Caracterización de arenas como material para construcción de obras civiles, procedentes de la playa del río Aríari en el municipio de Puerto Lleras – Meta

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(1)CARACTERIZACIÓN DE ARENAS COMO MATERIAL PARA CONSTRUCCIÓN DE OBRAS CIVILES, PROCEDENTES DE LA PLAYA DEL RÍO ARÍARI EN EL MUNICIPIO DE PUERTO LLERAS – META. MAIRA ALEJANDRA RODRÍGUEZ AYALA CRISTIAN DANILO SANDOVAL PACHÓN. UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍAS PROGRAMA INGENIERÍA CIVIL VILLAVICENCIO 2015.

(2) CARACTERIZACIÓN DE ARENAS COMO MATERIAL PARA CONSTRUCCIÓN DE OBRAS CIVILES, PROCEDENTES DE LA PLAYA DEL RÍO ARÍARI EN EL MUNICIPIO DE PUERTO LLERAS – META. MAIRA ALEJANDRA RODRÍGUEZ AYALA CRISTIAN DANILO SANDOVAL PACHÓN. Monografía de grado como requisito para optar el título de Ingeniero Civil. Asesor Técnico SAULO ANDRES OLARTE Ingeniero Civil, Magister en estructuras. Asesora Metodológica MYRIAM CRISTINA REYES ORTIZ Física, Magister en ciencias Físicas. UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍAS MODALIDAD DE GRADO VILLAVICENCIO 2015.

(3) AUTORIDADES ACADÉMICAS UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA. Dra. MARITZA RONDÓN RANGEL Rector Nacional. Dr. CÉSAR AUGUSTO PÉREZ LONDOÑO Director Académico sede Villavicencio. Dr. RUTH EDITH MUÑOZ JIMÉNEZ Directora administrativa. Dra. NANCY GIOVANA COCUNUBO COCUNUBO Director de investigación de la sede. Ing. RAÚL ALARCÓN BERMÚDEZ Decano de la Facultad de Ingenierías. Ing. MARÍA LUCRECIA RAMÍREZ SUÁREZ Jefe de programa. Ing. SAULO ANDRES OLARTE BURITICA Coordinador de Investigación Programa de Ingeniería Civil.

(4) Nota de aceptación. Aprobado por el Comité de investigación en cumplimiento de los requisitos exigidos por la Universidad Cooperativa de Colombia para optar al título de Ingeniero Civil.. ________________________________________ ________________________________________ ________________________________________ ________________________________________. _______________________________________ Jurado _______________________________________ Jurado _______________________________________ Jurado. Villavicencio, 24 Agosto de 2015.

(5) ADVERTENCIA. La Universidad Cooperativa De Colombia, sede Villavicencio, no se hace responsable por los conceptos emitidos por los autores..

(6) Este trabajo de monografía de grado está dedicado primero a DIOS, quien nos dio la fortuna de ser concebidos por nuestros maravillosos PADRES, los cuales con gran esfuerzo y amor nos apoyaron para emprender este camino, ser nuestra guía y ejemplo de vida, haciendo de nosotros personas. llenas de valores,. emprendedores y con grandes aspiraciones para salir adelante, finalmente queremos agradecer a todos nuestros FAMILIARES, quienes han estado pendiente aconsejándonos y guiándonos en cada instante, para convertirnos en PROFESIONALES EXISTOSOS.. Los autores.

(7) AGRADECIMIENTO. A Dios, ya que gracias a su sacrificio en la cruz nos permitió la vida que tenemos hoy en día.. A la Universidad Cooperativa de Colombia sede Villavicencio, por la oportunidad de estudiar para formarnos como profesionales.. A la Facultad de Ingenierías, especialmente nuestro Programa de Ingeniería Civil.. A nuestra Asesor Técnico, MSc. Saulo Olarte, por sus aportes y contribución en esta investigación.. A la Asesora Metodológica, MSc. Myriam Cristina Reyes Ortiz, por sus aportes y colaboración en esta investigación. A cada uno de los docentes que conforman el equipo de trabajo de nuestro programa, por su gran esfuerzo y profesionalismo para transmitirnos sus conocimientos a lo largo de nuestra formación profesional.. Al equipo de trabajo del laboratorio de INGEVIAS, que nos colaboró guiándonos en el proceso de los ensayos ejecutados.. Y a todas aquellas personas que nos han acompañado de una u otra forma en este proceso de formación profesional.. Los autores.

(8) TABLA DE CONTENIDO. INTRODUCCIÓN ........................................................................................................... 24 1. PLANTEAMIENTO Y GENERALIDADES DEL PROYECTO ............................................ 26 1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ............................................................................ 26 1.2 OBJETIVOS ............................................................................................................... 27 1.2.1. Objetivo General ....................................................................................................... 27 1.2.2. Objetivos Específicos ................................................................................................. 27 1.3 JUSTIFICACIÓN ......................................................................................................... 28 1.4 ANTECEDENTES ........................................................................................................ 29. 2. MARCO REFERENCIAL ........................................................................................... 32 2.1 MARCO CONTEXTUAL .............................................................................................. 32 2.1.1. Localización ............................................................................................................... 32 2.1.2. Clima .......................................................................................................................... 33 2.1.3. Cuencas hidrográficas ............................................................................................... 34 2.1.4. Cuenca Río Aríari ....................................................................................................... 35 2.2 MARCO TEÓRICO ..................................................................................................... 36 2.2.1. Origen de las rocas .................................................................................................... 37 2.2.2. Clasificación ............................................................................................................... 40 2.2.3. Comportamiento de las rocas ................................................................................... 41 2.2.4. Propiedades de los materiales pétreos .................................................................... 43 2.2.4.1. Propiedades físicas ............................................................................................................ 43 2.2.4.1.1. Densidad ...................................................................................................................... 43 2.2.4.1.2. Porosidad ..................................................................................................................... 43 2.2.4.1.3. Compacidad ................................................................................................................. 43 2.2.4.1.4. Absorción en agua ....................................................................................................... 44 2.2.4.1.5. Capilaridad ................................................................................................................... 44 2.2.4.1.6. Higroscopicidad ........................................................................................................... 44 2.2.4.1.7. Permeabilidad.............................................................................................................. 44 2.2.4.1.8. Heladicidad .................................................................................................................. 44 2.2.4.1.9. Dureza.......................................................................................................................... 44 2.2.4.1.10. Propiedades mecánicas ............................................................................................. 45 2.2.4.1.11. Resistencia a compresión .......................................................................................... 45 2.2.4.1.12. Resistencia a flexión .................................................................................................. 45 2.2.4.1.13. Resistencia al desgaste .............................................................................................. 45. 2.2.5. 2.2.6. 2.2.7. 2.2.8. 2.2.9. 2.2.9.1 2.2.9.2 2.2.9.3 2.2.9.4 2.2.9.5 2.2.9.6. Las rocas ígneas ......................................................................................................... 45 Las rocas sedimentarias ............................................................................................ 46 Las rocas metamórficas ............................................................................................. 46 Origen de los suelos .................................................................................................. 47 Tipos de suelo ............................................................................................................ 47 Suelos arenosos ................................................................................................................. 47 Suelos arcillosos ................................................................................................................. 48 Suelos calizos ..................................................................................................................... 48 Suelos pedregosos ............................................................................................................. 48 Suelos limosos.................................................................................................................... 48 Suelos fumíferos: ............................................................................................................... 48.

