Tecnologías 3ºESO - Materiales de construcción

Tema 3  -  Materiales de construcción

1.- Los materiales de construcción

      Clasificación

Los materiales empleados en la construcción se pueden clasificar en cinco grupos principales:

• Pétreos: son las piedras naturales (mármol, pizarra, arena)

• Cerámicas y vidrios: los materiales cerámicos son los obtenidos a partir de la cocción del barro (tejas, ladrillos), los vidrios son obtenidos a partir de la fundición de minerales

• Aglutinantes: productos pulverizados mezclados con agua que se endurecen al aire o bajo el agua mediante el fraguado (cemento, yeso)

• Compuestos: mezcla de materiales con diferentes propiedades y fácilmente distinguibles entre sí (asfalto, hormigón)

• Metálicos: se obtienen a partir de minerales (aluminio, hierro, acero)

 

Elementos de un edificio actual

• Cimientos.- son de hormigón y soportan el peso del edificio

• Estructura.- pilares, vigas y viguetas que pueden ser de hormigón armado o acero

• Suelos y techos.- en los techos se colocan bovedillas de cerámica y se cubren con escayola o yeso. Los suelos se allanan y nivelan con hormigón y se cubren con losetas de cerámica (plaquetas) o de madera.

• Muros externos.- normalmente es un doble muro de ladrillo con una cámara interior rellena de fibra de vidrio, poliuretano o poliestireno expandido.

• Ventanas.- generalmente son de vidrio. En la parte superior se coloca un dintel que sujeta los ladrillos del hueco de la ventana.

• Cubierta.-es un soporte de acero o de madera sobre el que se pone material impermeable (fibra de vidrio y poliéster). La cubierta se puede cubrir con tejas o pizarra.

• Muros interiores.- son de ladrillo, de yeso o de madera. Si son de ladrillo se alisan con yeso.

 

2.- Propiedades de los materiales de construcción

Densidad, resistencia a la compresión y resistencia a la tracción

Densidad

En general los materiales de construcción son de densidad media y son menos pesados que algunos metales. El acero tiene una densidad alta (7800 kg/m³), El vidrio (2500 kg/m³) y el hormigón (2400 kg/m³) tienen parecidas densidades.

Resistencia a la compresión

Un cuerpo está sometido a esfuerzos de compresión cuando sobre él actúan dos fuerzas iguales aplicadas en la misma dirección pero en sentido contrario, como intentando aplastar o comprimir dicho cuerpo.

Los materiales pétreos y cerámicos son muy resistentes a la compresión, p.ej. el vidrio.

Los pilares de una vivienda deben ser muy resistentes a la compresión. El acero es muy resistente pero es caro y pesado. El hormigón es más débil, pero más ligero y económico.

Resistencia a la tracción

Un cuerpo está sometido a esfuerzos de tracción cuando sobre él actúan dos fuerzas iguales aplicadas en la misma dirección pero en sentido contrario, como intentando alargar o estirar dicho cuerpo.

Los materiales pétreos son en general poco resistentes a la tracción y se rompen cuando sobrepasan el límite de resistencia a la tracción. Los perfiles laminados de acero son muy resistentes a la tracción.

Otras propiedades

Además, los materiales usados en la construcción en general son también:

Duros (no se rayan fácilmente y son resistentes), frágiles (vidrio), resistentes a la corrosión, económicos (la materia prima es muy abundante aunque el transporte los encarece).

 

3.- Tipos de materiales y sus aplicaciones

Material ↓	Propiedades ↓	Aplicaciones ↓
Materiales pétreos
Roca caliza (carbonato de calcio)	Permeable al agua - Menos resistentes y duraderos que otros materiales pétreos	Muros y fabricación de cemento
Mármol	Gama variada de colores – Se puede tallar, tornear y pulir -	Suelos, recubrimiento de paredes y decoración
Granito (cuarzo, feldespato y mica)	Puede tener varias coloraciones (gris, negro, amarillo, rojizo o verde)	Fabricación de hormigón, pavimentos, muros, encimeras de cocina
Pizarra (arcilla, cuarzo, feldespato y mica)	Se corta bien en forma de losetas por su estructura laminar – tiene diferentes colores (negro, verde, gris o azul) – es impermeable	Cubiertas de edificios, pavimentos de carreteras, elaboración de mortero y hormigón
Áridos	Es el grupo de las arenas y las gravas	Pavimentos de carreteras, elaboración de mortero y hormigón
Aglutinantes
Yeso	Es muy abundante – se endurece al poco tiempo (fragua) al mezclarlo con agua – buen acabado (en forma de escayola)	Recubrimiento de techos y paredes, molduras de escayola, tabiques y muebles
Cemento (yeso, caliza y arcilla)	Se endurece al poco tiempo (fragua) al mezclarlo con agua	Elaboración de mortero y hormigón, recubrimiento de paredes (enfoscados), suelos
Cerámicas y vidrios
Baldosas y azulejos	Buen acabado con superficie lisa – son duros	Suelos, recubrimiento de paredes
Ladrillos refractarios	Son duros y resistentes a altas temperaturas	Hornos y chimeneas
Loza sanitaria	Es dura y muy resistente a la corrosión	Saneamientos de baños
Vidrio	Transparente – resistente a la compresión y a la corrosión – aislante eléctrico – es frágil	Ventanas, puertas, fachadas, laboratorios, vasos y platos, decoración
Lana de vidrio	Excelente aislante térmico y acústico	Capa aislante en muros
Ladrillos	Son duros y baratos	Muros y fachadas
Bovedillas	Resistentes a la flexión y baratas	Entresuelos
Tejas	Son duras, impermeables y baratas	Tejados

