Trabajo Tecno Materiales

Clasificación de los materiales de construcción Los llamados materiales de construcción engloban a aquellos materiales que entran a formar parte de los distintos tipos de obras arquitectónicas o de ingeniería, cualquiera que sea su naturaleza, composición o forma. Los materiales de construcción abarcan un gran número y de orígenes muy diversos, pudiéndose clasificar para su estudio en base a diferentes criterios, siendo los más habituales su función en la obra, su intervención y su origen. Pétreos Aglomerantes Orgánicos Otros Materiales pétreos Los materiales pétreos utilizados en construcción son las rocas, que son agregados de partículas minerales de dimensiones apreciables y de forma indeterminada, mientras que los materiales derivados de las rocas, y que se emplean habitualmente en la construcción, reciben el nombre genérico de piedra. En la actualidad, las rocas se emplean en la construcción como elemento resistente, decorativo en el recubrimiento de paredes y suelos, y como materia prima para la fabricación de otros materiales como cementos, piezas de cerámicas, etc., siendo este último su principal aplicación. Rocas y Piedras Las rocas se extraen de las canteras o excavaciones, arrancándolas por medio de maquinas (piedras blandas), o por voladuras (piedras duras). En ambos casos se obtienen grandes bloques de roca sin una forma determinada. Para su uso en construcción es necesario realizar en primer lugar un desbaste, que consiste en eliminar las partes más bastas de los bloques y prepararlas para la labra, que consiste en darles las dimensiones y formas requeridas.

Rocas ígneas o eruptivas

Son rocas formadas por enfriamiento y solidificación de las masas fundidas de magma, del interior de la corteza terrestre, al salir al exterior. Las rocas ígneas están compuestas casi en su totalidad por minerales silicatos, y suelen clasificarse según su contenido de sílice. Las principales categorías son ácidas o básicas, siendo el granito ejemplo del primer grupo, y el basalto del segundo. Granito El granito es una roca que cristaliza a partir de magma enfriado de forma lenta a grandes profundidades bajo la superficie terrestre. Está compuesto por feldespato, cuarzo y mica, y de algunos otros minerales accesorios. Presentan una estructura granular cristalina, con grano grueso, mediano o fino según las condiciones de enfriamiento (velocidades rápidas favorecen el grano fino y las muy lenta el grano grueso). La coloración varía según abunde una clase de mineral u otra, siendo generalmente de color grisáceo, aunque podemos encontrar granitos negros, blancos, rojizos, etc.

Rocas sedimentarias Las rocas sedimentarias están formadas por fragmentos pertenecientes a otras rocas más antiguas, y que han que han sido transformadas y erosionadas por la acción del agua y, en menor medida, del viento o del hielo glaciar. Estos fragmentos se presentan en depósitos o sedimentos que forman capas o estratos superpuestos, separados por superficies paralelas, representando cada capa un periodo de sedimento. Por su parte, las rocas compactas se forman a partir de las incoherentes por compresión o aglomeradas por una pasta o cemento. Se dividen según el tamaño de los fragmentos que se han compactado, así tenemos los conglomerados que están formados por cantos, gravas, gravillas o garbancillos, areniscas cuando se compactan arenas y pizarras cuando se compactan arcillas y limo. Calizas Las calizas son rocas formadas por carbonato cálcico, pudiendo tener un origen químico por precipitación de soluciones bicarbonatadas u orgánico por acumulación de restos de caparazones o conchas de mar, formadas por las secreciones de CaCO3 de distintos animales marinos.

