Conocimiento y estudio de materiales (página 2)

Criterio de resistencia

–Tracción: Por ejemplo, tenemos una pieza prismática de un material sometido en sus extremos a dos fuerzas iguales y opuestas. La pieza está en equilibrio. Suponemos una sección de la pieza y también que el material no tiene cohesión, luego se romperá. Lo que mantiene rígida a la pieza a pesar de tener dos fuerzas opuestas, es la cohesión, que son fuerzas intermoleculares. Estas fuerzas se oponen a las fuerzas de tracción (dos fuerzas iguales y opuestas situadas en el eje de la pieza). Si la fuerza crece y es mayor que las fuerzas de cohesión se produce la ruptura del material, es el valor máximo que es capaz de soportar el material.

Si ahora quitamos una parte de la pieza, para que siga en equilibrio habría que introducir unas fuerzas equivalentes a la fuerza que teníamos antes al otro lado de la pieza. Estas fuerzas son muy numerosas, si en este conjunto de fuerzas consideramos un elemento que tenga una unidad de área, la resultante de las fuerzas que actúan dentro de ese elemento de área unidad son las fuerzas de tensión a la que está sometida la pieza. Cuando actúa la tracción aparecen unas fuerzas de tensión, cuando la tracción es mayor que las fuerzas de tensión se produce la ruptura; al valor límite de la tensión a la cual se rompe la pieza es la resistencia de tracción.

–Compresión: Tiene lugar cuando actúan dos fuerzas iguales y opuestas a lo largo del eje de simetría. Existe un valor límite de tensión que es la resistencia a comprensión. Los materiales pétreos tienen una mayor comprensión y menor tracción. Los metales son isorresistentes (igual compresión de tracción). En el hormigón o en los materiales pétreos a esfuerzos de comprensión la rotura viene dada en forma de grietas que se producen paralelas al eje de actuación de las fuerzas, también aparecen conjunto de tracciones que son perpendiculares a las compresiones principales. Otras veces el material rompe por grietas inclinadas que corresponden al máximo esfuerzo cortante, grietas inclinadas relacionadas al esfuerzo principal.

COMPRESION

-Corte: Es similar al anterior. A ambos lados de una sección tenemos esfuerzos que actúan con sentido contrario. La pieza está sometida a un esfuerzo de cizallamiento.

Los materiales se mantienen unidos (partículas) a través de las fuerzas de cohesión. Estas son paralelas a la superficie. Si consideramos un elemento de área unidad tenemos unas fuerzas interiores derivadas de la cohesión, la resultante es la tensión cortante. La resistencia a corte del material viene definida por la máxima tensión tangencial t que puede soportar el material.

-Flexión: En una sección del material se introducen unos esfuerzos de tracción que alargan la fibra del material y en otra sección de la pieza se introducen unos esfuerzos de compresiones. En la parte de la tracción se produce un alargamiento mientras que en la parte de la compresión se produce un acortamiento. En la parte media está la fibra neutra que ni se alarga ni se acorta. En consecuencia, cuando supera la capacidad de cohesión se produce la ruptura del material.

-Torsión: Se origina por efecto de pares que actúan sobre los ejes de las secciones, de modo que las secciones giren en sus planos.

-Dureza: Es la capacidad que tiene un material para oponerse a ser deformado en su superficie por la acción física de otro. Depende de las características del material (átomos, moléculas). La dureza es mayor cuando mayores son las fuerzas de cohesión de los átomos.

-Dureza al rallado: Mide la resistencia a ser rallado por otros, se mide respecto a unos patrones que forman la escala.

-Dureza a penetración: Resistencia de un material a ser penetrado en su superficie por la acción de otro, depende del tipo y forma (cónica, cilíndrica, etcétera).

-Dureza elástica: Comportamiento del material a ser sometido a un impacto de otro material que choca con él. Se mide por la acción de una barrena fijada, midiendo el tiempo que tarda en hacer una huella definida.

-Resistencia a abrasión: Resistencia que presenta un material a ser desgastado por frotamiento con otro material o por estar sometido a impactos de otros materiales.

Clasificación de los materiales

Otra clasificación los separa en 5 grupos:

Metales: (Acero, hierro, aluminio, magnesio, zinc, titanio, cobre y níquel) Generalmente tienen como característica una buena conductividad eléctrica y térmica, una resistencia relativamente alta, una alta rigidez, ductilidad o conformabilidad y resistencia al impacto. Son particularmente útiles en aplicaciones estructurales o de carga, y se suelen usar también aleaciones ya que permiten la acentuación de algunas propiedades deseables o una combinación de propiedades de ambos metales.