(9) 2.2.10.. Formación de los suelos ............................................................................................ 49. 2.2.10.1.1. 2.2.10.1.2. 2.2.10.1.3.. Formación de sedimentos ......................................................................................... 49 Transporte de los sedimentos ................................................................................... 50 Depósito de los sedimentos ...................................................................................... 50. 2.2.11. Depósitos aluviales .................................................................................................... 50 2.3 MARCO LEGAL ......................................................................................................... 52. 3. DISEÑO METODOLOGICO ...................................................................................... 53 3.1 TIPO DE INVESTIGACION .......................................................................................... 53 3.2 FUENTES Y TÉCNICAS PARA LA RECOLEECIÓN DE INFORMACIÓN ............................... 54 3.2.1. Primera fase .............................................................................................................. 54 3.2.2. Segunda fase ............................................................................................................. 54 3.2.3. Tercera fase ............................................................................................................... 54 3.2.3.1. Equivalente de arena de suelos y agregados finos I.N.V. E – 133 – 13 ............................. 55 3.2.3.2. Reducción de muestras de agregados por cuarteo I.N.V. E - 202 – 13......................... 57 3.2.3.3. Presencia de impurezas orgánicas en arenas usadas para la preparación de morteros o concreto I.N.V. E – 212 - 13 ............................................................................................................... 59 3.2.3.4. Análisis granulométrico de los agregados grueso y fino I.N.V. E – 213 – 13 ..................... 61 3.2.3.5. Determinación de la cantidad de material que pasa el tamiz de 75 μm (n°200) en los agregados pétreos mediante lavado I.N.V. E – 214 – 13 ................................................................... 64 3.2.3.6. Análisis granulométrico del llenante mineral utilizado en la elaboración de mezclas asfálticas I.N.V. E – 215 – 13 .............................................................................................................. 65 3.2.3.7. Densidad Bulk (peso unitario) y porcentaje de vacíos de los agregados en estado suelto y compacto I.N.V. E – 217-13 ............................................................................................................... 66 3.2.3.8. Solidez de los agregados frente a la acción de soluciones de sulfato de sodio o de magnesio I.N.V. E – 220-13 .............................................................................................................. 68 3.2.3.9. Densidad, densidad relativa (gravedad específica) y absorción del agregado fino I.N.V. E – 222 – 13 72. 3.2.4. 3.2.5.. 4. Cuarta fase: evaluativa ............................................................................................. 74 Quinta fase: socialización .......................................................................................... 74. RESULTADOS Y ANÁLISIS....................................................................................... 75 4.1 EQUIVALENTE DE ARENA DE SUELOS Y AGREGADOS FINOS INV – 133 – 13................ 75 4.2 REDUCCIÓN DE MUESTRAS DE AGREGADOS POR CUARTEO I.N.V. E - 202 - 13 .... 77 4.3 PRESENCIA DE IMPUREZAS ORGÁNICAS EN ARENAS USADAS PARA LA PREPARACION DE MORTEROS O CONCRETO I.N.V. E – 212 - 13 .................................................................. 78 4.4 ANÁLISS GRANULOMETRICO DE LOS AGREGADOS GRUESO Y FINO I.N.V. E – 213 – 13 79 4.5 DETERMINACIÓN DE LA CANTIDAD DE MATERIAL QUE PASA EL TAMIZ DE 75 µm (N°200) EN LOS AGREGADOS PÉTREOS MEDIANTE LAVADO I.N.V. E – 214 – 13.................... 83 4.6 ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO DEL LLENANTE MINERAL UTILIZADO EN LA ELABORACION DE MEZCLAS ASFÁLTICAS I.N.V. E – 215 – 13....................................................................... 85 4.7 DENSIDAD BULK (PESO UNITARIO) Y PORCENTAJE DE VACÍOS DE LOS AGREGADOS EN ESTADO SUELTO Y COMPACTO I.N.V. E – 217-13................................................................ 89 4.8 SOLIDEZ DE LOS AGREGADOS FRENTE A LA ACCIÓN DE SOLUCIONES DE SULFATO DE SODIO O DE MAGNESIO I.N.V. E – 220-13 .......................................................................... 91.

(10) 4.9 DENSIDAD, DENSIDAD RELATIVA (GRAVEDAD ESPECÍFICA) Y ABSORCION DEL AGREGADO FINO I.N.V. E – 222 –13 ..................................................................................... 93. 5. CONCLUSIONES .................................................................................................... 97. 6. RECOMENDACIONES............................................................................................. 99. 7. BIBLIOGRAFÍA ..................................................................................................... 100.

(11) LISTA DE TABLAS. Tabla 1. Composición química elemental de la corteza terrestre ........................................... 38 Tabla 2. Composición química (óxidos) de la corteza terrestre .............................................. 39 Tabla 3. Equivalente de arena de suelos y agregados finos I.N.V. E – 133 - 13 ................. 75 Tabla 4. Requisitos para materiales granulares tipo SBG o BG ............................................. 76 Tabla 5. Requisitos para arena de rellenos para estructuras .................................................. 76 Tabla 6. Requisitos del agregado fino para concreto estructural ........................................... 77 Tabla 7. Reducción de muestras de agregados por cuarteo I.N.V.E - 202........................... 77 Tabla 8. Presencia de impurezas orgánicas en arenas usadas en la preparación de morteros o concretos I.N.V. E – 212 – 13........................................................................... 78 Tabla 9. Análisis granulométrico de los agregados grueso y fino I.N.V. E – 213-13........... 79 Tabla 10. Granulometría para arena de rellenos para estructuras......................................... 82 Tabla 11. Determinación de la cantidad de material que pasa el tamiz de 75 µm (N°200) en los agregados pétreos mediante lavado I.N.V. E – 214 – 13..................................... 83 Tabla 12. Requisitos para arena de rellenos para estructuras ............................................... 84 Tabla 13. Requisitos del agregado fino para concreto estructural ........................................ 85 Tabla 14. Análisis granulométrico del llenante mineral utilizado en la elaboración de mezclas asfálticas I.N.V. E – 215 – 13................................................................................ 85 Tabla 15. Requisitos de Llenante Mineral ................................................................................. 88 Tabla 16. Proporción y Requisitos de Llenante Mineral ........................................................... 89 Tabla 17. Densidad bulk (peso unitario) y porcentaje de vacíos de los agregados en estado suelto y compacto I.N.V. E – 217 – 13.................................................................. 89 Tabla 18. Solidez de los agregados frente a la acción de soluciones de sulfato de sodio o de magnesio I.N.V. E – 220 - 13 .......................................................................................... 91 Tabla 19. Requisitos de calidad de la arena para la capa de soporte de los adoquines .... 93 Tabla 20. Densidad, densidad relativa (gravedad específica) y adsorción del agregado fino I.N.V. E – 222 – 13 ................................................................................................................. 93 Tabla 21. Requisitos del agregado fino para concreto estructural ......................................... 95 Tabla 22. Resultados de los ensayos de laboratorio realizados............................................. 96 Tabla 23. Normas para la caracterización de materiales pétreos ........................................ 102.

