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MATERIALES
DE
CONSTRUCCIÓN
INTRODUCCIÓN
Abordaremos en este tema el estudio de todos aquellos
materiales que se emplean en la construcción de edificios,
puentes, carreteras, etc, a excepción de: los metales, los
plásticos, las maderas, los materiales textiles y los
materiales auxiliares (pinturas, barnices….).
Se incluyen:
•Las piedras y los áridos.
•Los materiales cerámicos.
•El vidrio.
•Los materiales aglomerantes.
•Los materiales reforzados.
Estos materiales se utilizan para: cimentaciones, firmes
y rellenos; estructuras, cerramientos, revestimientos,
cubiertas y como elementos decorativos.
LOS MATERIALES PÉTREOS
Los materiales pétreos proceden de las rocas. Se
incluyen:
•Las piedras.
•Los materiales granulados o áridos.
Las rocas son agregados de gran tamaño y forma
indeterminada, formados por diferentes minerales o por uno
solo en gran proporción. Los minerales más importantes que
forman parte de las rocas son:
•Cuarzo: dióxido de silicio (SiO2)
•Feldespatos: silicatos de aluminio y otros metales como el
calcio, sodio, potasio, etc.
•Micas: silicatos de aluminio y hierro que se exfolian en
láminas delgadas.
•Arcillas: silicatos de aluminio muy plásticos, impurificados
con otros metales.
•Caolín: silicato de aluminio hidratado muy puro (blanco)
•Caliza: carbonato de calcio (CaCO3). Es el principal
constituyente de las rocas que no contienen silicatos.
PROPIEDADES GENERALES.
Estos materiales se vienen utilizando en construcción desde
la antigüedad, y han perdurado en el tiempo debido a su
elevada resistencia a las condiciones meteorológicas y, en
algunos casos, al ataque químico.
Su aptitud para la construcción de estructuras, cerramientos,
cimentaciones, pavimentos, etc; se debe a su elevada
resistencia a la compresión y a los golpes,
Sin embargo, en algunas de sus aplicaciones, están siendo
sustituidos en la actualidad con ventaja por otros materiales
debido a:
•Su baja resistencia a la tracción y, por tanto, a flexión.
•Su excesiva fragilidad.
•Su elevado peso.
•Su elevado coste de extracción y transformación, ya que las
canteras de donde se obtienen suelen ser de difícil acceso y
es necesaria maquinaria pesada y de precio elevado para su
extracción y corte y para darle forma.
CLASIFICACIÓN Y APLICACIONES.
Las rocas se clasifican según la etapa en la que se
encuentren del “ciclo geológico de las rocas” en:
•Rocas ígneas,
•Rocas sedimentarias.
•Rocas metamórficas.
Rocas ígneas.
Procedentes de la solidificación de magmas fundidos,
pueden ser:
1.-Intrusivas: cuando solidifican magmas fundidos en
profundidad, el enfriamiento es lento y da lugar a estructuras
cristalinas. Pertenecen a este grupo:
•El granito: roca muy empleada en construcciones antiguas
que, en la actualidad se utiliza más frecuentemente para
pavimentos, escaleras, encimeras… También se usa para
bordillos y grava para hormigones.
•El gabro y la diorita: rocas oscuras que se usan con fines
ornamentales y para grava para firmes de carreteras
GRANITO
GABRO
2.-Extrusivas: cuando solidifican magmas fundidos en la
superficie debido a erupciones volcánicas. En este caso el
enfriamiento rápido da lugar a lavas de estructura vítrea.
Pertenecen a este grupo:
•El basalto: roca oscura que se emplea en construcción y
para grava en las zonas en las que abunda.
•Liparita y piedra pómez: rocas porosas muy ligeras que se
usan como abrasivos y como áridos para conglomerados
ligeros.
BASALTO
PIEDRA
PÓMEZ
Rocas sedimentarias.
Procedentes de la erosión por el agua, el viento y, en
menor mediada los glaciares, de otras rocas; acarreo, depósito
y consolidación en determinadas zonas. Pueden ser:
1.-Sedimentarias detríticas o fragmentarias: cuando
proceden de la desintegración mecánica de otras sin haberse
alterado su composición química. Pertenecen a este grupo:
•La arenisca: formada por arena consolidada (cuarzo), se utiliza
en construcción y para piedras de afilar y de moler..
•Arcillas: roca muy plástica que se endurece por cocción,
obtenida por fragmentación de otras que contienen silicatos de
aluminio (rocas feldespáticas como el granito). La arcilla pura,
se llama caolín, y es muy blanca porque apenas contiene
impurezas. Se usan en construcción para la obtención de
piezas de cerámica.
