Piedras de construcción:usos, preparación y conservación | Materiales de ingeniería

En este artículo discutiremos sobre:​​- 1. Usos de las piedras 2. Lecho natural de piedras 3. Apósito 4. Deterioro 5. Retraso 6. Conservación 7. Piedras artificiales.

Usos de las piedras :

Las piedras se utilizan en la construcción de edificios desde la antigüedad y la mayoría de los templos y fuertes antiguos de nuestro país fueron construidos con piedras. El Taj Mahal en Agra y el Fuerte Rojo, Jama Masjid, la Casa del Parlamento, la Secretaría Central y Rashtrapati Bhawan en Delhi y varias otras estructuras prominentes repartidas a lo largo y ancho de nuestro país nos brindan los espléndidos ejemplos de la contribución de las piedras como material de construcción. Incluso en la actualidad, forman un material básico para el cemento y los ladrillos.

A continuación se muestran los diversos usos para los que se emplean las piedras:

(1) Estructura:

Las piedras se utilizan para cimientos, muros, columnas, dinteles, arcos, techos, pisos, hiladas a prueba de humedad, etc.

(2) Rostro - Trabajo:

Las piedras se adoptan para dar una apariencia masiva a la estructura. Las paredes son de ladrillos y el revestimiento se realiza en piedras de los tonos deseados. Esto se conoce como mampostería compuesta.

(3) Pavimentación:

Las piedras se utilizan para revestir suelos de edificios de diversos tipos como residenciales, comerciales, industriales, etc. También se adoptan para formar pavimentos de carreteras, senderos, etc.

(4) Material básico:

Las piedras se desintegran y transforman para formar un material básico para cemento concreto, marum de carreteras, cementos calcáreos, piedras artificiales, bloques huecos, etc.

(5) Varios:

Además de los usos anteriores, las piedras también se utilizan como:

(i) Lastre para ferrocarriles,

(ii) Fundente en altos hornos,

(iii) Bloques en la construcción de puentes, pilares, estribos, muros de contención, farolas, presas, etc.

Sin embargo, debe recordarse que las piedras están perdiendo gradualmente su popularidad como material de construcción debido a los siguientes hechos:

(i) La preparación de piedras resulta tediosa, laboriosa y requiere mucho tiempo.

(ii) Las piedras de la fuerza y ​​calidad deseadas no están fácilmente disponibles a tasas moderadas, especialmente en áreas planas.

(iii) Las alternativas a las historias, a saber, R.C.C. y el acero, han demostrado ser más fuertes, menos voluminosos, más duraderos y más adecuados para la construcción actual de edificios importantes de varios pisos.

(iv) Las estructuras construidas con piedras no pueden diseñarse racionalmente como en el caso de R.C.C. o estructuras de acero.

Lecho natural de piedras :

(1) Definición:

Las piedras de construcción se obtienen de rocas. Estas rocas tienen un plano de división distinto a lo largo del cual las piedras se pueden dividir fácilmente. Este plano se conoce como lecho natural de piedra y, por tanto, indica el plano o lecho sobre el que se depositó originalmente la piedra sedimentaria. El lecho natural de piedra no tiene por qué ser necesariamente horizontal.

Para las rocas sedimentarias, es fácil observar y ubicar el lecho natural ya que se encuentra a lo largo de los planos de estratificación. Para las rocas ígneas, el lecho natural tiene poca importancia o importancia y también es difícil de determinar.

(2) Importancia:

En mampostería de piedra, la regla general a observar es que la dirección del lecho natural de todas las piedras sedimentarias debe ser perpendicular o casi perpendicular a la dirección de la presión. Tal disposición le da la máxima resistencia a la mampostería.

Los lechos naturales de piedras se pueden detectar vertiendo agua y examinando las direcciones de las capas. La lupa también se puede utilizar para este propósito. Un trabajador experimentado puede localizar fácilmente la dirección del lecho natural de piedras a partir de la resistencia ofrecida al cincel. Las piedras se rompen fácilmente a lo largo de estos lechos naturales.

Con respecto al lecho natural, las piedras se colocan en diferentes situaciones de la siguiente manera:

(i) Arcos:

En los arcos de piedra, las piedras se colocan con sus lechos naturales radiales como se muestra en la fig. 2-1.

Con tal disposición, el empuje del arco actúa normal a la dirección de los lechos naturales.

(ii) Cornisas, hiladas, etc .:

Las piedras están parcialmente sin apoyo en caso de cornisas, hileras de cuerdas, etc. Por lo tanto, deben colocarse con la dirección de los lechos naturales como vertical. Este principio no se aplicará a las piedras angulares. Sería deseable, en tales casos, adoptar piedras sin lechos naturales.