Los usos más frecuentes son para la producción de cables, llaves, reticulados para construcciones, etc.

Cerámicos: (ladrillo, vidrio, porcelana, refractarios y abrasivos)

Generalmente tienen baja conductividad eléctrica y térmica y a menudo son usados como aislantes. Son fuertes y duros, aunque muy frágiles y quebradizos. Las nuevas técnicas han conseguido que los cerámicos sean lo suficientemente resistentes a la fractura para que puedan ser utilizados en aplicaciones de carga, como los impulsores en motores de turbina.

Polímeros: (obtenidos mediante un proceso conocido como polimerización)

Generalmente tiene muy baja conductividad eléctrica y térmica, reducida resistencia y no son adecuados para usarse a temperaturas elevadas. Los polímeros termoplásticos, en los cuales las largas cadenas moleculares no están conectadas de manera rígida, tienen buena ductilidad y conformabilidad; Y los polímeros termoestables son mas resistentes, aunque mas frágiles.

Los polímeros suelen usarse en diversas aplicaciones, incluyendo dispositivos electrónicos.

Semiconductores: (Silicio, germanio, y variadas moléculas como ser GaAs)

Generalmente son muy frágiles, y resultan esenciales para aplicaciones electrónicas, de computadoras y de comunicación.

La información hoy en día se transmite por luz a través de sistemas de fibras ópticas: los semiconductores, que convierten las señales eléctricas en luz y viceversa son componentes primordiales.

Materiales compuestos: (se forman a partir de uno o más materiales, produciendo propiedades que no se encuentran en ninguno de los materiales de manera individual)

(concreto, madera contrachapada y la fibra de vidrio)

Se pueden producir materiales ligeros, fuertes y dúctiles y a la vez resistentes al impacto que de otra manera no soportarían.

Estructura de los materiales

La estructura de un material se puede considerar en diferentes niveles: Estructura atómica (Disposición sub-atómica); Estructura cristalina (Disposición y arreglo de los átomos), esta ultima, es llamada cristalina básicamente porque los metales, semiconductores, muchos cerámicos y algunos polímeros tienen una organización de átomos muy regular; Otros materiales cerámicos y muchos polímeros no tienen una organización atómica ordenada, pues son llamados "Amorfos o vítreos"; Finalmente en la mayor parte de los metales, la organización atómica es en forma de estructura granular.

Construcción

construcción es toda obra realizada por el hombre ya sea de ingeniería o arquitectura y que debe cumplir con una serie de premisas:

1. 1. Aislar un determinado volumen del exterior, es decir de los agentes exteriores, como ser lluvia, viento, etc. Dando lugar a elementos estructurales como muros de cierre y cubiertas.
   2. Sostener cargas fijas o móviles, dando lugar en este caso elementos estructurales como ser tableros de puentes o entrepisos.
   3. Contener empujes horizontales ya sea de fluidos o de tierras, que es el caso de presas, muros de sostenimiento, paredes de depósitos, etc.
2. Finalidad funcional primaria:
   1. Mantener la cohesión del o de los materiales que la conforman a lo largo del tiempo.
3. Criterio de resistencia:
   1. La construcción debe mantenerse estable e inmóvil a lo largo del tiempo.
4. Criterio de estabilidad:
   1. La construcción debe mantener sus características esenciales a lo largo del tiempo.
5. Criterio de deformación:
   1. La obra debe cumplir condiciones mínimas de seguridad, utilizando los materiales adecuados en forma racional.
6. Criterio de seguridad y economía:
   1. Debe complementarse con los criterios citados anteriormente.
7. Criterio de estética:

Materiales de construcción en general

Elementos que se utilizan para la construcción. La materia está constituida por moléculas y éstas a su vez por átomos. Estos elementos se unen mediante enlaces fuertes (enlaces iónicos, covalentes, metálicos, etcétera) y débiles (fuerzas de Van der Vals y puentes de hidrógeno). La materia puede estar en estado sólido, líquido y gaseoso; en estado sólido hay rigidez en la posición de las partículas mientras que los fluidos permiten desplazamientos entre sus elementos. El estado de la materia influye en las propiedades de los materiales (densidad, cohesión, etcétera). En función de la posición de las moléculas pueden estar en estado cristalino, forma regular, o en estado amorfo, posición aleatoria de las partículas.

