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MATERIALES CERAMICOS Introducción El empleo de utiles de cerámica se remonta a tiempos muy antiguos, desde que se descubrió que amansando barro, dándole variedad en las formas y posterior secado al sol, se le confería a este elemento una dureza tal que permitía ser utilizado en construcciones. Inicialmente, estos útiles se aplicaron a la construcción de edificios primitivos mediante la utilización de ladrillos secados al sol y muros de adobe. Profundizando, como siempre ha ocurrido, en el perfeccionamiento del producto elaborado, se optó por una cocción de la cerámica, en lugar de proceder al secado de la misma por asoleamiento o al aire. Actualmente, se fabrican gran variedad de elementos para aplicar en la construcción de una edificación. Estos materiales de construcción, susceptibles a la utilización de diferentes calidades de arcilla y procesos de obtención, ofrecen una gran variedad de piezas, formatos y calidades, tales como los ladrillos, tejas, azulejos, bovedillas, aparatos sanitarios, etc. Así pues, los materiales cerámicos son pétreos prefabricados a base de arcillas seleccionadas y cocidas a distintas temperaturas. De esta manera los materiales prefabricados de caracteristicas pétreas fueron sustituyendo a la mayoría de los materiales pétreos naturales. Naturaleza de las arcillas Las arcillas proceden de la descomposición de rocas de diferentes tipos. Sus propiedades y aplicaciones dependen del tipo de roca de procedencia. En la Naturaleza abundan las arcillas micáceas, que forman el principal componente plástico de los materiales cerámicos. También pueden formar parte de la materia plástica las arcillas caoliníticas, con alto contenido en caolín, y las arcillas alumínicas, con un alto punto de fusión. Tanto las caoliníticas como las alumínicas se emplean en la fabricación de porcelanas, gres sanitario, piezas refractarias, etc. Para obtener gres y loza se utiliza una mezcla de arcilla micácea y caolinítica.

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MATERIALES CERAMICOSIntroducción

El empleo de utiles de cerámica se remonta a tiempos muy antiguos, desde que se descubrió que amansando barro, dándole variedad en las formas y posterior secado al sol, se le confería a este elemento una dureza tal que permitía ser utilizado en construcciones.

Inicialmente, estos útiles se aplicaron a la construcción de edificios primitivos mediante la utilización de ladrillos secados al sol y muros de adobe.

Profundizando, como siempre ha ocurrido, en el perfeccionamiento del producto elaborado, se optó por una cocción de la cerámica, en lugar de proceder al secado de la misma por asoleamiento o al aire.

Actualmente, se fabrican gran variedad de elementos para aplicar en la construcción de una edificación. Estos materiales de construcción, susceptibles a la utilización de diferentes calidades de arcilla y procesos de obtención, ofrecen una gran variedad de piezas, formatos y calidades, tales como los ladrillos, tejas, azulejos, bovedillas, aparatos sanitarios, etc.

Así pues, los materiales cerámicos son pétreos prefabricados a base de arcillas seleccionadas y cocidas a distintas temperaturas. De esta manera los materiales prefabricados de caracteristicas pétreas fueron sustituyendo a la mayoría de los materiales pétreos naturales.

Naturaleza de las arcillas

Las arcillas proceden de la descomposición de rocas de diferentes tipos. Sus propiedades y aplicaciones dependen del tipo de roca de procedencia.

En la Naturaleza abundan las arcillas micáceas, que forman el principal componente plástico de los materiales cerámicos. También pueden formar parte de la materia plástica las arcillas caoliníticas, con alto contenido en caolín, y las arcillas alumínicas, con un alto punto de fusión. Tanto las caoliníticas como las alumínicas se emplean en la fabricación de porcelanas, gres sanitario, piezas refractarias, etc.

Para obtener gres y loza se utiliza una mezcla de arcilla micácea y caolinítica.

Como materia prima plástica se contemplan las arcillas que se acaban de indicar, y como materia prima no plásticas se utilizan los colorantes, fundentes, desengrasantes…

Una de las principales caracteristicas de la arcilla para uso industrial es la plasticidad, la cual se controla por el agua que se añade a su amasado (agua de amasado). Al secarse la arcilla, pierde esa agua de amasado, volviéndose rígida.

Si la arcilla, una vez endurecida, recibiese agua, recuperaría su estado original, convirtiéndose entonces en un material plástico incapaz de soportar carga alguna. Para evitar esto, se cuece la arcilla endurecida a una temperatura de unos 1000 grados C, con lo que se funden las sustancias que la acompañan, llenando los poros de la masa, dandole unas propiedades y estructura diferentes a la de la arcilla cruda. Con la cocción, la arcilla se vuelve más densa, menos porosa y más resistente.

