Materiales Pétreos en la Construcción: Tipos, Propiedades y Usos

Materiales Pétreos

7.1 Piedra Natural

El término piedra natural hace referencia a todas aquellas rocas susceptibles de ser utilizadas como elemento constructivo, tras ser extraídas de su yacimiento natural mediante un proceso de excavación.

Posteriormente, deben ser dimensionadas según su empleo en obra, ya sea como fábrica o estructura, o bien como revestimiento de placa adherida como la última piel del edificio (empleo más ornamental).

7.2 Contexto Histórico

Destacan obras como la pirámide de Keops, que comienza empleando granito, luego caliza y, por último, emplea un revestimiento de piedra blanca caliza fácil de tallar que permite pintar sobre ella.

La piedra se emplea cuando existe un poder económico, militar o político. Se trata de un material de mucha inversión y ligado históricamente con la riqueza.

En Grecia se continúa usando el sistema de dinteles, desarrollándose con la creación de los capiteles, que aumentan la base sobre la que se apoya el dintel y reducen la luz, además de cumplir una clara función estética y de reparto de cargas.

Del dintel se pasa a la aparición del arco, donde la carga cambia y, en lugar de las tracciones a las que sería sometida la piedra, se pasa a cargas de compresión que se trasladan hacia el suelo, obligando a todo el elemento a trabajar a compresión.

7.3 Limitaciones

Es fundamental en la aparición del dintel, creado por los griegos, ya que trabaja mecánicamente bien a flexión. Sin embargo, presenta dos importantes limitaciones debido a su formato:

• Limitación de forma: debido al propio tamaño de la piedra, solo se puede crear una serie de formas determinadas y limitadas.
• Limitación mecánica: trabajará bien a flexión siempre y cuando el canto tenga un buen grosor, ya que se reduce así el momento de inercia.

7.4 La Roca y la Piedra

Tanto la roca como la piedra son areniscas, pero la piedra es la roca a la que se le ha dado un formado, se ha tallado de una manera determinada y se ha manipulado para que cumpla una función constructiva.

7.5 Componentes de las Piedras

En la microscopía de las areniscas, se puede apreciar su composición basada primordialmente en cuarzo y feldespato.

Podemos distinguir entre piedras compuestas por cristales pegados unos a otros sin apenas poros, muy compactos como el granito o el mármol, y otras en las que se diferencia claramente el esqueleto de la matriz. Podremos entender las piedras según estos dos grandes grupos.

En las piedras se suele hablar de dos componentes fundamentales:

• Esqueleto: conformado por los granos más grandes.
• Matriz: hace referencia a lo que rodea los granos, la parte blanda, arcillas y cementos que agarran el material.

7.6 Clasificación Genética

7.6.1 Piedras Ígneas

• Volcánicas: basalto: el magma llega a la superficie, donde se produce un enfriamiento muy rápido, resultando en estructuras vítreas y amorfas.
• Plutónicas: granito: de cristalización, solidificación lenta de un magma que no llega a la superficie.

7.6.2 Piedras Sedimentarias

• Detríticas: arenisca: originada mediante un proceso mecánico de compresión.
• Químicas: caliza ó dolomía, yeso: aparecen en una cuenca de sedimentación, mediante un proceso químico de disolución y precipitación.
• Metamórficas: mediante transformaciones de fase y recristalización. Pueden ser:
  • Procedente de arcillas: pizarras.
  • Procedente de calizas: mármol.
  • Procedente de rocas con alto contenido en sílice: cuarcita.

7.7 El Granito

Por dentro se trata de un cristal heterogéneo. Es el producto de la solidificación de un magma que surge del interior de la Tierra hacia la superficie muy lentamente. Se forman, consecuentemente, cristales muy lentamente y surgen los distintos minerales.

La parte menos soluble del material comienza a precipitar a una determinada temperatura y comienza a cristalizarse formando núcleos y absorbiendo, en este proceso, parte del material restante. Así comienzan a cristalizarse las distintas fases.

Es un material muy poco poroso, con una gran resistencia a compresión, al desgaste y de gran dureza. Se puede pulir.

