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Universidad Nacional De San Agustín

“Año de la Diversificación Productiva y del Fortalecimiento de la Educación”

Facultad De Ingeniería Civil:

Escuela De Ingeniería Civil .

Curso: Química General

Tema: Materiales Constructivos

Docente:Dra. Zunilda N. Cabrera Del Carpio

Autor:Bryan León Mamani

CUI: 20152487 Grupo: A

AREQUIPA-PERU2015

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Se lo dedicó a mis padres y en sí a toda mi familia por haber estado conmigo en todos esos momentos

complicados y haberme brindado su apoyo, también por haber confiado

en mí.

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INTRODUCCIÓN

Con este trabajo se podrá dar una breve reseña de lo que son los materiales de construcción, determinando propiedas y características generales.

Los materiales de construcción constituyen un área muy importante en la formación de los ingenieros civiles. La gran diversidad de obras civiles en las que

el ingeniero puede participar requieren de conocimientos básicos firmemente consolidados, y que le permitan, con la práctica profesional ahondar en la

tecnología de los materiales empleados en la industria de la construcción. Para el ingeniero civil es muy importante optimizar los recursos económicos disponibles

para construir las obras, esto lo puede lograr entre otras cosas haciendo buen uso tanto de los materiales baratos como de los materiales caros. A un lado de la búsqueda de una economía bien entendida, el ingeniero tiene la obligación de

construir obras que además de ser seguras reflejen la mejor calidad de vida de sus ocupantes o usuarios, apegándose siempre a las especificaciones y reglamentos de

construcción vigentes.

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INDICE

1.-GENERALIDADES DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN…………………………………… .62.-MATERIALES PETREOS…………………………83.-MATERIALES CERÁMICOS…………………….144.-VIDRIOS……………………………………………195.-MATERIALES AGLOMERANTES………………226.-MATERIALES COMPUESTOS………………….277.-MATERIALES METÁLICOS……………………..318.-MATERIALES ORGÁNICOS…………………….329.-PINTURAS………………………………………….3310.-BIBLIOGRAFÍAS……………………….………..36

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1.- GENERALIDADES DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN:

1.1.-DEFINICIÓN:

Se definen como materiales de construcción a todos los elementos o cuerpos que integran las obras de construcción, cualquiera que sea su naturaleza, composición y forma, de tal manera que cumplan con los requisitos mínimos para tal fin.

1.2.-PROPIEDADES :

Algunas de las propiedades de los materiales que se contemplan en la construcción son del tipo: físico, químico, mecánico, térmico, óptico, eléctrico y acústico.

Es imprescindible verificar la o las propiedades de mayor interés en los materiales antes de hacer uso de ellos. La verificación se realiza por medio de ensayes. Usualmente los ensayes ya sean de laboratorio o de campo se realizan siguiendo normas estándar o procedimiento aceptados de común acuerdo entre los interesados en el buen uso de los materiales.

1.2-ESPECIFICACIONES Y NORMAS ESTANDAR:

En toda construcción es necesario adoptar especificaciones y normas estándar, con el objeto de garantizar la seguridad y durabilidad de la obra. Las especificaciones y normas estándar son producto de acuerdos logrados en el seno de muy diversas organizaciones, las cuales se integran por un cúmulo de representantes de la

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iniciativa privada, del gobierno y de las universidades e institutos dedicados a la investigación. La American Association for Testing and Materials (ASTM), es quizás la organización más importante a nivel mundial que se dedica a desarrollar normas técnicas para una gran variedad de materiales, incluyendo aquellos materiales que se emplean normalmente en la industria de la construcción. Otras asociaciones no menos importantes son: el American Concrete Institute (ACI), el American Institute of Steel Construction (AISC), la American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO), la USA Standards Institute (USASI), este organismo es la representación norteamericana ante la International Organization for Standardization (ISO) y la Pan American Standards Committee (PASC).

En el Perú la norma que la mayoría de construcciones toma consideración es la (AASHTO).

1.3.-ENSAYES E INSPECCIÓN

Como se ha mencionado los materiales de construcción se seleccionan primordialmente con base en sus propiedades, claro sin olvidar ciertas cualidades estéticas. Estas propiedades se evalúan mediante ensayes. Los ensayes que se emplean en la industria de la construcción pueden ser de campo o de laboratorio, pudiendo ser destructivos y no destructivos. En todo caso los ensayes se deben apegar a normas estándar para garantizar la reproducibilidad de resultados. En el caso de no existir normas para la realización de los ensayes, tanto el dueño de la obra como el constructor o contratista se deben poner de acuerdo en el procedimiento a seguir, se recomienda que este procedimiento esté de acuerdo al avance experimental que se haya tenido en el área respectiva. No se puede concebir un programa de control de calidad en la construcción sin la ejecución de ensayes o pruebas.

1.4.-CLASIFICACIÓN:

Una breve clasificación tomando como criterio el origen de cada una.

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2.-MATERIALES PÉTREOS:

2.1.-DEFINICIÓN:

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. Las rocas naturales han sido, y todavía lo siguen siendo, muy apreciadas en la construcción. Tienen, en general, la ventaja de ser muy resistentes a las condiciones medioambientales y a los golpes. En relación con las condiciones medioambientales, es de especial interés la resistencia a la rotura por efecto de la dilatación del agua que penetra en la roca al helarse; en la actualidad también es importante considerar la resistencia a los factores contaminantes como la lluvia ácida, humos, etc. Sin embargo ofrecen una serie de inconvenientes que hace que hayan sido relegadas por otros materiales de procedencia artificial. Entre estos cabe destacar el alto coste; su poca plasticidad y alta fragilidad, su poca resistencia a la tracción, aunque poseen elevada resistencia a la compresión, y su elevado peso específico. 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.

2.2.- LOS MINERALES:

Los minerales, elementos básicos de las rocas son sustancias inorgánicas que poseen una estructura cristalográfica bien definida así como una composición química muy particular. Muchos de los rasgos distintivos de las rocas se deben a las características de los minerales que las forman. Algunas de las características físicas que distinguen a los minerales son: el color, la ralladura, la dureza, el clivaje (planos de falla) y la fractura, la forma del cristal, el peso específico, el lustre y la habilidad para transmitir la luz. El ingeniero civil casi siempre se basa en análisis de comparación para identificar a los minerales que constituyen las rocas, en problemas de

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identificación se puede requerir de la ayuda de un especialista en cristalografía. En ocasiones el mismo especialista debe apoyarse en análisis de difracción de rayos x como único medio para distinguir al mineral en cuestión.

