Porosidad

Propiedades físicas: densidad y porosidad (Abr. 2006)

PROPIEDADES FÍSICAS: DENSIDAD Y POROSIDAD
1. Densidad La densidad es una propiedad elemental y fundamental de los materiales, relacionada con la naturaleza de sus constituyentes y la porosidad existente entre ellos. La densidad (ρ) se define como la masa (M) por unidad de volumen (V), y se expresa en Kg/m3: ρ = M/V Determinada la masa y elvolumen de una muestra rocosa se conoce de forma inmediata su densidad. En los materiales porosos tanto la masa como el volumen admiten ciertas matizaciones y, en consecuencia, se pueden establecer distintos tipos de densidad. Fundamentalmente se distingue dos: "densidad de los granos minerales" y "densidad de la roca seca". También pueden considerarse otros tipos como la "densidad de la rocahúmeda" (para un determinado contenido en humedad) o la "densidad de la roca corregida" (cuando en el volumen de roca no se incluyen los poros abiertos), parámetros obtenidos en algunos ensayos. La densidad de los granos minerales (ρs), conocida también como densidad de la fracción sólida, densidad real o densidad verdadera (IUPAC, 1994), se define como la masa de material seco (Ms) por unidad devolumen de la parte sólida de la roca (Vs), es decir, el volumen después de ser excluidos sus espacios vacíos: ρs = Ms / Vs Su valor puede calcularse de forma teórica a partir de la densidad de los minerales constituyentes, siempre que se conozca con precisión la composición cuantitativa de la roca y la densidad de cada componente. Experimentalmente puede obtenerse mediante el método clásico delpicnómetro (UNE-EN 1936:1999; Belikov et al., 1967); en este caso su correcta determinación requiere una buena pulverización y ausencia de humedad en la muestra, y que la temperatura se mantenga constante a lo largo del ensayo. Otra técnica utilizada es el picnómetro de helio, ya que dicho gas –inerte y de número atómico muy bajo– se difunde por todo el espacio vacío, permitiendo obtener el volumen delsólido; dicho volumen se determina a partir del descenso relativo de presión que experimenta el gas contenido en una célula, en la que eventualmente se introduce la muestra (Calvo et al. 1991).
Determinación teórica Dado el porcentaje de cada uno de los minerales que forman la roca (ci) y su correspondiente densidad (ρi), la densidad de los granos minerales (ρs) se obtiene como: ρs = Σ (ci x ρi)/ 100 - Densidad de los principales minerales formadores de rocas (en g/cm3): - cuarzo 2,65; feldespatos: ortosa 2,55 a 2,63 , plagioclasa 2,63 a 2,74 - micas: moscovita 2,7 a 2,8 , biotita 2,8 a 3,2 - arcillas: illita 2,60 a 2, 86 , caolinita 2,61 a 2,68 , montmorillonita 2,65 a 2,84 - carbonatos: calcita 2,72 , dolomita 2,86 ; yeso 2,30 a 2,37

Fco. Javier Alonso Rodríguez. Departamento deGeología (Petrología y Geoquímica). Universidad de Oviedo.

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Propiedades físicas: densidad y porosidad (Abr. 2006)

Método del picnómetro Dada la masa de una muestra de roca pulverizada y seca (Mo), la masa del picnómetro lleno de agua destilada (Po) y la masa del picnómetro con la muestra dentro y lleno de agua destilada (Pm), así como la densidad del agua destilada (ρagua) a latemperatura del ensayo, la densidad de los granos minerales (ρs) se obtiene a partir de la expresión: ρs = (Mo x ρagua) / (Po + Mo - Pm)

La densidad de la roca seca (ρd), conocida también como densidad de la roca en bloque, densidad aparente o peso del volumen, se define como la masa del material seco (Ms) por unidad de volumen total de roca (Vt), es decir, el volumen incluyendo su partesólida (Vs) y todos sus espacios vacíos (Vv): ρd = Ms / Vt La obtención de la masa de la muestra no presenta problema –únicamente es necesario que esté seca–, por lo que los distintos métodos se diferencian en el procedimiento seguido para determinar el volumen. Un método relativamente sencillo –que puede aplicarse a materiales coherentes como las piedras de construcción– consiste en preparar...