•Materiales granulados (arenas y gravas): proceden de la
desintegración mecánica de otras rocas, acarreo y deposito
posterior. Son restos no consolidados que, según su tamaño
constituyen arena, gravilla, grava o guijarros. Se utilizan para
rellenos, como balasto de carreteras y ferrocarriles y para la
fabricación de morteros y hormigones. En este último, deberá
tener una composición tal que no reaccione químicamente
con el cemento.
ARENISCA
CAOLÍN
GRAVA
2.-Sedimentarias químicas: cuando proceden de la
acumulación de materiales que han estado en disolución
durante la fase de trasporte. Tras evaporarse la disolución,
precipitan este tipo de rocas. Pertenecen a este grupo:
•El yeso: formada por sulfato cálcico dihidratado, de ella se
obtiene el yeso que se usa como aglomerante en construcción.
•La caliza: es una sedimentaria bioquímica, porque en su
formación
intervienen
restos
biológicos.
Compuesta
básicamente por carbonato de calcio, se utiliza mucho en
construcción (mampostería) y ornamentación (columnas,
cornisas, etc), por que se trabaja bien.
YESO
CALIZA
Rocas metamórficas.
Procedentes del metamorfismo de otras debido al calor y la
presión generados por movimientos en la corteza terrestre.
Esto da lugar a cambios en la composición y textura de las
rocas originales. Pertenecen a este grupo:
•La pizarra: que procede de arcillas. Es muy compacta e
impermeable, se exfolía fácilmente en láminas paralelas y se
usa para tejados en zonas lluviosas, pavimentos y chapeado de
fachadas.
•El mármol: que procede de calizas. Se pule con facilidad y
adquiere aspecto decorativo. Es atacado por la humedad y los
ambientes ácidos, pero dura mucho si se le protege de la lluvia.
Debido a las impurezas que puede contener, adquiere
veteados característicos. Se usa en ornamentación (elementos
decorativos), chapeados, pavimentos, escalera, encimeras….
•Cuarcita: de la metamorfosis de areniscas, está compuesta
fundamentalmente por cuarzo y es una roca muy compacta y
que resulta demasiado dura para su uso en construcción.
MARMOL
PIZARRA
CUARCITA
LOS MATERIALES CERÁMICOS
Se llaman materiales cerámicos a aquellos cuya materia
prima fundamental es la arcilla (silicatos de aluminio
hidratados más o menos impuros) que, aprovechando su
plasticidad, se moldea y se somete a un proceso de cocción
que le hace perder agua, dando lugar a materiales duros y
frágiles.
PROPIEDADES GENERALES.
Sus propiedades más destacables son:
•Duros y frágiles.
•Aislantes térmicos y eléctricos.
•Resisten temperaturas elevadas.
•Inalterables químicamente.
•Algunas son porosas y permeables y otras compactas e
impermeables.
•Fáciles de conformar por moldeo y relativamente baratos.
CLASIFICACIÓN
Los materiales cerámicos que se usan en construcción, se
clasifican en dos grandes grupos:
1.- Porosos: aquellos que no experimentan proceso de
vitrificación, porque la cocción tiene lugar a una temperatura
relativamente baja (700 – 1.200ºC). Como resultados se
obtiene un material de fractura terrosa, poroso y permeable a
los gases y líquidos. Pertenecen a este grupo:
•La cerámica gruesa, arcilla cocida o barro cocido.
•La loza.
•Los materiales refractarios.
2.- Impermeables: aquellos que experimentan vitrificación
(fusión del cuarzo) durante la cocción, que tiene lugar a
temperaturas más altas (1.200 – 1.500 ºC). Como resultado
se obtienen materiales impermeables y más duros que los
anteriores. Pertenecen a este grupo:
•El gres.
•La porcelana
CARACTERÍSTICAS, PROPIEDADES Y APLICACIONES.
1.- Arcilla cocida.
Pertenecen a este grupo las pastas compuestas por
arcillas no seleccionadas, con cuarzo y otras impurezas, en
especial óxido de hierro que le confiere un color rojizo.
Una vez moldeadas, se dejan secar y se les somete a un
proceso de cocción a una temperatura por debajo de la
necesaria para la vitrificación (fusión del cuarzo) (700 –
1.100ºC). De esta forma adquieren una buena resistencia
mecánica.
Se utilizan fundamentalmente para piezas de alfarería
(jarrones, botijos, macetas, cazuelas, objetos decorativos...)
y piezas para la construcción (ladrillos, tejas, bloques,
machiembrados…)
PRODCUTOS DE
BARRO COCIDO
2.- Loza.
Pertenecen a este grupo arcillas más seleccionas que
contienen caolín (arcilla pura), arena de cuarzo y feldespato
que, después de moldeadas, se someten a un proceso de
cocción que da lugar a un material no vitrificado.