(12) LISTA DE FIGURAS. Figura 1. Ubicación geográfica del municipio de Puerto Llera en el departamento del Meta ......... 33 Figura 2. Mapa hidrográfico del Municipio de Puerto Lleras ............................................................ 35 Figura 3. Ciclo de las rocas ................................................................................................................ 41 Figura 4. Curva de granulométrica de agregado fino........................................................................ 81 Figura 5. Curva de gradación de agregado fino .......................................................................... 87.

(13) LISTA DE FOTOS. Foto 1. Rio Aríari................................................................................................................................ 36 Foto 2. Período de humedecimiento ................................................................................................ 56 Foto 3. Posterior a la agitación ......................................................................................................... 56 Foto 4. Proceso de irrigación............................................................................................................. 56 Foto 5. Estado de reposo .................................................................................................................. 56 Foto 6. Lectura de arena ................................................................................................................... 57 Foto 7. Lectura de arcilla ................................................................................................................... 57 Foto 8. Selección de material ............................................................................................................ 58 Foto 9. Zarandeo de material ............................................................................................................ 58 Foto 10. Cono con la pala .................................................................................................................. 58 Foto 11. Caída de material en forma cónica ..................................................................................... 58 Foto 12. Dos cuartos ......................................................................................................................... 59 Foto 13. Cuatro cuartos..................................................................................................................... 59 Foto 14. 200 ml de agua limpia ......................................................................................................... 60 Foto 15. Soda cáustica....................................................................................................................... 60 Foto 16. Vaciado de Material ............................................................................................................ 60 Foto 17. Estado de reposo ................................................................................................................ 60 Foto 18. Lectura materia orgánica .................................................................................................... 61 Foto 19. Nivel 1 Materia orgánica ..................................................................................................... 61 Foto 20. Lavado de material.............................................................................................................. 62 Foto 21. Lavado de material (a) ........................................................................................................ 62 Foto 22. Material limpio .................................................................................................................... 62 Foto 23. Secado de material ............................................................................................................. 62 Foto 24. Material seco para tamizado .............................................................................................. 63 Foto 25. Juego de tamices ................................................................................................................. 63 Foto 26. Tamizado manual ................................................................................................................ 63 Foto 27. Material que retiene Nº 30 ................................................................................................. 63.

(14) Foto 28. Juego de tamiz .................................................................................................................... 64 Foto 29. Vaciado de material ............................................................................................................ 64 Foto 30. Tamizado manual Nº200 .................................................................................................... 65 Foto 31. Material que pasa tamiz ..................................................................................................... 65 Foto 32. Secado de material ............................................................................................................. 66 Foto 33. Lavado por chorro agua ...................................................................................................... 66 Foto 34. Secado de muestra en estufa.............................................................................................. 66 Foto 35. Muestra seca ....................................................................................................................... 66 Foto 36. Vaciado de material ............................................................................................................ 67 Foto 37. Apisonado por capa ............................................................................................................ 67 Foto 38. Limpieza de bordes ............................................................................................................. 68 Foto 39. Enrasado ............................................................................................................................. 68 Foto 40. Lavado de material.............................................................................................................. 70 Foto 41. Secado de material ............................................................................................................. 70 Foto 42. Solución sulfato de magnesio ............................................................................................. 70 Foto 43. Material que retiene No. 4.................................................................................................. 70 Foto 44. Material que retiene Nº8 .................................................................................................... 71 Foto 45. Material que retiene Nº16 .................................................................................................. 71 Foto 46. Inmersión de sulfato de magnesio...................................................................................... 71 Foto 47. Material de ensayo ............................................................................................................. 73 Foto 48. Fin de proceso de inmersión ............................................................................................... 73 Foto 49. Secado muestra con aire tibio ............................................................................................ 73 Foto 50. Golpes con el pisón ............................................................................................................. 73 Foto 51. Agregado con humedad superficial .................................................................................... 74 Foto 52. Picnómetro + agua .............................................................................................................. 74 Foto 53. Río Aríari – Puerto Lleras .................................................................................................. 104 Foto 54. Arena de playa de río ........................................................................................................ 104 Foto 55. Extracción de material ...................................................................................................... 105 Foto 56. Obtención de muestra ...................................................................................................... 105.

(15) Foto 57. Material extratido ............................................................................................................. 105 Foto 58. Muestras ........................................................................................................................... 105 Foto 59. Cilindro de plástico............................................................................................................ 106 Foto 60. Solución en el cilindro ....................................................................................................... 106 Foto 61. Introducción de material .................................................................................................. 107 Foto 62. Periodo de humedecimiento ............................................................................................ 107 Foto 63. Después de la agitación .................................................................................................... 107 Foto 64. Fin período de sedimentación .......................................................................................... 107 Foto 65. Lectura de arena ............................................................................................................... 108 Foto 66. Lectura de arcilla ............................................................................................................... 108 Foto 67. Material ............................................................................................................................. 108 Foto 68. Zarandeo manual .............................................................................................................. 108 Foto 69. Reducción de material ..................................................................................................... 109 Foto 70. 200 ml de agua limpia ....................................................................................................... 109 Foto 71. Vaciado agua limpia .......................................................................................................... 109 Foto 72. Soda caustica tipo escarcha .............................................................................................. 110 Foto 73. Pesaje soda cáustica ......................................................................................................... 110 Foto 74. Material ............................................................................................................................. 110 Foto 75. Vaciado de material .......................................................................................................... 110 Foto 76. Luego de agitado ............................................................................................................... 111 Foto 77. Estado de reposo .............................................................................................................. 111 Foto 78. Lectura materia orgánica .................................................................................................. 111 Foto 79. Nivel 1 materia orgánica ................................................................................................... 111 Foto 80. Material ............................................................................................................................. 112 Foto 81. Material Lavado ................................................................................................................ 112 Foto 82. Secado de material ........................................................................................................... 112 Foto 83. tamizado manual .............................................................................................................. 112 Foto 84. Adición de material ........................................................................................................... 113 Foto 85. Tamizado ........................................................................................................................... 113.