En los materiales cristalinos nos encontramos con planos de distinto comportamiento, mientras que los materiales amorfos al tener una posición aleatoria hace que su disposición en el espacio sea homogénea; la mayor parte de los materiales de construcción son amorfos.

Un material es apto para la construcción cuando esta en equilibrio y cuando mediante una acción exterior va a responder de una forma determinada.

Sus propiedades serían aconsejables para su utilización en obra; por ejemplo, un material deformado que no se puede utilizar como elemento de entrepiso.

Ensayos de materiales

El laboratorio de ensayo de materiales esta presente en el principio y fin de todos los proyectos, determina las propiedades mecánicas de los materiales mediante el empleo de equipos de gran sensibilidad y precisión, considerando las muchas causas que pueden modificarlas, para que el proyectista fije las tensiones de trabajo o bien el alcance de la deformación máxima del mecanismo o estructura.

Los ensayos se clasifican en dos grandes grupos:

1. Se denomina ensayo no destructivo a cualquier tipo de prueba practicada a un material que no altere de forma permanente sus propiedades físicas, químicas, mecánicas o dimensionales. Los ensayos no destructivos implican un daño imperceptible o nulo. Los diferentes métodos de ensayos no destructivos se basan en la aplicación de fenómenos físicos tales como ondas electromagnéticas, acústicas, elásticas, emisión de partículas subatómicas, capilaridad, absorción y cualquier tipo de prueba que no implique un daño considerable a la muestra examinada.

   En general los ensayos no destructivos proveen datos menos exactos acerca del estado de la variable a medir que los ensayos destructivos. Sin embargo, suelen ser más baratos para el propietario de la pieza a examinar, ya que no implican la destrucción de la misma. En ocasiones los ensayos no destructivos buscan únicamente verificar la homogeneidad y continuidad del material analizado, por lo que se complementan con los datos provenientes de los ensayos destructivos.

   La amplia aplicación de los métodos de ensayos no destructivos en materiales se encuentra resumida en los tres grupos siguientes:

   Defectología: Permite la detección de discontinuidades, evaluación de la corrosión y deterioro por agentes ambientales; determinación de HYPERLINK "http://es.wikipedia.org/wiki/Tensión_mecánica" tensiones; detección de fugas.

   Caracterización: Evaluación de las características químicas, estructurales, mecánicas y tecnológicas de los materiales; propiedades físicas (elásticas, eléctricas y electromagnéticas); transferencias de calor y trazado de isotermas.

   Metrología: Control de espesores; medidas de espesores por un solo lado, medidas de espesores de recubrimiento; niveles de llenado.

2. ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS:
3. ENSAYOS DESTRUCTIVOS:

Ensayos estáticos: consiste en la aplicación lenta y progresiva de las cargas, desde un valor nulo hasta un valor máximo, generalmente son ensayos destructivos y pueden ser:

1. TRACCIÓN: metales, morteros, plásticos y maderas.
2. COMPRESIÓN: hormigones, maderas, metales, plásticos, tierras.
3. FLEXION: hormigones, maderas, metales y plásticos.
4. TORSIÓN: metales.
5. CORTE: maderas, metales, tierras.

Ensayos dinámicos de choque: Consiste en la aplicación de cargas dinámicas de impacto, siendo ensayos de tipo destructivos, utilizándose probetas con entalladuras, para obtener los máximos efectos fragilizantes.

1. FLEXION: maderas y metales
2. TRACCIÓN: metales.
3. TORSIÓN: metales.

Ensayos de duración: Se aplican cargas estáticas o dinámicas durante días, semanas o meses.

1. CARGAS ESTATICAS: (deformación en el tiempo "creep" ): se aplican a altas temperaturas se aplica a los metales.
2. CARGAS DINAMICAS: Aplicación de tensiones cíclicas y variables ( fatiga ).

Cargas

En base a la velocidad de aplicación de las cargas, estas pueden clasificarse en estáticas y dinámicas, y a las ultimas subdividirlas en cargas de choque y repetidas.

Las estáticas son aquellas que actúan sobre un cuerpo en forma constante y estable o bien, desde el punto de vista de los ensayos corrientes, las que se aplican muy lenta y progresivamente.