Las hay de distintas calidades y, según su aplicación, se
recubre de un esmalte o barniz para impermeabilizar su
superficie y se somete luego a una segunda cocción.
Se utilizan fundamentalmente para objetos decorativos,
cacharrería barnizada, azulejos y aparatos sanitarios.
3.- Refractarios.
La materia prima es arcilla que contiene óxidos estables
a alta temperatura( de aluminio, berilio, torio, zirconio…).
Después de moldeadas las piezas, se cuecen a
temperaturas altas (1.300 – 1.800ºC) y se enfrían
lentamente para evitar la aparición de grietas y tensiones
internas. Soportan temperaturas superiores a 1.800ºC.
Se utilizan en forma de ladrillos para el revestimiento de
hornos, convertidores, barbacoas, etc y acumuladores de
calor. También para piezas de motores de automóviles y
aviones y para cubiertas de vehículos espaciales.
4.- Gres.
Material cuya pasta está constituida por arcillas no
seleccionadas con arena de cuarzo que, una vez moldeada,
se cuece hasta la vitrificación.
El producto obtenido es impermeable, compacto,
resistente, refractario, muy duro (raya al vidrio) y con sonido
metálico por percusión.
Se utilizan en forma de baldosas para pavimentos y
azulejos, se fabrican tubos para desagüe de productos
químicos, vajillas y objetos decorativos, ladrillos de alta
resistencia….
5.- Porcelana.
Es el producto cerámico de mayor calidad. Se utilizan
pastas seleccionadas a base de caolín (arcilla pura), cuarzo y
feldespato (fundente), que se cuecen hasta la vitrificación.
Se lleva a cabo una primera cocción y, después de
aplicarles un esmalte, se cuecen a una temperatura mayor.
El producto obtenido es impermeable, compacto y muy
duro (raya al vidrio), resistente a los ácidos, muy aislante, con
sonido metálico por percusión.
Se utiliza en la fabricación de aparatos sanitarios, vajillas
de alta calidad, recipientes y objetos decorativos, recipientes
para la industria química, toberas de reactores, aislantes
eléctricos…
EL VIDRIO
Material amorfo (no cristalino), transparente o translúcido,
que se obtiene por mezcla y fusión en las proporciones
adecuadas de distintos componentes:,
•Arena de cuarzo (SiO2). Es la materia prima principal. Es el
componente vitrificante que proporciona resistencia
mecánica. Tiene el inconveniente de poseer un punto de
fusión muy elevado, en torno a 1.700ºC.
•Caliza (CaCO3). Es el componente que proporciona
estabilidad química e insolubilidad al agua (estabilizante) y
comunica resistencia, brillo y dureza. En ocasiones se
sustituye por el plomo en forma de óxidos.
•Sosa (Na2CO3). Es el fundente que, en pequeña proporción,,
reduce la temperatura de reblandecimiento de la sílice por
debajo de 1.000ºC. A veces se usa la potasa (K2CO3).
•Otros componentes que modifican determinadas propiedades
y el aspecto estético: como los óxidos de sodio, potasio,
aluminio, boro o plomo; los colorantes…
Tras la fusión, se obtiene un metal viscoso que no tiene
punto de fusión, sino intervalo de reblandecimiento. Si se
enfría muy rápido se obtiene un material transparente muy
frágil. Si el enfriamiento es demasiado lento, se produce la
cristalización de la sílice y se vuelve opaco. Por estos
motivos, el enfriamiento debe llevarse de forma controlada
y progresiva (recocido).
PROPIEDADES GENERALES.
Sus propiedades más destacables son:
•Es un material amorfo, no cristalino.
•Transparente o translúcido.
•Duro y frágil a temperatura ambiente.
•Inalterable a la mayor parte de los reactivos químicos.
•Incombustible, imputrescible.
•Impermeable.
•Aislante térmico y eléctrico.
•La resistencia a tracción puede llegar a ser muy elevada,
mediante tratamientos especiales.
FABRICACIÓN DE PIEZAS DE VÍDRIO.- MÉTODOS.
En función del destino de la pieza de vidrio a fabricar, se
utilizan distintos métodos:
1.- Obtención de vidrio plano.- Método de flotación.
La planimetría del vidrio se asegura por el llamado método
de flotación. El vidrio utilizado está constituido por un 70% de
cuarzo, 14% de sosa, 9% y 5% de otros aditivos.