Entre algunos de los minerales que abundan en la corteza terrestre y que en diversos porcentajes constituyen a las rocas tenemos:

- Feldespatos- Ortoclasa, de colores rosa, blanco y gris-verdoso, K(Al)Si3O8.- Plagioclasa, de colores gris, verde, blanco y rojo, Na(Al)Si3O8.- Cuarzo, no presenta un color definido pero se distingue por su lustre vítreo, SiO2.-Micas Muscovita, mica blanca formada por hojas translúcidas, H2KAl3(SiO4)3. Biotita, mica obscura, más sensible al deterioro, H2K(MgFe)3Al(SiO4)3.- Calcita, color blanco o sin color, Ca CO3.- Dolomita, color blanco o multicolor, dureza 3.5-4.0 según Mohs, Ca Mg(CO3)2.- Piroxena y Anfíbola, de colores obscuros, son silicatos complejos de fierro y magnesio (Ferro magnesianos).

De entre estos minerales, el cuarzo se distingue por ser el de mayor resistencia al deterioro. Los feldespatos son menos resistentes, en particular la ortoclasa es susceptible al deterioro cuando está bajo la acción del agua y del bióxido de carbono, llegando a descomponerse en minerales arcillosos como la muscovita. La mica asociada a rocas en cantidades apreciables casi siempre es motivo de cuidados, la razón principal es que la mica posee un clivaje fácil de inducir y puede resultar en un rápido deterioro de la roca, especialmente si está expuesta a la intemperie. Por otro lado, los carbonatos de calcio presentes tanto en la calcita como en la dolomita son susceptibles de disolverse en agua. Estos aspectos distintivos de los minerales influyen en el comportamiento de las rocas que forman, sin embargo no debe olvidarse que sea cual sea el proceso de deterioro natural de las rocas el tiempo que debe transcurrir es muy grande.

2.3.-LAS ROCAS:

En ingeniería las rocas se clasifican en tres tipos que son: ígneas, sedimentarias y metamórficas. Esta clasificación atiende principalmente a la forma en que se originan las rocas. La clasificación de una roca que consistiría en identificarla petrográficamente y ubicarla dentro de los tres tipos mencionados no nos indica ninguna cualidad ingenieril puesto que no se basa en ensayes mecánicos, pero nos ayuda a visualizar el posible comportamiento de la roca cuando forme parte de una construcción. En algunas ocasiones, es posible que las necesidades constructivas se satisfagan sin ningún problema con rocas de cualquiera de los tres tipos mencionados, en otras, tal vez sea necesario seleccionar de entre varias alternativas aquel tipo y variedad de roca con la que se cumpla mejor con las especificaciones o los requerimientos impuestos.

2.4.- 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

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según su contenido de sílice. Las principales categorías son ácidas o básicas, siendo el granito ejemplo del primer grupo, y el basalto del segundo

2.4.1- 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. Entre sus propiedades destaca su gran resistencia a las cargas, siendo un material muy duro, lo que dificulta su extracción; se labra mal, pero en cambio se pulen muy bien; presenta una resistencia a la helacidad baja, agrietándose también por la acción del fuego. Se emplea en toda clase de obras como pavimentos, zócalos, escalones, revestimiento de fachadas y ornamentaciones, etc. También se emplea para la obtención de gravas para la elaboración de hormigones

2.4.2.-BASALTOS:

El basalto es la variedad más común de roca volcánica. Se compone casi en su totalidad de silicatos oscuros de grano fino. Suele ser de color gris oscuro, muy duro pero frágil, de elevada resistencia a la compresión. Es una piedra menos resistente a los agentes atmosféricos que el granito, siendo atacada por el agua carbonatada, que es capaz de disolverla dando lugar a terrenos sedimentarios. El basalto se emplea en pavimentos (pequeños adoquines), bordillos de aceras, construcción de diques, etc.

2.5.-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

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2.5.1.- 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.

2.5.2.- 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 (5-2mm), medias (2-1mm) y finas (> a 1mm). Por su origen se dividen en arenas de mina, de río, marinas y artificiales.

2.5.3.- Arcillas:

La arcilla se compone de un grupo de minerales aluminosilicatos formados por la meteorización de rocas feldespáticas, como el granito. El grano es de tamaño microscópico (> de 0.002mm), y con forma de escamas. Esto hace que la superficie de agregación sea mucho mayor que su espesor, lo que permite un gran almacenamiento de agua por adherencia, dando plasticidad a la arcilla. Las variedades más comunes de arcilla son: la arcilla china o caolín; la arcilla de pipa, similar al caolín pero con un contenido mayor de sílice; la arcilla de alfarería, no tan pura como la arcilla de pipa; la arcilla de escultura o arcilla plástica, una arcilla fina de alfarería mezclada, a veces, con arena fina; arcilla para ladrillos, una mezcla de arcilla y arena con algo de materia ferruginosa (con hierro); la arcilla refractaria, con pequeño o nulo contenido de caliza, tierra alcalina o hierro (que actúan como flujos), por tanto, es infusible y muy refractaria; el esquisto y la marga. Las arcillas plásticas se usan en todos los tipos de alfarería, en ladrillos, baldosas, ladrillos refractarios y otros productos, que serán abordados en el apartado de materiales cerámicos.

2.6.- Rocas metamórficas:

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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.

2.6.1.- 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.

2.6.2.- 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.

2.7.Sillar o Toba Volcánica

La toba volcánica o tufo volcánico es un tipo de roca ígnea volcánica, ligera, de

consistencia porosa, formada por la acumulación de cenizas u otros elementos

volcánicos muy pequeños expelidos por los respiraderos durante una erupción

volcánica.

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Se forma principalmente por la deposición de cenizas y lapilli durante las

erupciones piroclásticas. Su velocidad de enfriamiento es más rápida que en el

caso de rocas intrusivas como el granito y con una menor concentración en

cristales. No hay que confundirla con la toba calcárea ni tampoco con la pumita.

2.7.1.-Sillar de Arequipa

En el sur del Perú existe un gran número de depósitos de flujos piroclásticos que cubren grandes extensiones del flanco occidentalandino Algunos de estos flujos, bajo el nombre de sillar o piedra sillar, que es una denominación exclusivamente local para laignimbrita, vienen siendo empleados extensamente como material de construcción en la ciudad de Arequipa y sus aledaños en una tradición constructiva que se remonta a inicios de la colonia española. Por efecto de la presión y la temperatura, los flujos piroclásticos se devitrifican y se sueldan, convirtiéndose así en sillar, una roca piroclástica de color predominantemente blanco a grisáceo de granulosidad homogénea.Este tono le confiere a los principales edificios del casco histórico de la ciudad de Arequipauna estética y un color característicos, lo que motiva que la urbe sea conocida con el sobrenombre popular de Ciudad Blanca.  El principal afloramiento y cantera de piedra sillar se encuentra en la quebrada de Añashuayco, al pie del volcán Misti.

