Materiales de construcción by ModuloUltra

Materiales de construcción by ModuloUltra

1. 1-. Introducción

   • 1-. Introducción
     • A lo largo de su historia, el ser humano ha utilizado los materiales que tenía a su alcance para levantar diferentes construcciones
       • :desde los dólmenes de la Prehistoria, construidos a partir de grandes piedras apoyadas unas sobre otras,
       • hasta los actuales edificios levantados con acero, vidrio y materiales plásticos
     • Los materiales de construcción pueden ser clasificados en seis grandes grupos
       • Materiales cerámicos
         • Al mismo tiempo, dentro de este grupo se distinguen las siguientes variedades
           • Las rocas para la construcción
           • Las arcillas y derivados
       • Cementos
       • Hormigones y derivados
       • Yeso
       • Vidrio
       • Materiales plásticos

2. 2-. Materiales cerámicos

   • 2-. Materiales cerámicos
     • 2.1 Piedra para la construcción
       • El término cerámica suele aplicarse en el lenguaje cotidiano a los objetos de uso doméstico fabricados con diversos tipos de arcillas
         • Todos ellos tienen en común una gran resistencia a la compresión, aunque resultan débiles frente a los esfuerzos de tracción
       • Las rocas son agregados de partículas minerales de dimensiones apreciables y de formas indeterminadas.
         • Las rocas se clasifican en tres grandes grupos:
           • Rocas ígneas o eruptivas
             • Están compuestas básicamente por silicatos y otros compuestos de aluminio, hierro, calcio, magnesio, sodio y potasio, y se han formado por enfriamiento del magma del interior de la Tierra
               • En función de la velocidad de enfriamiento obtenemos:
                 • rocas ígneas de estructura cristalina (enfriamiento lento)
                   • Las variedades más conocidas de rocas ígneas de estructura cristalina son el granito, el gabro y la diorita
                 • rocas ígneas de estructura vítrea (enfriamiento brusco)
                   • En este grupo destacan el basalto, la liparita y la piedra pómez
           • Rocas sedimentarias
             • Están constituidas por sedimentos (cantos rodados, gravas, arenas, arcillas, limos, e incluso, materia orgánica) asentados hace centenares de millones de años.
               • Según su composición, se clasifican en silíceas, calizas y arcillosas.
                 • Rocas silíceas
                   • La más utilizada desde la Antigüedad es la arenisca
                 • Rocas calizas
                   • Destacan la calcita y el yeso
                 • Rocas arcillosas
                   • La más conocida es el caolin
           • Rocas metamórficas
             • Se producen por transformaciones de la estructura cristalina de otras rocas, debido a grandes presiones y temperaturas.
               • Las más conocidas son:
                 • La pizarra
                   • Está formada por arcilla y esquistos.
                   • Se exfolia fácilmente en láminas y se emplea para la fabricación de techumbres
                 • El mármol
                   • Es carbonato de calcio, como la calcita
                   • Admite el pulimento y se utiliza como piedra ornamental
     • 2.2 Arcillas y derivados
       • 2.2-. Arcillas y derivados
         • Las arcillas constituyen una de las variedades de rocas sedimentarias y están compuestas básicamente por silicatos de aluminio hidratados que forman laminillas cristalinas microscópicas.
         • Las que se utilizan habitualmente para fabricar piezas de uso industrial suelen ser una combinación de arcilla común, caolín, sílice y feldespato
         • El proceso de obtención de estos materiales pasa siempre por las mismas fases: preparación de las materias primas, moldeado, secado, cocción y almacenaje
         • La industria cerámica ha pasado, en un tiempo muy breve, de un proceso casi artesanal a necesitar de una tecnología avanzada por su elevado coste energético.
           • Los combustibles empleados ya no son la leña y el carbón vegetal sino los derivados del petróleo y, en la época moderna, el gas natural.
     • 2.1 Piedra para la construcción
     • 2.3-. Productos comerciales cerámicos
       • 2.3 Productos comerciales cerámicos
         • Los productos fabricados con arcilla se clasifican en cuatro grandes grupos
           • Ladrillos y tejas
             • La materia prima depende de la disponibilidad de arcilla en la zona de producción. En consecuencia, la calidad del producto dependerá de las impurezas que contenga.
             • La producción en serie de ladrillos huecos y de paredes delgadas facilita los procesos de construcción, reduce la cantidad de material y aumenta el aislamiento térmico de las construcciones
           • Azulejos y pavimentos cerámicos
             • La materia prima empleada es una mezcla de arcillas especiales
             • Sobre ella se vierte una capa de barniz coloreado que, una vez seco, admite un motivo serigrafiado
             • El conjunto se somete a un proceso de cocción y, finalmente, se almacena para su distribución.
           • Porcelana y loza
             • La materia prima empleada es, en este caso, una mezcla de caolín, arcillas blancas, sílice y feldespato, finamente pulverizados. De este modo, se consigue un material de partida muy blanco
             • En el proceso de cocción de estos materiales hay que tener en cuenta la contracción que sufren y que puede deformarlos si no se prevé el espacio que van a ocupar
           • Materiales refractarios
             • Están compuestos fundamentalmente por arcillas refractarias, cuya principal característica es su estabilidad a altas temperaturas
             • Pueden también ser objeto de moldeo y obtenerse ladrillos- Las temperaturas que son capaces de soportar los productos obtenidos varían según la composición de éstos
             • Los ladrillos que se obtienen se emplean en el revestimiento interno de los convertidores LD, los hornos de Siemens-Martin y los utilizados para los tratamientos térmicos de los metales
     • 2.4 Enfermedades profesionales
       • 2.4 Enfermedades profesionales
         • Las enfermedades causadas por la manipulación de materiales cerámicos pertenecen al grupo de las neumoconiosis.
         • De ellas, la más peligrosa es la silicosis, que se produce como consecuencia de la inhalación prolongada de polvo de sílice
           • Sus síntomas se manifiestan al cabo de varios años en forma de tos, expectoración, fatiga y descompensación cardíaca, que puede producir la muerte

