Rocas Metamórficas e Identificación.

Las  rocas  metamórficas  se  forman  por  recristalización  o reorientación parcial o total de los cristales de una roca ígnea o una sedimentaria debido a altas temperaturas,  altas  presiones  y/o  esfuerzos  cortantes.  El  proceso  de  metamorfismo  puede involucrar la formación de folios (estructura laminar, a base de placas sobrepuestas) que denotan el predominio de fuerzas cortantes transmitidas por las masas de roca, por otro lado la ausencia de fuerzas cortantes da origen a la formación de rocas metamórficas del tipo masivo. El proceso de metamorfismo  es  intensificado  por  la  acción  del  magma  y  los  movimientos  de  las  placas tectónicas así como por la formación de cadenas montañosas y el nacimiento de volcanes.

La Tabla 2.3 presenta los tipos de rocas metamórficas más comunes en el medio de la construcción, algunos rasgos distintivos para su identificación y las rocas de las cuales provienen. Entre las rocas foliadas se encuentran la pizarra, los gneis y los esquistos. Entre las rocas masivas se encuentran la cuarzita y el mármol.

Tabla 2.3. Identificación de las Rocas Metamórficas.

Rocas Sedimentarias e Identificación.

Las rocas, cualquiera que sea su tipo sufren los estragos de la erosión causada por el intemperismo y otros fenómenos a tal grado que se desintegran, el material resultante de la erosión es acarreado ya sea por el viento, los arroyos, ríos y glaciares llegando en ocasiones hasta el mar. A lo largo del trayecto, el material erosionado se acumula y se endurece gracias  a  la  compactación  y  la  cementación,  convirtiéndose  con  el  tiempo  en  una  roca sedimentaria. El proceso descrito también comprende a las rocas sedimentarias formadas por precipitación química o deposición de restos de materia orgánica. En las rocas sedimentarias se puede observar que las superficies de deposición de los sedimentos se conservan dando a las rocas una cierta estratificación, la unión de estos estratos se distingue por los cambios abruptos en el tamaño de las partículas o en el cementante. Las rocas sedimentarias se distinguen de las ígneas precisamente por su estratificación, en las rocas ígneas por el contrario se tiene una estructura masiva. También, las rocas sedimentarias se distinguen porque es posible encontrar en ellas fósiles, en cambio estos no existen en las rocas ígneas.

La   Tabla  2.2  proporciona  algunos  detalles   para  la   identificación  de  las  rocas sedimentarias más comunes en la construcción, las rocas se clasifican en dos tipos, las rocas clásticas que se distinguen por ser resultado de un fenómeno de transporte y las rocas formadas por  precipitación  química  donde  los  minerales  constituyentes  han  sido  transportados  en suspensión y se han precipitado ya sea por reacción química orgánica o inorgánica. Entre las rocas  clásticas  se  encuentran  los  conglomerados, la  arenisca,  y  la  lutita.  Entre  las  rocas formadas por precipitación química se encuentran la caliza y la dolomita.

Tabla 2.2. Identificación de las Rocas Sedimentarias.

Rocas Ígneas e Identificación de Muestras.

Las rocas ígneas se forman por la solidificación del magma a diferentes profundidades ya sean dentro de la corteza terrestre, en el exterior cuando el magma fluye o en el aire cuando el material menos denso sale expulsado durante la erupción de un volcán. La manera en que se enfría el magma influye tanto en la textura como en la estructura propia de las rocas ígneas. Un enfriamiento lento como el que se desarrolla dentro de la corteza terrestre da tiempo a que se formen mejor los cristales que constituyen las rocas, en este caso la textura asociada es generalmente gruesa o mediana, por otro lado un enfriamiento rápido como el que sufre el magma al fluir fuera de la corteza terrestre origina una textura fina, es decir, debido al enfriamiento súbito los cristales no tienen oportunidad de crecer y se quedan tan finos que no se pueden observar a simple vista.

Atendiendo al lugar en el que se enfría el magma las rocas ígneas se pueden clasificar como extrusivas o intrusivas. Las rocas extrusivas se forman en el exterior de la corteza terrestre y las intrusivas en el interior. Por supuesto que la composición mineralógica también se considera en la clasificación de las rocas ígneas, la Figura 2.1 muestra una forma integral de clasificación de las rocas ígneas incluyendo los nombres de las rocas más comunes.

Figura 2.1. Sistema Práctico de Clasificación de Rocas Ígneas.