Obtención de los materiales cerámicos

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El proceso de obtención de las arcillas para hacer materiales cerámicos pasa por las siguientes fases:

- preparación de las arcillas. Selección- Amasado y moldeo de las pastas.- Desecación y cocción de los productos moldeados.- Esmaltado ( si corresponde)

Preparación de las arcillas

Las arcillas suelen extraerse en canteras a cielo abierto y por medios mecánicos. Quiere esto decir que se encuentran mezcladas con otros elementos y que para su utilización se debe proceder a su preparación, que puede realizarse por dos procesos:

a) Vía húmeda : Una vez triturada la tierra arcillosa, se deslíe en agua para conseguir separar raíces, piedras, etc. Las materias pesadas se depositan en el fondo y las más ligeras en la superficie, obteniéndose una masa arcillosa que se almacena en unos fosos de sedimentación.

b) Vía seca: Por medio de unos molinos, se reduce la arcilla en polvo, y se mezcla posteriormente en unos amasadores.

Vista de una cantera de arcilla. Fabrica ALMAR Por vía seca. Molino para reducir la arcilla en polvo.

Amasado y moldeo de las pastas

Antiguamente se procedía al amasado extendiendo la arcilla sobre una era y sometiéndola a un pisado continuo de caballerías

o personas. Actualmente se realiza a través de amasadoras-mezcladoras de rulos o de cilindros de diferentes clases, a las cuales se les añade el agua necesaria mientras se amasa, obteniéndose las pastas.

El moldeo es la operación de dar una forma determinada al elemento elaborado. Hay que tener en cuenta la contracción lineal que experimentan las pastas en la desecación y cocción (disminución de volumen debido a la pérdida de agua). El moldeo puede realizarse a mano y a máquina.

a) A mano: La consistencia de las pastas debe ser muy blanda, para adaptarse al molde que la contiene. El molde se llama gradilla.

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b) A maquina: se utilizan 3 sistemas:

- Con máquina de hilera o galletera: Es el sistema más utilizado, también denominado extrusión. El proceso consiste en empujar la masa a través de una boquilla con la forma de la pieza que se esté fabricando. Este empuje se puede llevar a cabo mediante tornillos sin fin (el sistema más empleado) o pistones. La máquina que realiza la extrusión se llama extrusora o galletera.

- Prensa de moldeo: Consiste en colocar la masa entre dos moldes y ejercer presión con una prensa. Este sistema por prensado se emplea en la fabricación de ladrillos cuando se necesita una apariencia impecable y en la fabricación de tejas.Para fabricar tejas, se prepara primero por estrusión una “galleta” o lámina plana a la que posteriormente se da la forma cónica característica por prensado. La consistencia requerida de la pasta para este proceso es seca o seca-plastica.

- Moldeo por colado: Consiste en verter una pasta muy fina y fluida (barbotina), en un molde. Va bien para piezas de loza y porcelana.

Desecación y cocción de los productos moldeados

Los productos cerámicos, obtenidos por cualquiera de los métodos de moldeo, deben someterse a una desecación para eliminar el agua del amasado.

Si se introduce una pieza de arcilla al horno, se romperá debido a la rápida perdida del agua del amasado, por el calor. Conviene que el agua del amasado se reduzca antes de la cocción. Antiguamente se hacía al aire libre, hoy se realiza a través de secadores construidos alrededor de un horno o en galerías por las que circula el aire caliente.

Una vez terminada la operación del secado, los productos cerámicos pasan a la operación de cocción, que les conferirá propiedades pétreas. Las temperaturas alcanzadas varían en función del tipo de arcilla y tratamiento recibido (1000 -1500 C). Existen diferentes tipos de hornos:

- Hornos intermitentes : Estos tipos de hornos son muy variados, compuestos generalmente por dos o tres cámaras superpuestas y comunicadas por un conjunto de conductos.

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- Hornos continuos: Pertenecen entre otros, el horno Hoffman y el tunel, basados en la circulación de aire caliente por diversas galerias.

Esmaltado

Consiste en recubrir las piezas cerámicas con una capa de material vitreo para mejorar su aspecto, impermeabilidad y resistencia al desgaste.

Se aplica en azulejos, aparatos sanitarios y en infinidad de cerámica decorativa.

El esmalte se consolida en alta temperatura, aunque se aplica frío antes de hornear. Se hace una vez para ahorrar energía y precio.

