Piedras Naturales: Generalidades

En la construcción, encontramos tanto piedras naturales como artificiales. Las piedras naturales se hallan en formaciones rocosas de la naturaleza, mientras que las piedras artificiales se obtienen mediante procesos de fabricación humana, como el hormigón y los morteros. Este documento se centra en las piedras naturales, uno de los materiales más antiguos utilizados por el ser humano en la construcción. En la naturaleza, encontramos macizos rocosos, que definimos como agregados de partículas minerales de grandes dimensiones y sin una forma determinada.

Mineralogía de las Rocas Naturales

Las rocas naturales están compuestas por minerales. Podemos distinguir entre:

• Minerales esenciales: Típicos y característicos de cada roca.
• Minerales accesorios y accidentales: Determinan las variedades de las rocas.

Las canteras de las que se extraen las rocas para la construcción son superficiales, ubicadas en la corteza terrestre. Los minerales que las componen son combinaciones de elementos químicos.

Elementos Químicos Abundantes

Los elementos químicos más abundantes en la corteza terrestre son:

• Oxígeno
• Silicio
• Aluminio
• Hierro
• Calcio
• Magnesio
• Sodio
• Potasio
• Hidrógeno
• Carbono
• Azufre
• Otros en pequeñas proporciones

Estos elementos se presentan en las rocas de forma cristalizada o amorfa. Los elementos cristalizados tienen formas cristalinas propias, mientras que los amorfos carecen de estructura organizada y son más alterables. Las combinaciones de elementos pueden ser óxidos o sales, lo que permite una primera clasificación de los minerales por grupos químicos esenciales.

Clasificación por Composición

Existen cuatro grandes grupos químicos:

• Óxidos
• Silicatos
• Sulfatos
• Carbonatos

Grupo Óxidos

De interés son el Cuarzo (óxido de silicio), la Magnetita (óxido de hierro), la Bauxita (óxido de hierro y aluminio), la Cuprita (óxido de cobre) y el Corindón (óxido de aluminio). El Cuarzo (SiO2) es un sólido cristalizable, muy estable y duro, lo que dificulta el trabajo con rocas que lo contienen en altas proporciones. Tiene una densidad de 2.650 Kg/m³ y una dureza de 7 en la escala de Mohs. Es esencial en granitos, pórfidos, areniscas cuarzosas y gneis. En estado puro es transparente, adquiriendo tonalidades por impurezas (amatista, ágata, jaspe).

Grupo Silicatos

De interés son los feldespatos, la mica, los piroxenos, el peridoto, etc.

• Feldespatos: Silicatos de alúmina, cal y potasio. Hay dos grupos: ortoclasas y plagioclasas. La ortoclasa (3SiO2K2OAl2O3) tiene una densidad de 2.560 Kg/m³ y una dureza de 6. La plagioclasa es un feldespato sodio-cálcico con variedades como Albita, Anortita, Oligoclasa y Labrador.
• Mica: Compuesta por silicatos hidratados de aluminio, potasio y sodio. Tiene una densidad alta (unos 3.000 Kg/m³) y una dureza de 2 a 3. Las variedades más conocidas son la Moscovita (mica potásica blanca) y la Biotita (mica ferromagnésica verdinegra). La Vermiculita se usa como base de aislantes térmicos y acústicos.
• Piroxenos: Metasilicatos de Ca, Fe, Mg y Al. Su peso específico es 3-3.5 Kg/dm³ y su dureza 5.
• Anfíboles: Análogos a los piroxenos, con predominio de Mg. Dureza 5 y peso específico 3-3.5 Kg/dm³.
• Peridoto: Silicato magnésico con variedades como:
  • Olivino: Ortosilicato de magnesio y hierro. Peso específico 3.2-3.6 Kg/dm³, dureza 6.
  • Talco: Silicato magnésico hidratado. Peso específico 2.6 Kg/dm³, dureza 1.
  • Serpentina: Silicato magnésico hidratado. La variedad Amianto está prescrita por su impacto en la salud.

Grupo Sulfatos

De interés en construcción son el aljez, la anhidrita y la pirita.

• Aljez: Sulfato cálcico dihidratado (SO4CaH2O). Peso específico 2.3 Kg/dm³ y dureza 2. Se usa como aglomerante tras deshidratación parcial.
• Anhidrita: Sulfato cálcico sin agua, más dura. No se usa en construcción.
• Pirita: Sulfuro ferroso. Peso específico 4.9 a 5.2 Kg/dm³ y dureza de 6 a 6.5. Materia prima para la obtención de hierro.