3. 3-. Cementos

   • 3-. Cementos
     • 3.1-.Proceso de obtención del cemento
       • 3.1 Proceso de obtención del cemento
         • Hoy en día, el más utilizado es el denominado cemento Portland. Su proceso de obtención se divide en tres grandes fases:
           • Operaciones previas
             • Esta fase incluye las operaciones de:
               • Secado
               • Molienda
               • Dosificación
           • Fabricación del clínker
             • Esta operación se lleva a cabo en hornos rotativos que alcanzan más de 120 m de longitud.
               • La mezcla de componentes o crudo se introduce en el horno
               • En él se produce una serie de fenómenos físicos y químicos a medida que va calentándose
               • Posteriormente, el clínquer se somete a un proceso de enfriamiento. Durante esta operación, se le añade una pequeña cantidad de yeso que permite regular el tiempo de fraguado
           • Molienda y acabado
             • El clínquer, una vez enfriado, sufre un proceso de molienda similar al que se emplea con las materias primas.
             • Cuando se ha conseguido el tamaño de grano adecuado, se homogeneiza y se almacena en silos para su distribución.
     • 3.2 Derivados de la madera: hormigón, fibrocemento, y compuestos
       • 3.3 Derivados: hormigón, fibrocemento y compuestos
         • Hormigón
           • El hormigón es una mezcla, en diferentes proporciones, de cemento, arena y grava, a la que se añade agua
           • Las proporciones de estos componentes son variables, según el tipo de hormigón que se desee obtener, es decir, según sus condiciones de du- reza, tiempo de fraguado y resistencia a los agentes ambientales.
           • El hormigón, una vez fraguado, puede presentar una resistencia a la compresión de hasta 650 kg/cm2 . Sin embargo, la resistencia a la tracción apenas alcanza la décima parte de este valor
             • Para mejorar esta cualidad, se emplean:
               • El hormigón armado
               • El hormigón pretensado
         • Fibrocemento
           • Es un material constituido por una mezcla de cemento y fibras, que se emplea en la fabricación de placas ligeras y rígidas (para depósitos, tejados e instalaciones provisionales), tubos y conducciones, cañerías y bajantes de aguas.
           • Su fabricación resulta económica y se presenta comercialmente en forma de placas lisas u onduladas en distintas longitudes y grosores, las cuales se suelen colocar mediante ganchos de sujeción y tornillos especiales directamente sobre la estructura
           • En la actualidad, este material se ha sustituido por fibras de celulosa o fibra de vidrio, pero hay que tener en cuenta que esta modificación estructural no permite construir los elementos con los mismos parámetros de calidad que se conseguían con fibras de amianto.
         • Materiales compuestos
           • Son materiales formados por cemento y otros materiales cerámicos o pétreos, como grava de diferentes tipos de piedras o áridos, que pueden estar pigmentados o no.
           • Sus propiedades mecánicas mejoran considerablemente y, además, permiten aprovechar muchos restos de industrias cementeras y de materiales de construcción que, de otra forma, serían difíciles de recuperar y acabarían en vertidos incontrolados.