Detalles de Identificación

Existen algunos detalles que pueden ayudar al ingeniero a identificar muestras de rocas ígneas, por ejemplo el granito posee una textura gruesa con cristales grandes y uniformes en tamaño, predomina el cuarzo y la ortoclasa (feldespato de potasio) estos dos minerales influyen en las tonalidades claras o blancas y rosadas respectivamente, los granitos también pueden ser grises. La diorita posee una textura gruesa, el mineral más abundante en ella es la plagioclasa, se puede observar la presencia de anfíbola, biotita y en ocasiones piroxena, tanto la ortoclasa como el cuarzo pueden estar presentes en pequeñas proporciones o no existir. El gabro es de color muy oscuro  casi  negro,  su  textura es  gruesa  y  cristalina  conteniendo principalmente piroxena y plagioclasa de calcio, el olivino puede estar presente así como la anfíbola, el cuarzo no se encuentra en este tipo de rocas. La peridotita es también una roca intrusiva con textura gruesa, en esta roca el olivino es abundante, lo que le imparte tonalidades verdosas a la roca observándose granos redondeados, también se puede observar en forma notoria la piroxena, la plagioclasa puede existir en muy baja proporción o estar ausente.

Dentro de las rocas extrusivas se encuentran la riolita, la andesita y el basalto. La riolita tiene una textura fina, conteniendo cuarzo en abundancia aunque no visible a simple vista, en menor proporción contiene ortoclasa, plagioclasa de sodio, biotita y anfíbola, sus colores claros pueden ser blanco, gris y rojo, otro aspecto distintivo en ella es que frecuentemente presenta cristales aislados de cuarzo. La andesita es una roca fácilmente confundible con la riolita, aunque se le distingue porque el cuarzo puede estar ausente y sus colores tienden a ser un poco más oscuros, la plagioclasa abunda, pudiendo encontrarse también piroxena, anfíbola y biotita, sus colores  pueden  ser  gris  oscuro,  café  o  verdoso.  El  basalto  es  una  roca  de  textura  fina generalmente oscura debido a la ausencia de cuarzo y abundancia de plagioclasa de calcio, la piroxena es común en ella y el olivino se puede llegar a observar en forma de cristales aislados.

Existen otras rocas como la obsidiana y la piedra pómez que por su textura tan fina se les
clasifica como de textura vítrea. La obsidiana es prácticamente un vidrio (Si O2) y puede adquirir diferentes colores dependiendo de las impurezas que tenga. La piedra pómez es una espuma volcánica que se caracteriza por ser muy ligera debido a la gran cantidad de vacíos producidos por los gases durante su formación, el color de la roca es muy claro. El tezontle es una roca volcánica de textura fina que presenta una gran porosidad, se le suele llamar escoria volcánica, esta roca tiene colores rojizos que van desde el claro hasta el muy oscuro casi negro, se le puede encontrar tanto en forma masiva como en estado suelto como si fuera agregado.

Los volcanes arrojan una gran cantidad de materiales durante la erupción, como cenizas, gases  y  fragmentos  de  muy  diversas  densidades  constituyéndose  los  llamados  materiales piroclásticos, estos materiales se combinan entre sí fusionándose para constituir las tobas y brechas volcánicas.

Las Rocas

En ingeniería las rocas se clasifican en tres tipos que son: ígneas, sedimentarias y metamórficas. Esta clasificación atiende principalmente a la forma en que se originan las rocas. La clasificación de una roca que consistiría en identificarla petrográficamente y ubicarla dentro de los tres tipos mencionados no nos indica ninguna cualidad ingenieril  puesto que no se basa en ensayes mecánicos, pero nos ayuda a visualizar el posible comportamiento de la roca cuando forme  parte  de  una  construcción.  En  algunas  ocasiones,  es  posible  que  las  necesidades constructivas  se  satisfagan  sin  ningún  problema  con  rocas  de  cualquiera  de  los  tres  tipos mencionados, en otras, tal vez sea necesario seleccionar de entre varias alternativas aquel tipo y variedad de roca con la que se cumpla mejor con las especificaciones o los requerimientos impuestos.

Rocas Ígneas e Identificación de Muestras.

Rocas Sedimentarias e Identificación.

Rocas Metamórficas e Identificación.

Minerales y la Escala de Durezas de Mohs

Los minerales, elementos básicos de las rocas son sustancias inorgánicas que poseen una estructura  cristalográfica  bien  definida  así  como  una  composición  química  muy  particular.

Muchos de los rasgos distintivos de las rocas se deben a las características de los minerales que las forman. Algunas de las características físicas que distinguen a los minerales son: el color, la ralladura, la  dureza, el  clivaje  (planos de  falla)  y  la  fractura, la  forma del  cristal,  el  peso específico, el lustre y la habilidad para transmitir la luz. El ingeniero civil casi siempre se basa en análisis de comparación para identificar a los minerales que constituyen las rocas, en problemas de identificación se puede requerir de la ayuda de un especialista en cristalografía. En ocasiones el mismo especialista debe apoyarse en análisis de difracción de rayos x como único medio para distinguir al mineral en cuestión.