(iii) Muros:

Las piedras deben colocarse en las paredes con la dirección de sus lechos naturales horizontal como se muestra en la fig. 2-1.

Aderezo de piedras :

Las piedras, una vez extraídas, deben cortarse en tamaños adecuados y con superficies adecuadas.

Este proceso se conoce como el aderezo de piedras y se lleva a cabo con los siguientes fines:

(i) Para obtener la apariencia deseada del trabajo en piedra,

(ii) Para que el transporte desde la cantera sea fácil y económico,

(iii) Para adaptarse a los requisitos de la mampostería de piedra,

(iv) Aprovecharse de los hombres locales cerca de la cantera que están capacitados para ese tipo de trabajo, etc.

Con respecto al lugar de trabajo, el aderezo se puede dividir en dos tipos, a saber, aderezo de cantera y aderezo de obra.

En el lugar de la cantera, las piedras están toscamente revestidas para asegurar las siguientes ventajas:

(i) En el sitio de la cantera, es posible obtener mano de obra barata para el proceso de revestimiento de piedras.

(ii) Es posible clasificar piedras para diferentes trabajos, si se practica la preparación de canteras.

(iii) Se eliminan las partes irregulares y rugosas de las piedras que disminuyen el peso de las piedras y también facilita su fácil transporte.

(iv) La superficie natural del lecho de piedras puede hacerse prominente durante el acondicionamiento de la cantera.

(v) Las piedras recién extraídas contienen savia de cantera y, por lo tanto, son comparativamente blandas y se pueden revestir fácilmente.

A continuación se muestran las variedades de acabados que se obtienen mediante el revestimiento de piedras:

(1) Acabado cortado:

Las superficies de piedras duras como el granito se reviste con un hacha. Tal acabado se denomina acabado con ejes.

(2) Acabado ostentoso o deslumbrante:

En este tipo de acabado, el boaster se utiliza para realizar marcas paralelas discontinuas en la superficie de la piedra como se muestra en la fig. 2-11. Estas marcas pueden ser horizontales, inclinadas o verticales. Un jactancioso es un cincel que tiene un borde de un ancho de acabado presumido o hinchado de unos 60 mm.

(3) Márgenes de cincelado:

Para obtener juntas uniformes en el trabajo de piedra, se colocan los márgenes que pueden ser escuadrados, inclinados o biselados.

(4) Acabado circular:

En este tipo de acabado, la superficie de la piedra se hace redonda o circular como en el caso de una columna.

(5) Acabado arrastrado o peinado:en este tipo de acabado, un arrastre o un peine, que es una pieza de acero con varios dientes, se frota sobre la superficie en todas las direcciones y superficie, como se muestra en la fig. 2-12, se obtiene. Este acabado es adecuado solo para piedras blandas.

(6) Acabado estriado:

En este tipo de acabado, se hunde un margen de unos 20 mm de ancho en todos los bordes de la piedra y se hace que la parte central sobresalga unos 15 mm.

Se forman varias ranuras verticales u horizontales de aproximadamente 10 mm de ancho en esta porción proyectada como se muestra en la fig. 2-13. Este acabado se adopta generalmente para resaltar las quoins.

(7) Acabado moldeado:

La superficie de la piedra se puede moldear en cualquier forma deseada para mejorar la apariencia de la obra. Las molduras se pueden realizar tanto a mano como a máquina.

(8) Acabado con revestimiento de martillo:

En este tipo de acabado, las piedras se hacen aproximadamente cuadradas o rectangulares mediante un martillo de Waller como se muestra en la fig. 2-14. Las piedras labradas a martillo no tienen esquinas afiladas o irregulares y tienen una superficie comparativamente uniforme para encajar bien en la mampostería.

(9) Acabado liso:

En este tipo de acabado, la superficie de la piedra se alisa aproximadamente con una sierra o con un cincel.

(10) Pulido Acabado:

La superficie de las piedras como mármoles, granitos, etc. se puede pulir a mano o a máquina.

(11) Máquina perforada:

En la superficie de la piedra, las depresiones se hacen con un punzón. La superficie de la piedra toma la forma de una serie de huecos y crestas.

(12) Acabado reticulado:

Este tipo de acabado presenta una apariencia similar a una red como se muestra en la fig. 2-15. Se marca un margen, de unos 20 mm de ancho, en los bordes de la piedra y se realizan hundimientos irregulares en el espacio cerrado. Se proporciona un margen de aproximadamente 10 mm de ancho alrededor del hundimiento de forma irregular, que tiene una profundidad de aproximadamente 5 mm. Se utiliza una herramienta puntiaguda para poner las marcas en la superficie hundida a fin de presentar una apariencia de picadura.