Las calizas son de colores ocre, de dureza media y fáciles de labrar y pulir. En general constituyen un excelente material de construcción. También se emplea en grandes cantidades como materia prima para la elaboración de cementos, y tratadas al fuego se calcinan dando cal. Áridos, arenas y areniscas Los áridos o gravas son fragmentos de roca de diámetro medio, entre 100 y 30mm, procedentes de la trituración de rocas, ya sea de forma natural o artificial. Se emplean en mampostería, en pavimentos, para la elaboración de hormigones, etc. Las arenas son fragmentos producidos por de la desintegración química y mecánica de la rocas bajo meteorización y abrasión, de diámetro entre 5 y 0.2mm. Su composición es variada, pero las más frecuentes están formadas de cuarzo (sílice) con una pequeña proporción de mica, feldespato, magnetita y otros minerales resistentes. Cuando las partículas acaban de formarse suelen ser angulosas y puntiagudas, haciéndose más pequeñas y redondeadas por la fricción provocada por el viento y el agua. Desempeñan un importante papel al ser parte esencial en la elaboración de morteros y hormigones, empleándose también en el acondicionamiento del lecho para conducciones subterráneas. Se subdividen en gruesas (52mm), medias (2-1mm) y finas (> a 1mm). Por su origen se dividen en arenas de mina, de río, marinas y artificiales. Las areniscas son rocas resultantes de la compactación de arenas de cantos vivos unidos por cementos naturales. Su composición química es la misma que la de la arena, y el cemento suele estar compuesto por sílice, carbonato de calcio u óxido de hierro. El color de la roca viene determinado por el material cimentador. Son rocas que se labran muy bien, usándose como revestimientos y en la fabricación de piedras de afilar y de moler.

Rocas metamórficas Las rocas metamórficas proceden de la transformación, en su composición mineralógica y estructural, de las rocas ígneas o

sedimentarias debido a grandes presiones y/o temperaturas, producidas en el interior de la Tierra. Las rocas más importantes son el mármol y la pizarra. Mármol Los mármoles son una variedad cristalina y compacta de caliza metamórfica, que puede contener minerales accesorios como mica, serpentina, grafito, óxidos de hierro, etc. Estas impurezas proporcionan a los mármoles una amplia variedad de colores, que junto a la estructura del mismo, producen diferentes efectos y que sirven para su clasificación. Según esta clasificación, los mármoles se dividen en: sencillos, que poseen un solo color uniforme; policromos, que presentan diferentes colores; veteados, que presentan listas de color diferente al del fondo; arborescentes, si tienen dibujos veteados; lumaquetas, si contienen caracoles y conchas (proceden de las calizas lumaquelas); y brechas, formados por fragmentos angulosos de diferente coloración. También es posible clasificar a los mármoles por el uso a que destinen, tenemos entonces: mármoles estatutarios, que son de color uniforme, compactos, traslúcidos y de fácil labra; y mármoles arquitectónicos, que son resistentes y de bellas coloraciones, empleados en pavimentos y decoración. Una de las principales propiedades que caracterizan a los mármoles es el que se pueden pulir hasta obtener un gran brillo. Es además un material poco poroso, de dureza media-baja (dureza 3 en la escala de Mohs), que resiste bien el hielo pero poco el desgaste por rozamiento. Pizarra La pizarra es una roca densa con grano fino, formada por el metamorfismo de esquisto micáceo y arcilla. El esquisto micáceo es el término común aplicado a las variedades de grano fino de roca sedimentaria formadas por consolidación de lechos de arcilla, mostrando laminaciones finas, paralelas a los planos de los lechos y a lo largo de las cuales la roca se rompe con fractura curva e irregular. El proceso de metamorfismo produce la consolidación de la roca original y la formación de nuevos planos de exfoliación en los que la pizarra se divide en láminas características, finas y extensas. Aunque muchas rocas que muestran esta exfoliación se llaman también, por extensión, pizarras, la pizarra auténtica es dura y compacta y no