Como existen muchas propiedades mecánicas asociadas a la dureza de los minerales, una tabla que resulta muy útil entre los ingenieros es la tabla de la escala de durezas de Mohs, la cual se aplica por comparación, esto es, contando con muestras de los minerales que en ella se indican se puede detectar la dureza de un nuevo mineral si se le compara rayándolo. Los minerales de mayor dureza rayan a los de menor dureza. En la escala de Mohs mostrada en la Tabla 2.1, el talco es el mineral más suave y el diamante es el más duro.

Tabla 2.1. Escala de Durezas de Mohs.

Entre algunos de los minerales que abundan en la corteza terrestre y que en diversos porcentajes constituyen a las rocas tenemos:

Feldespatos

Ortoclasa, de colores rosa, blanco y gris-verdoso, K(Al)Si3O8.

Plagioclasa, de colores gris, verde, blanco y rojo, Na(Al)Si3O8.

Cuarzo, no presenta un color definido pero se distingue por su lustre vítreo, SiO2.

Micas

Muscovita, mica blanca formada por hojas translúcidas, H2KAl3(SiO4)3. Biotita, mica obscura, más sensible al deterioro, H2K(MgFe)3Al(SiO4)3.

Calcita, color blanco o sin color, Ca CO3.

Dolomita, color blanco o multicolor, dureza 3.5-4.0 según Mohs, Ca Mg(CO3)2.

Piroxena  y  Anfíbola,  de  colores  obscuros,  son  silicatos  complejos  de  fierro  y  magnesio

(ferromagnesianos).

De  entre estos minerales, el  cuarzo se  distingue por  ser  el  de  mayor resistencia al deterioro. Los feldespatos son menos resistentes, en particular la ortoclasa es susceptible al deterioro cuando está bajo la acción del agua y del bióxido de carbono, llegando a descomponerse en minerales arcillosos como la muscovita. La mica asociada a rocas en cantidades apreciables casi siempre es motivo de cuidados, la razón principal es que la mica posee un clivaje fácil de inducir y puede resultar en un rápido deterioro de la roca, especialmente si está expuesta a la intemperie. Por otro lado, los carbonatos de calcio presentes tanto en la calcita como en la dolomita son susceptibles de disolverse en agua. Estos aspectos distintivos de los minerales influyen en el comportamiento de las rocas que forman, sin embargo no debe olvidarse que sea cual sea el proceso de deterioro natural de las rocas el tiempo que debe transcurrir es muy grande.

Ensayos e Inspección en la Construcción.

Como se ha mencionado los materiales de construcción se seleccionan primordialmente con base en sus propiedades, claro sin olvidar ciertas cualidades estéticas. Estas propiedades se evalúan mediante ensayes.

Los ensayes que se emplean en la industria de la construcción pueden ser de campo o de laboratorio, pudiendo ser destructivos y no destructivos. En todo caso los ensayes se deben apegar a normas estándar para garantizar la reproducibilidad de resultados. En el caso de no existir normas para la realización de los ensayes, tanto el dueño de la obra como el constructor o contratista se deben poner de acuerdo en el procedimiento a seguir, se recomienda que este procedimiento esté de acuerdo al avance experimental que se haya tenido en el área respectiva. No se puede concebir un programa de control de calidad en la construcción sin la ejecución de ensayes o pruebas.

En México los ensayes de los materiales de construcción se realizan de acuerdo a las normas  mexicanas  denominadas  NMX,  por  ejemplo  la  NMX  C-61  permite  determinar  la resistencia a compresión del cemento Portland, esta norma es similar a la norma norteamericana ASTM C-109. De hecho muchas normas mexicanas se basan en adecuaciones de diversas normas norteamericanas de entre las cuales destacan las ASTM.