Una vez fundido el vidrio, se extrae del horno a través de
una garganta que proporciona una lámina de un espesor
determinado. La lámina se hace deslizar sobre un baño de
estaño fundido, con ayuda de unos rodillos de arrastre. El
vidrio flota sobre el estaño. La temperatura es tan alta que las
imperfecciones superficiales que puedan aparecer se
eliminan por el flujo del vidrio, por tanto no será necesario
ningún pulido posterior para asegurar la planimetría ni el
correcto acabado superficial de la lámina.
Finalizado el proceso, la lámina pasa a través de un túnel
de enfriamiento de temperatura decreciente (túnel de
recocido), con el fin de evitar la aparición de tensiones
internas que confieran excesiva fragilidad al material.
Por este método se obtienen:
•Láminas planas para ventanas, espejos, mesas…
•Vidrios de seguridad de escaparates, miradores, vehículos...
•Vidrio antirreflectante.
2.- Obtención de vidrio hueco.- Método de soplado.
Con el método de soplado se obtienen objetos huecos de
vidrio. El vidrio utilizado está constituido por un 73% de
cuarzo, 16% de sosa, 9% y 2% de otros aditivos.
El método tradicional y artesanal, consiste en introducir en
el vidrio fundido un tubo hueco de hierro (caña). A
continuación la caña se introduce en el molde y se sopla por
el extremo opuesto hasta que el vidrio adquiere su forma, o
bien se obtiene la pieza mediante el movimiento de la caña y
la ayuda de unas tenazas. Después se separa la caña y se
recorta el vidrio sobrante. El método es lento y solo permite
obtener una pieza cada vez.
En el método industrial, se utilizan máquinas sopladoras
que insuflan aire en el interior de una masa de vidrio colocada
en la boca de un molde metálico. El vidrio se adapta a las
paredes del molde. Después este se abre y se extrae la pieza
fabricada.
Mediante este método se obtienen objetos tales como:
botellas, frascos, vasos, jarras, objetos decorativos…
OBTENCIÓN DE VIDRIO
HUECO POR EL MÉTODO
ARTESANAL
3.- Obtención de vidrio plano.- Métodos de colada y
laminado.
Los métodos tradicionales de obtención de vidrio plano
son los de colada y laminado. El vidrio fundido sale por la
parte inferior de una cubeta giratoria donde se encuentra
almacenado. Se vierte sobre una mesa de colada provista de
un rodillo laminador refrigerado interiormente (método de
colada), o bien se hace masar por entre dos rodillos
laminadores (laminado). El espesor de la placa obtenida
depende de las distancias entre los rodillos o entre el rodillo y
la mesa.
Estos métodos requiere de operaciones posteriores de
pulimentado y bruñido para garantizar el correcto acabado
superficial y la uniformidad en el espesor de la placa. Estas
operaciones tienen lugar después de haberse llevado a cabo
un recocido.
Por este método se obtienen láminas planas de ventanas,
mesas, vidrios coloreados, vidrios con textura según el
acabado superficial de los rodillos laminadores y vidrio
armado.
MÉTODOS DE COLADA Y LAMINADO
OBTENCIÓN DE VIDRIO PLANO LAMINADO
4.- Obtención de vidrio plano.- Método de estirado.
Este método es una variante del
laminado, muy usado para fabricar
vidrio de ventana. Se utiliza como
cebo una lámina metálica que se
aproxima al vidrio fundido y se estira
en vertical a través de unos rodillos
laminadores. Mediante pulido posterior,
se consigue una superficie plana con
paralelismo entre sus caras.
5.- Obtención de piezas moldeadas.- Método de prensado.
En este caso, el vidrio fundido se vierte en el interior de un
molde metálico y a continuación se comprime mediante una
estampa.
Por este método se fabrican objetos de pared gruesa tales
como: ceniceros, ladrillos, baldosas, vidrieras, adornos….
LOS PRODUCTOS DE VIDRIO MÁS IMPORTANTES DE
INTERES COMERCIAL.- APLICACIONES.
Vidrios planos.
Los vidrios planos constituyen láminas de 2 a 19mm de
espesor. Según el método de fabricación empleado tienen
mayor o menor calidad. El vidrio de ventana se obtiene
generalmente mediante estirado de una lámina sin ninguna
operación posterior. Esto hace que no se pueda garantizar la
planeidad y paralelismo entre sus caras.
Las lunas tienen mayor calidad. Se fabrican por el método
de flotación o mediante laminado y pulido posterior. Se
emplean para ventanas y acristalamiento de edificios, dando
una visión más perfecta desde el interior y un aspecto de
mayor calidad. Sus usos se extienden también a muebles,
vitrinas, espejos, escaparates ,etc.
VIDRIO PLANO
Vidrios de seguridad.
El vidrio armado es vidrio colado en el que se introduce
una malla metálica durante el proceso de laminado. Así en
caso de rotura la malla impide que los fragmentos salgan
despedidos.