sufre meteorización apreciable. La pizarra suele ser de color negro azulado o negro grisáceo, pero se conocen variedades rojas, verdes, moradas, etc.; son bastante blandas, pudiendo ser rayadas con un cuchillo y su tacto es suave, casi graso; son muy refractarias e impermeables, siendo estables al hielo. La pizarra se emplea en la construcción de tejados, como piedra de pavimentación y como "pizarras" o "pizarrones" tradicionales para escuela. Materiales cerámicos Se obtienen a partir de arcillas, que por la gran plasticidad que presentan en estado húmedo, son fácilmente moldeables. La plasticidad de las arcillas depende fundamentalmente del contenido en agua que posean, y de las sustancias que la acompañan como carbonatos, micas, cuarzo, etc. Las arcillas que se utilizan habitualmente para fabricar piezas de uso industrial están compuestas por una mezcla de arcilla común y caolín, que constituyen la materia plástica, junto con otros componentes no plásticos y que se añaden con diferentes objetivos. En lo que se refiere a los componentes no plásticos, éstos se clasifican según su función en: desgrasantes, cuya misión es disminuir la plasticidad de la masa evitando el agrietamiento y contracción, siendo lo más importantes la sílice, feldespatos y la chamota, que son restos cerámicos pulverizados; fundentes, que se agregan para aumentar la plasticidad y disminuir el punto de fusión de las arcillas con objeto de lograr durante la cocción el vitrificado de la pieza, lo que le confiere mayor resistencia e impermeabilidad, siendo los más importantes las micas, fosfato tricálcico y feldespatos; por último, tenemos los accesorios, que no son fundamentales para la fabricación, sino que sirven para dar características especiales como los vitrificantes, sílice, ácido bórico, borax, etc., y los colores de decoración, óxidos y sales metálicas.

Propiedades, fabricación y conformado La acción del calor sobre la arcilla hace que ésta pierda su plasticidad y experimente cambios en sus propiedades, las cuales dependerán del tiempo y temperatura de cocción, así como de las sustancias

añadidas. En general, las propiedades más características de los materiales cerámicos son: elevado punto de fusión, mayor que el de los metales; baja conductividad térmica, en general son duros pero frágiles; resistentes al desgaste, sirviendo como materiales abrasivos; poseen una gran estabilidad química y frente a los agentes medioambientales. Dentro de las propiedades, la concentración de poros es especialmente importante ya que, además de influir sobre las propiedades mecánicas y en la permeabilidad, sirve como criterio de clasificación de los materiales cerámicos. Según esta clasificación, los materiales cerámicos se dividen en: porosos, ladrillos, tejas, bovedillas, y lozas; compactos, porcelana, gres; y vitrificados, vidrio (que será estudiado en otro apartado). Otra clasificación de los materiales cerámicos los divide en: permeables, que coinciden con los porosos; impermeables, que coinciden con los compactos y vitrificados; y refractarios, que se encuentran dentro de los porosos. El proceso de fabricación de los diferentes materiales cerámicos puede variar de unos a otros, sin embargo, todos ellos constan de una serie de pasos comunes. En primer lugar se deben preparar las materias primas mediante una serie de procesos mecánicos, como la molienda, y de depuración como la limpieza y eliminación de elementos extraños. Las piezas moldeadas contienen cantidades de agua que oscilan entre el 15 y el 50% en peso, cantidad que debe de reducirse lo más posible (hasta ~5%). Este proceso de secado debe llevarse a cabo de forma gradual y lenta a fin de evitar la aparición de grietas y contracciones. El secado se puede llevar a cabo de forma natural, depositando las piezas moldeadas en lugares aireados y cálidos, o bien de forma artificial en cámaras cerradas por donde circulan las piezas a contracorriente de aire aliente forzado por ventiladores. Después del secado se procede a la cocción de las piezas, durante la cual adquieren la consistencia pétrea y la inalterabilidad de su forma. La temperatura y tiempo de cocción determinan la resistencia del material. Así, un material poco cocido será menos frágil, menos resistente pero más permeable que uno muy cocido, que será más frágil, mas resistente pero menos permeable.