Propiedades de los materiales cerámicos

Por su gran trascendencia en construcción, se destacan cuatro propiedades de los materiales cerámicos: resistencia mecánica, heladicidad, color e impermeabilidad.

1) Resistencia mecánica: Nos referimos a los distintos esfuerzos que pueden soportar, sin romperse. Está respuesta varia según el proceso de fabricación, siendo inferior el hormigón y notoria en el acero.

2) Heladicidad: Resistencia a la rotura como consecuencia de la acción reiterada de las heladas. La mayoría de los materiales cerámicos no son heladizos, son resistentes, con lo que aventaja al hormigón.

3) Color: depende del tipo de arcilla utilizada y de la cocción, aunque puede modificarse por colorantes. Si esta muy cocido es muy marrón y una cocción irregular produce colores rojizos y marrones.

4) Impermeabilidad: es básico en la construcción, pues impide el paso del agua.

PRODUCTOS CERÁMICOS

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Se atiende a la textura de su masa, se clasifican en:

- porosos: Tienen una fractura (caracteristica que presenta el material al ser quebrado) porosa, aspera y de aspecto terroso. Pertenecen a este grupo, las tejas, ladrillos, tubos, aparatos de loza y de gres. Se utiliza directamente en obra.

- Compactos: Tienen una fractura compacta, fina y de aspecto vitreo. Pertenecen en este grupo los materiales refractarios y los de porcelana (son difícil de cortar)

Ladrillos

Historia

El uso del ladrillo como elemento constructivo, se conoce desde la antigüedad. Así, la palabra actual que se emplea para designar el adobe proviene del término egipcio dbt "ladrillo de barro crudo". La materia prima para la conformación y elaboración de ladrillos es la arcilla. Los primeros núcleos de habitación, en los que aparecen construcciones realizadas en material imperecedero, se dan en Mesopotamia (Tell Mureybet y Ali Kosh) en el IX milenio a. C. Se trata de casas rectangulares construidas en tapial (mezcla de tierra, arcilla y elementos aglutinantes) de características muy primitivas. En el

VIII milenio a. C. se detectan en Mureybet viviendas edificadas con bloques calcáreos unidos por mortero de arcilla. Simultáneamente, en Ali Kosh aparecen los primeros ladrillos de adobe, aunque de muy pequeño tamaño y destinados a conformar depósitos y pequeños almacenes. Estos serán los sistemas de construcción hasta que durante el período de Samarra (año 5500 a. C.) se comiencen a erigir edificios con ladrillos de adobe. En el año 3000 a. C. aparece el ladrillo cocido (Palacio de Nippur en Mesopotamia), usándose como elemento decorativo y cubrimiento de muros realizados en adobe.

Posteriormente la cultura del imperio romano fue la gran difusora de la construcción en ladrillo. Esta manera de diseñar y construir edificios, casas, templetes, muros, delimitaciones, etc., permitió la edificación de los vastos complejos monumentales del Imperio. Esta tarea hubiera sido muy difícil de completar con cualquier otro material. Por ejemplo, los monumentos erigidos con ladrillo podían ser recubiertos con piedra y estuco para mejorar el acabado. De esta forma, los romanos se convirtieron en los grandes difusores del uso del ladrillo, pues a su accesibilidad se añadía la posibilidad de producir grandes cantidades a corto plazo, con la consiguiente reducción de costos y de tiempo. Además, constituían un material muy resistente que podía conseguirse de diversas formas y tamaños.

Terminología

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- aristas: o Arista mayor sogao Arista media tizóno Arista menor Grueso.

- Caras :o Mayor tablao Media cantoo Menor testa

Clases de ladrillosLa clase de un ladrillo queda definida por las características siguientes: tipo, calidad, formato y resistencia.

Se designa por una expresión abreviada.

1) sigla de su tipo, ej.: M (ladrillo macizo)2) Numero ordinal de calidad3) Formato expresado por las tres dimensiones de mayor a menor cm.4) Resistencia nominal, representado por mayusculas y numero de resistencia.

Ej: ladrillo M 2º - 29x14x6.5 – R 100

Tipos de ladrillos

Macizo, perforado, hueco y especial.

- Macizo: ortoedros compactos o con rebajes de profundidad max. 0,5 cm. Dejan al completo un canto y las 2 testas.

Pueden llevar taladros en las tablas para aligerar su peso y facilitar el trabajo con el mortero, con un volumen de taladro no superior al 10%. La norma establece que la sección de cada taladro debe tener un área en la tabla no superior a 2,5 cm2. El espesor c de los tabiquillos o partes macizas entre taladros no debe ser inferior a 1 cm y el espesor “a” de los tabiquillos exteriores no será inferior a 2 cm.