Compuestos
Mortero (cemento, arena y agua	Fácil de elaborar – se endurece (fragua) al poco tiempo	Aglutinante para “pegar” ladrillos, baldosas, etc.
Hormigón (cemento, arena, agua y grava)	Se endurece (fragua) al poco tiempo – resistente al fuego – duradero – resistente a la compresión y a la tracción – se puede hacer en la obra	Fabricación de hormigón armado, vigas, pilares, cimientos, estructuras en general
Mezclas asfálticas (alquitrán y áridos)	Son impermeables	Aglutinantes, pavimentos en carreteras, recubrimientos de patios, tejados y cubiertas

 

4.- Cerámicas y vidrios

• Cerámicas

.- Están compuestos por minerales, se moldean en frio y se obtienen a partir de la cocción del barro mezclado de arcilla, feldespato y arena.

.- La arcilla es plástica y moldeable cuando el grano es muy fino y está húmeda. Cuando se seca se vuelve rígida, y si se cuece a temperaturas de más de 900°C se vuelve vítrea

.- El feldespato actúa como fundente y reduce la temperatura necesaria para su cocción

.- La arena actúa como relleno

.- La cerámica refractaria se obtiene añadiendo sustancias que aumentan la resistencia al calor.

.- Los materiales cerámicos derivados de arcillas son: ladrillos, bovedillas, tejas

.- Las baldosas, azulejos y la loza sanitaria se fabrican a partir de arcillas especiales con un tratamiento vidriado o esmaltado

Moldeado del ladrillo o la teja

 Se realiza mediante el procedimiento de extrusión

.- Se parte de arcilla húmeda, plástica y moldeable

.- Se muele la arcilla y se introduce en la máquina de extrusión

.- La arcilla sale por un orificio con la forma de ladrillo o de teja, y después se corta con cuchilla

.- El material se seca en secaderos túnel o al aire libre, después se cuecen entre 900°C y 1000°C

También pueden fabricarse comprimiendo la arcilla en un molde.

 

• Vidrios

.- Están compuestos por minerales, se moldean en caliente y se obtienen a partir de la fusión de arena, álcali y óxidos metálicos.

.- Es un material plástico y moldeable antes de enfriarse y solidificar completamente

.- Son transparentes, duros y resistentes a la corrosión

.- Son muy buenos aislantes de la electricidad

.- Son muy frágiles y aguantan mejor la compresión que la tracción

.- En construcción, el vidrio se emplea en ventanas, recubrimientos exteriores, puertas y como aislante en forma de lana de vidrio.

 

Lana de vidrio

Es un aislante térmico excelente. Se obtiene haciendo pasar hilos de vidrio fundido por un horno de aire frio, luego se juntan las fibras con resinas formando un fieltro o un colchón.

 

Vidrio plano

Su fabricación se realiza mediante el proceso de vidrio flotado, usando un baño de metal de estaño fundido:

.- en un horno a 1500°C se introduce y se funde la mezcla de arena, álcali y óxidos metálicos

.- se vierte el vidrio fundido y flota sobre el metal líquido, de forma que se extiende y queda plano y con un grosor homogéneo

.- en el mismo baño de flotación se pule el vidrio al fuego para que esté liso y ambas caras sean paralelas entre sí

.- el vidrio plano pasa por un horno templado y finalmente se corta

 

5.- Materiales compuestos

• Mortero

Mezcla de cemento, arena y agua que sirve para unir ladrillos o piedras y para enfoscar

• Hormigón

Es una mezcla en diferentes proporciones de cemento, arena, grava y agua, que se endurece (fragua) con el tiempo.

Es económico, duradero, resistente al fuego y puede ser fabricado directamente en la obra.

Tiene baja resistencia a la tracción

·         Hormigón armado.- se emplea para mejorar la resistencia a la tracción. Se fabrica echando el hormigón en un molde de madera en el que hay barras de acero, al fraguar se retira el molde.

·         Hormigón pretensado.- se incluyen cables de acero que se tensan con gatos antes de verter el hormigón en el encofrado, cuando fragua se liberan los tensores. Resiste mejor las tracciones y compresiones que el hormigón armado.

• Otros materiales

Piedra artificial, fibrocemento, refuerzo de fibra de vidrio o fibra de carbono