Las dinámicas se obtienen cuando actúan fuerzas en movimiento, las que pueden manifestarse en forma instantánea o de impacto (cargas de choque) o producir esfuerzos variables entre dos limites (proceso realizado en forma sistemática y repetitiva).

Esfuerzo

La constitución de la materia en los sólidos presupone un estado de equilibrio entre las fuerzas de atracción y repulsión de sus elementos constituyentes (propiedad denominada cohesión), lo cual proporciona un estado de equilibrio permanente, lo cual permite la conservación de forma y dimensión.

Al actuar fuerzas exteriores, se rompe el equilibrio interno y se modifican la atracción y la repulsión, aumentando una con respecto de la otra según la carga aplicada tienda a alejar o acercar a los átomos, generándose por lo tanto una fuerza interna que tendrá q generar una nueva cohesión; si esto no ocurre, el material se rompe.

Como consecuencia, la variación en el equilibrio interno es la fuerza exterior que tiende a oponerse al efecto aplicado. Entonces el equilibrio deberá ser mantenido por las fuerzas interiores, en cuyo caso comprobamos el esfuerzo producido por el cuerpo, el que puede medirse sabiendo las fuerzas interiores.

Tensión

Los valores de los esfuerzos producidos en el material no dan una medida de la resistencia o capacidad para soportar las cargas que le pueden ser aplicadas, por ser función de sus dimensiones. Se impone por lo tanto, que la valoración se efectúe refiriendo el esfuerzo a la unidad de sección, obteniéndose el esfuerzo unitario o tensión, que puede definirse como la resistencia interna de la unidad de arca de una carga o fuerza exterior.

La tensión puede ser también normal o tangencial según la fuerza externa que la origine.

Tensión = Esfuerzo = σ = Newton

Sección metro2

Deformación

Como resultado inmediato a la aplicación de una carga o generación de un esfuerzo en un material, surge una deformación que puede resultar elástica o plástica; será elástica cuando el material recupera sus dimensiones originales al cesar la carga que la provoca y plástica en caso contrario.

La capacidad de un material a deformarse elásticamente se denomina elasticidad y la finalización del periodo elástico permite determinar la carga al límite elástico. En experiencias de laboratorio se comprobó que la gran mayoría de los materiales empleados en ingeniería presentan la particularidad de que el límite elástico coincide con el límite en el cual las cargas son proporcionales a las deformaciones que se originan.

El límite elástico se alcanza generalmente para muy pequeñas deformaciones, por lo cual su determinación exige el empleo de maquinaria muy sensible.

Criterio de deformación:

-Deformabilidad: Capacidad de los materiales a cambiar de forma, antes de la ruptura, frente a los agentes externos.

-Deformación: Alargamiento o acortamiento unitario de un material por los agentes que actúan sobre él, es adimensional. Podemos establecer una relación entre los esfuerzos a los que está sometido el material y las deformaciones (curva tensión-deformación). Para dimensionar un material tendremos que saber las tensiones internas y para eso necesitamos la historia de sus deformaciones ( sobre todo en materiales no metálicos).

-Elasticidad: Estudia los materiales como entes que cumplen la ley de Hooke.

-Reología: Estudio de las deformaciones anteriores del material. Relaciona la tensión con la deformación y con los tiempos de la deformación (velocidades); en función de la deformación se suele dividir en sólidos y líquidos. Cuando un material se deforma se genera una energía potencial que se va disipando poco a poco (relajación).

-Tiempo de relajación: Es el tiempo que transcurre desde que un material alcanza una tensión interior inicial hasta que alcanza el valor de esa tensión dividida por el número e. Un líquido perfecto tiene como tiempo de relajación 0, mientras que un sólido perfecto tiene como tiempo de relajación infinito. La deformación se ha estudiado por Newton. Los materiales de construcción se pueden agrupar en elásticos, viscosos y plásticos.

-Rotura estructural: Es la respuesta del material a una determinada acción externa, donde la deformación es tal que ya no cumple con los fines para los cuales fue proyectado.

-Rotura física: Es la pérdida de cohesión del material, como respuesta ante la máxima carga que puede soportar.

-Cuerpos elásticos: Cuando la acción de agentes exteriores que provocan deformación cesa también cesa la deformación y vuelve al estado primitivo.