Se compone internamente de cuarzo, feldespato y mica:

• El cuarzo suele presentarse de color blanco y parecido a veces al cristal, otorga resistencia al granito.
• El feldespato le otorga al granito los distintos colores (blanco, rojo, rosa, crema…), es alterable mecánicamente.
• La mica son esas manchitas negras que lo caracterizan, muy alterable mecánicamente.

Cuanto mayor sea el tamaño de grano del granito, peor será, el material será menos resistente. Si el tamaño de grano es menor, existirán más fronteras de grano y resistirá mejor, generando menor número de fisuras.

El granito se emplea habitualmente en zócalos y pavimentos.

Se da generalmente en la zona Oeste de España (Extremadura, Madrid… pero especialmente en Galicia y Portugal).

7.8 La Arenisca

Surge de la descomposición de una roca anterior, que se asienta en una playa y, a través de un proceso de diagénesis (aplastamiento de los sedimentos por compactación y sedimentación), se produce una litificación, dando lugar a la nueva roca. En función del aplastamiento, la roca será más o menos porosa.

En algunas ocasiones se trata de un material muy traidor, ya que puede ser relativamente compacta, dura y bien apelmazada, o bien puede haberse formado por poca presión, que no se haya recristalizado adecuadamente y sea una arenisca muy blanda.

La composición interna de la arenisca de Villamayor se basa en granos de cuarzo y feldespato unidos, pero es muy poco compacta. Entre estos granos contiene arcilla que la sostiene un poco. Además, debido a su capilaridad, al mojarse se deshace con mayor facilidad. Debido a la blandura de la piedra, esta permite ser tallada con mucha facilidad.

Debido a estas características, la degradación de los edificios se hace muy palpable al tratarse de una piedra tan blanda.

En España, las areniscas se dan tradicionalmente en Castilla y León.

En Salamanca, absolutamente todo se construye empleando la arenisca de Villamayor. Se trata de una arquitectura de estilo plateresco, denominado así ya que se trabajan los elementos como si se tratara de plata.

7.9 La Caliza

Su proceso de formación es muy similar al de las areniscas: en un gran lago o mar interior se disuelven los caparazones de los animales de carbonato cálcico y se aplastan al fondo. En función de su solubilidad, estos fósiles serán posteriormente más o menos reconocibles en la roca.

En ocasiones se puede apreciar en la piedra cierta porosidad, relacionada con el fenómeno de diagénesis y su situación en el lago (algas).

Debido a que se trata de una piedra de fácil talla y muy estética, se ha empleado mucho en construcción y arquitectura. Sin embargo, debido a esa porosidad, las calizas presentan a menudo problemas en zonas urbanas como ensuciamiento, manchas de hollín de los coches.

Es muy conocida la caliza de Colmenar de Oreja; en la antigüedad se encontraba un gran lago (ahora seco) donde se disolvía el carbonato cálcico y precipitaba. Se producía un proceso de litificación, formándose la piedra mediante diagénesis. Se aplastan los sedimentos y se convierten en piedra, aunque sin presión suficiente para generar transformaciones de fase.

Destacamos también la caliza de Hontoria, con la que se construye la gran obra de la Catedral de Burgos. A escala de microscopio, en estas calizas se aprecian y se reconocen claramente los restos fósiles.

Las piedras como la arenisca y la caliza son muy comunes en las grandes obras de arquitectura debido a su facilidad de trabajo y a que son muy fáciles de encontrar, además de por sus cualidades estéticas.

Destacamos obras como:

• La Granja de San Ildefonso (piedra rosa de Sepúlveda, granito de Guadarrama y mármol blanco de Carrara).
• Casa en Mallorca de Utzon (empleando el marés, una arenisca calcárea).

7.10 Dolomía

Donde se produce la dolomitización, donde parte del calcio del carbonato cálcico es intercambiado por magnesio. En estas piedras, además de la calcita, encontramos la dolomita como mineral principal.

Esto puede dar lugar a un material o bien más poroso o bien más compacto. Se trata de un proceso continuo de ida y vuelta, pasando de la dolomitización (incluyendo magnesio) a la dedolomitización (limpiando el compuesto de magnesio).