La sigla de los ladrillos macizos es “M”.

- Perforado: Son ortoedros con taladros practicados en las tablas de un volumen superior al 10€ y las seccion A y espesores “c” y “a” de los tabiquillos según condiciones establecidas para los macizos.

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La sigla de los ladrillos perforados es “P”.

- Hueco: Son ortoedros con taladros practicados en las tablas que no cumplan las condiciones establecidas para macizos y perforados, u ortoedros con taladros en canto o testa.

La sigla de estos ladrillos es “H”.

- Especiales: Además de los tipos fundamentales reseñados, pueden emplearse en los muros resistentes otros tipos de ladrillos aplantillados, es decir, de formas diferentes a las del ortoedro. Los rebajes o taladros deben cumplir las condiciones establecidas para los macizos.

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Calidades de los ladrillos

Se fijan tres calidades:

- Calidad 1ª: Estos ladrillos cumplirarn una condicion estricta en cuanto a su color, según convenio especial o costumbre en cada region: no tendran manchas, eflorescencias (manchas blancas en la superficie) ni quemaduras y carecerán de imperfecciones y desconchados aparentes en aristas y caras.

- Calidad 2ª: No tendran imperfecciones que impidan su empleo en fabricas vistas; careceran de desconchados que afecten mas del 15% de la superficie vista de las piezas.

- Calidad 3ª: Las desviaciones no mayores que las tolerancias que figuran a continuación:

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Formato y dimensiones

El formato es la caracteristica geometrica definida por las tres dimensiones de soga, tizon y grueso, del ortoedro circunscrito.

Las dimensiones nominales de los ladrillos se ajustarán según la norma a las siguienes medidas, en centímetros:

Resistencia

Resistencia a compresión de una clase de ladrillo es el valor caracteristico de la tension aparente de rotura, normalmente a la tabla, en kg/cm2.

El fabricante garantizara para cada clase de ladrillo su resistencia a compresión en kg/cm2. ajustada a uno de los valores siguientes:

- ladrillos macizos: 70, 100, 150, 200, 300- ladrillos perforados: 100,150,200,300- ladrillos huecos: 30,50,100,150,200

No se admiten ladrillos con resistencias inferiores a las siguientes:

- ladrillos macizos: 70 kg/cm2- ladrillos perforados: 100 kg/cm2- ladrillos huecos: 30 kg/cm2.

Defectos en los ladrillos

Pueden presentarse los siguientes defectos:

- Eflorescencias: manchas blancas en la superficie producidas cuando un ladrillos humedo se seca y el agua deposita en su superficie sales que ha disuelto del interior de la pieza. Debe, pues, comprobarse que los ladrillos no contengan sales capaces de producir dicha eflorescencia.

- Coccion insuficiente: si estan insuficiente cocidos, no tienen la resistencia que se les requiere. Para comprobar si esta bien cocido, el sonido emitido al ser golpeado debe ser claro y metalico y presentar un color uniforme al proceder a su rotura.

- Caliches: son granos blanquecinos de materia caliza. Estos granos, al humedecerse, aumentan de volumen, produciendo desconchaduras.

- Fisuras: Provocadas por diferentes causas, como puede ser un secado insuficiente.- Exfoliaciones: Son formaciones laminares en la estructura del ladrillos, pudiendo provocar

la rotura del mismo cuando está expuesto a la intemperie.

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Tejas

Elementos pororos para acabados de cubiertas inclinadas. Hay una variación de pendiente de las mismas.

Son de color rojizo, aunque tambien se pueden colorear y darles acabados diferentes mediante barnices vidriados y esmaltes.

Hay dos tipos de cubiertas:- plana: pendiente corta- Inclinadas

Otra funcion a parte de cobijo, desprender el agua, reconducir el agua a un punto. La teja es el ultimo material que esta en contacto con el exterior.

Pendiente: no se mide en grados si no en %

La teja tiene un limite. No sobre pasar el 30 %

Si pronunciamos mas la pendiente para la teja, es demasiado inclinado y costara sustentarse.

La ubicación es basico para una determinación de un material constructivo para resolver la climatología, para un acabado.

Se intercalara las piezas para que el agua caiga mejor.

