RESULTADOS DE LABORATORIO DE ROCAS, Transcripciones de Ingeniería de Materiales

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UNIVERSIDAD PRIVADA DEL NORTE

FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

INFORME LABORATORIO N°01: DETERMINACIÓN DE

PROPIEDADES FÍSICAS DE LAS ROCAS

CURSO:

RESISTENCIA DE MATERIALES

DOCENTE:

Ing. Mejia Chatilan Jose Rafael ALUMNOS:  Araujo Diaz, Luis Diego Eduardo  Bardales Murillo, Jhojan Antoni  Llico Castrejón Jhan carlos  Colorado Quiliche Rosmel 

FECHA DE ENTREGA

HORA DE ENTREGA

9.10 am

I. INTRODUCCIÓN

El presente informe se enfoca en la determi na ció n d e l as p rop iedad es fí s ic as y mecán ic as d e l as rocas toba volcánica y traquita. Las propiedades físicas a determi na r s on: capilaridad, absorción, peso específico, contenido de humedad y resistencia a la compresión (propiedad mecánica). El presente tr abajo h ech o e n l ab or atorio ha cons i s ti d o e n determinar sus p rop ie dad es fí s ic as y mec án ic as , d ond e se aplicaron un co njunt o de técnicas y ensayos, orie n t ado s po r nuestro do cente, que nos permitió observar l a alter ació n d e l a roc a. Las roc as , y otro s m ateri ales pétreo s artificiales utilizados en la con s tr u cció n , s on sus t an ci as h eterogén eas c a ra cteri zad as po r ampli o s rangos de variación composici onal, text u ral y es tru ct u r a l. Es t a v ari ab ili dad ha ce qu e l as pro piedades d e los materiales, que son l as qu e d ict an sus c am p os d e ap lic ación , s e an tam b ién variables. Así, la adecuación de un materi al par a un p rop ó s ito con creto, t an to d esd e el p un t o d e vista co nstructivo - ornamental como rest au r ad or, d eb e basar s e en d etermi nadas p ro p iedad es qu e deben, a su vez, ser fácilmente medible s en el l ab or a torio.

Las pr o piedades de los materiales se cl as ific an ge n era lmen te como fí s ic as , qu ímic as y mec án ic as, aunque en el campo de la construcción /or namen t a ció n/ res t au r ació n t am b ié n pu ed en i n cluirse l as pro piedades relacionadas con su trabajab ili dad.

L as propiedades mec án icas i n cl u ye n l a res i s te n ci a a l a com p res ió n , ten si ón , fle x i ó n e imp acto y penetración por otro cu erp o y p or otr as accio n es qu e i n vol u cr an l a ge n era ci ón de fuer z as, c o mo la cristalización de hielo y sales e n el i n terior d el s i s tem a p oros o d e lo s m ateri ales y l o s cambi o s volumétricos de los mismo s d eb i d o s a c am b io s d e temp er at u r a.

Estas pro piedades, que en última instan ci a re su lt an d e l a com p os ició n qu ímic a y mi n er alógic a d e l o s materiales , de su tex tura y de s u e s tru ct u r a, p ermiten c ar acteri za r l a res i s ten ci a d e l o s materiales a los agentes de deterioro, es to ú ltimo go b ier na l a vi da ú til d el m ateri al, qu e a fi n d e cuentas es equivalente a la vida útil de l as pa rtes d el ed ificio cons tr u i das co n el mi s mo y, pa r a determinad o s elementos constructivos, del e d ificio mi s mo.