2.8.-ADOQUÍN:

Un adoquín , es una piedra o bloque labrado de forma rectangular que se utiliza en la construcción de pavimentos. Los materiales más utilizados para su construcción han sido el granito, por su gran resistencia y facilidad para el tratamiento y, sobre todo, el basalto que a su dureza se le añade la mayor facilidad de corte . Sus dimensiones suelen ser de 20 cm. de largo por 15 cm. de ancho, lo cual facilita la manipulación con una sola mano. En Italia, las vías imperiales romanas solían construirse con bloques cilíndricos de basalto que le daban un color negro al pavimento. Por otra parte, el lento enfriamiento de la lava en las coladas volcánicas formaba columnatas cilíndricas prismáticas y a menudo hexagonales que facilitaron muchas veces su aprovechamiento para pavimentar las vías que cruzaban todo el territorio imperial romano.

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Hoy se utilizan los adoquinados con motivos estéticos y todavía muchos de los antiguos se encuentran en servicio y en buen estado, incluso en Bélgica yFrancia se suelen utilizar para competiciones ciclistas, prueba de la gran robustez de este sistema. Asimismo, se han desarrollado adoquines dehormigón, los cuales se utilizan de manera similar a los antiguos adoquines de piedra y dan origen a lo que se denomina pavimentos articulados. A veces, a los adoquinados modernos se les añaden colorantes buscando un mejor resultado estético.

3.- 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 cuanto a las materias plásticas, tanto la arcilla común como el caolín son silicatos alumínicos hidratado, puro en el caso del caolín, e impuro por

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diversos minerales procedentes de las rocas que la originaron en el caso de la arcilla. 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.

3.1PROPIEDADES CONFORMACIÓN 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. A continuación se realiza la mezcla de las materias primas, plásticas y no plásticas, junto con la cantidad adecuada de agua a fin de dotar a la mezcla de la plasticidad idónea. Tras realizar la mezcla, ésta se deja reposar para que sufra una especie de fermentación, mejorando la calidad de la misma. Seguidamente se procede al moldeo de las piezas, que puede realizarse

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de diferentes formas según la pieza deseada y el grado de plasticidad de la mezcla. Dentro de las técnicas de moldeo tenemos las técnicas manuales mediante tornos o gradillas. Moldeado mediante torno es quizás la técnica más compleja, y se emplea hoy en día sólo para la elaboración de piezas huecas de artesanía (platos, botijos, jarrones, etc.). El moldeado en gradilla se emplea fundamentalmente para la fabricación de ladrillos macizos, y consiste en comprimir la pasta dentro de gradillas, pasando posteriormente un listo para alisar la superficie, y dejar secar en superficies planas. En la actualidad, la mayoría de las piezas cerámicas se moldean mediante técnicas mecánicas como extrusión a través de boquillas que le dan la forma de la sección y cortados por alambres, por prensado sobre moldes, por colada sobre moldes, para lo que la pasta debe estar licuada, etc.

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.

3.2.-AZULEJOS Y GRES:

Los azulejos son materiales cerámicos que constan de dos capas: una gruesa de arcilla denominada galleta, y otra fina de esmalte vitrificado, que le proporciona impermeabilidad, resistencia al desgaste y una buena adherencia. Las galletas se fabrican introduciendo a presión arcilla fresca dentro de un molde, o mediante vaciado de barbotina, proceso que consiste en verter barbotina (arcilla líquida)

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dentro de un molde poroso y dejar que seque. Si las galletas no se recubren de la capa vitrificada se comercializan como baldosas cerámicas.

El gres se obtienen por cocción hasta vitrificación, obteniéndose un material muy compacto, impermeable a los líquidos y gases, inatacable por los ácidos, hongos y bacterias, muy duro, no siendo rallado por el acero y rallando al vidrio, muy resistente al desgaste, y con sonido metálico por percusión. La pasta empleada en su fabricación está compuesta por un 30-70% de arcilla, 30-60% de cuarzo y 5-25% de feldespato.

3.3.- Porcelanas y lozas:

La loza es un material de fractura blanquecina después de cocidos, ligero, poroso y absorbente, teniendo que ser recubierta con un esmalte para hacerlas impermeables y duraderas. La loza más importante en construcción es la loza sanitaria, que se fabrica con una pasta formada por un 40-50% de arcilla, 32-54% de cuarzo y 8-15% de feldespato. Se trata de una loza muy compacta, que se recubre de un grueso esmalte, constituyendo un producto parecido a la porcelana que se denomina semiporcelana.La porcelana se obtiene a partir de arcillas muy puras, en especial caolín, a la que se añade cuarzo como desgrasante y feldespato como fundente. Se trata de un material muy duro pero frágil, de color blanco o traslúcido. Para que un producto pueda considerarse como porcelana es necesario que haya sufrido dos procesos de cocción, uno primero a unos 1.000-1.200º, y un segundo a temperatura más alta, que puede alcanzar varios miles de grados. Realmente no se suele emplear en construcción, salvo en la industria química por su gran resistencia a los ácidos o en aislantes eléctricos, dedicándose fundamentalmente a la fabricación de vajillas y objetos decorativos.

3.4.-LADRILLOS:

Un ladrillo es una pieza de construcción, generalmente cerámica y con forma ortoédrica, cuyas dimensiones permiten que se pueda colocar con una sola mano por parte de un operario. Se emplea en albañilería para la ejecución de fábricas en general.

3.4.1.- Tipos de ladrillo

Según su forma, los ladrillos se clasifican en:

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Ladrillo perforado, que son todos aquellos que tienen perforaciones en la

tabla que ocupen más del 10 % de la superficie de la misma. Se utilizan en la

ejecución de fachadas de ladrillo.

Ladrillo macizo, aquellos con menos de un 10 % de perforaciones en la

tabla. Algunos modelos presentan rebajes en dichas tablas y en las testas para

ejecución de muros sin llagas.

Ladrillo tejar o manual, simulan los antiguos ladrillos de fabricación

artesanal, con apariencia tosca y caras rugosas. Tienen buenas propiedades

ornamentales.

Ladrillo aplantillado, aquel que tiene un perfil curvo, de forma que al

colocar una hilada de ladrillo, generalmente a sardinel, conforman una

moldura corrida. El nombre proviene de las plantillas que utilizaban

los canteros para labrar las piedras, y que se utilizan para dar la citada forma

al ladrillo.

Ladrillo hueco, son aquellos que poseen perforaciones en el canto o en la

testa que reducen el peso y el volumen del material empleado en ellos,

facilitando su corte y manejo. Aquellos que poseen orificios horizontales son

utilizados para tabiquería que no vaya a soportar grandes cargas. Pueden ser

de varios tipos:

Rasilla: su soga y tizón son mucho mayores que su grueso. En

España, sus dimensiones más habituales son 24 × 11,5 × 2,5 cm.

Ladrillo hueco simple: posee una hilera de perforaciones en la testa.

Ladrillo hueco doble: con dos hileras de perforaciones en la testa.

Ladrillo hueco triple: posee tres hileras de perforaciones en la testa.