(16) Foto 86. Tamizado manual .............................................................................................................. 113 Foto 87. Pesaje material para tamiz No. 200 .................................................................................. 113 Foto 88. Materiales antes de lavar.................................................................................................. 114 Foto 89. Material después de lavado .............................................................................................. 114 Foto 90. Pesaje de material seco .................................................................................................... 114 Foto 91. Lavado por medio de chorro ............................................................................................. 114 Foto 92. Tamiz Nº 16 ....................................................................................................................... 115 Foto 93. Material que retiene Nº16 ................................................................................................ 115 Foto 94. Tamiz Nº30 ........................................................................................................................ 115 Foto 95. Material que retienen Nº30 .............................................................................................. 115 Foto 96. Tamiz Nº50 ........................................................................................................................ 116 Foto 97. Material que retiene Nº50 ................................................................................................ 116 Foto 98. Tamiz Nº200 ...................................................................................................................... 116 Foto 99. Material que retiene Nº200 .............................................................................................. 116 Foto 100. Secado de muestra en estufa.......................................................................................... 117 Foto 101. Muestra seca ................................................................................................................... 117 Foto 102. Masa que retiene Nº16 ................................................................................................... 117 Foto 103. Masa que retiene Nº30 ................................................................................................... 117 Foto 104. Masa retiene N° 50 ...................................................................................................... 118 Foto 105. Diametro molde .............................................................................................................. 118 Foto 106. Vaciado de material ........................................................................................................ 118 Foto 107. Apisonado primera capa ................................................................................................. 119 Foto 108. Apisonado segunda capa ................................................................................................ 119 Foto 109. Limpieza de bordes ......................................................................................................... 119 Foto 110. Enrasado ......................................................................................................................... 119 Foto 111. Pesaje Primera fase ......................................................................................................... 120 Foto 112. pesaje Segunda fase........................................................................................................ 120 Foto 113. Solución sulfato de magnesio ......................................................................................... 120 Foto 114. Material que retiene Nº4 ................................................................................................ 120.

(17) Foto 115. Material que retiene Nº18 .............................................................................................. 121 Foto 116. Material que retiene Nº16 .............................................................................................. 121 Foto 117. Material que retiene Nº30 .............................................................................................. 121 Foto 118. Material que retienen Nº50 ............................................................................................ 121 Foto 119. Seguimiento día dos ........................................................................................................ 122 Foto 120. Seguimiento día tres ....................................................................................................... 122 Foto 121. Secado de material ......................................................................................................... 122 Foto 122. Fractura Nº8 día 2 ........................................................................................................... 122 Foto 123. Fractura día Nº4 .............................................................................................................. 123 Foto 124. Desgaste del material ..................................................................................................... 123 Foto 125. Material de ensayo ......................................................................................................... 123 Foto 126. Secado muestra con aire tibio ........................................................................................ 123 Foto 127. Golpes con pisón ............................................................................................................. 124 Foto 128. Material compactado ...................................................................................................... 124 Foto 129. Agregado con humedad superficial ................................................................................ 124 Foto 130. Picnómetro...................................................................................................................... 124 Foto 131. Material ........................................................................................................................... 125 Foto 132. Peso de la muestra .......................................................................................................... 125 Foto 133. Estado de decantar ......................................................................................................... 125 Foto 134. Peso seco......................................................................................................................... 125 Foto 135. Material para la densidad ............................................................................................... 126 Foto 136. Apisonado de material .................................................................................................... 126 Foto 137. Pesaje de masa................................................................................................................ 126.

(18) LISTA DE ANEXOS. Anexo 1. Normas para la caracterización de materiales pétreos ................................................... 102 Anexo 2. Toma de Muestras ........................................................................................................... 104 Anexo 3. CARACTERIZACIÓN DE ARENAS COMO MATERIAL PARA CONSTRUCCIÓN DE OBRAS CIVILES, PROCEDENTES DE LA PLAYA DEL RÍO ARÍARI EN EL MUNICIPIO DE PUERTO LLERAS – META ....................................................................................................................................... 106.

(19) GLOSARIO. RÍO: corriente natural de agua que fluye con continuidad. Posee un caudal determinado, rara vez es constante a lo largo del año, y desemboca en el mar, en un lago o en otro río, en cuyo caso se denomina afluente. AFLUENTE: corriente de agua la cual no llega hasta el mar sino que desemboca en otra corriente de agua. CUENCA HIDROGRÁFICA: territorio drenado por un único sistema de drenaje natural, es decir, que drena sus aguas al mar o a un lago coloriendo a través de un único río. MATERIAL PETREO: provienen de la roca, de una piedra o de un peñasco; habitualmente se encuentra en forma de bloques o fragmentos de distintos tamaños se utilizan para la construcción. ARENA: conjunto de partículas de rocas disgregadas. AGREGADO FINO: material que pasa el tamiz 3/8’’ y queda retenido en el tamiz N° 200, el más común es la arena producto resultante de la desintegración de las rocas. SUELO: Sedimentos u otras acumulaciones no consolidadas de partículas sólidas producidas por desintegración física y alteración química de rocas, que pueden contener o no materia orgánica. GRANULOMETRIA: distribución de tamaños de partículas de agregados gruesos y finos de un material, empleando tamices numerados, de aberturas cuadradas y dispuestos en orden decreciente. TAMIZ: malla metálica constituida por barras tejidas y que dejan un espacio entre sí por donde se hace pasar el material para ser analizado. LLENANTE MINERAL: Material no arcilloso que pasa el tamiz N°200. Se incorpora a la mezcla con el fin de aumentar la estabilidad, y disminuir el.

(20) porcentaje de asfalto necesario para obtener un determinado porcentaje de vacíos de la mezcla GRAVEDAD ESPECIFICA: relación entre la masa de un cierto volumen de sólidos a una temperatura dada y la masa del mismo volumen de agua destilada y libre de gas, a la misma temperatura. Su valor es adimensional. GRAVEDAD ESPECÍFICA DE BULK: relación entre el peso en el aire del volumen de agregado (incluyendo los vacíos permeables e impermeables de sus partículas pero no los vacíos entre partículas) a una determinada temperatura y el peso en el aire de un volumen igual de agua destilada, libre de gas, a la misma temperatura. GRAVEDAD ESPECÍFICA BULK APARENTE: relación entre el peso en el aire del volumen de la porción impermeable del agregado a una determinada temperatura y el peso en el aire de un volumen igual de agua destilada, libre de gas a la misma temperatura. ABSORCIÓN: incremento de la masa de un agregado, debido a la penetración de agua dentro de los poros de sus partículas durante un periodo especificado. La absorción se expresa como un porcentaje de la masa seca del agregado. DENSIDAD: masa por unidad de volumen de un material, expresada generalmente en kg/m3 (lb/pie3). DENSIDAD EN CONDICIÓN SECA AL HORNO (SH): ,asa por unidad de volumen de las partículas de agregado secas al horno, incluyendo el volumen de las partículas de agregado secas al horno, incluyendo el volumen de los poros permeables e impermeables de las partículas, pero no los vacíos entre ellas. DENSIDAD EN CONDICIÓN SATURADA Y SUPERFICIALMENTE SECA (SSS): masa por unidad de volumen de las partículas del agregado saturadas y superficialmente secas, incluyendo el volumen de los poros permeables e impermeables de las partículas y el agua que llena los poros permeables, pero no los vacíos entre las partículas..

(21) VACÍOS: en un volumen unitario de agregados, es el espacio entre partículas en una masa de agregado no ocupado por materiales sólidos. EQUIVALENTE DE ARENA: una medida numérica de la contaminación por limo o arcilla en el agregado fino (o suelo), según lo determina este ensayo. CARAS FRACTURADAS: superficie angular, áspera o quebrada de una partícula de agregado, formada por trituración por medios artificiales o por la naturaleza. CONTENIDO DE MATERIA ORGÁNICA: Cantidades de impurezas orgánicas que puedan estar presentes en el material. REACTIVO: toda sustancia que interactúa con otra en una reacción química y que da lugar a otras sustancias de propiedades, características y conformación distinta, denominadas productos de reacción o simplemente productos..

