Materiales de Construcción Conjunto de sustancias primarias que a través de procesos más o menos complejos de transformación, son utilizados para la obtención de un componente constructivo

1 - estructura interna:- burbujas- poros- capilares

2 – propiedades generales:- Físicas- Mecánicas- Especiales- Tecnológicas- Organolépticas

1- La estructura interna Componentes del material:• masa : cantidad de materia que se encuentra en una unidad de volumen• vacío : cantidad de aire contenido en la misma unidad de volumen

Cámara de aire:espacio lleno de aire en el interior de un cuerpo Grandes : permiten el movimiento del aire en su interior (condensaciones) Pequeñas: mejoran las condiciones al provocar estanqueidad en el aire

Variación de la resistencia de la cámara de aire vertical con su espesor

Tipos de cámara:• BurbujasCámaras cerradas, pequeñas de formas esféricas o elípticas ,buen coeficiente de aislación térmica con baja permeabilidad

• PorosCámaras pequeñas comunicadas entre si y con el exteriorla cantidad, su tamaño, su forma y su distribución, determinan las cualidades(térmicas, humídicas)

• CapilaresCanales muy delgados que vinculan el material entre si y con el exteriorfenómeno de capilaridad (ascensión de un líquido en función del diámetro yla forma)

1- La estructura interna

Propiedades Físicas aquellas que no afectan a la estructura y composición de los cuerpos.1/Morfología 2/Dimensiones 3/Peso Específico 4/Compacidad 5/Porosidad 6/ Higroscopicidad 7/Grado de Humedad 8/Permeabilidad 9/Absorción 10/Adsorción

Propiedades Mecánicas la resistencia que ofrecen los materiales al ser sometidos a determinados esfuerzos exteriores.1/Resistencia 2/Elasticidad 3/Plasticidad 4/Tenacidad 5/Fragilidad 6/Dureza7/Isotropía 8/Anisotropía 9/Rigidez

Propiedades Especiales1/Térmicas 2/Dilatabilidad 3/Químicas 4/Acústicas 5/Eléctricas 6/Ópticas

Propiedades Tecnológicas indican la mayor o menor disposición de un material para poder ser trabajado de determinada forma.1/Forjabilidad 2/Maleabilidad 3/Ductibilidad 4/Soldabilidad 5/Plasticidad 6/Facilidad de labra 7/Hendibilidad 8/Aserrabilidad 9/Cortabilidad 10/Cepillado 11/Pulido 12/Teñido 13/Clavabilidad 14/Atornillado 15/Encolado

Propiedades Organolépticas1/Visión 2/Tacto 3/Olfato 4/Oido

2- Propiedades generales de los materiales de la construcción

1- Por su origen: - naturales

- artificiales

2- Por su forma:- amorfos

- semi-terminados - elemento simple

Clasificación de los materiales:

1- Por su origen: - naturalesSon aquellos que mantienen sus característicasoriginales y sufren operaciones menores ej.: arenas, piedras, maderas macizas

1- Por su origen: - artificialesModifican sus propiedades originales por medio de profundas transformaciones físicoquímicas ej.: vidrios, metales, cemento

2- Por su forma: - amorfosDe forma indefinida adoptan la forma del recipiente que loscontiene

2- Por su forma: -Semi- teminados Sección transversal definida y longitud variable

2- Por su forma: -Elemento simple Forma y dimensiones definidas

Las propiedades nos permiten fijar criterios de utilización:

1. Qué utilizamos (físicas, térmicas, organolépticas)

2. Cuánto utilizamos (mecánicas)

3. Cómo utilizamos (tecnológicas)

1/Formas 2/Dimensiones:Medios para adicionar o separar partes sin modificar las propiedades originales (yuxtaposiciones, acoplamientos, cortes)

Propiedades Físicas1/Morfología 2/Dimensiones 3/Peso Específico 4/Compacidad 5/Porosidad 6/ Higroscopicidad 7/Grado de Humedad 8/Permeabilidad 9/Absorción 10/Adsorción

PF

3/Peso EspecíficoEs el peso de la unidad de volumen de un material P (Kg)γ = gamma V (m3)