La adopción de normas no garantiza la consecución de calidad en las obras, a menos que exista una adecuada supervisión o inspección de los trabajos de construcción. Además, es imprescindible que tanto el personal técnico que realiza las pruebas como el mismo laboratorio de pruebas  estén  debidamente  acreditados.  Esto  significa,  que  para  que  una  prueba  esté  bien realizada, debe ser ejecutada por el personal calificado de un laboratorio de pruebas certificado ante  el  organismo  oficial  competente.  En  México,  la  Ley  Federal  sobre  Metrología  y Normalización,  publicada  en  1992  instituye  el  Sistema  Nacional  de  Acreditamiento  de Laboratorios de Prueba (SINALP), este organismo que depende de la Dirección General de Normas  tiene  por  objetivo  agrupar  a  los  laboratorios acreditados. El  acreditamiento de  los laboratorios se tramita a través de los diferentes entidades y comités que constituyen el SINALP, por ejemplo los laboratorios que deseen prestar servicios a la industria de la construcción deben llenar  los  requisitos  establecidos  por  la  Entidad  Mexicana  de  Acreditación  (EMA).  Los procesos de acreditación toman tiempo requieren de mucho esfuerzo para mantener y renovar las acreditaciones  ya  que  estas  tienen  un  período  de  validez.  Ya  existen  muchos  laboratorios acreditados que operan en la

República Mexicana en las secciones de concreto, agregados y cemento y continuamente se suman laboratorios que permitirán una mejor cobertura de otros materiales de la industria de la construcción.
Como  se  puede  observar,  la  existencia  del  SINALP  favorece  un  ambiente  de competitividad entre los constructores, puesto que al emplearse laboratorios acreditados se tiene una mayor confianza en los resultados de las pruebas de laboratorio y esto permite un mejor control de la calidad de las obras.

La construcción es una actividad bastante compleja en donde intervienen muchos factores que  inciden  en  la  calidad  final  de  las  obras,  obviamente  los  materiales  son  elementos primordiales, sin embargo, no basta con saber que los materiales cumplen con las normas o especificaciones preestablecidas, sino que es necesario hacer un buen uso de ellos, integrándolos a la obra de acuerdo a los procedimientos constructivos adecuados. Por ejemplo, se puede contar con un cemento que cumple las normas, con una arena que cumple las normas, con un agua que también cumple las normas y sin embargo se puede hacer un mal concreto y un mal colado de un cierto  elemento  estructural.  De  aquí  que  es  necesario  contar  con  una  buena  supervisión o inspección de los trabajos de construcción. En México existe un Programa de Certificación del ACI para Inspectores de Concreto creado por un Comité de Certificación ACI, por medio de este  programa se  imparte la  capacitación adecuada para que el  aspirante reciba después de cumplir con los requisitos, un certificado como Inspector de Concreto en diferentes campos o áreas. Desafortunadamente existen muchas áreas de la construcción que aún no cuentan con programas semejantes, y en esos casos la calidad de la supervisión descansa en los programas particulares de las empresas ligadas a la industria de la construcción.

Con la apertura del Tratado Trilateral de Libre Comercio entre Canadá, Estados Unidos y México, la industria de la construcción está experimentando grandes cambios. Particularmente el ingeniero civil  se encuentra inmerso en una actividad que está  siendo invadida por nuevos sistemas constructivos y nuevos materiales, además de nuevas filosofías y prácticas cuyo objetivo es la calidad total de las obras. La competencia se espera tan dura que solo sobrevivirán aquellas empresas constructoras que tengan los recursos y deseos de reorganizarse o aliarse con empresas extranjeras. De ahora en adelante, las grandes obras y aquellas que requieran de una ejecución impecable solo serán otorgadas a empresas constructoras que garanticen la calidad de las mismas, esto solo se puede lograr si las propias empresas adoptan estándares de calidad en todas las áreas que les competan, ya sean administrativas o técnicas.

Con el propósito de establecer los criterios para el desarrollo y la implementación de un sistema de calidad en la industria de la construcción, México ha decidido adoptar los estándares de la International Organization for Standardization (ISO), particularmente aquellos que se refieren a la construcción designados como serie ISO 9000. Las normas ISO 9000 proporcionan las  bases  y  guías  adecuadas para  que  las  empresas establezcan sistemas de  calidad en  sus organizaciones. Esto permitirá que las empresas constructoras logren una mayor consistencia en la calidad de las obras terminadas, ganándose la confianza del cliente.

Especificaciones y Normas Estándar.

En toda construcción es necesario adoptar especificaciones y normas estándar, con el objeto de garantizar la seguridad y durabilidad de la obra. Las especificaciones y normas estándar son producto de acuerdos logrados en el seno de muy diversas organizaciones, las cuales se integran  por  un  cúmulo  de  representantes  de  la  iniciativa  privada,  del  gobierno  y  de  las universidades e institutos dedicados a la investigación. La American Association for Testing and Materials (ASTM), es quizás la organización más importante a nivel mundial que se dedica a desarrollar normas técnicas para una gran variedad de materiales, incluyendo aquellos materiales que se emplean normalmente en la industria de la construcción. Otras asociaciones no menos importantes  son:  el  American  Concrete  Institute  (ACI),  el  American  Institute  of  Steel Construction (AISC), la American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO),  la   USA  Standards  Institute  (USASI),  este  organismo  es  la  representación norteamericana ante la International Organization for Standardization (ISO) y la Pan American Standards Committee (PASC).