Otro tipo de vidrio armado, obtenido por flotación o
laminado, es el constituido por dos o más láminas de vidrio
entre las que se intercalan capas transparentes de material
sintético (policarbonatos o metacrilatos). En caso de rotura,
las capas de plástico retienen los fragmentos.
El vidrio templado o pretensado consta de una sola luna
que se calienta y se somete a un enfriamiento rápido. El
tratamiento les confiere elasticidad y resistencia a los golpes y
en caso de romperse, se desmenuza en pequeños
fragmentos de superficie roma (no cortante).
Los vidrios de seguridad encuentran aplicación en
escaparates, vehículos, miradores, escaleras, pabellones
deportivos, puertas, ascensores, placas onduladas para
cubiertas, etc.
VIDRIO ARMADO CON
CAPA DE POLÍMERO
VIDRIO ARMADO CON
MALLA METÁLICA
VIDRIOS DE
SEGURIDAD
APLICACIONES
DEL VIDRIO
TEMPLADO
Vidrio hueco.
Obtenido por el método de soplado, se aplica en la
fabricación de recipientes y frascos, botellas, jarras, etc.
Vidrio moldeado.
Por este método se obtiene objetos
de pared gruesa: ladrillos, ceniceros,
baldosas, etc.
Vidrio impreso o grabado.
Se obtiene por los métodos de colada o laminado, según
el acabado superficial de los rodillos laminadores. Se utiliza
para interiores, para crear cerramientos translúcidos, o como
elemento decorativo.
Vidrio antirreflectante.
Vidrio plano con una capa dura y resistente que impide la
reflexión de la luz, para cuadros, vitrinas, escaparates, etc.
Fibra de vidrio.
Por estiramiento se obtienen fibras
de vidrio de centésimas de milímetro.
Estas fibras tienen una gran resistencia
a la tracción. Se usan para la transmisión
de señales ópticas (fibra óptica), o se tejen
como las fibras textiles utilizándose en la
construcción como aislantes térmicos,
eléctricos y acústicos.
Otros productos.
•Determinados aditivos y exposición a radiación ultravioleta,
da lugar al material conocido como vitrocerámica, de
elevada resistencia mecánica y elevado aislamiento eléctrico.
•Añadiendo un gasificante al vidrio triturado y reblandecido a
elevada temperatura, se provoca la aparición de burbujas en
el vidrio dando lugar a la espuma de vidrio, utilizada para
aislamiento térmico y rellenos.
•La fabricación de vidrio óptico exige una cuidadosa
selección de las materias primas, así como garantizar la
completa homogeneización de la masa de vidrio fundido
removiéndolo continuamente mediante agitadores.
•Para obtener piezas de revolución, en ocasiones se utiliza
el método de moldeo por centrifugado. Este método se ha
venido aplicando, por ejemplo, en la fabricación de tubos de
imágen….
FIBRA DE
VIDRIO
FIBRA
ÓPTICA
LOS MATERIALES AGLOMERANTES
Se llaman materiales aglomerantes a aquellos materiales
pulverulentos que, amasados con agua, tienen la propiedad de
fraguar y endurecerse, lo que permite utilizarlos para aglutinar a
otros materiales heterogéneos empleados, fundamentalmente,
en construcción.
El fraguado, es el conjunto de reacciones fisico-qu-imicas
que posibilitan el establecimiento de enlaces y la solidificación
de este tipo de materiales.
CLASIFICACIÓN.
Prescindiendo de aquellos aglomerantes tales como betunes
y alquitranes, que tienen su origen en sedimentos orgánicos, los
más importantes se clasifican:
•Aglomerantes aéreos. Son aquellos que no contiene arcilla y
solo fraguan y endurecen al aire. Entre ellos están: el yeso y la
cal aérea.
•Aglomerantes hidráulicos. Contienen arcilla en cantidad
considerable y fraguan tanto al aire como en el agua. Entre
ellos están: los cementos, las puzolanas y la cal hidráulica.
APLICACIONES GENERALES.
Se emplean fundamentalmente para:
•Unir obras de fábrica: ladrillos, piedras, bloques, etc.
•Morteros y hormigones para cimientos, rellenos,
estructuras..
•Revestimiento de paredes y techos: enlucidos y revoques.
•Revestimiento decorativo: pinturas, blanqueados, estucados.
•Elementos decorativos: cornisas, molduras, plafones..
•Prefabricados: ladrillos, bloques, vigas, piedra artificial,
paneles ligeros, bordillos, piezas de cerramiento, tubos,
baldosas, etc
APLICACIÓN EN OBRA DE CONSTRUCCIÓN
PREPARACIÓN DE
MORTERO DE CEMENTO
ENLUCIDO DE YESO
EL YESO
Es el producto aglomerante aéreo cuya composición
corresponde al sulfato cálcico dihidratado (CaSO4 . 2H2O).