III. DEFINICIONES

Los materiales pétreos son aquellos que provienen de la piedra y otros minerales naturales. Se caracterizan por su gran resistencia y durabilidad, lo que los hace muy utilizados en la construcción. Está se fundamenta en los siguientes aspectos:

 Calidad y Durabilidad: La evaluación de propiedades como resistencia, porosidad, densidad y absorción de agua permite determinar la calidad y durabilidad de los materiales pétreos. Esto es crucial para garantizar la seguridad y longevidad de las estructuras construidas con estos materiales.  Selección de Materiales: Conocer las propiedades de los materiales pétreos facilitará la selección adecuada de estos para diferentes aplicaciones. Por ejemplo, ciertos tipos de piedra son más adecuados para construcciones estructurales, mientras que otros pueden ser más idóneos para acabados decorativos.  Optimización de Procesos: La comprensión de las propiedades de los materiales pétreos permite optimizar los procesos de extracción, procesamiento y uso de estos materiales. Esto puede llevar a una mejor eficiencia en la producción y reducción de costos en proyectos de construcción.  Preservación del Patrimonio: En el caso de materiales pétreos utilizados en estructuras históricas o patrimoniales, la determinación de sus propiedades es crucial para su conservación y restauración. Conocer estas propiedades permite tomar decisiones informadas sobre los métodos de reparación y mantenimiento más adecuados.  Contenido de Humedad: El contenido de humedad en los materiales pétreos se refiere a la cantidad de agua presente en el material en estado saturado. Este parámetro es crucial porque afecta la estabilidad y durabilidad del material. El contenido de humedad puede variar dependiendo del tipo de roca y del ambiente en el que se encuentra. En el laboratorio, se determina pesando una muestra antes y después de su secado en un horno a una temperatura específica (100+-5°C) hasta que se alcance un peso constante  Capilaridad: La capilaridad es la capacidad de un material para absorber y transportar agua a través de sus poros capilares. En los materiales pétreos, esta propiedad está relacionada con la porosidad y la estructura interna del material. La capilaridad afecta la resistencia al agua y la durabilidad del material. Los materiales con alta capilaridad pueden experimentar problemas como la

expansión y contracción debido a la humedad, lo que puede provocar fisuración y deterioro. En el laboratorio, se evalúa colocando una muestra de material pétreo (roca cuadrada 5x5cm) en contacto con agua y midiendo la altura a la que el agua asciende por capilaridad en un período de tiempo específico.  Peso Específico: El peso específico de un material es la relación entre su peso y el volumen que ocupa. En el contexto de materiales pétreos. Permite calcular las cargas que soportará una estructura, fundamental para asegurar su estabilidad y seguridad. Se seca una muestra en el horno 100°C+-5°C a peso constante y se mide su peso y volumen. Luego dejar la muestra en agua por 24 horas para determinar el peso de agua saturada  Resistencia a la compresión: Es la capacidad de un material para soportar cargas axiales sin fallar. Es una propiedad crucial para determinar la durabilidad y estabilidad de estructuras construidas con estos materiales. Se coloca una muestra cilíndrica o cúbica del material pétreo en una prensa de compresión. Se aplica una carga axial creciente hasta que el material se rompe. Estos ensayos podemos realizarlos con prensas de compresión que aplican una carga controlada hasta que el material alcanza su punto de fallo.

FOTO 3: Peso seco de la toba volcánica FOTO 4: Peso seco de la traquita.

c) Colocar unos tacos 1cm dentro de la bandeja, marcar 1cm en las rocas desde su base. Echar el agua y hacer que alcance la marca. Dejar por 03 horas

d) Obtener el peso de la roca con el agua absorbida. Medir el fleco capilar en

cm^2.

PRESENTACIÓN Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS

ENSAYO DE CAPILARIDAD DE ROCASS (elaboración de la gráfica)

Muestra Nº: 01 Grupo Nº: 3

Dimensiones: 4x4x4 cm Tipo de roca: TRAQUITA Registro de datos para la curva

Hora Tiempo (min)

Raíz del Tiempo (S0.5)

Peso seco en gr. (Mo)

Peso con absorción en gr. (Ma)

Dif. De peso en gr. (Ma - Mo)