(22) RESUMEN. En el presente trabajo de monografía de grado se muestran los resultados obtenidos en el laboratorio, basados en los ensayos que están estipulados en la norma INVIAS 2013, logrando adquirir la caracterización de arenas procedente de la playa del Río Aríari en el municipio de Puerto Lleras – Meta.. Así mismo se puede identificar el comportamiento que presenta el material frente al concreto, esto mediante la determinación de las propiedades físicas del material, que se determina por medio de los ensayos de laboratorio, los cuales son reducción de muestras de agregados por cuarteo, presencia de impurezas orgánicas en arenas usadas en la preparación de morteros o concretos, análisis granulométrico de los agregados gruesos y finos, determinación de la cantidad de material que pasa el tamiz de 75 mm (N°200) en los agregados pétreos mediante lavado, densidad, densidad relativa (gravedad especifica) y absorción de agregado fino, densidad BULK (peso unitario) y porcentaje de vacío de los agregados por secado, equivalente de arena, análisis granulométrico de llenante mineral utilizado en la elaboración de mezclas asfálticas y concreto estructural.. El uso de este material depende de las condiciones estipuladas en la NTC 174 y las especificaciones INVIAS 2013, ya que gracias a estos resultados se obtiene un breve pero detallado análisis de sus limitaciones y ventajas en las mezclas de asfaltos y concretos.. Es de resaltar que en el municipio de Puerto Lleras no existe ninguna trituradora, por ende el material que se utiliza para la elaboración de los ensayos es extraído manualmente por los autores de este trabajo, se anexa registro fotográfico del momento de la extracción del material..

(23) CARACTERIZACIÓN DE ARENAS COMO MATERIAL PARA CONSTRUCCIÓN DE OBRAS CIVILES, PROCEDENTES DE LA PLAYA DEL RÍO ARÍARI EN EL MUNICIPIO DE PUERTO LLERAS - META.

(24) INTRODUCCIÓN. La caracterización de arenas consiste en una serie de ensayos donde los agregados finos se someten en diferentes condiciones, que a través de los resultados se pueda analizar y determinar las ventajas y desventajas, con las cuales resulta beneficioso utilizar como fuente de extracción el origen de dicho material durante un proceso constructivo que se situé a los alrededores de esta fuente.. El municipio de Puerto Lleras ubicado en el departamento del Meta contiene grandes fuentes hídricas de igual manera también resultan beneficiosas para el uso de la ingeniería, en la actualidad no se cuenta con la información necesaria para hacer uso en la construcción de obra civiles, lo que resulta como un déficit de aprovechamiento de recursos para el municipio teniendo en cuenta que el desarrollo urbano se está tomando gran parte del municipio, y se ha visto la necesidad de hacer uso de fuentes y suministros de otros municipios del departamento.. Al dar a conocer como se debe caracterizar el material de la playa del Rio Aríari en el sector de Puerto Lleras se obtendrá información de carácter específico que permite el avance, desarrollo y mejora de la explotación de dicho recurso con el fin de ser utilizados en la construcción de obra civiles aledañas que se desarrollan en este municipio, lo cual permite mejorar y trabajar con calidad de la mano de la economía.. La caracterización de los materiales es indispensable para la ejecución de las obras civiles, un eficiente y buen resultado de las obras, depende en gran parte de la calidad de estos materiales, por lo tanto estos deben ser sometidos a una serie. 24.

(25) de ensayos de laboratorios, con el objetivo de identificar su clasificación, el contenido de humedad, la densidad, absorción, propiedades químicas que lo componen, el desgaste que tienen estos materiales a los largo de su trayectoria, la resistencia a los sulfatos y la resistencia en general que estos tengan, ya que este es un factor de suma importancia para el proceso de elaboración del hormigón para la consistencia y resistencia de las obras.. Los materiales son extraídos de las fuentes hídricas, este estudio se lleva a cabo en el departamento del Meta más exactamente en el municipio de Puerto Lleras, en este municipio no hay planta de tratamiento para el expendido del material, lo que implica mayor costo para la ejecución de las obras civiles, ya que estos materiales deben ser transportados desde Granada donde está la planta de tratamiento más cercana, generando costos adicionales, que aumentan en gran parte el presupuesto de los proyectos, teniendo el municipio de Puerto Lleras su propia fuente de extracción, para el abastecimiento de los materiales y poder economizar costos a largo plazo.. De acuerdo a lo expuesto, este estudio pretende lograr la identificación de los materiales, para determinar el uso más adecuado y óptimo de estos, para los diferentes tipos de construcciones, pero que a la vez cumplan con la Norma Técnica. Colombiana. y las. especificaciones. INVIAS. 2013,. ya. que. las. construcciones que se ejecutan en Colombia deben cumplir y estar acorde a estas normas, el cumplimiento de cada uno de los ensayos, se refleja en los resultados obtenidos y respectivamente analizados.. 25.

(26) 1. 1.1. PLANTEAMIENTO Y GENERALIDADES DEL PROYECTO. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA. El departamento del Meta cuenta con una gran variedad de fuentes hídricas para la extracción del material, los cuales son destinados a la construcción de obras civiles en los diferentes municipios del departamento, entre estos se encuentra el municipio de Puerto Lleras, donde no se cuenta con una fuente de explotación para el uso de la construcción de obras civiles.. Siendo objeto de investigación se pretende realizar la extracción del material procedente de la playa del Río Aríari en el municipio de Puerto Lleras, para luego ser sometido a ensayos de laboratorios que permitan clasificar y establecer la viabilidad para ser utilizado como fuente de explotación de materiales pétreos para uso de la ingeniería, específicamente en construcciones como lo son vías, concretos y otros usos adecuados que permitan el beneficio de costo-calidad y aprovechamiento de recursos por su fácil accesibilidad.. Desde luego no todas las fuentes de recursos hídricos resultan beneficiosas para el uso de la construcción en obras civiles, debido a que las características con las que cuenta el material no cumple con las normas de diseño establecidas para la construcción, por lo tanto esta investigación se convertirá en una base de información para quien la requiera y pretenda hacer uso de este sector como fuente de explotación del material pétreo.. ¿Qué características físicas tiene el material pétreo extraído de la playa del río Aríari en el municipio de Puerto Lleras y cómo se comporta frente a la norma INVIAS 2013?. 26.

(27) 1.2. OBJETIVOS. 1.2.1. Objetivo General Identificar las propiedades físicas y características de la arena extraída de la playa del río Aríari en el municipio de Puerto Lleras en el departamento del Meta, para determinar según la Norma INVIAS 2013, las posibles aplicaciones en obras de ingeniería.. 1.2.2. Objetivos Específicos. . Realizar los ensayos de laboratorio correspondientes a la sección 200 – Agregados pétreos, de la Norma INVIAS 2013.. . Analizar los resultados obtenidos de los ensayos realizados al material, acorde a lo especificado en la Norma INVIAS 2013.. . Determinar el cumplimiento del material acorde a la Norma INVIAS 2013.. 27.