En México contamos con la Dirección General de Normas (DGN) de la Secretaría de Comercio y Fomento Industrial (SECOFI), quien se encarga de expedir las Normas Oficiales Mexicanas (NOM), que  son  de  carácter  obligatorio, y  que  requieren de  un  estudio costo- beneficio que las fundamente, de manera que al usuario le beneficie más de lo que le costará su observancia. La obligatoriedad de las Normas Oficiales Mexicanas está fundamentada en la necesidad de cumplir con las disposiciones gubernamentales concernientes a la protección de la salud  humana,  animal  y  vegetal,  así  como  la  seguridad  del  consumidor  o  usuario  y  la preservación del medio ambiente.
Existen  también  en  México  las  Normas  Mexicanas (NMX),  que  se  consideran de carácter voluntario, y que se aplican para determinar la calidad de los productos o servicios. Las normas NMX (construcción) prácticamente son las normas NOM que existían hasta antes del 16 de  octubre  de  1993,  según  acuerdos  derivados  de  la  promulgación de  la  Ley  Federal  de Metrología y Normalización (LFMN), publicada en el Diario Oficial de la Federación el 1° de julio de 1992. El organismo encargado de expedir normas NMX relacionadas con la industria de la construcción se denomina, Organismo Nacional de Normalización y Certificación de la Construcción y Edificación, S.C. (ONNCCE), este organismo se encargará de establecer las características de los productos utilizados como materias primas para la fabricación o ensamble de  insumos que  requiera la  industria de  la  construcción, al  igual  que  para  otras industrias relacionadas con el envase o embalaje.
Como se puede observar, en nuestro país existe una estructura de normatividad que permite tanto al constructor como al dueño de la obra aspirar a la consecución de una mejor calidad en la obra. Sin embargo es necesario que ambos entiendan bien la importancia que tienen las especificaciones, las normas y los reglamentos de construcción. Una especificación es una característica o cualidad por lo general medible que desea obtener el dueño de la obra. La exactitud con la cual el constructor pueda satisfacer los deseos del dueño de la obra depende mucho del avance tecnológico, del grado de conocimiento con el que se cuente para cumplir con el objetivo, y de la claridad con la que se defina o enuncie la especificación. Una especificación vaga generalmente lleva a errores constructivos, por lo que es necesario que el dueño de la obra y el  constructor se pongan de acuerdo y  definan todo el  escenario que permita satisfacer las expectativas del trabajo.
Para que el  constructor cumpla con las  especificaciones acordadas, generalmente se deben seguir una serie de pasos que garanticen que el trabajo llegará a un buen término. En el caso  del  manejo  de  los  materiales  de  construcción,  los  pasos  a  seguir  se  apoyan  en  el cumplimiento de normas. Se dice que una norma es como una regla que hay que seguir, también se  interpreta  como  un  procedimiento  o  método  con  el  que  hay  que  cumplir  para  obtener resultados que sean reproducibles.
Las  especificaciones  y  las  normas  están  muy  relacionadas,  a  tal  grado  que  las especificaciones pueden citar normas, o éstas pueden contener especificaciones. Por ejemplo, en una  construcción  se  puede  especificar  la  resistencia  mínima  del  concreto,  en  este  caso  el constructor está obligado a seguir una serie de pasos (contenidos en normas) para verificar la resistencia de su concreto y poder aclarar si cumplió o no con la especificación. Algunos de los pasos  que  seguiría  el  constructor serían:  realizar  un  muestreo del  concreto, elaboración de cilindros de concreto, curado de los cilindros, cabeceo de los cilindros de concreto, ensaye de los cilindros y cálculo de las resistencias obtenidas. Para complementar la ilustración de términos considérese ahora un caso de la industria cementera, por ejemplo en esta industria el cemento puzolánico debe cumplir con la Norma Mexicana "Industria de la Construcción Cemento Portland Puzolana", en el texto del objetivo y campo de aplicación de la norma se señala: "Esta Norma Mexicana establece las especificaciones que debe cumplir el Cemento Portland Puzolana para la fabricación  de  concretos,  morteros  lechadas,  productos  de  asbesto-cemento  y  productos prefabricados de cemento y de concreto". Las especificaciones que se mencionan en el objetivo de la norma son tanto de tipo químico como físico e indican valores específicos con los que se debe cumplir, estos valores representan evidentemente mediciones de algunas de las propiedades del material.