Área saturada en m2 (S) 0 0 0.00 135.60 135.60 0.00 0.0000000 0. 06:59 3 13.42 135.60 139.40 3.80 0.0004600 8261. 07:12 6 18.97 135.60 140.60 5.00 0.0007927 6307. 07:28 12 26.83 135.60 142.00 6.40 0.0011440 5594. 07:49 30 42.43 135.60 144.40 8.80 0.0017995 4890. 08:00 60 60.00 135.60 146.20 10.60 0.0024016 4413. Comentarios:

ENSAYO DE CAPILARIDAD DE ROCASS (Altura del fleco capilar)

Muestra Nº: 01 Grupo Nº: 3

Dimensiones: 4x4x4 cm Tipo de roca: Traquita Registro de medidas Hora Tiempo (min) h1 (cm)^ Cara 1 h2 (cm)^ h1 (cm)Cara 2 h2 (cm)^ h1 (cm)Cara 3 h2 (cm)^ h1 (cm)Cara 4 h2 (cm) 06:59 3 0.31 0.37 0.33 0.38 0.28 0.15 0.28 0. 07:12 6 0.39 0.71 0.65 0.45 0.59 0.20 0.56 0. 07:28 12 0.66 0.96 0.86 0.63 0.70 0.49 0.78 0. 07:49 30 1.03 1.37 1.05 1.30 1.12 0.84 1.16 0.

Ensayo de capilaridad (0.4 cm)

𝑀(𝑡) S

c) Retirar la muestra y registrar su peso (Psat).

PRESENTACIÓN Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS

GRADO DE ABSORCIÓN DE UNA ROCA

Dimensiones: 4x4x4cm^2 Tipo de Roca: Toba volcánica Registro de datos Descripción Muestra 1 Peso seco de la muestra (Psec) 288,76 gr Peso saturado de la muestra (Psat) 302,75 gr Grado de absorción “G.A” (%) 4,84% Promedio 4,84%

GRADO DE ABSORCIÓN DE UNA ROCA

Dimensiones: 4x4x4cm^2 Tipo de Roca: Traquita

Registro de datos Descripción Muestra 2 Peso seco de la muestra (Psec) 281,52 gr Peso saturado de la muestra (Psat) 298,59 gr Grado de absorción “G.A” (%) 6,06% Promedio 6,06%

GRADO DE ABSORCIÓN DE UNA ROCA

Dimensiones: 4x4x4cm^2 Tipo de Roca: Cuarsificada Registro de datos Descripción Muestra 3 Peso seco de la muestra (Psec) 327 ,9 6 gr Peso saturado de la muestra (Psat) 331,44 gr Grado de absorción “G.A” (%) 1,06% Promedio 1,06%

• El grado de absorción para la toba volcánica fue de 4,84%, se pudo comprobar en el laboratorio debido a que tenía más resistencia a absorber el agua, por lo que a pesar de ser un material volcánico igual que la cuarsificada (1,06%), está retiene menos agua, por lo que podemos decir que es menos porosa y menos permeable.

3. DETERMINACIÓN DEL PESO ESPECÍFICO APARENTE DE UNA

ROCA

3.1.Materiales a) Balanza b) Horno c) Recipiente d) Muestra pétrea 3.2.Procedimiento a) Colocar la muestra al horno por 24 horas.

e) Suspender la muestra en un recipiente con agua y registrar su peso. (Psum)

FOTO 10: Peso de la zaranda vacía FOTO 11: Peso de la zaranda con la toba volcánica sumergida

FOTO 12: Peso de zaranda con la traquita sumergida totalmente

PRESENTACIÓN Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS

PESO ESPECÍFICO APARENTE

Dimensiones: 4x4x4cm^2 Tipo de Roca: Traquita Registro de datos Descripción Muestra 2 Peso seco de la muestra (Psec) 142,9 gr Peso saturado de la muestra (Psat) 160,32 gr Peso sumergido de la muestra (Psum) 95,5 gr V del agua 1gr/cm^3 Volumen aparente 64,82 cm^3 Pes Específico aparente (Pea) 2,20 gr/cm^3 Promedio 2,20 gr/cm^3

