areniscas.
b) Rocas químicas. Se forman por acción química o disolución y
posterior precipitación en otro lugar. Ejemplos: arcillas, calizas,
yeso, dolomita, etc.
c) Rocas de origen orgánico. Proceden del depósito de
caparazones de pequeños protozoos, moluscos y algas.
Ejemplos: trass, tierra de trípoli, kieselghur.

14. 1414
TIPOS DE ROCAS
ROCAS METAMORFICAS.
Son rocas eruptivas o sedimentarias transformadas por diversos
factores, siendo el más importante la presión. Se producen por
transformación de los cristales. Ejemplos: pizarra, mármol.

15. 1515
TIPOS DE ROCAS
DESCOMPOSICIÓN ARTIFICIAL DE LOS ÁRIDOS.
Se puede hacer el trabajo que la naturaleza realiza de forma mucho
más rápida con máquinas que trituran piedras de mayor tamaño y
las reducen al requerido según el cliente.
Estas máquinas se denomina trituradoras, y se diferencian en dos
grupos: las trituradoras primarias y las secundarias.
Las trituradoras primarias
rompen bloques sacados de
las canteras, comprendiendo
dos variantes:
machacadoras y molinos.
Las trituradoras
secundarias consiguen un
tamaño menor de áridos y se
dividen en granuladoras y
gravilladoras.

16. 1616
PIEDRA ARTIFICIAL
Se denomina así a los materiales que utilizan aglomerantes y
áridos (piedras) como materia prima de un nuevo elemento al que
se le da una forma determinada, generalmente con un molde, y a la
que muchas veces se le dan de antemano características especiales
como resistencia, dureza, etc.
Dentro de estos el más conocido y utilizado es el hormigón o
concreto, material que veremos más adelante en este curso.

17. 1717
USOS DE LA PIEDRA
La piedra como material de construcción debe entenderse desde
tres usos principales:
- Bloques para ejecución de estructuras.
- Chapas para revestimientos de muros y pisos.
- Como parte de materiales compuestos.

18. 1818
PIEDRA PARA ESTRUCTURAS
Para este uso la piedra puede ser la que el hombre recoge y apila
de manera natural o aquella que se corta de la cantera (piedra
madre).
Es aconsejable saber el origen de la piedra a ocupar, e idealmente
conocer sus características en laboratorio.
La piedra debe ser homogénea, compactas, sin grietas ni
cavidades, resistentes a las cargas y a los agentes atmosféricos.

19. 1919
PIEDRA PARA ESTRUCTURAS
Las piedras deben ser resistentes al
fuego, presentar buena adherencia al
mortero de pega (*) y de fácil labrado
cuando se requiere dar forma.
Se puede emplear con distintos grados de
preparación, destacando:
a) La piedra sin labrar (bruta).
b) El mampuesto (bloque con una
cara labrada).
c) El sillar (bloque totalmente
labrado).

20. 2020
REVESTIMIENTOS DE PIEDRA
La piedra como revestimiento para muros y pisos se suele emplear
de forma que su superficie queda más o menos rústica, o sea,
irregular.
Para esto se pueden emplear piedras naturalmente planas y
delgadas llamadas lajas, cuyo espesor varía generalmente entre 8
a 15mm y se disponen sobre el paramento a cubrir formando una
suerte de mosaico (piedra capricho).
También se pueden usar enchapes de piedra cortados con
maquinaria especializada, cuyo espesor va entre 12 y 30mm con
forma son rectangular.

21. 2121
PIEDRA COMO AGREGADO
La piedra puede formar parte de materiales compuestos como el
hormigón en base a cemento o en concretos asfálticos.
En cualquiera de ellos el material pétreo cumple la función de
esqueleto soportante, vale decir, le da cuerpo a la mezcla. Por
esta razón es que deben cumplir con diversos requisitos físicos y
químicos establecidos por diferentes normas.
Como la piedra es un material inerte que no debe reaccionar con
los otros elementos de la mezcla se le suele denominar como
árido. También se le suele llamar agregado, ya que no cumple
ninguna función específica más que dar cuerpo a la mezcla.

22. 22
PIEDRA COMO AGREGADO
COMPONENTE DIÁMETRO (mm.)
Bloques Sobre 250
Bolones 250 a 76
Ripio 76 a 38
Grava 38 a 19
Gravilla 19 a 9,5
Gravarena 9,5 a 4,76
Arena Gruesa 4,76 a 2,00
Arena Fina 2,00 a 0,42
Arenilla 0,42 a 0,053
Limo 0,053 a 0,005
Arcilla 0,005 a 0,0001
Coloides Menor a 0,0001
Los agregados pétreos se dividen según su tamaño en rocas,
bolones, grava, arena y material fino, que incluye limos y arcillas.
ÁRIDO
GRUESO
ÁRIDO
FINO
MATERIAL
FINO

23. 23
CARACTERÍSTICAS
En términos generales, las partículas que conforman un agregado
deben cumplir los siguientes requisitos generales o características:
RODADO
CHANCADO
• Tenaces: deben ser resistentes, duras e indeformables.
• Peso específico: existen agregados ligeros, normales y pesados
(según su densidad).
• Estabilidad físico-química: no deben reaccionar con el agua ni con
los compuestos hidratados de la pasta de cemento o asfalto.
• Según su forma se pueden clasificar en material chancado y rodado,
donde el primero tiene forma irregular y el segundo caras lisas y
redondeadas.