(28) 1.3. JUSTIFICACIÓN. A raíz del desarrollo constructivo en el que se encuentra el departamento del Meta, especialmente en el Municipio de Puerto Lleras, cada día es mayor la producción y el uso de los materiales pétreos, para la ejecución de las obras civiles,. puentes, vías, entre otros. Para ello. es de suma importancia el. abastecimiento de material pétreo en dicho lugar, lo cual hace que sea necesario realizar un estudio para determinar las características y propiedades físicas de los materiales, logrando comprobar si estos cumplen con los requisitos establecidos en la norma INVIAS 2013, para poderlos clasificar. en los diferentes usos de la. construcción,. La realización de este estudio deja su aporte en la determinación de la calidad de los materiales, ya que si se logra obtener específicamente las características que tiene el material extraído de la playa del río Aríari, se pude utilizar en las construcciones aledañas al municipio, lo cual hace que se logre disminuir los costos en el transporte del material utilizado en la ejecución de los proyectos que se realizan en el municipio de Puerto Lleras. Esto se obtendrá mediante el análisis de los resultados de los diversos ensayos de laboratorio que se le realizara a la muestra extraída de la playa del río Aríari en el Municipio de puerto Lleras según las especificaciones de la Norma INVIAS 2013.. Este trabajo hace parte de un proyecto impulsado por el comité de investigación de la facultad de ingeniería el cual espera hacer la caracterización de todas las fuentes hídricas del departamento. Por lo tanto los resultados analíticos obtenidos en este estudio de caracterización de materiales estarán en un documento el cual será puesto a disposición de la comunidad.. 28.

(29) 1.4. ANTECEDENTES. En Bucaramanga, en la universidad Industrial de Santander en la facultad de Ingeniería Civil se desarrolló un trabajo de grado “Influencia de las características granulométricas y mineralógicas del filler sobre la rigidez de las mezclas asfálticas” realizado por RANGEL D. Leidy C. y SARMIENTO R. Mayra1 en noviembre de 2010, quienes deciden escoger tres tipos materiales como llenantes minerales, los cuales se han separado para hacer los ensayos de laboratorio pertinentes según la norma INVIAS 2010 como el ensayo de índice de plasticidad, ensayo de granulometría de filler, granulometría del material fino de las arenas del rio. Incluyendo el ensayo de poder rigidizante, el cual determina el aumento de rigidez del asfalto o ligante con la adición de llenante, permitiendo así observar la variación que se presentan en algunos ensayos, con el fin de hacer un aporte a las plantas productoras de concreto asfaltico, con información significativa en el comportamiento y caracterización del filler como rigidizante, de acuerdo a los estudios realizados lograron identificar que no todos los llenantes minerales se comportan de la misma forma al variar el tamaño de sus partículas, también influyen características químicas que generan adherencia entre las fracciones de menor tamaño formando flocs que modifican el comportamiento del mástico también que las cenizas volantes rigidizaron más que las arenas de rio ya que las calizas tienen un alto poder rigidizante y volatilidad.. En Chiapas, México se realizó un trabajo de grado denominado ‘‘Caracterización y diagnostico en tramos de los ríos Prusia, El Plan, Cuxtepeques, Negrito y El Rosario en la Reserva de la Biósfera ‘El Triunfo’ (REBITRI) y su zona de. 1. RANGEL D, Leidy C. y SARMIENTO R, Mayra. Influencia de las características granulométricas y mineralógicas del filler sobre la rigidez de las mezclas asfálticas. Trabajo de grado para optar al título de ingeniero civil. Bucaramanga, Colombia. Universidad industrial de Santander. Facultad de ingenierías físicomecánicas. 2010. 115p.. 29.

(30) influencia, Chiapas México’’, elaborado por SALINAS Sergio2 publicado en febrero 6 de 2009, el cual tomo como objeto de estudio los materiales provenientes de la zona de la REBITRI. Donde pretendían caracterizar los ríos de la reserva de la biósfera el triunfo (REBITRI) y su zona de influencia en el estado de Chiapas, México, y construir una plataforma de sistemas de información geográfica (SIG) para identificar y localizar sitios con degradación potencial de los ríos de la REBITRI y su área de influencia, caracterizar. en. situ. los. tramos. la metodología que se trabajaron fue socioeconómicos,. extrayendo. muestras. representativas para ser sometidas a ensayo de laboratorio y dar diagnóstico, en el cual todos los casos estudiados se caracterizaron como valles estrechos en forma de U entre los tipos 1-A, 1-C y 2, siendo el tipo de cauce el de montaña para todos a excepción del tramo en el rio El Rosario que en algunas partes se presentó además como torrente de alta montaña y en el Cuxtepeques en el cual hay presencia de piedemonte, ya que el tipo de sustrato presente es de granulometría gruesa con paisaje fluvial en buenas condiciones en general.. Por otra parte el Sistema de Información Geográfica SIG que se implemento tuvo un resultado acertado de acuerdo a las condiciones en campo encontradas durante los muestreos de los tramos, ya que demostró ser una herramienta eficaz en la definición de sitios con mayor degradación potencial redirigiendo los esfuerzos de muestreo. La información recopilada sobre el medio natural y social, permitieron explicar los cambios en la geomorfología de los tramos que fueron objetos de estudios. En cuanto a la escorrentía media anual realizada por Martínez Menez permitió denotar su tendencia por un periodo de 21 años en las microcuencas, a pesar de esto los resultados obtenidos fueron conservados, esta escorrentía depende totalmente de la precipitación en la zona.. 2. SALINAS, Sergio. Caracterización y diagnóstico en tramos de los ríos Prusia, El Plan, Cuxtepeques, Negrito y El Rosario en la Reserva de la Biósfera ‘El Triunfo’ (REBITRI) y su zona de influencia, Chiapas, México. Trabajo de grado para master oficial en restauración de ecosistemas. Chiapas, México: Universidad politécnica de Madrid. Departamento de ingeniería. 2009. 87p.. 30.

(31) En Bogotá, en la Universidad Católica de Colombia en la facultad de Ingeniería Civil se. desarrolló un trabajo de grado ‘‘Caracterización de materiales de las. cantera california, David Carvajal del municipio de Girardot y material aluvial del río Coello de este mismo municipio para la producción de subbase y base granular’’, realizado por AMAYA N. Cesar3, en noviembre de 2012, quien dentro de esta investigación decide trabajar en recolectar la información de las características físicas de los materiales granulares procedentes a la zona del alto Magdalena y la Rivera del río Coello,. luego de ser sometidos a ensayos de. laboratorios con el fin de determinar la granulometría, el desgaste de los ángeles, la dureza, el CBR, índice de plasticidad, equivalente de arena, entre otros, de acuerdo los requerimientos de calidad según la norma INVIAS, para ser utilizados para Base y Sub-base Granular en las obras de ingeniería en los municipios de Girardot, Coello y colindantes a dicho sector, se llegó a la conclusión que el material extraído de las canteras de california y David Carvajal es apto para la preparación de la Base, Rellenos menores y donde se vayan a realizar estructuras menores, de igual manera se llega a utilizar en la preparación de sub-base y base granular; finalmente las opciones de mezcla para la sub-base y base granular con la cantera de David Carvajal son más económicas ya que son de bajo costo y esto nos permite elevar su porcentaje y bajar el porcentaje del mixto de río que generalmente es alto y en algunas temporadas del año escaso.. 3. AMAYA NOVOA, César A. caracterización de materiales de las canteras california, David Carvajal del municipio de Girardot y material aluvial del río Coello de este mismo municipio para la producción de subbase y base granular. Trabajo de grado para optar título de especialista en ingeniería de pavimentos. Bogotá D.C. Colombia. Universidad católica de Colombia. Facultad de ingeniería civil. 2012. 114p.. 31.

