Métodos Estándar para la Caracterización de Rocas y Materiales Pétreos

Ensayos de Propiedades Físicas y Mecánicas de Rocas

Este documento detalla diversos ensayos estandarizados para determinar las propiedades físicas y mecánicas de las rocas, así como su durabilidad frente a diferentes condiciones ambientales. Estos métodos son cruciales para evaluar el comportamiento de los materiales pétreos en diversas aplicaciones de ingeniería y construcción.

Energía de Rotura (UNE-EN 14158:2004)

Por medio de este ensayo se determina la resistencia a la rotura por impacto. Para llevarlo a cabo, se deja caer sobre una probeta una bola de acero de 1 kg. La altura de caída va aumentando hasta que se produce la rotura de la pieza. Con esta altura, junto con la masa de la bola, se calcula la energía de impacto de la pieza.

Absorción de Agua a Presión Atmosférica (UNE-EN 13755:2002)

Por medio de este ensayo se determina la capacidad de imbibición de la roca. Esta propiedad está relacionada con la porosidad del material y puede condicionar los resultados que se obtengan en los ensayos de resistencia al hielo-deshielo.

El ensayo se efectúa por inmersión en agua de probetas cilíndricas, cúbicas o prismáticas de 70 (±5) mm o 50 (±5) mm hasta la saturación completa de la probeta y, refiriendo, en porcentaje, la cantidad de agua absorbida frente a la masa seca de la probeta.

Coeficiente de Absorción de Agua por Capilaridad (UNE-EN 1925:1999)

Este ensayo también se relaciona con la capacidad de imbibición total de agua del material.

Las probetas, cubos o cilindros de 70 (±5) mm o 50 (±5) mm, se sumergen por la base en agua hasta una profundidad de 3 (±1) mm y, a intervalos establecidos, que alcanzan hasta las 24 horas para las rocas de alta absorción y hasta 72 horas en las de baja, se pesan para determinar el agua absorbida por capilaridad.

Los datos obtenidos, relativizados dividiéndolos por el área de la probeta, se presentan gráficamente frente a la raíz cuadrada del tiempo de permanencia de las probetas en cada medición. La absorción se calcula como la pendiente de la recta de regresión.

Ensayos de Durabilidad

Resistencia a la Heladicidad (UNE-EN 12371:2002)

Este ensayo trata de reproducir las consecuencias que tendría sobre la roca la exposición a bajas temperaturas durante la vida útil del material y, más concretamente, a ciclos de hielo-deshielo.

El procedimiento operativo consiste en la aplicación sucesiva de ciclos de congelación con temperaturas mínimas de hasta -12 °C, seguidos de una fase de descongelación en agua.

Resistencia al Envejecimiento por Choque Térmico (UNE-EN 14066:2003)

Se trata de un ensayo opuesto al anterior, ya que en este caso se trata de simular el efecto de la aplicación de ciclos secos y de alta temperatura, seguidos de una fase de inmersión en agua a temperaturas moderadas.

Los principales defectos que se pueden originar como consecuencia de los sucesivos ciclos de choque térmico consisten en oxidaciones, cambios de color, aparición de manchas, hinchamientos, agrietamientos, descamaciones o exfoliaciones y pérdidas del material.

Resistencia a la Cristalización de Sales (UNE-EN 12370:1999)

Determinadas sales solubles tienen la propiedad de aumentar de volumen al evaporarse el agua en la que estaban disueltas y cristalizar. El mecanismo es, por lo tanto, semejante al que produce el hielo.

El método operativo incluye la inmersión de las probetas en una solución de sulfato sódico decahidratado al 14 %, seguido de un secado a 105 °C, hasta completar un total de 15 ciclos.

Resistencia al Envejecimiento por SO₂ en Presencia de Humedad (UNE-EN 13929:2003)

Este ensayo se utiliza para evaluar la resistencia relativa de la roca al daño por acción del anhídrido sulfuroso. Esta resistencia se expresa como la variación de la masa que experimentan las probetas de ensayo tras ser sometidas a la acción del ácido sulfuroso en un ambiente cerrado durante 21 días.

Resistencia a la Abrasión (UNE-EN 1341:2002, UNE-EN 1342:2003 y UNE-EN 14157:2005)

Este ensayo evalúa la resistencia al desgaste debido a la abrasión superficial que pueda sufrir la roca como consecuencia de su uso rutinario y su exposición a ambientes abrasivos.

Para simular estas circunstancias, se ponen en contacto un disco de acero con la probeta, haciendo girar el disco a 75 vueltas por minuto y produciendo la abrasión al intercalar entre ambos un flujo abrasivo.