Se obtiene de la piedra de yeso, presente en la naturaleza
en forma de grandes masas granulares o compactas o en
cristales en forma de flecha. En muchas ocasiones aflora a la
superficie, además es muy abundante y está muy extendido.
Debido a esto, es un material fácil de extraer y barato.
Obtención.
Se extrae, generalmente, a cielo abierto en las canteras
de yeso. A continuación se muele con machacadoras de
mandíbulas o de conos de acero.
Se somete a un proceso de cocción entre 120-170ºC que
provoca una deshidratación parcial y lo convierte en sulfato
cálcico semihidratado (CaSO4 . 1/2H2O), en forma de polvo.
La deshidratación permite que fragüe y endurezca, ya que
cuando se amasa con agua se regenera el dihidrato y da
lugar a un producto sólido.
Propiedades.
•Color blanco.
•Blando (dureza 2 en la escala de Mohs)
•Baja resistencia mecánica.
•Aislante térmico y acústico.
•Resistente al fuego.
•Sensible a la humedad, por lo que se emplea en interiores.
•Absorbe la humedad, se dilata y oxida al hierro.
•De fraguado rápido, se adhiere bien a casi todos los
materiales
•Fácil de obtener y trabajar y barato.
Tipos y aplicaciones.
Los distintos tipos de yeso son función de la calidad de la
materia prima empleada, el grado de molido y el método de
cocción. En España se comercializan las siguientes
categorías:
1.- Yeso negro (o yeso basto). Se obtiene a partir de piedras
de yeso impuras y, en muchas ocasiones, en hornos
rudimentarios en los que está expuesto a los gases de la
combustión, por lo que suele contener cenizas. Su textura es
más gruesa y su color menos blanco. Se emplea para
revoques (revestimientos de techos y paredes) y unión de
piezas de fábrica en la ejecución de paredes y tabiques.
También para la elaboración de piezas prefabricadas.
2.- Yeso blanco. En este caso la materia prima está mejor
molida y contiene menos impurezas, además se cuece sin
contacto con los gases de la combustión. Se utiliza,
generalmente, para revestimientos de acabado de techos y
paredes, lisos (enlucidos) o decorados (estucados)
3.- Escayola. De mayor calidad y grado de molido, se utiliza
en la ejecución de falsos techos, molduras, plafones y otros
acabados decorativos de interiores.
LA CAL
Es el producto obtenido de la calcinación de piedras
calizas. Según la composición de estas piedras existen dos
tipos básicos.
Cal aérea.
Se obtiene de piedras calizas más o menos puras,
compuestas fundamentalmente por carbonato de calcio
(CaCO3). Por calcinación a 900ºC se obtiene cal viva (óxido
de calcio CaO).
CaCO3  CO2 + CaO
Por hidratación, es decir, añadiendo agua se obtiene cal
apagada (hidróxido de calcio) en polvo:
CaCO + H2O  Ca(OH)2
La cal apagada, amasada con agua forma una pasta que
fragua lentamente. Durante el fraguado tiene lugar, primero
una pérdida de agua y luego una reacción con el dióxido de
carbono atmosférico. Se forma un producto sólido a base de
cristales de carbonato de calcio.
Ca(OH)2 + CO2  CaCO3 + H2O
Como aglomerante plantea las siguientes dificultades:
•El fraguado es muy lento y empieza a las 24 h de haberse
utilizado la pasta, demasiado tiempo para ser empleado
como aglomerante en las obras de construcción.
•El fraguado solo se verifica al aire, por lo que no puede ser
utilizada en obras hidráulicas.
•Durante el fraguado experimenta contracción, que da lugar a
la aparición de asientos y grietas en los edificios.
•Su resistencia mecánica es baja.
Estas circunstancias hacen que la cal apenas se use
como aglomerante en construcción, aunque en algunos
países se utiliza como aditivo del hormigón al que
proporciona buenas características de compactibilidad.
Cal hidráulica.
Se obtiene de piedras calizas que contienen cierta
cantidad de arcilla. Durante la calcinación, se forma óxido de
calcio (CaO), dióxido de silicio (SiO2) y alúmina (Al2O3). Estos
reaccionan posteriormente dando lugar a una mezcla de
hidróxido de calcio, silicatos y aluminatos llamada cal
hidráulica. La presencia de silicatos de calcio deshidratados
le confiere la facultad de poder fraguar en el agua.
Como el fraguado es lento y la resistencia mecánica baja,
solo se emplea a veces para el enlucido de paredes,
revoques y revestimientos.