-Cuerpos ideales elásticos: Pueden ser de dos tipos dependiendo de si siguen la ley de Hooke (Hookeanos, no Hookeanos). Los no Hookeanos utilizan el concepto de módulo de elasticidad tangente o secante.

Ley de Hooke: Relación lineal entre la tensión  y la deformación .

 = E . 

Módulo de Poisson  (dentro de los elásticos): Relación de la deformación transversal t de una pieza con respecto a la deformación longitudinal l

 = t / l

-Cuerpos elásticos no ideales: La recuperación de la deformación está en función del tiempo.

-Cuerpos viscosos: Dentro de estos están todos los líquidos o semilíquidos. Cuando sometemos un fluido a una fuerza habrá una deformación que absorberá sólo parte de la energía, la otra parte se irá en calor. Cuanto más viscoso es el cuerpo mayor es la energía disipada. La inversa de la viscosidad es la fluidez. La unidad de viscosidad es el Poisse y Centipoisse.La viscosidad varía mucho de unos materiales a otros.

–Carácter de los fluidos Newtonianos: En ellos la velocidad de deformación es proporcional a la tensión cortante. Si el esfuerzo exterior es constante, la deformación va a ser proporcional al tiempo transcurrido.

-Cuerpos viscoanelásticos: Tienen una relación como consecuencia del esfuerzo que no es proporcional entre la tensión y la velocidad de deformación (betunes asfálticos).

-Cuerpos viscoelásticos: Tienen una deformación que permanece parcialmente (entre viscoso y elástico).

-Cuerpos plásticos: Tienen un comportamiento parecido a los viscosos. Su deformación empieza a partir de unos valores determinados de los esfuerzos.

-Cuerpos de Bingham: Se produce una deformación permanente en el lugar a partir del cual el material empieza a deformarse.

-Cuerpos plastoanelásticos: Son semejantes a los viscoanelásticos. La deformación es permanente, no hay una relación de deformación.

-Cuerpos plastoelásticos: La deformación es permanente en parte y otra parte se recupera como en los cuerpos elásticos.

Propiedades relativas a la deformación:

-Ductilidad: Capacidad de un material de sufrir deformaciones por esfuerzos de tracción

-Fragilidad: Es la mayor o menor facilidad del material a romperse sin haber sufrido casi deformación. Un cuerpo frágil no se ha de confundir con un cuerpo débil. Por ejemplo, los hormigones de gran resistencia son más frágiles que otros (menos flexibles). En algunos casos se usan materiales no frágiles, ya que éstos no nos indican el problema, sino que se produce la ruptura. Si es material flexible (no frágil) se verá una flexión, luego nos va a indicar la ruptura.

-Tenacidad: Capacidad de un material para absorber un trabajo como consecuencia de su deformación antes de llegar a la ruptura. Al haber deformaciones plásticas y elásticas, existen tenacidades plásticas y elásticas.

Tenacidad total = Tenacidad plástica + Tenacidad elástica

-Tenacidad elástica: Trabajo que es capaz de absorber el material en el tramo elástico.

-Tenacidad plástica: Trabajo que es capaz de absorber el material en el tramo plástico.

-Resiliencia: Es la energía absorbida (energía del choque) antes de la ruptura cuando hablamos de choque o impacto. Si la medimos en Kg/m y la dividiremos por la sección de rotura en milímetros cuadrados es lo que llamamos resiliencia. Los materiales frágiles serán poco tenaces al tener poca deformación.

-Esfuerzos de fatiga (esfuerzos repetidos): Cuando un material está bajo un esfuerzo repetitivo el material rompe bajo ese esfuerzo aunque este disminuya frente a la fatiga. Se estudia frente a los esfuerzos que pueden ser los siguientes.

-Esfuerzos alternativos: Oscilan entre dos valores de la misma magnitud y distinto signo.

ALTERNATIVOS INTERMITENTES PULSATORIOS

Fatiga

En muchos casos los materiales se someten a repetidas aplicaciones de carga. Aunque cada suceso de carga es insuficiente para causar una deformación permanente, y menos la fractura, la aplicación repetida del esfuerzo puede provocar la falla por fatiga. La fatiga es el resultado del daño acumulado, causado por esfuerzos mucho menores que la resistencia a la tensión. La falla por fatiga comienza con la generación de grietas pequeñas, invisibles a simple vista, las cuales se propagan luego por la repetición de cargas, hasta que ocurre la fractura.