El volumen de un cuerpo está constituido por 2 partes, materia concreta y espacios vacíos (Ev)

Volumen Real: es el espacio ocupado por la materia sólida que contiene el cuerpo

Si sumamos ambas partes tendremos:Vr+Ev= Va

Volumen Aparente: es el espacio que ocupa un cuerpo

PF

Al existir un volumen aparente (Va), y otro volumen real (Vr), es lógico que existan dos pesos específicos, uno aparente y otro real, por tanto tendremos

P γa=

Va

P γr= Vr

Siempre el peso específico real es mayor que el aparente, porque el Va es mayor que el Vr, salvo que el cuerpo no tenga poros en cuyo caso γa=γr

PF

PF

Peso especifico de materiales usuales de construcción

• Es la relación entre el volumen real y el volumen aparente • Podemos decir que el grado de compacidad está dado por la cantidad de

Vr, contenida en la unidad de Va

VrC = Va

C se expresa en valor absoluto

4/Compacidad

Surge de inmediato que el valor máximo de compacidad es 1, si Vr=Va, es decir, cuando el material no tiene Ev; y el valor mínimo tenderá a cero cuando el Vr disminuye. Nunca será cero, porque eso implicaría inexistencia de materia. material compacto : C_______ 1

compacidad mínima: C_______ 0

PF

Alta compacidad: Aislación hidrófugaBaja compacidad: Aislación térmica Alta compacidad: Aislación acústica

P r

C= P a

Vr C= ,tendremos:

VaEntonces,

a

C= r

PF

5/Porosidad

• Es la relación entre el volumende aire que contiene un cuerpo y su volumen aparente

Ev = Va – Vr (Espacios vacios igual a volumen aparente menos volumen real) Ev

p= Va

El valor de p, también es un número absoluto que se situa entre 0 y 1Valdrá 0 cuando el material no contenga poros y tenderá a valer 1, cuando aumente el volumen de sus espacios vacíos.

Compacidad y porosidad, para un mismo cuerpo, son complementarios C+p = 1

PF

6/Higroscopicidad• Es la propiedad de algunos cuerpos de absorber agua y modificar su peso, lo que produce un aumento de su peso específico, el aire contenido en sus poros será reemplazado por el elemento más pesado.

• El grado de humedad(H) es la relación entre el peso del agua que contiene y el peso del material seco

a: Peso del agua que impregna el materialPs: Peso del material secoPh: Peso del material húmedo

a Ph - PsH = a = Ph - Ps H = x 100 Ps PsH se expresa en porcentajeH máximo = cuerpo saturado

7/ Grado de Humedad

PF

• Propiedad de algunos cuerpos de dejarse atravesar por un líquido; intervienen el espesor, la superficie, la temperatura, la presión y la naturaleza del material.

• Factores que afectan el grado de permeabilidad:a/ Porosidad : el grado de conexión de los poros entre si incide sobre la

permeabilidad del materialb/ Temperatura: los fluidos disminuyen la viscosidad con el aumento de la

temperatura, por tanto sus moléculas pasaran a través del sólido con mayor facilidad y velocidad, lo que aumenta la permeabilidad

c/ Naturaleza del fluido: a mayor fluidez aumenta o se facilita la permeabilidad

d/ Presión: la presión que se ejerza sobre un fluido es una fuerza que aumenta la posibilidad de su pasaje a través de un cuerpo

8/Permeabilidad

PF

• e/ Capilaridad: fenómeno que se produce debido a la atracción molecular de un líquido con su medio circundante (líquido, gaseoso o sólido)se materializa en el ascenso y/o descenso de líquidos al interior de tubos cilíndricos delgados

8/Permeabilidad

PF

•Es la propiedad que tienen los materiales de atraer y retener entre sus moléculas, otras moléculas que pueden estar en estado gaseoso o líquido. La capacidad de absorción se establece midiendo la cantidad de agua que retienen en sus poros en un tiempo determinado.

9/Absorción

• Consiste en la fijación de un líquido en la superficie de un cuerpo sólido.