Grupo Carbonatos

Proceden de la acción del dióxido de carbono sobre las bases metálicas. Los más conocidos son:

• Calcita: Carbonato cálcico (CO3Ca). Peso específico de 2.6 a 2.8 Kg/dm³ y dureza 3. Es el mineral esencial de la roca caliza.
• Dolomía: Carbonato de cal y magnesio. Peso específico de 2.9 Kg/dm³ y dureza 4.
• Magnesita: Carbonato de magnesio. Peso específico 3 Kg/dm³ y dureza 4.5.
• Otras variedades: Malaquita (carbonato de Cu) y Cerusita (carbonato de Pb).

Clasificación por Formación Geológica

Las rocas se dividen en tres tipos según su formación:

Rocas Ígneas o Eruptivas

Formadas por la consolidación del magma enfriado. Su estructura puede ser granuda, porfídica o vítrea, según la velocidad de enfriamiento. Se clasifican en intrusivas, filonianas y extrusivas.

Rocas Ígneas Intrusivas (Plutónicas)

Granito, sienita, diorita, peridoto, gabro y serpentina.

Rocas Ígneas Filonianas (Plutónicas a Poca Profundidad)

Pórfido granítico, pórfido sienítico, pórfido diorítico, aplitas y pegmatitas.

Rocas Ígneas Extrusivas o Efusivas (Volcánicas)

Pórfido cuarzoso, riolita, traquita, fenolita, diabasa y basalto.

Ejemplos de Rocas Ígneas

• Intrusivas:
  • Granito: Cuarzo (20-40%), feldespato (15-55%) y mica (14-56%). Densidad de 2.6 a 3.2 Kg/dm³, absorción de agua de 0.1 a 0.7%, resistencia a compresión de 800 a 2700 Kg/cm².
  • Sienita: Sin cuarzo, formada por ortosa, plagioclasa, biotita, homoblenda y angita.
  • Diorita: Similar a las anteriores, compuesta por plagioclasa, homablenda y angita.
  • Peridoto: Olivino, piroxeno y anfíbol.
  • Gabro: Plagioclasa, diálaga, apatita, magnetita y olivino.
  • Serpentina: Fibrosa (crisolito) y hojosa-pizarrosa (antigonita).
• Filonianas:
  • Pórfido granítico: Igual composición que el granito.
  • Pórfido sienítico: Igual composición que las sienitas.
  • Pórfido diorítico: Igual composición que las dioritas.
  • Aplitas: Ortosa, plagioclasa y mica.
  • Pegmatitas: Análogas a las aplitas.
• Extrusivas:
  • Pórfido cuarzoso o felsita: Cristales de cuarzo, ortosa, plagioclasa y biotita. Resistencia a compresión de 2900 a 3500 Kg/cm².
  • Riolita o liparita: Vidrios volcánicos como la obsidiana y la pumita.
  • Traquita: Similar a la sienita pero sin cuarzo.
  • Fenolita: Similar a la traquita, con nifelina.
  • Diabasa: Plagioclasa, angita, piroxeno, anfíbol y olivino.
  • Basalto: Plagioclasa, angita, olivino y magnetita. Densidad de 2.9 a 3.2 Kg/dm³, absorción de agua de 0.1 a 0.7%, resistencia a compresión de 1000 a 5800 Kg/cm².

Rocas Sedimentarias

Formadas por depósito de fragmentos de rocas ígneas o metamórficas, cristalización de sustancias disueltas en agua, restos orgánicos o explosiones volcánicas. La sedimentación se produce de forma gradada, según el tamaño de la partícula. Pueden ser de origen mecánico, químico, orgánico o volcánico.