Ladrillo caravista: son aquellos que se utilizan en exteriores con un

acabado especial.

Ladrillo refractario: se coloca en lugares donde debe soportar altas

temperaturas, como hornos o chimeneas.

3.4.2.-Proceso de elaboración:

Hoy día, en cualquier fábrica de ladrillos se llevan a cabo una serie de procesos

estándar que comprenden desde la elección del material arcilloso al proceso de

empacado final. La materia prima utilizada para la producción de ladrillos es,

fundamentalmente, la arcilla. Este material está compuesto, en esencia,

de sílice, alúmina, agua y cantidades variables de óxidos de hierro y otros

materiales alcalinos, como los óxidos de calcio y los óxidos de magnesio.

Las partículas del material son capaces de absorber higroscópicamente hasta un

70 % de su peso en agua. Cuando está hidratada, la arcilla adquiere la plasticidad

suficiente para ser moldeada, a diferencia de cuando está seca; estado en el que

presenta un aspecto terroso.

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Durante la fase de endurecimiento, por secado o por cocción, el material arcilloso

adquiere características de notable solidez, y experimenta una disminución de

masa, por pérdida de agua, de entre un 5 y un 15 %.

Una vez seleccionado el tipo de arcilla el proceso puede resumirse en:

Maduración Tratamiento mecánico previo Depósito de materia prima procesada Humidificación Moldeado Secado Cocción Almacenaje

4.- 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.

4.1.- 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.

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4.2.- 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 paso previo a cualquier de los procesos de fabricación es la obtención de la pasta de vidrio. Para ello se prepara la mezcla de las materias primas finamente molida. Luego se funde la mezcla en crisoles o cubetas; una vez fundida se eleva la temperatura unos 100º para eliminar las burbujas, para a continuación disminuir la temperatura hasta que la masa fundida tenga la pastosidad adecuada para la elaboración. La temperatura necesaria suele ser de unos 1.250º, si bien puede variar en función de la composición del vidrio.El vidrio hueco no tiene especiales aplicaciones en construcción, y se emplea fundamentalmente para fabricar recipientes como vasos, botellas, etc. Se puede trabajar de forma artesanal o mecánica. En la forma artesanal, se introduce un tubo de soplado en el interior de la masa de vidrio fundido y se toma una porción. A continuación, soplando por el extremo opuesto y mediante movimientos de rotación y balanceo se da la forma deseada. La forma mecánica es similar, sólo que ahora se hace uso un molde en el que se introduce la porción de vidrio fundido, y mediante máquinas sopladoras, se obliga a ésta a adherirse a las paredes del molde, el cual se abre tras enfriarse el vidrio para extraer la pieza.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.En el método de flotación, una vez obtenida la masa de vidrio fundido, se extrae del horno de fusión a través de una abertura denominada garganta, que proporciona una lámina del espesor adecuado. La lámina se desplaza a continuación sobre un baño de estaño fundido, flotando ésta al ser tres veces menos densa que el estaño. De esta forma, y gracias a procesos de refusión, se logra que ambas caras de la lámina queden perfectamente lisas y pulidas. El baño de estaño tiene una longitud en torno a los 80m, y a l largo del mismo una serie de rodillos arrastran la lámina, a la vez que le confieren el espesor deseado. Al final del proceso, el vidrio todavía caliente, se somete a un proceso de recocido en el interior de un túnel de temperatura decreciente, a fin de que se enfríe sin tensiones internas que lo volverían demasiado frágil.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.

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En el procedimiento de vidrio colado se obtienen láminas de diferentes espesor y con diversas texturas en sus superficies. Para su fabricación podemos seguir dos métodos, el de colada y el de laminado. En el método de colada, el vidrio fundido se almacena en una cubeta giratoria, saliendo el vidrio por una abertura inferior. Al salir el vidrio, éste se vierte sobre una mesa de colada provista de un rodillo laminador refrigerado internamente por agua, que, por regulación de su altura respecto a la mesa, proporcionará a la lámina el espesor deseado. En el método de laminado, el vidrio se almacena igualmente en una cubeta giratoria, pero en este caso, a la salida existen dos rodillos laminadores refrigerados, separados entre sí por la distancia que se desea para el espesor. En ambos el o los rodillos pueden estar grabados con objeto de marcar la huella en el vidrio. El vidrio colado presenta múltiples aplicaciones, empleándose en suelos, planchas de mesa, etc.El vidrio prensado se obtiene vertiendo el vidrio fundido en el interior de un molde metálico, y comprimiéndolo mediante una estampa con el contramolde. Mediante este procedimiento se obtiene objetos macizos, huecos o plano, como ladrillos, baldosas, etc., con gran resistencia a la compresión, flexión y choques, no pudiendo ser cortados por el diamante.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.

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5.-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.

5.1.- Yeso:

Se trata de uno de los aglomerantes más conocidos y utilizados desde la antigüedad. Se obtiene por la deshidratación parcial o total de la piedra de yeso o algez, que es un mineral cuya composición química es sulfato cálcico dihidratado, y también de la anhidrita, que es el sulfato cálcico anhidro, aunque este mineral absorbe rápidamente agua convirtiéndose en algez.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.Dentro de los yesos semihidratados, que son los más empleados en la construcción tenemos tres variantes: yeso negro, yeso blanco y escayola. El yeso negro es el que se obtiene con el algez impuro directamente calcinado, con una pureza en yeso semihidratado del 60%, siendo de baja calidad y sólo se emplea cuando no va a

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quedar a la vista. El yeso blanco se obtiene del algez purificado y contiene un 80% de yeso semihidratado, es de color blanco y es el empleado para enlucir paredes interiores, en estucos y en blanqueos. La escayola es un yeso blanco de mejor calidad, contiene un 90% de yeso semihidratado, finamente molido, empleándose en la elaboración de elementos decorativos como cenefas, falsos techos, y también en molduras y vaciados.Los yesos anhidros son, en general, poco empleados y se obtienen al someter el algez a temperaturas más elevadas. Así, tenemos diferentes tipos según la temperatura de deshidratación: Anhidrita soluble que se obtiene a 180-300ºC, es muy higroscópica formando yeso semihidratado rápidamente; Anhidrita insoluble que se obtiene a 300-600º, también denominada yeso muerto porque reacciona tan lentamente con el agua que ésta se evapora antes; Yeso hidráulico, también llamado yeso de pavimento, se forma a 900-1000º, y fragua muy lentamente bajo agua (24- 48h), pero al aire lo hace sólo en 5h; Yeso alúmbrico, también llamado cemento keene’s, se obtiene a partir del yeso semihidratado sumergiéndolo en una solución al 12% de alumbre a una temperatura de 35º. Es de fraguado lento (1-4h), no presentando expansión ni contracción, pudiendo ser pulido asemejándose al mármol.