(13) Acabado pulido:

Este tipo de acabado se obtiene frotando un trozo de piedra con la superficie o frotando la superficie con la ayuda de una máquina adecuada.

El agua y la arena se utilizan libremente para acelerar el proceso de frotado.

(14) Acabado desbastado:

En este tipo de acabado, los salientes irregulares se eliminan con un martillo desbastador y de esta forma, las piedras quedan toscamente vestidas.

(15) Acabado con herramientas:

La superficie de la piedra se acaba con un cincel y se dejan en la superficie marcas continuas paralelas, horizontales, inclinadas o verticales.

(16) Acabado con cara propia, piedra o cantera:

Algunas piedras, obtenidas de la cantera, poseen una superficie lisa y pueden colocarse directamente sobre la obra. Dicha superficie de piedra se denomina acabado de cara propia, de roca o de cantera.

(17) Acabado hundido:

Este acabado se obtiene hundiendo la superficie por debajo del nivel original en forma de ranuras anchas, chaflanes, superficies inclinadas, etc.

(18) Acabado vermiculado:

Este acabado es similar al tipo reticulado excepto; que los hundimientos son mas curvos. Este acabado presenta una apariencia carcomida.

Deterioro de piedras:

Las piedras con caras expuestas son afectadas por diversos deterioros atmosféricos y.

Las siguientes son las causas de la descomposición de las piedras:

(1) Humedad y secado alternativos

(2) Escarcha

(3) Impurezas en la atmósfera

(4) Organismos vivos

(5) Movimientos de productos químicos

(6) Naturaleza del mortero

(7) Agua de lluvia

(8) Variaciones de temperatura

(9) Crecimiento vegetal

(10) Viento.

(1) Humedad y secado alternativos:

Las piedras se humedecen mediante diversos agentes como la lluvia, las heladas, el rocío, etc. Dicha superficie húmeda se seca con el sol. Se encuentra que las piedras sometidas a esta humedad y secado alternos se desgastan rápidamente.

(2) Escarcha:

En las estaciones de montaña o lugares muy fríos, la humedad presente en la atmósfera se deposita en los poros de las piedras. En el punto de congelación, esta humedad se congela y, al hacerlo, se expande en volumen y provoca la rotura de la piedra.

(3) Impurezas en la atmósfera:

La atmósfera contiene varias impurezas que tienen efectos adversos sobre las piedras. Por ejemplo, los ácidos y humos son predominantes en una ciudad industrial. Estas impurezas actúan sobre el carbonato de cal y provocan el deterioro de la piedra.

(4) Organismos vivos:

Algunos organismos vivos como gusanos y bacterias actúan sobre las piedras y las deterioran. Estos organismos hacen agujeros en las piedras y así las debilitan. También segregan ácidos orgánicos que tienen una acción corrosiva sobre los minerales pétreos.

(5) Movimientos de productos químicos:

Si se utilizan piedras de diferente variedad, como piedra caliza y arenisca, una al lado de la otra en la misma estructura, las sustancias químicas formadas por la acción de los agentes atmosféricos en una variedad pueden moverse sobre la otra y causar el deterioro de ese otro.

Por ejemplo, si la piedra arenisca se coloca debajo de la piedra caliza, los productos químicos traídos de la piedra caliza por el agua de lluvia o cualquier otra razón causarán la descomposición de la piedra arenisca. De manera similar, si se usan juntas piedra caliza granular y piedra caliza de magnesio, la piedra caliza granular puede deteriorarse debido a la absorción de sulfato de magnesio de la piedra caliza de magnesio.

(6) Naturaleza del mortero:

La naturaleza del mortero utilizado como material aglutinante en la mampostería de piedra puede ser tal que pueda reaccionar químicamente con cualquiera de los componentes de la piedra y, por lo tanto, conducir a la desintegración de las piedras.

(7) Agua de lluvia:

La acción del agua de lluvia sobre las piedras es demasiado física y química. La lluvia moja la superficie de la piedra y se seca con el sol. Esta humedad y secado alternativos dan como resultado la desintegración de la piedra. Esta es la acción física del agua de lluvia.

El agua de lluvia, a medida que desciende a través de la atmósfera hasta la superficie de la tierra, absorbe dióxido de carbono (CO ₂ ), sulfuro de hidrógeno (HgS) y otros gases presentes en la atmósfera. Estos gases actúan adversamente sobre las piedras y provocan su descomposición. Ésta es la acción química del agua de lluvia.