4. 4-. El yeso

   • 4-. El yeso
     • 4.1 Proceso de obtención
       • Para obtener el yeso, se tritura el mineral hasta conseguir el tamaño adecuado según el procedimiento de cocción al que vaya a someterse posteriormente, después se le aplican temperaturas inferiores a 170 °C para provocar su deshidratación y, finalmente, se tritura hasta reducirlo a polvo
       • Para la cocción, pueden utilizarse varios dispositivos con diferentes procedimientos:
         • El procedimiento natural
           • Para la cocción, pueden utilizarse varios dispositivos con diferentes procedimientos:
           • El final de la cocción se conoce por el color que toma el material o por el de los humos que salen a través de las piedras.
         • El horno de cuba
           • Se llena por la parte superior y se vacía por las puertas de la parte inferior.
           • Permite utilizar cualquier combustible y, dado que en su interior los gases de la combustión no entran en contacto con el material, proporciona un yeso de mejor calidad.
         • El horno rotatorio
           • En su interior, el material se somete a una agitación constante que asegura la homogeneización del proceso de deshidratación.
           • El material obtenido de este modo resulta muy barato, ya que ni el proceso de extracción ni el de obtención requieren grandes aportes energéticos
     • 4.2 Propiedades y aplicaciones
       • La resistencia mecánica del yeso a la tracción y a la compresión depende de su naturaleza, de su composición y de la cantidad de agua empleada en el amasado.
       • El mercado español clasifica los yesos en tres grandes categorías:
         • El yeso negro
           • Se obtiene por el procedimiento tradicional
           • Suele emplearse en el revoco y el enlucido de obras no vistas.
         • El yeso blanco
           • Es de mayor dureza y está mejor molido
           • Se emplea en el enlucido y el estucado de paredes vistas
         • La escayola
           • Es yeso de alta calidad, molido hasta polvo impalpable.
           • Se emplea en acabados, molduras y decoración de interiores