5.2.- Cal:

La cal se obtiene por la calcinación de rocas calizas trituras, a temperaturas superiores a los 900ºC, formándose la denominada cal viva que es óxido cálcico.

Para usar la cal viva es necesario añadirle agua, operación que se denomina apagado de la cal, y en la que el óxido de calcio se convierte en hidróxido cálcico, que es la denominada cal apagada. Esta operación debe realizarse con precaución ya que la reacción química que tiene lugar es fuertemente exotérmica, y puede realizarse de diversa formas como son: Apagado espontáneo, que consiste simplemente en dejar los terrones de cal viva al aire, siendo el proceso lento además de absorber CO2; Apagado por aspersión, en el que se riega con aproximadamente un 25-50% de agua la cal viva, tapándose posteriormente con arena, de forma que puede conservarse durante algún tiempo; Apagado por

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inmersión de los fragmentos de cal viva en agua durante un minuto, depositándolos posteriormente en cajas para que se disgreguen; Apagado por fusión, que es el empleado normalmente en la obra y que consiste en mezclar la cal viva con arena y agua; Apagado en autoclave con vapor de agua inyectado a presión, se trata de un método rápido que da pastas más plásticas, lo que permite enlucidos más fáciles de extender con la llana.La cal apagada se presenta en forma de polvo, que al añadirle agua se convierte en pasta de cal. Esta pasta fragua y endurece al aire, pero su resistencia mecánica no es muy grande. El endurecimiento se debe primero a la evaporación del agua de la pasta, y después a la reacción del hidróxido de calcio con el CO2 para regenerar el carbonato de calcio.Normalmente, las calizas contienen impurezas y que seguirán presentes en la cal obtenida, lo que le confieren a ésta propiedades particulares. Así se tiene: Cal grasa, que se obtiene de calizas con un contenido en arcillas inferiores al 5%, y que al apagarse dan pasta fina trabada y untuosa de color blanco, y que al fraguar aumentan hasta 3.5 veces su volumen. Cal árida, magra o dolomítica, que se obtiene de calizas con menos del 5% en arcilla y más del 10% de óxido de magnesio; es de color gris y no se emplea en construcción. Cal hidráulica, que se obtiene de calizas con un contenido suficiente de sílice y alúmina para permitir la formación de silicatos de calcio, lo que le confiere propiedades de aglomerante hidráulico.

5.3.- Cemento:

El término cemento se aplica, con carácter general, a cualquier producto que presente propiedades adhesivas y sea capaz de unir partes o piezas de un objeto o construcción. Así,, con esta denominación se engloban productos de muy diversa índole constituidos por sílice, alúmina, resinas sintéticas, etc. Tal y como se señaló anteriormente, los cementos empleados en construcción son aglomerantes hidráulicos formados por una mezcla de caliza, arcilla y otras sustancias, que cuando se les añade agua forman una masa de elevada plasticidad, y al perderla sufren un proceso de fraguado y endurecimiento, permaneciendo prácticamente estables.

A lo largo de la historia se han empleado diversos tipos de cementos, que actualmente han caído en desuso. Uno de los más conocidos es el denominado cemento natural o romanos, que se obtenían por calcinación en horno de las margas, que son depósitos de carbonato de calcio amorfo, arcilla y arena en diversas proporciones. En la actualidad se emplean diferentes tipos de cementos, que serán abordados brevemente, siendo el más importante por su uso el llamado cemento Portland, y en el cual centraremos nuestro estudio.

5.4.- Cemento Portland:

Los cementos Portland típicos consisten en mezclas de silicato tricálcico (3CaO·SiO2), aluminato tricálcico

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(3CaO·Al2O3) y silicato dicálcico (2CaO·SiO2) en diversas proporciones, junto con pequeñas cantidades de compuestos de magnesio y hierro. En la industria cementera, las materias primas empleadas para la obtención de los cementos son la piedra caliza y arcillas, en una proporción de 3 a 1, junto con otros productos que contengan óxido de aluminio y óxido de silicio. De todo ello resulta una composición final del cemento de: un 60% de cal, 19% de óxido de silicio, 8% de óxido de aluminio, 5% de hierro, 5% de óxido de magnesio y 3% de trióxido de azufre. La obtención por vía seca del cemento Portland puede dividirse en tres grandes fases: operaciones previas, obtención del clinquer y molienda del cemento. Las operaciones previas incluyen las operaciones de secado, molienda y dosificación a las que se someten las materias primas antes de introducirlas dentro del horno. En el secado se elimina el exceso de humedad, para lo que pueden aprovecharse los gases procedentes del horno de calcinación, y en la molienda se trituran los materiales hasta fragmentos de diámetro inferior a 0.1mm.

El clinquer es el termino con que se designa el producto granulado que se obtiene por la fusión parcial o total de una mezcla suficientemente fina y homogénea de caliza y arcilla. Para la obtención del clinquer se hace uso de hornos rotativos que pueden alcanzar los 150m de largo y 3m de diámetro. Estos hornos están ligeramente inclinados, presentando un gradiente de temperaturas a lo largo de su longitud, debido a que la fuente de calor se encuentra sólo en la parte inferior del mismo. Las materias primas se introducen por su parte superior, ya sea en forma de polvo seco de roca o como pasta húmeda hecha de roca triturada y agua (método de obtención por vía húmeda). A medida que desciende la mezcla a través del horno, llevándose a cabo los siguientes procesos: secado hasta una temperatura de 150ºC, deshidratación de la arcilla a una temperatura próxima a los 500º, descarbonatación por eliminación de CO2, hacia los 1.100ºC, clinquerización del material entre los 1.250º y 1500º. El material tarda unas seis horas en pasar de un extremo a otro del horno. Posteriormente, el clinquer se somete a un proceso de enfriamiento, durante el cual se le suele añadir una pequeña cantidad de yeso que permite regular el tiempo de fraguado del cemento. En los hornos modernos se pueden obtener de 27 a 30 kg. de cemento por cada 45 kg. de materia prima. La diferencia se debe sobre todo a la pérdida de agua y dióxido de carbono.

El clinquer, una vez enfriado, sufre un proceso de molienda, y cuando se ha alcanzado el tamaño de grano adecuado, se homogeneiza y se almacena en silos para su empaquetado y distribución. El cemento debe conservarse en lugares cerrados, sin corrientes de aire y elevados del suelo, ya que el cemento es muy higroscópico.Cuando el cemento se mezcla con agua, tienen lugar una serie de reacciones químicas en las que intervienen los componentes activos del cementos, silicato tricálcico, aluminato tricálcico y silicato dicálcico. Estos componentes son

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inestables, y en presencia de agua reorganizan su estructura. El endurecimiento inicial del cemento se produce por la hidratación del silicato tricálcico, el cual forma una sílice hidratada gelatinosa e hidróxido de calcio. Estas sustancias cristalizan, uniendo las partículas de arena o piedras —siempre presentes en las mezclas de argamasa de cemento— para crear una masa dura. El aluminato tricálcico actúa del mismo modo en la primera fase, pero no contribuye al endurecimiento final de la mezcla, y la hidratación del silicato dicálcico actúa de modo semejante, pero mucho más lentamente, endureciendo poco a poco durante varios años.