LAS PUZOLANAS
Son piedras de origen volcánico constituidas por una
masa vítrea que aglutina fragmentos de roca. Molidas y
mezcladas con cal originan aglomerantes hidráulicos. Las
hay de dos tipos:
•Naturales: se extraen directamente de la naturaleza y para
su empleo como aglomerantes solo necesitan ser molidas.
•Artificiales: se obtienen sometiendo a cocción mezclas de
calizas, arcillas y pizarras, enfriamiento rápido y
pulverización.
Las puzolanas naturales fueron utilizadas como
aglomerantes por los romanos en numerosas construcciones.
De entre los muchos tipos de cementos que se utilizan en
construcción, existe el llamado cemento puzolánico, que es
una mezcla de clinker de cemento Portland (mezcla de
arcillas y calizas molida y calcinada a 1.300ºC) y puzolanas,
a la que se añade una pequeña cantidad de yeso para
regular el fraguado posterior.
EL CEMENTO
Material pulverulento que, mezclado con agua, forma una
masa plástica que endurece en un tiempo relativamente
corto, dando como resultado un material sólido de elevada
resistencia a la compresión.
El cemento es un conglomerante hidráulico que fragua
tanto al aire como en agua.
Existen muchos tipos de cemento:
•Cemento Portland. Es el más importante y en el que
centraremos la explicación.
•Cemento Portland Blanco: cemento portland cuyas materia
primas son mas puras y su fabricación tiene lugar en
condiciones tales que se impide su contaminación por parte
de sustancias que pudieran afectar a su color
•Cementos naturales: por ejemplo las puzolanas.
•Cemento aluminoso: que contiene bauxita.
•Cemento siderúrgico: que contiene escoria de alto horno.
•Cementos puzolánicos, que contiene puzolanas.
CEMENTO PORTLAND.
Producto obtenido de la mezcla de calizas y arcillas que
aportan fundamentalmente CaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3, MgO y
SO3. Su fabricación comprende los siguientes pasos:
1.- Preparación del crudo: trituración, molido y mezcla de las
materias primas.
2.- Calcinación: se lleva a cabo en un horno rotativo de unos
150m de largo y más de 3m de diámetro, que gira sobre un
eje inclinado, utilizando como combustible carbón
pulverizado. La cocción tiene lugar entre 1.300-1.400ºC
hasta que se alcanza la sinterización del material; una masa
de granos duros que recibe el nombre de clinquer.
3.- Molienda: se muele el clinquer y se le adiciona de un 23% de yeso para regular el fraguado posterior. Después de
molido se obtiene un polvo grisáceo muy fino que se
almacena en silos desde donde se distribuye en sacos o a
granel.
OBTENCIÓN DE CLINQUER DE CEMENTO PORTLAND
Durante la calcinación, se forman silicatos cálcicos y
aluminatos cálcicos, y cantidades pequeñas de compuestos
de hierro y magnesio. Algunos de estos compuestos son
inestables y, en presencia de agua reorganizan su
estructura y cristalizan, evaporándose el agua sobrante. En
eso consiste el fraguado del cemento.
El fraguado tiene lugar en dos fases:
1.- Algunos componentes cristalizan rápidamente dando
lugar a un primer endurecimiento en las primeras 24 horas.
2.- Otros componentes lo hacen más lentamente durante
varios meses o años. No obstante se considera que al cabo
de 1 mes se debe haber alcanzado el grado de
endurecimiento necesario.
La adición de una pequeña cantidad de yeso, retarda el
endurecimiento.
APLICACIONES DEL CEMENTO.
Sus principales aplicaciones en la construcción son:
•Mortero de cemento.
•Hormigón.
•Piezas prefabricadas. (bloques, tubos, bordillos, baldosas..)
Mortero de cemento.
Está constituido por una mezcla de cemento, arena y agua
que da lugar a una pasta más o menos plástica que se utiliza
como aglomerante para unir piezas de fábrica (ladrillos, tejas,
baldosas, rasillones…), para rejuntados o rellenos o para
revestimiento de suelos y paredes (pavimentados, enlucidos y
revoques).
El mortero de cemento blanco, puede tener finalidades
ornamentales en rejuntados y revestimientos, mármol
artificial...
Hormigón.
Está constituido por una mezcla de cemento, arena,
gravas de distintos tamaños y agua, que puede contener
otros aditivos para conseguir algún efecto, como:
plastificantes, anticongelantes, aceleradores de fraguado….
La proporción de cemento determina la resistencia del
hormigón, pero también hace que aumente su contracción
durante el fraguado, lo que provoca la aparición de grietas.
Por tanto esa proporción está limitada a unos 460Kg/m3.