Probetas

Son piezas de pequeño tamaño, representativas de la calidad de un material de construcción. Su forma, dimensiones, fabricación y conservación están generalmente normalizadas, y se utilizan para ensayar dicho material.

Se las pueden clasificar en dos grupos:

• Probetas industriales, son las que se emplean para verificación.
• Probetas normalizadas, son las empleadas para determinar las propiedades mecánicas del material.

Normas que rigen el ensayo de los materiales

Unidad 2

Rocas

De acuerdo a su génesis, las rocas se clasifican en:

• Ígneas: originadas pro procesos naturales de enfriamiento de la tierra.
• Sedimentarias: originadas por acciones físicas, químicas y mecánicas en las rocas ígneas.
• Metamórficas: originadas por acción de la presión natural alta o temperaturas elevadas actuando en rocas ígneas o sedimentarias.

En el siguiente cuadro, se indica la clasificación de las rocas según su origen y el nombre de alguna de ellas.

Aplicaciones de las rocas

En el campo industrial, las rocas poseen aplicaciones en obras de ingeniería y arquitectura y constituyen la base para materiales como ser cal, yeso, cementos, ladrillos, cerámicos, vidrios, etc.

En el siguiente mapa conceptual se puede observar las distintas aplicaciones de las rocas en la construcción y en la industria de la construcción.

Ensayos de las rocas

En la siguiente tabla se indican los ensayos de laboratorio mas usuales aplicados a los distintos tipos de obras.

Propiedades de las rocas

A titulo orientativo en la tabla siguiente se indican los valores correspondientes a las propiedades físicas y mecánicas por lo que se recomienda el asesoramiento de un especialista en mecánica de rocas para casos que sean muy específicos.

Agregados

Son fragmentos de rocas de distintos tamaños que provienen de yacimientos naturales o de fuentes industriales.

Se clasifican en arenas, gravas y piedras. Las arenas son aquellos agregados que pasan el tamiz de abertura cuadrada de 3 / 8 ", a su vez estas se clasifican en gruesas, medianas y finas de acuerdo al valor de un coeficiente llamado Modulo de Finura MF, mientras que las gravas son aquellas que pasan el tamiz de abertura cuadrada de 1 1/2 ".

Las piedras son de mayor tamaño que las gravas. Los agregados son materiales granulares inertes que se utilizan en la fabricación de morteros y hormigones.

Las arenas mas utilizadas en la construcción son las del tipo calcáreas y silíceas.

Origen

Igual que las rocas; hacemos una particularización en las rocas sedimentarias

La forma ideal de los agregados es la poliédrica o esférica no recomendable la forma alargada.

Propiedades de los agregados: Composición mineralogiíta, resistencia estructural, forma, tamaño, textura superficial y un tamaño variable entre 75  ( 0,0074 mm ) y 6 " ( 125 mm ).

Análisis granulométrico

Consiste en hacer pasar por una serie de tamices normalizados de abertura cuadrada (Tyler) y se pesa lo retenido en cada tamiz para graficar en sistema semilogaritmico de ejes ortogonales, donde en ordenadas se indica el porcentaje retenido y en abscisas el diámetro de la abertura del tamiz.

Las normas que rigen el análisis granulométrico son las IRAM o las ASTM.

Modulo de finura ( MF ):

Es el coeficiente que se obtiene de dividir por 100 la sumatoria de los pesos retenidos y acumulados, es decir  (% Ret. Y acum.)/100.

Si el MF es < 2 tenemos arena fina ; 2 < = MF < = 6 arena mediana; MF > 2,6 arena gruesa.

En el caso del agregado grueso el MF se obtiene como la suma de los retenidos y acumulados y agregarle 500 o 600 según pase o no material por el Tamiz N° 4. para estos agregados, el valor del MF es mayor que 6.

Ensayos de laboratorio

¤ Análisis granulométrico

Su finalidad es obtener la distribución por tamaño de las partículas presentes

en una muestra de suelo. Así es posible también su clasificación. El ensayo es importante, ya que gran parte de los criterios de aceptación de suelos para ser utilizados en bases o sub –

bases de carreteras, presas de tierra o diques, drenajes, etc., depende de este análisis.

Para obtener la distribución de tamaños, se emplean tamices normalizados y

numerados, dispuestos en orden decreciente.