5. 5-. El vidrio

   • 5-. El vidrio
     • 5.1-. Concepto
       • El vidrio es un material que se obtiene mediante la fusión de diferentes componentes, algunos de ellos muy abundantes en la naturaleza, como la arena y la caliza. También se emplean sosa y otros aditivos.
       • Se trata de un material duro, transparente y de estructura amorfa, es decir, no cristalino, por lo que es incorrecto denominarlo cristal, a pesar de su apariencia compacta y brillante
     • 5.2 Tipos de vidrios. Obtención y aplicaciones
       • Existe una gran variedad de vidrios, que están íntimamente relacionados con sus respectivos procesos de fabricación. Una clasificación general nos permitirá distinguir entre:
         • Vidrio hueco
           • Se utiliza para fabricar recipientes, como vasos, botellas y frascos. Está constituido por un 73 % de sílice, un 16 % de sosa, un 9 % de cal y un 2 % de otros componentes.
           • Se fabrica habitualmente por el método de soplado, que puede llevarse a cabo de
             • De forma artesanal
               • Se introduce un tubo o caña de soplar en el interior de la masa de vidrio fundido hasta que se adhiere a su extremo una porción de material (
             • De forma automática
               • Se corta la cantidad de vidrio fundido necesaria para obtener la pieza y se deposita en la boca de un molde metálico que posea la forma deseada.
         • Vidrio plano
           • Se utiliza para fabricar vidrios de ventana y espejos. Está compuesto por un 72 % de sílice, un 14 % de sosa, un 9 % de cal y el resto son aditivos.
             • Entre los métodos que existen para obtenerlo, destacan:
               • El método por flotación
                 • Es el más utilizado. El vidrio así obtenido se denomina float glass
               • El método por estirado
                 • se lleva a cabo con el vidrio en posición horizontal o vertical.
                   • En ambos casos, se aproxima una lámina metálica, denominada cebo, a la masa de vidrio fundido.
                   • Acto seguido, se levanta la lámina y se la hace pasar a través de unos rodillos que la conforman con el espesor deseado
                 • Por este procedimiento se obtienen láminas con algunas ondulaciones que posteriormente hay que eliminar mediante esmerilado o pulido.
         • Vidrio colado
           • Se presenta en forma de láminas de diferente grosor y con diversas texturas en sus superficies.
           • Básicamente, se obtiene por dos métodos:
             • El método de colada
               • El vidrio fundido se almacena en una cubeta giratoria y sale al exterior por la boca inferior de ésta
             • El método de laminado
               • El vidrio fundido también se almacena en una cubeta y sale al exterior por una boca inferior
         • Vidrio prensado
           • El procedimiento de obtención es similar al empleado con otras materias primas: el vidrio fundido se vierte en el interior de un molde metálico y se comprime mediante una estampa con el contramolde.
           • Se utiliza para obtener artículos en serie provistos de gruesas paredes, como ladrillos, vidrieras, baldosas y objetos de decoración: jarrones, ceniceros
         • Fibra de vidrio
           • Se consigue mediante extrusión de la masa de vidrio a través de unas boquillas o hileras de diámetro inferior a 0,1 mm.
           • Entre sus propiedades destacan un buen aislamiento térmico y acústico, incombustible e inerte ante ácidos, altamente resistente a la tracción y gran maleabilidad
           • La fibra de vidrio también se usa para fabricar los cables de fibra óptica, utilizados en el sector de las telecomunicaciones para transmitir señales de telefonía, radio, televisión o Internet
     • 5.3 Derivados. Vidrios especiales
       • Vidrio de ventana
         • Se obtiene a partir de vidrio plano. Puede ser incoloro o coloreado y se fabrica en diferentes espesores que oscilan entre 2 y 19 mm.
       • Vidrio armado
         • Es vidrio colado al que se añade una malla metálica en su interior durante el proceso de laminado
       • Vidrio antifuego
         • Es un tipo especial de vidrio capaz de soportar altas temperaturas durante cierto tiempo sin romperse.
       • Vidrio borosilicatado
         • Incorpora compuestos de boro en su composición
       • Vidrio templado
         • Se obtiene calentando vidrio plano de forma gradual y enfriándolo muy rápidamente a continuación.
       • Vidrio laminado
         • Está formado por dos o más láminas de vidrio plano que se unen entre sí por una lámina plástica que mantiene adheridos los fragmentos en caso de rotura
       • Vidrio antirreflectante
         • Es un vidrio plano provisto, por ambas caras, de una capa dura y resistente que evita la reflexión.