El árido, también incluye en la resistencia, ya que cuanto
más áspero sea mayor será la adherencia con el cemento y el
hormigón tendrá más resistencia a tracción. Además, los
áridos no deben reaccionar químicamente con el cemento.
En lo que respecta al agua, es necesario que no posea
dióxido de carbono ni otras sustancias disueltas, ya que el
agua carbonatada y otras disoluciones, descomponen
lentamente al cemento.
Propiedades del hormigón
Las propiedades más importantes que determinan el uso del
hormigón son:
•Densidad: en torno a 2,2 kg/dm3, aunque varía según los
áridos, la proporción de cemento y el grado de compactación.
•Elevada resistencia mecánica a compresión.
•Baja resistencia a tracción (se considera nula).
•Según el grado de compactación es más o menos
impermeable.
•Experimenta cambios de volumen: debido a contracciones de
fraguado y ciclos de humedad y sequedad.
•Adherencia al hierro: debido a la contracción en el fraguado.
Esta propiedad es importante en el hormigón armado.
•Se moldea en la obra, pudiendo tomar cualquier forma.
•Bajo costo y larga duración.
Aplicaciones del hormigón.
Se aplica fundamentalmente a:
•Estructuras resistentes de edificios, puentes, etc: vigas,
pilares, arcos..
•Cimentaciones: zapatas, cimientos…
•Pavimentaciones: calles y carreteras, pistas, soleras y
forjados.
•Elementos de cobertura: paneles de cerramiento,
cubiertas..
•Piezas prefabricadas: bloques, tubos, bordillos, baldosas,
viguetas…
Hormigón armado.
Debido a que el hormigón no tiene resistencia a tracción,
para ser utilizado en estructuras, se vierte sobre una
armadura de acero dispuesta de tal forma que absorba los
esfuerzos de tracción.
Al endurecerse el hormigón, aprieta las varillas de acero y
queda adherido a ellas por rozamiento. La adherencia se ve
favorecida utilizando varillas con resaltes (corrugadas).
Las varillas se sitúan en los lugares que previsiblemente
van a tener que soportar esfuerzos de tracción. Por ejemplo,
en una viga que trabaja a flexión se situarían preferentemente
en la parte inferior, porque la parte superior trabaja a
compresión.
Hormigón pretensado.
Si antes de verter el hormigón sobre la armadura, se tensa
ésta, y una vez que se ha producido el fraguado, se sueltan
las varillas, el hormigón quedará sometido a una compresión
adicional que le permitirá tener cierta resistencia a tracción
sin agrietarse. Está técnica se utiliza para la ejecución de
vigas de gran longitud, a las que proporciona gran duración y
ausencia de grietas (evitando que las varillas queden
expuestas a la corrosión) y elevada resistencia a la fatiga.
ELEMENTO DE HORMIGÓN ARMADO
TRABAJANDO A FLEXIÓN
PILARES DE HORMIGÓN
ARMADO
CABEZA DE AMARRE
DE TENSADO DE VARILLAS
LOS MATERIALES REFORZADOS
Hay un conjunto de materiales, llamados híbridos o
compuestos o composites, que resultan de integrar dos o
más materiales distintos en otro con propiedades diferentes a
las que tendría cada uno por separado. Entre ellos están:
•El hormigón armado.
•El
fibrocemento:
cemento
reforzado
con
fibras
(antiguamente de amianto), que le permiten soportar
esfuerzos de flexión. Se utiliza para fabricar placas onduladas
de cubierta, tubos, canalones, etc.
•El hormigón reforzado con fibra de carbono, que
incrementa considerablemente su resistencia. Recientemente
se ha utilizado esta fibra para reforzar columnas y soportes en
autopistas de Japón, después de haber sufrido un terremoto.
•La fibra de vidrio: formada por filamentos finos de vidrio
unidos por un polímero orgánico. Se utiliza en construcción
como material aislante en forma: manta, paneles rígidos,
coquillas para tubos, etc.
•El hormigón ligero: hormigón en el que se utiliza como
árido roca porosa del tipo piedra pómez, lo que disminuye
considerablemente su peso. Se utiliza con frecuencia para la
ejecución de forjados de edificios.
•Los compuestos de fibra y resina polimérica: como los
poliésteres reforzados con fibra de vidrio que se usan para la
fabricación de piscinas, placas onduladas translúcidas para
cubiertas, cascos, carrocerías de coches, motos,
embarcaciones…
•Los compuestos metal-cerámica (cermets): para
aplicaciones de alta temperatura.
PLACA DE
FIBROCEMENTO
FABRICACIÓN DE UN HÍBRIDO DE
FIBRA Y RESINA POLIMÉRICA