24. 24
CARACTERÍSTICAS
Además existen dos propiedades
fundamentales:
* Densidad: es la relación
entre la masa del conjunto de
partículas y su volumen.
* Granulometría: es el
estudio de la distribución de
tamaños de partículas de un
material granular.
5) Pueden ser de origen natural o artificial, aunque generalmente
se preferirán los primeros.
6) Superficie específica: la superficie específica es la suma de las
superficies de las partículas por unidad de masa. A mayor superficie
específica mejor será la adherencia al aglomerante, pero al mismo
tiempo es mayor la demanda de aglomerante.
7) Contaminación superficial: las partículas que provienen de
chancado artificial pueden contener cantidades excesivas de
polvo en la superficie lo que reduce la adherencia al aglomerante.

25. 25
DENSIDAD
La densidad (d) se define como:
Siendo m la masa y v el volumen del conjunto. Sin embargo, en el
caso de material particulado como los agregados pétreos se tienen
dos densidades:
Densidad real: es la densidad considerando el volumen de
material sólido, incluyendo los poros inaccesibles existentes en su
interior.
Densidad aparente: es la densidad considerando el conjunto de
partículas y los espacios entre ellas. En este caso se identifica la
densidad aparente suelta y la densidad aparente compactada.
d = m
v
Valores promedio de la densidad de material pétreo de la zona central
Material Densidad real T/m3 Densidad Aparente T/m3
Arena 2,65 1,65
Grava 2,75 1,75

26. 26
GRANULOMETRÍA
Mediante la granulometría se puede determinar la distribución
porcentual de los tamaños de partículas contenidas por un
agregado. Para el estudio de la granulometría se utilizan tamices
de acuerdo a las series dadas por la norma NCh 165. No obstante,
en Chile no se fabrican tamices y se acepta la utilización de las
series dada por la norma ASTM C- 33, presentada en la siguiente
tabla:
Grava Arena
NCh 165
mm
ASTM
C - 33
NCh 165
mm
ASTM
C – 33
80
63
50
40
25
20
13
10
3”
2 ½ “
2”
1 ½ “
1”
¾ “
½”
3/8”
5
2,5
1,125
0,630
0,315
0,160
# 4 (4,76)
# 8 (2,36)
# 16 (1,18)
# 30(0,600)
# 50(0,300)
# 100(0,150)

27. 27
GRANULOMETRÍA
a) Arena 0 – 5mm.
b) Arena con gravilla
0 – 10mm.
c) Gravilla 5 – 10.
d) Gravilla 10 – 20.
A B
C D

28. 28
GRANULOMETRÍA
Para el análisis granulométrico se debe hacer pasar una muestra
de material seco, de masa conocida, por la serie de tamices
correspondiente y luego determinar el porcentaje que pasa
acumulado por cada tamiz como se muestra en la siguiente tabla:
Tamiz
Peso
Retenido
(Gramos)
%
retenido
%
Retenido
acumulado
%
que pasa
acumulado
3/8" 0 0 0 100
# 4 15 3 3 97
# 8 110 22 25 75
# 16 80 16 41 59
# 30 55 11 52 48
# 50 95 19 71 29
# 100 105 21 92 8
Bajo # 100 40 8 100 0
Total muestra 500 100

29. 29
GRANULOMETRÍA
Con el Porcentaje que pasa acumulado se hace un gráfico en escala
semi-logarítmica como la que se muestra en la siguiente figura:
Un buen hormigón debe
considerar áridos con una
granulometría heterogénea,
vale decir, que contenga
material fino, intermedio y
grueso, de manera que los
granos de menor tamaño
rellenen los espacios que
dejan los más grandes,
consiguiendo una mezcla
sólida y con ahorro de
cemento, que es el
componente más fino y más
caro.

30. 30
GRANULOMETRÍA
Para completar la caracterización de una granulometría y
establecer si es adecuada para su uso en mortero u hormigón se
deben calcular los siguientes indicadores:
Módulo de finura (MF): indica que tan fino o grueso es un
material granular. Es muy útil en arena. Para las arenas se calcula
con la siguiente expresión:
En el caso de las arenas, si el resultado es menor que 2,5 se
considera arena fina, si es mayor que 3 se trata de una arena
gruesa y si está entre 2,5 y 3 es media.
Se considera óptimo un MF = 2,75.

31. 31
GRANULOMETRÍA
Graduación de un agregado: un agregado bien graduado
contiene partículas de todos los tamaños, de esta manera se logra
la mayor compacidad. Para determinar si un agregado es bien
graduado o mal graduado se deben calcular los siguientes
coeficientes:
Coeficiente de Uniformidad: se calcula como:
Siendo D60 la abertura de tamiz por la que pasa el 60% de la
muestra y D10 la abertura de tamiz por la que pasa el 10% de la
muestra.
Coeficiente de Curvatura:
Siendo D 30 la abertura de tamiz por la que pasa el 30% de la
muestra.

32. 32
GRANULOMETRÍA
Se estima que un agregado es bien graduado si se cumplen
simultáneamente las siguientes condiciones:
Material Cu Cc
Arena ≥ 6
Entre 1 y 3
Grava ≥ 4
Para garantizar que un
material tendrá un
comportamiento adecuado,
la norma NCh 163 establece
ciertas bandas
recomendadas para las
granulometrías de las gravas,
arenas y árido combinado
(mezclas de arena y grava).

33. 33

34. 34
PRÓXIMA CLASE …
METALES