Existen todo tipo de dolomías atendiendo a la cantidad de magnesio en su interior.

7.11 La Pizarra

Cabe destacar, sin embargo, las piedras foliáceas, es decir, las que se encuentran formadas por hojas, como es el caso de la pizarra.

En la pizarra se aprecia una estructura hojada, formada por láminas como si se tratara de un taco de folios, pero de material silíceo que no se disuelve y que es anisótropo, ya que, debido a su composición por láminas en sentido horizontal, no funciona igual en los distintos planos.

Se trata de un material que, en su propia naturaleza, es muy denso, compacto y de gran peso. La característica más llamativa de estas rocas, y que condiciona su aprovechamiento, es que poseen planos de foliación muy marcados, lo que permite fácilmente, y mediante procesos manuales o mecanizados de hienda, obtener placas de espesores milimétricos.

La pizarra, sin embargo, tiene un problema ambiental gravísimo, ya que se produce un bajísimo aprovechamiento del material, únicamente en torno a un 15%, tirando el 85% restante a las escombreras.

Su modo de empleo más habitual es para techar, aunque en la arquitectura vernácula y tradicional también se emplea a modo de sillarejo o como mampuesto.

Para este tipo de usos es necesario que las pizarras cumplan una serie de condiciones.

Entre ellas hay que destacar las siguientes: una fácil exfoliación en capas de espesores milimétricos, y una composición mineralógica que asegure la ausencia de determinados minerales, como los sulfuros de hierro o los carbonatos, que con el paso del tiempo podrían crear manchas de corrosión en las cubiertas o tejados. Este tipo de condiciones las cumplen la mayor parte de las formaciones pizarrosas que se explotan en España.

7.12 Mármol

Históricamente se hacía referencia al mármol como toda piedra que puede ser pulida, empleada específicamente como ornamentación. Normalmente se emplea en espacios interiores y como revestimiento, epidermis del edificio.

Está compuesto por minerales tales como calcita, dolomita y serpentinita.

Se trata en realidad del producto del metamorfismo de las rocas calizas.

Aparte de los colores y texturas interesantes, se observan las aguas, que son líneas de deformación plástica que se forman al iniciarse el metamorfismo.

Se ha convertido en un material mucho más asequible, ya que su extracción es mucho más fácil y eficaz.

Destacamos distintos mármoles como el mármol de Carrara o el mármol travertino (de amplia porosidad).

Es un material que permite la creación de todo tipo de efectos, como la translucidez que logra Campo Baeza en la Caja de Ahorros de Granada, donde emplea el alabastro.

El alabastro es un mármol que parte de un yeso que ha sufrido el proceso de diagénesis avanzada, terminando con un tacto sedoso y translucidez; no es especialmente duro.

7.13 Clasificación Textural

Textura/estructura

En los cambios físicos se comportan de un modo parecido en cada columna, mientras que en los ataques químicos se comportan de un modo parecido por filas.

7.14 Propiedades y Ensayos

• Eflorescencia: recibe este nombre el fenómeno por el cual, en las piedras porosas, al introducirse agua en el interior, esta reacciona con los componentes y se produce sal, que finalmente sale al exterior.
• Cripoteflorescencia: fenómeno por el cual el agua se introduce, pero la sal no sale al exterior, sino que se queda dentro produciendo rotura y disrupciones de los poros.
• Ensayo de haloclastia: la haloclastia es el fenómeno de la cristalización por sales; para controlar este fenómeno, se introduce el material en una solución salina y se fuerza su precipitación.

En ocasiones, el material actúa de manera anisótropa, creciendo en las tres direcciones del espacio. La presión de los cristales aumenta cuando menor sea el poro del material.

• Ensayo de heladicidad: es similar al de haloclastia. El ensayo puede realizarse introduciendo el material en agua congelada y descongelada, provocando un hielo-deshielo del material. La heladicidad dependerá en gran parte del tamaño del poro y de la forma.
• Contaminación ambiental: costras negras, sulfatación por lluvia ácida.

Debido a los ácidos y al monóxido de carbono que producen los coches, se produce una cristalización por yeso y se disuelve el carbonato cálcico.