Finalmente, los objetos cocidos pueden recibir diferentes tratamientos superficiales como vidriado, esmaltado, pintado, etc Vidrios El vidrio es una sustancia amorfa fabricada sobre todo a partir de sílice fundida a altas temperaturas. El vidrio es una sustancia amorfa, se enfría hasta solidificarse sin que se produzca cristalización, que se halla en un estado vítreo en el que las unidades moleculares, aunque están dispuestas de forma desordenada, tienen suficiente cohesión para presentar rigidez mecánica.

Componentes y características El vidrio se obtiene por la fusión de la arena de cuarzo, rica en sílice, bien molida, que el elemento vitrificador y el que constituye verdaderamente el vidrio, proporcionando resistencia mecánica al vidrio. Junto con la sílice es necesario añadir caliza que actúa de estabilizador aportando también resistencia, dureza y brillo, y carbonato sódico que actúa de fundente, rebajando el punto de fusión de la sílice desde los 1.700º hasta los 850º. Además pueden añadirse otros ingredientes como el plomo o el bórax, que proporcionan al vidrio determinadas propiedades físicas. Todos los componentes deben mezclarse finamente molidos, y en proporciones precisas para obtener el vidrio con las características óptimas deseadas. El vidrio es un material duro pero muy frágil, transparente o traslúcido, muy resistente a la tracción y a los agentes químicos, salvo el ácido fluorhídrico que lo disuelve, y mal conductor del calor y la electricidad. Fabricación y tipos de vidrios Existe una gran variedad de tipos de vidrio, que están íntimamente relacionados con sus respectivos procesos de fabricación. Según el proceso, los vidrios se clasifican en vidrios huecos, vidrios planos, vidrios colados, vidrios prensados y fibra de vidrio..

El vidrio plano se trata del vidrio más empleado en la construcción, y para su elaboración se emplea una mezcla de 72% de sílice, 14% de carbonato sódico y un 9% de cal, correspondiendo el resto hasta el 100% a diversos aditivos. Para su fabricación existen dos métodos: el de flotación y el de estirado, siendo el primero quizás el más empleado. El otro método de obtención es el método de estirado, que puede llevarse a cabo en horizontal, método Colburn, o en vertical, método Fourcault. En ambos casos, se aproxima una lámina metálica, denominada cebo, a la masa de vidrio fundido para después levantarla y hacerla pasar a través de unos rodillos que conforman la lámina al espesor deseado. Mediante el método Colburn se logran espesores de hasta 30mm, mientras que con el segundo los espesores son menores, entre 0.5 y 10mm. Mediante estos métodos, especialmente con el de Fourcault, se obtienen láminas con algunas ondulaciones que posteriormente hay que eliminar por esmerilado o pulido. Por último, la fibra de vidrio se obtiene mediante extrusión de la masa de vidrio a través de unas boquillas o hileras con diámetro inferior a 0.1mm. Los hilos obtenidos se deshilachan con vapor recalentado y posteriormente se secan. Unos rodillos se encargan de estirarlos para dotarlos de mayor resistencia, y finalmente, tras una ligera torsión, se enrollan en bobinas. Con las fibras de vidrio se elaboran tejidos y fieltros que se emplean posteriormente en la fabricación de aislantes térmicos y acústicos, y para la obtención de paneles de yeso o escayola y de plástico reforzados.

Materiales aglomerantes Los materiales aglomerantes son aquellos materiales que, mezclados con agua, forman una masa plástica capaz de adherirse a otros materiales, y que al cabo del tiempo, por efectos de transformaciones química, fraguan, es decir, se endurecen reduciendo su volumen y adquiriendo una resistencia mecánica.

Los materiales aglomerantes se suelen clasificar en aéreos e hidráulicos. Los aglomerantes aéreos son los que fraguan y endurecen en el aire, siendo incapaces de adquirir cohesión en un medio húmedo. Dentro de este grupo se encuentran el yeso y la cal grasa o aérea. Por su parte, los aglomerantes hidráulicos son aquellos que fraguan y endurecen en el aire y en un medio húmedo. Dentro de este grupo están el cemento y la cal hidráulica, así como los morteros y hormigones.