Características

Las tejas deben cumplir las siguientes caracteristicas:- Ser impermeables: sometidas al ensayo correspondiente, no deben gotear antes de las 2

horas.- Resistencia minima a la flexion de 120 kg/cm2.- Tener cantos vivos, rectos y superficies lisas.- No ser heladizas.- Carecer de manchas y eflorescencias.- Al golpearlas, deben tener un sonido claro y metálico.

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Diferentes tipos de tejas

Existen varios tipos de tejas, las mas empleadas son: teja árabe, flamenca, plana, nórdica y mixta:

a) Teja arabe: Es el tipo mas comun, constituida por una lamina curvada con un extremo mas estrecho que el otro, facilitando e] encaje entre ellas. E] peso aproximado de cada teja es de 2kg y el numero que se necesita para formar un metro cuadrado de cubierta es de 25.

b) Teja flamenca: Derivada de la arabe, consiste en una lamina ondulada con seccion en forma de S, que une en un solo eJemento dos tejas arabes (colocadas una cara arriba y otra cara abajo).

c) Teja plana: Uiminas de ceramica, planas o ligeramente curvadas, con forma rectangular 0 de escudo. En los laterales llevan rebordes para facilitar el encaje entre ellas.

d) Teja nordica: La cara vista es claramente ondulada, sin alcanzar la curvatura de la flamenca. Tambien lleva rebordes laterales para faciljtar el encaje entre ellas.

e) Teja mixta: Es una combinacion entre la teja plana y la arabe, de rebordes similares a la nordica. Una variante es la romana, que es la mas utilizada.

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Materiales cerámicos para revestimientos y pavimentación

Ademas de los ladrillos y tejas, hay otros materiales destinados a revestimientos y pavimentación. Se contemplan:

a) barro cocido: Material cercamico, cocido a 900 grados, sin llegar a vitrificar. No tiene esmaltado y tiene aspecto rustico, con variación de tonos, superficies no lisas.

b) Ceramica esmaltada: sirve para revestir y pavimentar. A parte d la coccion tienen un baño especial de esmalte, con acabado vitrificado y brillo caracteristicos. Sirve para baldosas rectangular o cuadrada.

c) Gres: Está compuesto de arcillas seleccionadas de muy buena calidad, capaces de vitrificar a baja temperatura. Es un producto muy resistente, duro, impermeable ) de gran durabilidad, que puede emslatarse o no. Por sus cualidades, es muy indicado en cuartos de baño, lavaderos, cocinas, industrias quimicas y ali menlarias, laboratorios, cllnicas, etc.La variante de gres de mayor calidad es e] mosaico de gres, que posee todas las propiedades del gres cenlmico, pero esta siempre esmaltado y tiene Ul1amayor variedad de coloraciones. Es un materia usual en e] revestimiento de piscinas (junto con los azulejos)y sus zonas de acceso.

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Materiales ceranlicos para sanitarios

Los denominados aparatos sonitarios se fabrican colocando una pasta muy fina (barbotina) de arcilla pobre de hierro en un molde para que se adhiera en el. Posteriormente se vacía la barbotina sobrante, quedando solo la capa que forma la pieza. Al secarse se contrae, soltandose del molde, y se procede a su secado y cocción.

Par ultimo se esmalta y se vuelve a hornear a una temperatura inferior.

Los productos principales para sanitarios son la loza sanitaria y el gres porcelanieo.

Materiales ceramicos refractariosSe denominan refractarios par mantener sus propiedades a altas temperaturas y conservar su resistencia mecánica.

Se utilizan tipos de arcilla muy diversos para su fabricación, en función del uso de dichoselementos. Se emplean en la construcción de homos industriales, en la formación de chimeneas, etc..

Otros productos ceramicos

Hay otras elementos de construccionn, tambien ceramicos, diferentes a los expuestos anteriormente. Destacan:- Machihemabrdos: Son similares a los tochos huecos (mahón), con tres 0 mas perforaciones.Se caracterizan por tener un borde acanalado y otro con resalte, facilitando la union de las piezas diferentes.- Tablones ceramicos: Parecidos a los supermahones, pera con 6 o 7 huecos.- \lierteaguas: Son piezas ceramicas que impiden que el agua pueda acumularse en la repisa de debajo de las ventanas. Son de medidas variables y tambien pueden estar fabricados con otros materiales.- Zuncho: Pieza ceramica con tres caras y un interior completamente hueco, permitiendo el paso de cables y tubos que han de colocarse en el interior de la pared.

Hay otros materiales comos las celosias ceramicas (elementos decorativos y que tamizan lavision); bovedillas ceramicas para la construccion de forjados, bloques ceramicos parecidosal hormigon; conductos de ventilacion; etc.

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