M

M

M

PESO ESPECÍFICO APARENTE

Dimensiones: 4x4x4cm^2 Tipo de Roca: Toba volcánica Registro de datos Descripción Muestra 2 Peso seco de la muestra (Psec) 162,4 gr Peso saturado de la muestra (Psat) 172,09 gr Peso sumergido de la muestra (Psum) 100,5 gr V del agua 1gr/cm^3 Volumen aparente 72,42cm^3 Peso Específico aparente (Pea) 2,24 gr/cm^3 Promedio 2,24 gr/cm^3

PESO ESPECÍFICO APARENTE

Dimensiones: 4x4x4cm^2 Tipo de Roca: Cuarsificada Registro de datos Descripción Muestra 2 Peso seco de la muestra (Psec) 162,4 gr Peso saturado de la muestra (Psat) 172,09 gr Peso sumergido de la muestra (Psum) 100,5 gr V del agua 1gr/cm^3 Volumen aparente 72,42cm^3 Peso Específico aparente (Pea) 2,24 gr/cm^3 Promedio 2,24 gr/cm^3

• El peso específico de la traquita es de 2.20 gr/cm3 y^ de la toba es de 2.24 gr/cm3 , por lo que tiene relación con la porosidad ya que la traquita tiene menor peso específico que la toba, por lo que esta es más porosa, por ende menos pesada.

5. DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DE

ROCAS.

5.1.MATERIALES

BALANZA: Las balanzas son instrumentos destinados a determinar la masa de un cuerpo. Se caracterizan por su exactitud por su precisión y por su sensibilidad. BERNIER: es una herramienta metálica utilizada para medir con precisión.

MAQUINA DE COMPRENSIÓN

Se utilizan comúnmente para el ensayo de cilindros de hormigón de alta resistencia. Sin embargo, también puede utilizarlas para el ensayo de cubos, vigas, bloques, prismas y materiales finos a granel de muchos otros materiales.

5.2. PROCEDIMIENTO PARA LA ROCA TRAQUITA Y TOBA VOLCÁNICA

Actividades previo al ensayo a) Con ayuda del vernier realizar un control dimensional de las muestras, es decir, determinar el promedio de cada lado, y el promedio de la altura.

b) Colocar la muestra entre los platillos de la prensa. El tiempo que dure el ensayo

c) Observar las fallas que se van produciendo, luego se aplica de manera ascendente una carga de compresión.

g) Determinar el esfuerzo a compresión en cada roca

PRESENTACION Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS

Para el Esfuerzo multiplicamos por un coeficiente

𝜎 = 23 ∗ 𝐼𝑐 𝜎 = 23 ∗ 0. 𝝈 = 𝟒. 𝟔 𝑴𝒑𝒂

De os esfuerzos obtenidos, podemos observar que la roca N° 3 , su esfuerzo es mínimo, en comparación a la roca N°1 y 2, esto se debe a que la 3 roca es deun material de menos resistencia, por lo cual, se pudo agrietar en pocos segundos luego de aplicarle una cierta carga.

VII. CONCLUSIONES

• Se determinó experimentalmente las propiedades físicas y mecánicas de materiales pétreos.
• Se determinar la variación en el contenido de humedad natural la roca traquita y toba volcánica por lo que podemos concluir que la traquita posee menos humedad natural que la toba.
• Se calculó la resistencia de una carga aplicada a una roca traquita y toba volcánica, siendo la toba más resistente.
• Se analizó el porcentaje de absorción de la roca traquita y toba, por lo que determinamos que la traquita absorbe más agua que la toba a pesar de ser el mismo tipo de roca.

VIII. RECOMENDACIONES

• Tener cuidado al comprar los materiales pétreos debido a que ambas muestras obtenidas fueron el mismo tipo de roca.
• Realizar con tiempo los ensayos debido a que el procesamiento de datos demora un poco.
• Tomar medidas exactas y hacer las conversiones necesarias para obtener resultados exactos.

IX. ANEXOS

a) Panel fotográfico b) Hojas de reporte firmadas