5.5.- Otros tipos de cementos:

Además del cemento Portland, pueden elaborarse otros tipos de cementos con propiedades particulares, si bien muchos de estos cementos especiales se obtienen a partir del Portland por variación del porcentaje de sus componentes habituales o la adición de otros nuevos.

Entre los cementos especiales por variación de las proporciones del cemento Portland tenemos: Los cementos de fraguado rápido, a veces llamados cementos de dureza extrarrápida, se consiguen aumentando la proporción de silicato tricálcico, de forma que algunos de estos cementos se endurecen en un día al mismo nivel que los cementos ordinarios lo hacen en un mes. Sin embargo, durante la hidratación producen mucho calor y por ello no son apropiados para grandes estructuras en las que ese nivel de calor puede provocar la formación de grietas. Para los grandes vertidos suelen emplearse cementos especiales de poco nivel de calor, que por lo general contienen mayor cantidad de silicato dicálcico. En obras de hormigón expuestas a agentes alcalinos (que atacan al hormigón fabricado con cemento Portland común), suelen emplearse cementos resistentes con bajo contenido de aluminio. En estructuras construidas bajo el agua del mar suelen utilizarse cementos con un contenido de hasta un 5% de óxido de hierro, y cuando se precise resistencia a la acción de aguas ricas en sulfatos se emplean cementos con una composición de hasta 40% de óxido de aluminio.

Entre los cementos especiales por adición de nuevas sustancias al cemento Portland tenemos: Los cementos siderúrgicos o de alto horno, obtenidos por mezcla de escorias de alto horno, clinquer o cemento Portland y sulfato cálcico, que se caracterizan por resistir las aguas corrosivas. Cementos puzolánicos, que se obtienen por mezcla de cemento Portland y puzolanas en un 15%-40%, y se caracterizan por resistir las aguas selenitosas y marinas. Cemento aluminoso (porcentaje en alúmina mayor del 32%), obtenido por fusión de un mezcla de caliza y bauxita o arcillas ricas en compuestos de aluminio, que se caracteriza por resistir los agentes químicos, aguas ácidas y sulfatadas. Cemento blanco que es un cemento Portland cuyas materias primas no contenían hierro y manganeso, que son los que dan el color grisáceo.

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6.-MATERIALES COMPUESTOS :

6.1.- Morteros:

El mortero es la mezcla de uno o más aglomerantes junto con agua y arena, pudiéndose añadir también otros componentes o aditivos para mejorar las propiedades, y que sirve como elemento de unión entre materiales, y como revestimientos en enlucidos o enfoscados. Cada tipo de mortero se nombra con el nombre del aglomerante empleado en su elaboración, hablándose de mortero de yeso, de cemento, etc., y cuando hay dos aglomerantes se denominan morteros bastardos.La arena empleada puede ser de grano fino, medio o grueso, y su naturaleza geológica no afectará a la resistencia del mortero, siempre que sean duras y no reacciones con el aglomerante de forma desfavorable, como ocurre con las arcillas, escorias, carbones, limos y materia orgánica, sustancias que sólo se admiten en porcentajes inferiores al 3%. Sin embargo, si afectará a la resistencia la forma de los granos de arena, produciendo morteros más resistentes las arenas de grano anguloso que las de grano redondeado. Por su parte, el agua ha de ser limpia, sin aceites, ácidos, álcalis o materia orgánica, ya que estas sustancias pueden alterar el fraguado del aglomerante. En la dosificación de los diferentes ingredientes sólo se señala la relación de aglomerante : arena (en volumen), ya que la cantidad de agua varía.El mortero de yeso admite poca arena, no más de un tercio del volumen de la pasta. La cantidad de agua a añadir varía según el trabajo a realizar, entre un 50% para los trabajos corrientes y un 70% para moldeo. El mortero de cal se prepara en relaciones de 1:2 a 1:4, empleándose generalmente cal grasa para su elaboración. El mortero bastardo de yeso y cal se emplea en enlucidos en proporciones variables según se trate de paredes (1:3:1) o techos (2:3:1). Los morteros de cemento se preparan en relación 1:3 – 1:5, pudiéndose añadir una pequeña cantidad de cal, y puede considerarse una variante de hormigón que carece de grava.

6.2.- 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

6.2.1.- 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.

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El cemento empleado suele ser tipo Portland. La cantidad empleada influye directamente en la impermeabilidad y en la resistencia mecánica, pero aumenta la contracción durante el fraguado provocando grietas. La arena y grava denominadas áridos fino y grueso respectivamente, deben estar limpias, especialmente de sustancias terrosas. Los áridos se distinguen por criterios de tamaño, origen geológico y por su textura superficial. Por último, el agua debe ser limpia y exenta de aceites, ácidos, etc., evitándose el empleo de aguas carbonatadas.

Además de estos componentes, pueden añadirse diferentes aditivos a fin de mejorar o alterar las propiedades del hormigón. Entre estos aditivos tenemos: aceleradores del fraguado como el carbonato sódico; aceleradores del endurecimiento como el cloruro sódico;

plastificantes que fluidifican el hormigón como la cal grasa; aireantes que producen una red de conductos llenos de aire, que evitan la rotura del hormigón al congelarse el agua que haya penetrado, pero que disminuyen su resistencia; impermeabilizantes, colorantes, etc.La dosificación de los diferentes componentes se especifican en forma de relación entre los volúmenes de cemento, arena y grava utilizados, así, una mezcla 1:2:3 consiste en una parte por volumen de cemento, dos partes de arena y tres partes de grava. Según su aplicación, las proporciones varían a fin de conseguir cambios específicos en sus propiedades, sobre todo en cuanto a resistencia y duración. La cantidad de agua que se añade a estas mezclas varía de 1 a 1,5 veces el volumen de cemento, influyendo en las propiedades finales del hormigón. En general, cuanta más agua se añada a la mezcla, más fácil será trabajarla, pero más débil será el hormigón cuando se endurezca, así, para obtener hormigón de alta resistencia el contenido de agua debe ser bajo, sólo el suficiente para humedecer toda la mezcla.

6.2.2.- 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.