Ejemplos de Rocas Sedimentarias

• Arenas: Silíceas, feldespáticas, calizas o arcillosas. Gruesas (2-5 mm) y finas (0.2-2 mm).
• Polvos: Tamaño de grano entre 0.002 mm y 0.2 mm. Puzolanas (volcánico), humus o cieno (orgánico).
• Arcillas: Tamaño de grano entre 0.002 mm y 0.001 mm. Caolín (pura), grasas, magras, plásticas (orgánicas), gredas (carbonato cálcico).
• Coloides: Tamaño inferior a 0.0001 mm. Sílex (gel de sílice hidratada).
• Conglomerados: Brechas (aristas vivas) y pudingas (redondeadas).
• Areniscas: Densidad de 1.9 a 2.6 Kg/dm³, absorción de agua de 0.5 a 10%, resistencia a compresión de 150 a 3200 Kg/cm². Silíceas, cuarzosas, calizas, arcillosas, margosas y pizarrosas.
• Yeso: Sulfato cálcico cristalizado con agua. Densidad de 2.6 Kg/dm³, baja resistencia a compresión (60 Kg/cm²). Anhidrita (sin agua) y alabastro (variedad ornamental).
• Caliza: Carbonato cálcico de origen químico, orgánico o metamórfico. Mármol (metamórfico).
• Margas: Carbonato cálcico y arcilla. Calcáreas (75% carbonato cálcico) y arcillosas (80% arcillas).
• Dolomías: Carbonato cálcico y magnésico. Densidad de 2.1 a 2.95 Kg/dm³, absorción de agua de 0.3 a 0.8%, resistencia a compresión de 500 a 1200 Kg/cm².
• Calizas orgánicas: Caparazones de animales cementados. Densidad de 1.87 a 2.82 Kg/dm³, absorción de agua de 2 a 8%, resistencia a compresión de 250 a 2000 Kg/cm². Creta (restos de corales, esponjas y sílice).
• Silíceas sedimentarias: Acumulación de caparazones o plantas (diatomeas). Trípoli (barro de diatomeas), Kieselgur (poroso, aislante) y sílex (pedernal).
• Carbones: Acumulaciones vegetales con carbono. Turba, lignito, hulla y antracita.
• Conglomerados volcánicos: Brechas y tobas (cenizas, puzolanas).

Rocas Metamórficas

Formadas por la recristalización de rocas preexistentes (ígneas o sedimentarias) al ser sometidas a altas presiones y temperaturas. Cambios en su ordenación molecular y textura.

Rocas Metamórficas Más Conocidas

• Gneis: Composición granítica y estructura hojosa. Resistencia a compresión de 1500 a 2300 Kg/cm².
• Pizarras: Metamorfosis de la arcilla, estructura laminar.
• Cuarcitas: Proceden de la arenisca, compuestas por cuarzo con mica y turmalina.
• Mármoles: Calizas metamórficas recristalizadas. Densidad de 2.6 a 2.8 Kg/dm³, absorción de agua de 0.1 a 0.5%, resistencia a compresión de 400 a 2800 Kg/cm². Veteados, arborescentes, brechas, brocateles y lumaqueles fosilíferos.

Colores de los Mármoles y sus Agentes

• Blanco: CO3Ca
• Negros y grises: Sustancias carbonosas u orgánicas
• Rojos y rosas: Oligisto o hematista roja
• Amarillos, cremas o pardos: Hierro en forma de limonita
• Verdes: Silicatos magnésicos

Propiedades de las Rocas

El uso de una roca en construcción depende de sus propiedades, tanto de su aspecto como de sus propiedades técnicas.

Propiedades Físicas

• Color: Importante en arquitectura. Se cuantifica con escalas.
• Trabajabilidad: Facilidad para cortar y labrar. Depende de compacidad y dureza.
• Dureza: Resistencia al rayado (escala de Mohs).
• Densidad aparente y real: Relación entre masa y volumen.
• Porosidad: Estructura de conductos de aire.
• Conductividad térmica: Capacidad de transmitir calor.
• Absorción de agua: Capacidad de admitir agua por inmersión (%).
• Absorción por capilaridad: Capacidad de admitir agua por la red capilar (%).
• Permeabilidad a gases y/o fluidos: Comportamiento frente a viento o presión.
• Comportamiento ante la helada: Capacidad de soportar tensiones de transformación del agua en hielo.
• Cristalización salina: Capacidad de soportar tensiones de cristalización de sales.

Propiedades Mecánicas

• Resistencia a compresión: Capacidad para resistir esfuerzos de compresión (MPa).
• Resistencia a la flexión: Capacidad para resistir esfuerzos combinados de compresión y flexión (MPa).
• Resistencia al desgaste: Capacidad para resistir una abrasión superficial.

Propiedades Químicas

• Contenido en carbonatos: Importante para valorar la tendencia a la alteración.
• Contenido en sales solubles: Relacionado con las tensiones de cristalización.
• Contenido en otros componentes perjudiciales: Para valorar el posible carácter perjudicial de otras sales.
• Durabilidad: Ligada con posibles procesos de alteración química por agentes externos.