(32) 2. MARCO REFERENCIAL. En este capítulo se contextualiza la investigación, en el cual se ubica el problema y los antecedentes teóricos, históricos y legales que permiten sustentar el estudio.. 2.1. MARCO CONTEXTUAL. Se determina la zona geográfica en la cual se encuentra le material extraído en estudio y análisis, abordando el municipio de Puerto Llera en el Departamento del Meta.. 2.1.1. Localización En la página web gobierno en línea4, Puerto Lleras es un municipio colombiano situado al sur occidente del departamento del Meta (Figura 1), a 146 kilómetros de la capital del departamento, vía Granada –San José de Guaviare, la cabecera urbana está localizada en la margen izquierda del rio Aríari, que atraviesa de norte a sur la parte central del territorio situado en las siguientes coordenadas geográficas: 3° 17’ de latitud norte y 73° 23’ de longitud oeste, el municipio hace parte de la subregión del Bajo Aríari, presenta una temperatura media de 27°. Limita por el Norte con San Martín y Fuente de Oro; al sur con Puerto Rico; al occidente con Mapiripán y al occidente con Fuente de Oro, San Juan de Arama y Vista Hermosa. Cuenta con una superficie de 2.410 km2.. 4. GOBIERNO EN LÍNEA. [base de datos en línea]. [Villavicencio]. [20 marzo, 2015].. 32.

(33) Figura 1. Ubicación geográfica del municipio de Puerto Llera en el departamento del Meta. Fuente: modificado de Puertolleras-meta.gov.co e histórico.derechoshumanos.gov.co. 2.1.2. Clima Según el comité ambiental municipal (CAM) Puerto Lleras5, está ubicado en la zona tropical, cuenta con una marcada estacionalidad de precipitación, la cual determina la presencia de un clima cálido húmedo a muy húmedo tropical. Tomando como referencia la estación meteorológica ‘el Barbascal’ de IDEAM, la temperatura promedio anual del municipio de Puerto Lleras cuenta con un piso térmico Cálido húmedo tropical, la temperatura media anual es superior a 27.5°C y 24°C. Con un régimen de precipitaciones de tipo monomodal es decir un periodo largo de lluvias de marzo a noviembre y un periodo corto de sequía de diciembre. 5. CAM comité ambiental municipal. [base de datos en línea]. [Villavicencio]. [22 marzo, 2015].. 33.

(34) a febrero, siendo mayor el mes más lluviosos y diciembre el de mayor sequía, de acuerdo al registro histórico de 10 años. El municipio presenta regiones naturales caracterizadas por su vegetación, los de la galería que se encuentran a lo largo de las corrientes hídricas, compuestos por árboles densos y altos destinados a su conservación y explotación selectiva de especies de valor comercial.. 2.1.3. Cuencas hidrográficas Según el esquema de ordenamiento territorial E.O.T6, la cuenca más importante del municipio es el río Aríari, que atraviesa de norte a sur la parte central del territorio de Puerto Lleras. Los afluentes más importantes son el río Guejar y el Caño Cunimía. En el sector más oriental del municipio la arteria fluvial más importante es el río Manacacías. Estas corrientes regulan una serie de subsistemas de drenajes secundarios; aunque la oferta hídrica presenta un exceso de agua estos drenajes pueden eventualmente secarse en épocas de verano, particularmente los correspondientes al subsistema regulado por el río Manacacías.. 6. E.O.T. ESQUEMA DE ORDENAMIENTO TERRITORIAL. [base de datos en línea]. [Villavicencio]. [25 marzo, 2015]. 34.

(35) Figura 2. Mapa hidrográfico del Municipio de Puerto Lleras. Fuente: www.puertolleras-meta.gov.co. 2.1.4. Cuenca Río Aríari El río nace en la Cordillera Oriental, el material geológico está conformado por lutitas, pizarras y esquistos cloríticos; estas características unidas a los procesos actuales de escurrimiento difuso, movimientos en masa y desprendimiento de rocas provocan una mayor degradación que la convierte en una cuenca erosionada. Las características hidrométricas observadas durante un año dan los siguientes resultados: caudal máximo 731 m3/seg. , mínimo 30 m3/seg y medio 150 m3/seg.. La cuenca se delimitó hasta la desembocadura del caño Iraca que riega parte del suelo de la cabecera urbana; los suelos poseen moderado potencial de escorrentía. La condición hidrológica de la cuenca es buena, el porcentaje de cubrimiento de bosques en la cuenca es menor del 40% del área. La humedad antecedente, que se obtiene de análisis diario de la lluvia, indica que pueden presentarse eventos máximos de lluvia con valores de precipitación acumulada. 35.

(36) entre 31 mm y 220 mm esto significa que se tiene un alto grado de humedad antecedente. La distribución por áreas del uso que se le está dando a la cuenca, con los respectivos número de curva obtenidos de las tablas para tal fin y con base en la información que hasta ahora se ha consignado, son 30% de Bosques de galería, 60 % de Cultivos y pastos y 10% de matorrales. El flujo base, es decir el caudal que permanece en la corriente durante los veranos intensos es 3.6 m3/s valor estimado con base en información de estadística y a los aforos empíricos realizados y a la determinación de una sección hidráulica determinada a partir de la información aportada por los raizales. Foto 1. Rio Aríari. Fuente: Propia. 2.2. MARCO TEÓRICO. Los materiales pétreos existen desde hace millones de años ya que provienen de piedras o rocas, estos son encontrados fácilmente en nuestra naturaleza en formas de fragmentos o bloques de diferentes tamaños. Como bien se sabe estos 36.

(37) materiales ya han sido manipulados por el ser humano, ya sea en las antiguas construcciones o en las nuevas y sofisticadas edificaciones.. Estos materiales pétreos presentan la siguiente clasificación:. . Los naturales: son los que se encuentran en yacimientos naturales, para poder hacer un buen uso de ellos se necesitan ser clasificados por sus diferentes tipos de tamaños, luego estos son utilizados principalmente para la fabricación de concretos ya sea para la elaboración de viga, columnas, muros de baja y alta resistencia.. . Los artificiales: estos son hallados en macizos rocosos, los cuales son extraídos. mediante. explosiones. controladas. o. maquinaria. pesada,. posteriormente se trituran y se limpian, quedando listos para ser usados en diferentes tipos de trabajo tales como la fabricación de cerámicas y vidrios.. Para lograr obtener los concretos de alta resistencia anteriormente mencionados se deben realizar diferentes tipos de ensayos de laboratorio, mediante los cuales se puede identificar sus componentes. físicos y químicos, determinando la. resistencia, el desgaste, la absorción, etc. Y así poder adquirir un conocimiento previó para lograr diseñar un concreto con la resistencia requerida.. 2.2.1. Origen de las rocas El origen de las rocas data de millones de años, tantos como tiene la corteza terrestre, que es la envoltura o capa externa de la tierra. La formación de las rocas se explica a través de diferentes fenómenos geológicos de la naturaleza interna y externa que han sucedido y siguen produciéndose, lo que generan modificaciones. 37.