En el amasado de la mezcla, los componentes deben mezclarse de forma minuciosa para obtener una masa homogénea. Si la mezcla está bien hecha, los compuestos

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del cemento reaccionan y forman una pasta aglutinadora que envuelve cada trozo de grava, que soporta los esfuerzos, y cada partícula de arena, que rellena los huecos. Cuando la pasta se seca y se endurece, todos estos materiales quedan ligados formando una masa sólida. En general, cuando un hormigón está sometido a esfuerzos de tracción, los procesos de rotura se inician en las superficies de unión entre la grava y el cemento. En consecuencia, la presencia de tierra, que impide el adecuado recubrimiento de los áridos, introduce puntos débiles en la estructura. Además, este comportamiento supone que los áridos de aristas vivas den lugar a hormigones de mayor resistencia que los de grano redondeado, al “agarrar” mejor el cemento.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.Una vez depositado el hormigón en el encofrado, se lleva a cabo la compactación o consolidación del mismo. Esta fase consiste en una serie de operaciones cuyo fin es compactar el hormigón para que éste adquiera la máxima densidad, eliminando el aire que pueda haber en su interior. En obras pequeñas se realiza mediante picado con barras, que consiste en pinchar el hormigón con una barra. En estructuras de poco espesor se puede realizar mediante pisones manuales o neumáticos. Por último, para hormigones secos, a los cuales se les exige mucha resistencia, se realiza mediante vibradores, que se introducen en el hormigón lanzando sacudidas para que se asiente y se rellenen los huecos.Una vez depositado el hormigón en el encofrado, se lleva a cabo la compactación o consolidación del mismo. Esta fase consiste en una serie de operaciones cuyo fin es compactar el hormigón para que éste adquiera la máxima densidad, eliminando el aire que pueda haber en su interior. En obras pequeñas se realiza mediante picado con barras, que consiste en pinchar el hormigón con una barra. En estructuras de poco espesor se puede realizar mediante pisones manuales o neumáticos. Por último, para hormigones secos, a los cuales se les exige mucha resistencia, se realiza mediante vibradores, que se introducen en el hormigón lanzando sacudidas para que se asiente y se rellenen los huecos.que produce el endurecimiento de la pasta y la compactación de los materiales que se introducen en ella, es rápida al principio pero después es mucho más lenta. Así, la resistencia del hormigón puede pasar de 70 kg./cm2 al día siguiente del vertido a 316 kg./cm2 una semana después, 422 kg./cm2 al mes siguiente, y si hay humedad, el hormigón puede seguir endureciéndose durante años.

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6.2.3.- Tipos de hormigón.

6.2.3.1.- 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 .

6.2.3.2.- Hormigón pretensado:

Es una variedad de hormigón armado, cuyas barras metálicas han sido tensadas antes de que se produzca el fraguado del hormigón, manteniéndolas tensadas hasta el endurecimiento del hormigón. De este modo, se crea una compresión previa del hormigón, de forma que, además de las características mecánicas del hormigón armado, se logra mejorar sustancialmente la resistencia a la tracción.

6.2.3.3.-Hormigón ciclópeo:

Es un hormigón en el que se introducen mampuestos o bloques de piedra, empleándose sólo en obras de poca importancia.6.2.3.4.- Hormigón de cascotes:

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Es el elaborado con restos de ladrillos y hormigones como áridos.

6.2.3.5.- Hormigón ligero:

Se prepara empleando rocas volcánicas, piedra pómez o grava volcánica, como árido. Su densidad es menor, pero poco resistente aunque es buen aislante térmico.

6.2.3.6.-Hormigón percolado:

Se elabora colocando primero la grava en la obra, y a continuación se vierte o inyecta el mortero de cemento.

7.- MATERIALES METÁLICOS

7.1.-ACERO:

El término acero sirve comúnmente para denominar, en ingeniería metalúrgica, a una mezcla de hierro con una cantidad de carbonovariable entre el 0,03 % y el 2,14 % en masa de su composición, dependiendo del grado. Si la aleación posee una concentración de carbono mayor al 2,14 % se producen fundiciones que, en oposición al acero, son mucho más frágiles y no es posible forjarlas sino que deben ser moldeadas.No se debe confundir el acero con el hierro, que es un metal duro y relativamente dúctil, con diámetro atómico (dA) de 2,48 Å, contemperatura de fusión de 1535 °C y punto de ebullición 2740 °C. Por su parte, el carbono es un no metal de diámetro menor (dA = 1,54 Å), blando y frágil en la mayoría de sus formas alotrópicas (excepto en la forma de diamante). La difusión de este elemento en la estructura cristalina del anterior se logra gracias a la diferencia en diámetros atómicos, formándose un compuesto intersticial.La diferencia principal entre el hierro y el acero se halla en el porcentaje del carbono: el acero es hierro con un porcentaje de carbono de entre el 0,03 % y el 1,075 %, a partir de este porcentaje se consideran otras aleaciones con hierro.Cabe destacar que el acero posee diferentes constituyentes según su temperatura, concretamente, de mayor a menor dureza, perlita, cementita y ferrita; además de la austenita (para mayor información consultar el artículo Diagrama Hierro-Carbono).

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El acero conserva las características metálicas del hierro en estado puro, pero la adición de carbono y de otros elementos tanto metálicos como no metálicos mejora sus propiedades físico-químicas.

7.2.-COBRE:

El cobre , se caracteriza por ser uno de los mejores conductores de electricidad (el segundo después de la plata). Gracias a su alta conductividad eléctrica, ductilidad y maleabilidad, se ha convertido en el material más utilizado para fabricar cables eléctricos y otros componentes eléctricos y electrónicos.

El cobre forma parte de una cantidad muy elevada de aleaciones que generalmente presentan mejores propiedades mecánicas, aunque tienen una conductividad eléctrica menor. Las más importantes son conocidas con el nombre de bronces ylatones. Por otra parte, el cobre es un metal duradero porque se puede reciclar un número casi ilimitado de veces sin que pierda sus propiedades mecánicas.

8.-MATERIALES ORGANICOS:

8.1.-MADERA:

La madera es un material ortótropo, con distinta elasticidad según la dirección de deformación, encontrado como principal contenido deltronco de un árbol. Los árboles se caracterizan por tener troncos que crecen año tras año, formando anillos concéntricos correspondientes al diferente crecimiento de la biomasa según las estaciones, y que están compuestos por fibras de celulosa unidas conlignina. Las plantas que no producen madera son conocidas como herbáceas.

Una vez cortada y seca, la madera se utiliza para distintas finalidades y distintas áreas:

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Fabricación de pulpa o pasta, materia prima para hacer papel. Alimentar el fuego, en este caso se denomina leña y es una de las formas más simples de uso de la biomasa. Menaje: vajillas, cuberterías. Ingeniería, construcción y carpintería. Medicina. Medios de transporte: barcos, carruajes.