Para suelos con tamaño de partículas mayor a 0,074 mm(74micrones) se utiliza el método de análisis mecánico, mediante tamices de abertura y numeración indicado en la tabla. Para suelos de tamaño inferior, se utiliza el método del hidrómetro, basado en la ley de Strokes.

¤ Determinación de la humedad de un agregado

En los agregados existen poros, los cuales encuentran en la intemperie y pueden estar llenos con agua, estos poseen un grado de humedad, el cual es de gran importancia ya que con él podríamos saber si nos aporta agua a la mezcla.

Los agregados pueden tener algún grado de humedad lo cual está directamente relacionado con la porosidad de las partículas. La porosidad depende a su vez del tamaño de los poros, su permeabilidad y la cantidad o volumen total de poros.

Las partículas de agregado pueden pasar por cuatro estados, los cuales se describen a continuación:

• Totalmente seco. Se logra mediante un secado al horno a 110°C hasta que los agregados tengan un peso constante. (generalmente 24 horas).

• Parcialmente seco. Se logra mediante exposición al aire libre.

• Saturado y Superficialmente seco. (SSS). En un estado límite en el que los agregados tienen todos sus poros llenos de agua pero superficialmente se encuentran secos. Este estado sólo se logra en el laboratorio.

• Totalmente Húmedo. Todos los agregados están llenos de agua y además existe agua libre superficial.

El contenido de humedad en los agregados se puede calcular mediante la utilización de la siguiente fórmula:

P= [ (W – D) / D] * 100

Donde:

P: es el contenido de humedad [%]

W: es la masa inicial de la muestra [g]

D es la masa de la muestra seca [g]

Primero se debe comenzar con la extracción y preparación de la muestra. La muestra debe ser representativa según el lugar de abastecimiento que se va a ensayar y en el caso de agregados de masa normal, la masa de la muestra no debe ser menor que la cantidad especificada en la siguiente tabla:

Después de escogida la muestra se prosigue a calcular su masa con aproximación de 0.1%, evitando la pérdida de humedad y del mismo material; luego de haberlo pesado se deposita la muestra en un recipiente para después ser sometido a una temperatura de 110°C ±5°C en el horno y de ésta de manera extraer la humedad.

Inmediatamente el material esté seco se saca del horno y se deja enfriar (para no causar daños en la balanza) para finalmente calcular su masa.

¤ Determinación del peso específico

El peso específico es una propiedad escalar que depende de la composición química y de la estructura. La determinación del peso específico se lleva a cabo por diversos métodos, todos los cuales se basan en el principio de Arquímedes (balanza hidrostática, picnómetro, etc.).

El peso específico de un mineral aumenta con el número de masa de los elementos que la constituyen y con la proximidad o el apretamiento en que estén arreglados en la estructura cristalina.

La mayoría de los minerales que forman rocas tienen un peso especifico de alrededor de 2,7 g/cm3, aunque el peso especifico medio de los minerales metálicos es aproximadamente de 5 g/cm3.

Los minerales pesados son los que tienen un peso especifico más grande que 2,9 g/cm3, por ejemplo circón, pirita, piroxeno, granate.

Defectos de las piedras

Son defectos de las piedras el ser heladizas, tener grietas o pelos de constitución, coqueras o restos orgánicos.

El peligro de las piedras helizadas es mayor en las porosas y cavernosas y mínimo en las de las de superficie lisa y estructura compacta. Algunas tienen los llamados pelos de constitución producidos por las filtraciones de las aguas que han arrastrado algunas partes solubles de dichas rocas los peores son los pelos producidos por la explosión de los barrenos.

Las coqueras son cavidades vacías, no perjudican la solidez. Los riñones o nódulos de piedra dura dificultan la labra y saltan dejando coqueras en su lugar. Los restos orgánicos carecen de adherencia, siendo un terreno fértil para el desarrollo de los parásitos.

Protección de piedras

Cuando la piedra ha de quedar a la vista, es necesario protegerla de los agentes atmosféricos. Con este fin se aplican procedimientos químicos como la silicatización, fluosilicatización, y la fluoatación.

La silicación consiste en aplicar una solución de una parte en peso de silicato potasio en 5 o 6 partes de agua.

La fluosilicatización consiste en la aplicación de soluciones incoloras y transparentes de fluoruros metálicos con ácido fluorhidrico. Con este método las piedras calcáreas heledizas dejan de serlo.