(38) en la corteza terrestre, tanto a nivel estructural como desde el punto de vista de su composición química y mineralógica. Estos fenómenos, comprenden desde aquellos que se generan a determinadas profundidades en el interior de la corteza terrestre, hasta otros que son provocados por agentes ambientales atmosféricos. La corteza terrestre, y por tanto las rocas están constituidas en primer término por elementos químicos. En la tabla 1 se presenta esta composición química elemental, con los porcentajes aproximados en cada caso.. Tabla 1. Composición química elemental de la corteza terrestre. ELEMENTO QUÍMICO. SÍMBOLO. PORCENTAJE. OXIGENO. O. 47%. SILICIO. Si. 28%. ALUMINIO. Al. 8%. HIERRO. Fe. 5%. CALCIO. Ca. 4%. SODIO. Na. 3%. POTASIO. K. 2%. Mg. 2%. MAGNESIO Otros. 1% Fuente: www.slideshare.net/Cristian. Como se observa, el oxígeno es el elemento mayoritario en la corteza terrestre. El silicio también participa de forma destacada y el resto representa porcentajes sensiblemente inferiores.. Los elementos químicos, silicio, hierro, aluminio, calcio, etc.., en la naturaleza se encuentra combinados con el oxígeno, dando lugar a unos compuestos químicos que se denominan óxidos. Por tanto la composición de la corteza terrestre también. 38.

(39) se puede expresar considerando la participación de cada uno de estos compuestos óxidos mayoritarios. En la tabla 2 se presentan estos datos’’.7 Tabla 2. Composición química (óxidos) de la corteza terrestre. OXIDOS. FORMULA PORCENTAJE. Anhídrido Silicio. Si02. 60%. Oxido de Aluminio. Al203. 16%. Oxido férrico. Fe203. 3%. Oxido ferroso. FeO. 4%. Oxido de Magnesio. MgO. 3%. Oxido de Calcio. CaO. 5%. Oxido de Potasio. K20. 3%. Na2O. 4%. Oxido de Sodio Otros. 2% Fuente: www.slideshare.net Cristian. ‘‘Estos datos que reflejan las tablas, permiten deducir que solo un grupo reducido de elementos químicos son los componentes mayoritarios de la corteza terrestre y en definitiva de las rocas.. Por otra parte los elementos químicos no solo se combinan para formar óxidos. También lo hacen formando asociaciones más complejas, siendo algunas de ellas constituidas por los óxidos en parte o totalmente. Estas asociaciones o agrupaciones de elementos químicos dan lugar a compuestos químicos que a su vez constituyen los minerales. Los minerales son sustancias naturales sólidas, casi siempre de naturaleza inorgánica, físicamente homogéneas con composición. 7. SLIDESHARE. Tema 2 pétreos naturales. [base de datos en línea], sine loco. Cristian. [27 de enero de 2012]. En: <www.slideshare.net>. p.3. 39.

(40) química característica, formadas a partir de procesos físico-químicos que se producen entre los elementos químicos que constituyen la corteza terrestre’’. 8. 2.2.2. Clasificación Antes de hablar sobre la clasificación de las rocas se debe tener claro el ciclo de las rocas como se observa en la figura 3. Los pétreos naturales se clasifican según su origen: ‘‘Las rocas ígneas son aquellas que se forman por la solidificación de un magma, entre ellas encontramos el granito y el basalto. Las rocas sedimentarias son las formadas a partir de la sedimentación de fragmentos de otras rocas después de una fase de transporte y las rocas metamórficas se forman a partir de otras rocas sometidas a altas presiones y temperaturas sin llegarse a fundir como el mármol y la cuarcita’’.9. ‘‘Las rocas también se pueden clasificar por su composición química y por su permeabilidad. Por su composición químicas: Las silicatadas en estas se encuentra el granito, las carbonatadas un ejemplo de estas son las calizas. Las sulfatadas en esta última un ejemplo claro es el yeso. También se puede encontrar por su permeabilidad, en esta se encuentra las permeables al agua como las areniscas y las impermeables al agua tales como la arcilla’’.10. 8. SLIDESHARE. Tema 2 pétreos naturales. [base de datos en línea], sine loco. Cristian. [27 de enero de 2012]. En: <www.slideshare.net> p. 4 9. SLIDESHARE. Clasificación de las rocas según su origen. [base de datos en línea], Sine loco. Castro, rocio. [7 de agosto de 2011]. En: <www.slideshare.net> p.5 10 SLIDESHARE. Clasificación de las rocas según su origen. [base de datos en línea], sine loco. Castro, rocio. [7 de agosto de 2011]. En: <www.slideshare.net> p. 4. 40.

(41) Figura 3. Ciclo de las rocas. Fuente: Rocio Castro. 2.2.3. Comportamiento de las rocas La constitución de las rocas se estudia determinando características estructurales observables desde el punto de vista tanto macroscópico como microscópico. Las características macro estructurales son las que pueden observarse a simple vista, y definen fundamentalmente: . Carácter Agregado: Los minerales forman un conjunto con cohesión.. . Carácter Disgregado: No hay cohesión entre las partículas que las forman. Carácter Masivo: Distribución homogénea de los minerales.. . Carácter No Masivo: Agrupación de minerales de forma heterogénea. 41.

(42) Con respecto a las características micro estructurales se pueden diferenciar cuatro tipos fundamentales de microestructuras o texturas:. . Estructura. Holocristalina: Constituida. por. granos. cristalinos. con. tamaños relativos similares o diferentes. . Estructura Hipocristalina: Constituidas por granos cristalinos que arman en una base compuesta por materia amorfa.. . Estructura Vítrea: Constituida esencialmente por materia en estado amorfo (no cristalino).. . Estructura clástica o detrítica: agregado de fragmento de rocas o detritus de otras rocas anteriormente destruidas, acarreadas por el agua o viento y depositadas posteriormente donde se consolidan.. Sin embargo, es muy posible encontrar estructuras en las rocas que no responden rigurosamente a las descripciones dadas anteriormente, aunque se asemejen en algunos aspectos. Esto es debido fundamentalmente a la complejidad de los fenómenos de formación y transformación de las rocas que se desarrollan bajo condiciones muy varíopintas”. 11. La estructura de las rocas, no solo permite conocer la ordenación de los minerales, sino que también aporta información sobre el posible comportamiento mecánico resistente de las mismas. De hecho, las rocas al ser sometidas a esfuerzo mecánico, una vez llegan al límite máximo de resistencia admitido, se quiebran mostrando diferentes tipos de fracturas según su constitución:. . Fractura plana: Estructura Granitoidea, compacta.. . Fractura inclinada o escalonada: Estructura pizarrosa, hojosa.. 11. SLIDESHARE. Tema 2 pétreos naturales. [base de datos en línea], sine loco. Cristian. [27 de enero de 2012]. En: www.slideshare.net P. 7. 42.