8.1.1.-CONTRACHAPADO:

Un tablero o lámina de madera maciza es relativamente inestable y experimentará movimientos de contracción y dilatación, de mayor manera en el sentido de las fibras de la madera, por esta razón es probable que sufra distorsiones. Para contrarrestar este efecto los contrachapados se construyen pegando las capas con las fibras transversalmente una sobre la otra, alternamente. La mayoría de los contrachapados están formados por un número impar de capas para formar una construcción equilibrada. Las capas exteriores de un tablero se denominan caras y la calidad de éstas se califica por un código de letras que utiliza la A como la de mejor calidad, la B como intermedia y la C como la de menor calidad. La cara de mejor calidad de un tablero se conoce como «cara anterior» y la de menor como «cara posterior» o reverso. Por otra parte la capa central se denomina «alma». Esto se hace para aumentar la resistencia del tablero o de la pieza que se esté haciendo.

9..-PINTURAS:

Por lo general todas las obras de ingeniería requieren de algún tipo de pintura, ya sea para proporcionarle al material de construcción una protección extra, para proporcionar información por medio del señalamiento, o simplemente para mejorar su aspecto, por estas y otras razones que se mencionarán a lo largo del capítulo es conveniente conocer los diversos tipos de pinturas disponibles. Por otro lado el ingeniero civil debe estar prevenido de que el costo de la pintura involucra tanto insumos, como mano de obra, herramienta, equipo, supervisión y control de calidad, todo esto es muy importante para el costo total de la obra y para la calidad de la misma. Un ejemplo en donde la falta de previsión puede ocasionar reparaciones más costosas e inclusive la pérdida de la obra por mala calidad, lo constituye un tratamiento anticorrosivo defectuoso del acero.

9.1.-PRINCIPIOS GENERALES:

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Las pinturas se elaboran con ciertos principios básicos que involucran el uso de un medio llamado vehículo en el cual van dispersas diversas partículas que tienen el propósito de proporcionar la protección y/o el color, éstas partículas se pueden llamar sólidos. Los sólidos pueden ser de muy diversos tipos, ya sea naturales y/o artificiales.En todo trabajo con pinturas se tienen que realizar trabajos de preparación en la superficie por pintar, algunas veces la preparación puede consistir simplemente en limpiar de polvo la superficie, en otras ocasiones puede ser necesario sellar las porosidades para ahorrar pintura, o tal vez se tenga que lijar la superficie para facilitar la adherencia de la pintura. El trabajo de preparación depende mucho del tipo de pintura a aplicar, para algunas pinturas como las que se aplican sobre metales es necesario limpiar y desgrasar perfectamente la superficie antes de aplicar la pintura o dar algún tratamiento previo (primers o tratamientos primarios), esto para evitar que la pintura se desprenda con el tiempo.

Existe una gran variedad de propiedades físicas de las pinturas que influyen en su aplicación, en su comportamiento mecánico y en su durabilidad, éstas propiedades deben ser investigadas con precaución antes de decidirse por el tipo y marca de pintura. Algunas de las propiedades físicas de vital interés en las pinturas son: la densidad, la viscosidad, la finura de sus sólidos, la intensidad de color o tono, el tiempo de secado, la inflamabilidad o posibilidad de que al incrementarse la temperatura ambiental la pintura se encienda, el poder de cubrimiento o que tan bien cubre la superficie por pintar, la adherencia, la elasticidad, la flexibilidad, la resistencia a la tensión y la resistencia al intemperismo

9.2.- TIPOS DE PINTURAS:

En la actualidad existe una gran variedad de pinturas elaboradas tanto con ingredientes naturales como sintéticos, antes se conocían solamente las pinturas de agua y las pinturas de aceite, ahora existen también las pinturas alquidálicas, las plásticas o de resinas emulsificadas, las metálicas y las luminosas.

9.2.1.- Pintura de Cal:

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La pintura ha sido empleada por el hombre desde tiempos muy remotos, entre más antigua la pintura más sencilla la técnica empleada en su elaboración. En la actualidad aún se usan técnicas antiguas para la elaboración de pinturas de uso común, una de éstas técnicas sirve para la elaboración de la pintura de cal, ésta pintura se usa mucho en el campo para pintar las casas o las bardas de las construcciones. La pintura resulta barata y fácil de hacer, dura más si se aplica sobre un aplanado de mortero y puede ser blanca o puede dársele color. Los ingredientes que se emplean para elaborar una pintura de cal con rendimiento aproximado de 5 litros son: 1 Kg de cal, 2 litros de agua, 2 litros de baba de nopal, 1 taza de sal y colorante para cemento. La elaboración de la pintura de cal es como sigue: se deja reposar el nopal cortado en agua hasta que suelte la baba, posteriormente se machaca el nopal en una coladera para retener el gabazo y recoger la baba en el recipiente donde reposaba el nopal.Enseguida con una cuchara se mezcla lentamente la cal y los dos litros de agua en una cubeta, se debe evitar aspirar los vapores, se agrega la sal y se mueve hasta que ésta se disuelve, luego se agrega la baba de nopal y se continua moviendo. Finalmente se agrega el colorante para cemento, la cantidad de colorante depende de la intensidad del color que se desea, y esto requiere de pruebas, una vez echa la mezcla se deja reposar por 12 horas antes de usarla, se debe tener la precaución de agitar bien la pintura antes de usarla.La sencilla receta de la pintura de cal involucra elementos muy importantes, que por supuesto van cambiando según la tecnología, en este caso, la cal constituye el pigmento que con el secado de la pintura formará una delgada capa que se irá rigidizando con el tiempo, la sal es un elemento fijador del color y retenedor de la humedad la cual facilitará el desarrollo de resistencia en la pintura, la baba de nopal será el agente impermeabilizante pero a la vez proporcionará flexibilidad a la capa de pintura evitando que se deteriore rápidamente, y por último el colorante de cemento permitirá variar la apariencia de la pintura de cal cuando se desee un color diferente al color blanco que proporciona la cal sola.La pintura de cal se puede aplicar con brocha de cerda de cualquier tipo, siendo la más común la brocha de cerda de lazo, generalmente se aplican dos manos para lograr un color bien definido, aunque esto depende de la cantidad de cal y/o del colorante que se adicione a la mezcla durante la elaboración de la pintura.

9.2.2.- Pinturas Asfálticas:

Estas pinturas se elaboran a base de emulsiones asfálticas (una emulsión asfáltica consiste en la dispersión del asfalto en agua) o de la disolución del asfalto con aceites. Este tipo de pinturas se usa mucho para impermeabilizar muros o para proteger tuberías contra la corrosión, las superficies pintadas deben permanecer enterradas, ya que los rayos del sol la cristalizan haciéndola perder su flexibilidad y consecuentemente se agrietan y deterioran con el tiempo. Las pinturas asfálticas se pueden aplicar con brocha o con rodillo.

9.2.3.- Las pinturas de aceite :

Pueden usar en una gran variedad de superficies como: metales, madera, yeso, cerámica, mampostería, concreto, aplanados de mortero y muchas otras superficies tanto en exteriores como en interiores. Este tipo de pintura se fabrica a base de aceites (esto constituye el vehículo) así como de pigmentos que proporcionan tanto el cuerpo como el color.

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BIBLIOGRAFÍA

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