Yeso Entre las principales características del yeso tenemos: gran velocidad de fraguado, aunque se puede retardar añadiéndole aceites o alcohol; se adhiere a todos los materiales salvo la madera; Es tenaz y blando; buen aislante térmico y acústico; resistencia a la tracción y compresión variable según las impurezas y la cantidad de agua empleada en el amasado. El principal inconveniente del yeso es ser un material muy higroscópico, impidiendo su uso en ambientes exteriores, en donde terminaría disolviéndose. Otro efecto de su avidez por el agua es que oxida rápidamente a los materiales ferrosos, por lo que no debe emplearse en la sujeción de materiales férricos. Para obtener el yeso, se tritura el mineral y se somete a una temperatura de 180ºC. Una vez deshidratado se muele hasta reducirlo a polvo. Tal y como se ha indicado, la deshidratación puede ser parcial o total, hecho que se emplea para clasificar a los yesos. Así, tendremos yesos semihidratados, que contienen media molécula de agua, y los yesos anhidros. Hormigones. En la actualidad, la mayor parte del cemento que se produce se emplea en la fabricación de hormigón por el gran número de aplicaciones que tiene, empleándose en cimientos, forjados, columnas, etc., etc. Componentes y propiedades.

Entre las propiedades del hormigón destacan: su facilidad para construir elementos de cualquier forma; su gran estabilidad química; su gran resistencia a la compresión, aunque poca a la tracción; su resistencia mecánica, que depende de la dosificación de los componentes y del tamaño de grano de la arena y grava; gran adherencia al hierro, importante para fabricar el hormigón armado y pretensado; y su bajo coste y larga duración. Los componentes del hormigón son cemento, arena y grava, y agua en diferentes proporciones, según el tipo de hormigón que se desee obtener, es decir, según sus condiciones de dureza, tiempo de fraguado y resistencia a los agentes medioambientales. Elaboración y puesta en obra.

Una de las ventajas del hormigón es que puede elaborarse directamente en obra, bien de forma manual si se trata de pequeñas cantidades, o de forma mecánica mediante hormigoneras si se trata de grandes cantidades. También puede elaborarse en plantas de hormigonado y transportarse posteriormente. En este último caso, debe tenerse en cuenta que el hormigón debe revolverse constantemente para evitar su fraguado, y que el tiempo transcurrido entre su fabricación y puesta en obra no debe sobrepasar 60-90 minutos. Una vez elaborado el hormigón se debe verter en moldes de la forma que deba adoptar finalmente. Estos moldes son los denominados encofrados, los cuales pueden ser de tablones de madera o de planchas de hierro, y que se retiran cuando el hormigón se ha secado. También pueden utilizarse encofrados deslizantes para formar columnas y los núcleos de los edificios, los cuales se van moviendo hacia arriba, de 15 a 38 cm por hora, mientras se vierte el hormigón y se colocan los refuerzos. Por último, en ciertas aplicaciones, el hormigón puede aplicarse por inyección. Con este método el hormigón se pulveriza a presión con máquinas neumáticas sin necesidad de utilizar encofrados, y se puede aplicar hormigón en

lugares donde los métodos convencionales serían difíciles o imposibles de emplear. Hormigón armado: Se trata de un hormigón al que se le introducido una armadura de varillas o barras de acero. De esta forma se logra un material resistente tanto a la compresión, aportada por el hormigón, como a la tracción, aportada por la estructura metálica. Para la construcción de elementos con hormigón armado, se introduce la armadura en el interior del encofrado y a continuación se vierte el hormigón. Si se trata de un elemento horizontal como una viga, la armadura metálica se sitúa en la parte inferior del elemento, que es la sometida a tracción al aplicar un esfuerzo de flexión. Pablo berrio mora 3.B