Las rocas poseen unos valores de densidad aparente próximos a la densidad real. real. ¿Qué significan estos términos?
La densidad aparente, aparente, es una propiedad del suelo directamente relacionada con la estructura y tiene un gran interés ya que nos indica el grado de compactación del suelo (empaquetamiento de sus elementos materiales, ya sean orgánicos o inorgánicos). Se define pues como la masa por unidad de volumen y en éste se incluyen los huecos que presenta el suelo (poros mayoritariamente), a diferencia de la densidad real que sólo tiene en cuenta la densidad de las partículas que lo componen. El valor medio se sitúa en torno a 1.35 g/cm3 (1.1 y 1.7 Mg/m³), indicando un suelo con buena estructura y volumen de huecos. Si el suelo posee poco espacio poroso, ese valor aumentará, por el contrario, en suelos muy porosos disminuye. La relación entre densidad aparente y real nos informa sobre la porosidad, porosidad , que resulta el volumen de espacio poroso que hay en el suelo. La fracción para sólidos densidad aparente:
Fs = Dap/Dr
en donde Dr es las partículas valor alrededor el suelo es 1 –
(Fs)
se
puede
calcular
desde
la
(5.2)
la densidad real de los sólidos, es decir de que componen un suelo. Típicamente tiene un de 2,65 Mg/m³. El total de espacio poroso en Fs.
Por tanto una de las propiedades que diferencian los suelos de las rocas es su incremento en la porosidad, de tal modo que existen más posibilidades de almacenar agua y ponerla a disposición de la vegetación 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 el volumen 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 roca húmeda" (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 de volumen 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 del picnómetro (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 del sólido; 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). 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 parte sólida (Vs) y todos sus espacios vacíos (Vv): ρd = Ms / Vt
Tanto la densidad como el peso específico son propiedades que no dependen de la dirección de medida, esto es, son propiedades escalares Aunque se utilizan indistintamente, los términos de densidad y peso específico no son idénticos. La densidad es la relación entre la masa y el volumen de la sustancia, midiéndose en unidades de masa/unidades de volumen (e.g., g/cc).
Cuando se consideran otro tipo de sustancias (por ejemplo, rocas), la densidad o densidad real se define como la masa por unidad de volumen de una sustancia, esto es la razón entre la masa en reposo y su volumen, considerando sólo la parte impermeable (esto es, excluyendo el volumen ocupado por los poros): M
V
donde: es la densidad (kg/m3) M es la masa (kg) de la sustancia y V es el volumen (m3) de la parte sustancia. La densidad de algunos presenta en la Tabla 1.
materiales
impermeable de
de
la
construcción
se
Tabla 1. Densidad (kg/m3) de algunos materiales de construcción (de Komar, 1987). Acero 7800-7900 Cemento Portland 29003100 Granito 2700-2800 Arena cuarzosa 2600-2700 Ladrillo 2500-2800 Vidrio 2500-3000 Caliza 2400-2600 Madera 1500-1600
La densidad global (a veces también denominada densidad aparente) es la masa por unidad de volumen de un material en su estado natural, incluyendo poros y todo tipo de espacios abiertos: M 1 0
V 1
donde: o es la densidad global del material (kg/m 3) M 1 es la masa global (kg) del material y 3 V 1 es el volumen global (m ) del material. La densidad global de los materiales depende de su porosidad y contenido de espacios abiertos. Materiales sueltos como arena, piedra molida y cementos se caracterizan por su masa global. El volumen de estos materiales incluye tanto los poros y espacios abiertos existentes dentro de los granos como entre los granos. La densidad global de los materiales condiciona en gran medida sus propiedades fisicomecánicas, tales como resistencia a la compresión y conductividad térmica, que a su vez son cruciales para cálculo de estructuras y diseño de edificios. Evidentemente, la densidad global de los materiales es fuertemente variable (Tabla 2).