(8) Variaciones de temperatura:

El aumento de temperatura provoca la expansión de las piedras. La caída de temperatura provoca la contracción de los cálculos. Si las subidas y bajadas de temperatura son frecuentes, las piedras se deterioran fácilmente debido a la formación de tensiones internas.

(9) Crecimiento de vegetales:

Las enredaderas y ciertos árboles se desarrollan en la superficie de la piedra con sus raíces en las juntas entre las piedras. Estas raíces atraen la humedad y mantienen húmeda la superficie de la piedra. Al mismo tiempo, intentan expandirse. Estas acciones luego aceleran la descomposición de las piedras.

(10) Viento:

El viento contiene finas partículas de polvo. Si sopla a alta velocidad, tales partículas chocarán contra la superficie de la piedra y, por lo tanto, las piedras se descompondrán. El viento también permite que el agua de lluvia entre con fuerza en los poros de las piedras. Tal agua, al congelarse, expande y divide las piedras.

Retraso de la descomposición de las piedras :

Se deben tomar las siguientes precauciones para retardar la acción de descomposición de los agentes meteorológicos sobre las piedras:

(1) Piedras siliciosas compactas:

Es deseable utilizar solo piedras siliciosas compactas para las superficies externas de edificios importantes. Estas piedras deben tener una textura cristalina densa. Se debe hacer el uso de areniscas cementadas con material aglutinante silicioso y se debe evitar el uso de piedras de cal o areniscas calcáreas de textura abierta para las superficies externas en las ciudades industriales.

(2) Representaciones externas:

Para los edificios ordinarios, las representaciones externas, como el señalamiento o el enlucido, deben aplicarse a la superficie de la piedra en el momento de la construcción.

(3) Juntas:

Todas las juntas de la mampostería de piedra deben rellenarse completamente para tener una estructura sólida y sólida sin huecos ni cavidades.

(4) Camas naturales:

Las piedras deben colocarse en su lugar sobre sus camas naturales.

(5) Cualidades de las piedras:

Se debe preferir el uso de piedras acabadas, pulidas y bien arregladas a las piedras en bruto.

(6) Piedras curadas:

Las piedras recién extraídas contienen savia de cantera que acelera la acción de descomposición y, por lo tanto, dichas piedras deben curarse durante un tiempo suficiente exponiéndolas antes de colocarlas en su lugar.

(7) Tamaño de las piedras:

Es aconsejable emplear piedras de gran tamaño en la medida de lo posible para minimizar el número de juntas que son signos de debilidad y por las que entra fácilmente el agua o la humedad.

(8) Lavado con agua:

La superficie de la piedra expuesta debe mantenerse lo más limpia posible y, para ello, debe lavarse con agua a intervalos regulares.

Preservación de piedras :

El deterioro de las piedras de construcción de calidad inferior se evita hasta cierto punto, si se conservan adecuadamente. Para ello, los conservantes se aplican sobre las superficies de piedra.

Un conservante ideal tiene las siguientes propiedades:

(i) No permite que la humedad penetre en la superficie de la piedra.

(ii) No desarrolla un color objetable.

(iii) Se endurece lo suficiente como para resistir los efectos de diversos agentes atmosféricos.

(iv) Se penetra fácilmente en la superficie de la piedra.

(v) Es económico.

(vi) No es corrosivo e inofensivo.

(vii) Permanece eficaz durante mucho tiempo después del secado.

(viii) Su aplicación sobre la superficie de la piedra es fácil.

Sin embargo, debe recordarse que no existe un solo conservante que sea adecuado para todo tipo de piedras. Por tanto, la elección de un conservante requiere una consideración cuidadosa. Dependiendo de la composición química de las piedras y su ubicación en la estructura, se debe recomendar un conservante particular. Cada caso debe estudiarse adecuadamente antes de tomar una decisión final.

A continuación se muestran los conservantes que se adoptan comúnmente para conservar las piedras:

(1) Alquitrán de hulla:

Si se aplica alquitrán de hulla sobre la superficie de la piedra, la conserva. Pero el color del alquitrán de hulla produce una apariencia desagradable y la superficie cubierta con alquitrán de hulla absorbe el calor del sol. Por lo tanto, este conservante no se adopta generalmente porque estropea la belleza de las piedras.

(2) Aceite de linaza:

Este conservante se puede utilizar como aceite de linaza crudo o aceite de linaza hervido. El aceite de linaza crudo no altera el tono original de la piedra. Pero requiere una renovación frecuente, generalmente una vez al año. El aceite de linaza hervido dura mucho tiempo, pero oscurece la superficie de la piedra.