6. 6-. La madera

   • 6-. La madera
     • 6.1-. Tipos de madera
       • Como material estructural, la madera ha sido utilizada desde los orígenes de la humanidad.
         • Dependiendo de su grado de humedad, las maderas se clasifican en tres categorías
           • Las maderas verdes
             • Recién cortadas, poseen un grado de humedad hasta del 33 %
             • En estas condiciones, no pueden ser utilizadas porque, al secarse, se encogen y se agrietan
           • Las maderas desecadas de forma natural
             • Se obtienen apilando las tablas y los tablones durante unos meses para permitir el paso de aire a su través y eliminar el exceso de agua
             • De este modo, se consigue reducir la humedad hasta el 12 %
           • Las maderas secas
             • Se consiguen sometiendo la madera a un proceso térmico en hornos especiales hasta reducir el grado de humedad en torno al 3 %
             • De este modo se reduce considerablemente el tiempo de secado de la madera y se aumentan de forma notable su dureza y su resistencia
         • Otra clasificación más general de las maderas las divide en dos grandes grupos, según su dureza:
           • Las maderas blandas
             • Se obtienen de las coníferas y de otras especies resinosas, como el pino, el abeto, el cedro o la secoya
             • Se caracterizan por ser de hoja perenne en forma de aguja y formar grandes bosques en las zonas frías del planeta
           • Las maderas duras
             • Proceden de árboles de hoja caduca, como el roble, la encina, el fresno, el olmo, el nogal, el haya o la caoba
             • Se trata de especies frondosas de hojas anchas y presentes en zonas de clima muy diverso
         • La estructura del tronco de los árboles no es homogénea. Al cortar un tronco en sentido transversal se aprecian dos zonas claramente diferenciadas
           • El duramen o corazón
             • Es la parte más interna y corresponde a la zona muerta del tronco
             • Tiene una consistencia más dura que la parte viva y un color más oscuro debido a las resinas que acumula
           • La albura
             • Corresponde a la zona de crecimiento del árboL
             • En ella se aprecia una serie de anillos que determinan el crecimiento anual
     • 6.2. Proceso de obtención de la madera
       • Para la utilización de la madera se comienza con el proceso de tala o apeo de los árboles, por medio de sierras mecánicas
       • Una vez talados, se procede a la separación de ramas y hojas y al transporte de los troncos hasta los aserraderos
       • Una vez talados, se procede a la separación de ramas y hojas y al transporte de los troncos hasta los aserraderos
       • Por último, los tablones que se han obtenido serán sometidos a un riguroso proceso de secado
     • 6.3. Aplicaciones de la madera
       • Las maderas con gran resistencia física, como las de pino, abeto o cedro, siguen utilizándose en la confección de puertas, ventanas y marcos
       • Las maderas que presentan dibujos vistosos en sus mallas y que admiten un buen pulido, como las de haya, fresno, nogal, cedro, roble, etc.
       • Las maderas exóticas, por su precio elevado, suelen laminarse en chapas delgadas, de 0,4 a 0,6 mm, con las que se revisten tableros de maderas más baratas
     • 6.4. Derivados de la madera: tableros manufacturados
       • Entre los más conocidos, destacan
         • El contrachapado
           • Está formado por finas planchas de madera unidas entre sí mediante cola resistente al agua y dispuestas de modo que las vetas de las sucesivas planchas forman ángulo recto
         • El tablero prensado
           • Generalmente, presenta una cara lisa y otra rugosa, y su principal inconveniente radica en que la humedad puede deshacerlo por completo
         • El DM
           • Es un tablero aglomerado fabricado con fibras de madera, pero sin lignina, que se han prensado en seco y junto con un aglutinante en forma de adhesivo de resina sintética
         • El tablero aglomerado
           • Se obtiene a partir de virutas de madera mezcladas con resinas adhesivas resistentes al agua que solidifican en caliente por efecto de la presión

7. 7-. Aceros para la construcción

   • 7. Aceros para la construcción
     • 7.1-. Materiales metálicos empleados en la construcción
       • Destacan:
         • La fundición (hierro con un contenido en carbono superior al 2 %)
           • Tuvo su apogeo en el siglo XIX con la construcción de puentes y soportes de estructuras urbanas. El mejor ejemplo de ello lo constituye la torre Eiffel de París.
         • El acero moldeado
           • Presenta una resistencia a la tracción y a la compresión igual o superior a la del acero laminado.
           • Sin embargo, las dificultades del proceso de obtención y los sobrecostes aconsejan utilizarlo sólo en algunos casos especiales, en sustitución de la fundición
         • El acero laminado
           • . En los últimos decenios amenazó con desbancar a otros materiales de construcción, aunque su mayor coste no lo ha permitido
     • 7.2-. Principales inconvenientes
       • La alta resistencia del acero lo hace especialmente recomendable para todo tipo de estructuras, pero deben tenerse en cuenta algunos inconvenientes
         • Se trata del material con mayor coste por unidad de volumen, lo que aconseja su sustitución por hormigón cuando sea posible
         • Debe llegar al lugar de montaje con una forma predeterminada, por lo que en la actualidad se fabrican perfiles de dimensiones normalizadas
         • Y, finalmente, su mayor inconveniente es la oxidabilidad, lo que obliga a protegerlo con alguno de los tratamientos conocidos, como el galvanizado en caliente

8. 8-. Seguridad e impacto medioambiental

   • 8. Seguridad e impacto medioambiental
     • La seguridad de los operarios que trabajan en industrias de la construcción y el impacto sobre el entorno que las circunda, exigen la aplicación de los mismos rigurosos controles de calidad (en un sistema de calidad moderno) sujetos a inspección técnica y protección legal allí indicados
     • Si bien los efectos sobre el medio ambiente de las industrias de este sector son similares a los expuestos en el tema anterior, habría que añadir, en el caso de la madera, la deforestación de grandes masas boscosas y el alto volumen de residuos de demolición y obras en el sector de la construcción