(3) Pintura:

Una aplicación de pintura sobre la superficie de la piedra sirve como conservante. La pintura cambia el color original de la piedra. Se aplica bajo presión, si se requiere una penetración profunda.

(4) Parafina:

Este conservante puede usarse solo o puede disolverse en neptha y luego aplicarse sobre la superficie de la piedra. Cambia el color original de la piedra.

(5) Solución de alumbre y jabón:

El alumbre y el jabón suave se toman en una proporción de aproximadamente 0,75 N y 0,50 N respectivamente y se disuelven en un litro de agua. Esta solución, cuando se aplica sobre la superficie de la piedra, actúa como conservante.

(6) Solución de Baryta:

Una solución de hidróxido de bario Ba (OH) ₂ , cuando se aplica sobre la superficie de la piedra, actúa como conservante. Este conservante se utiliza cuando la descomposición del cálculo se debe principalmente al sulfato de calcio, CaSO ₄ .

Tiene lugar la siguiente reacción química -

Ba (OH) ₂ + CaSO ₄ =BaSO ₄ + Ca (OH) ₂

El sulfato de bario es insoluble y es menos afectado por los agentes atmosféricos. El hidróxido de calcio absorbe dióxido de carbono de la atmósfera y forma carbonato de calcio CaCO ₃ que se suma a la fuerza de la piedra.

Piedras artificiales :

También se conocen como piedras fundidas o piedras reconstruidas.

(1) Procedimiento para hacer una piedra artificial:

Generalmente se adopta el siguiente procedimiento para hacer una piedra artificial:

(i) La piedra natural se tritura en tamaños inferiores a 6 mm.

(ii) Se elimina el polvo de piedra.

iii) Se prepara una mezcla de 1½ partes de piedras de tamaño de 3 mm a 6 mm, 1½ partes de piedras de tamaño inferior a 3 mm y 1 parte de cemento por volumen.

(iv) Se agrega a la mezcla anterior el pigmento necesario para producir el efecto de color deseado. Su proporción no debe exceder el 15% de cemento en peso.

(v) Se agrega el agua en la cantidad requerida y se realiza una mezcla completa de los materiales.

vi) La mezcla así preparada se transfiere a moldes especialmente construidos.

(vii) Se deja endurecer y su superficie se mantiene húmeda. La piedra artificial está lista en forma de bloque.

(viii) El pulido se realiza, si es necesario.

(ix) El cemento blanco se puede usar en lugar del cemento ordinario para producir un color de tono claro.

(2) Formas de piedras artificiales:

Las piedras artificiales pueden adoptar varias formas de la siguiente manera:

(i) Hormigón de cemento:

Esta es una mezcla de cemento, agregado fino, agregado grueso y agua. Puede ser colado in situ o prefabricado. Es muy utilizado en la actualidad. Si se utiliza acero con hormigón de cemento, se conoce como hormigón de cemento reforzado o R.C.C. construcción.

(ii) Mosaicos:

Las baldosas de hormigón prefabricadas con astillas de mármol en la superficie superior se conocen como baldosas de mosaico. Están disponibles en diferentes tonos y se adoptan ampliamente en la actualidad.

(iii) Terrazo:

Esta es una mezcla de astillas de mármol y cemento. Se utiliza para baños, edificios residenciales, templos, etc.

(3) Ventajas de las piedras artificiales:

Las siguientes son las ventajas de las piedras artificiales:

(i) Las cavidades pueden guardarse en las piedras artificiales. Estas cavidades se utilizan para transportar tuberías, cables eléctricos, etc.

(ii) Las ranuras se pueden mantener en una piedra artificial, mientras se está moldeando. Estas ranuras son útiles para fijar varios accesorios.

(iii) Puede moldearse en la forma deseada para adaptarse a los requisitos arquitectónicos.

(iv) Se puede realizar en una sola pieza y así se evita la molestia de conseguir grandes bloques de piedra para dinteles, vigas, etc.

(v) Puede hacerse más fuerte que la piedra natural.

(vi) Es barato y económico ya que las piedras de tamaños más pequeños se consumen de manera rentable.

(vii) Es igualmente bueno para resistir el deterioro y la desintegración causados ​​por diversos agentes atmosféricos como la lluvia, las heladas, etc.

(viii) Es más duradera que la piedra natural.

(ix) El lecho natural está ausente en las piedras artificiales y, por tanto, no se plantea la cuestión de tomar precauciones con respecto al lecho natural de piedras.