10/Adsorción

PF

1/ ResistenciaMayor o menor grado de oposición de un cuerpo frente a fuerzas que tratan de deformarlo

Grado de resistencia: relación entre la fuerza actuante y la sección transversal del cuerpo sobre el cual actúa

Tensión F = Kg/cm2 A

PM

Propiedades Mecánicas

1/Resistencia 2/Elasticidad 3/Plasticidad 4/Tenacidad 5/Fragilidad 6/Dureza7/Isotropía 8/Anisotropía 9/Rigidez

2/ ElasticidadCapacidad de un cuerpo de deformarse y recuperar su forma inicial una vez retirada la carga deformante.

Elasticidad Es la capacidad que tiene un material de recuperar su forma por sí solo, después de que se estira, se comprime o se retuerce. Los materiales que, como el caucho, recuperan su forma cuando cesa la fuerza que los ha deformado se llaman materiales elásticos. Por el contrario, los materiales que, como la plastilina, no recuperan su forma por si solos se llaman materiales plásticos.

3/ PlasticidadPor oposición, es la propiedad de mantener deformación una vez de retirada la carga, pero conservando su cohesión

interna.

4/ Tenasidad corresponde a los materiales capaces de admitir mayores deformaciones antes de romperse.

Tenacidad Es la resistencia que presenta un material a romperse cuando se golpea. Los materiales que, como el hierro, resisten los golpes sin romperse se llaman materiales tenaces. Por el contrario, los materiales que, como la porcelana, se rompen cuando se golpean se llaman materiales frágiles.

5/FragilidadEs la propiedad de ciertos materiales de llegar a su límite de rotura con poco trabajo de deformación, opuesta a la

tenacidad

PM

6/ Dureza Se determina por la penetración o rallado que un cuerpo puede imponer sobre otro.Dureza Es la resistencia que presenta un material a ser rayado o cortado por otro. Así,

por ejemplo, el acero es mas duro que la madera, ya que el acero puede cortar a la madera mientras que la madera no puede cortar, ni rayar, al acero.

• Escala Brinell: penetración por presión de esfera de acero• Escala Mohs: rallado superficial

PM

7/ Isotropía Se dicen isótropos a los cuerpos que presentan en todos sus puntos condiciones análogas, independientemente de la dirección considerada

8/ Anisotropía Por oposición son anisótropos aquellos que presentan condiciones diferentes de acuerdo a la dirección que actúa la fuerza

9/ Rigidez propiedad que se adjudica a los cuerpos, que para un esfuerzo dado,

sufre menores deformaciones Flexibilidad Es la capacidad que tiene un material de poderse doblar sin romperse. El papel y la tela, por ejemplo, sonmateriales flexibles. Por el contrario, el barro cocido y el vidrio son materiales rígidos, ya que, cuando se doblan, se rompen

PM

Direccion de la fibra

de la madera

1/Térmicas 2/Dilatabilidad 3/Químicas 4/Acústicas 5/Eléctricas 6/Ópticas

Calor:Magnitud que indica el contenido energético de un cuerpo (movimiento molecular)

Temperatura:Magnitud que indica la intensidad del valor medio de la energía (moléculas aisladas)

Calor específico (capacidad calórica):Es la cantidad de energía necesaria para elevar un grado centígrado la temperatura de un kilogramo de un material determinado

Propiedades Especiales

1/Térmicas

PE

Trasmisión del calor:Es lo que permite el intercambio entre un sistema y el exterior, a través de distintos medios

1 conducción: intercambio a través de la materia

2 convección: intercambio a través de los fluidos por diferencia de temperatura

3 radiación: intercambio a través del vacío(radiación solar, ondas electromagnéticas)

PE

1 conducción: intercambio a través de la materiaconductibilidad térmica: capacidad de un cuerpo de trasmitir calor (intervienen: superficie, espesor, tiempo, la diferencia de temperaturas y la naturaleza del material)

PE

Reflexión y absorción:Calor recibido: reflejado absorbido trasmitido

PE

ReflejadoTransmitido

Reirradiado Reirradiado

Exterior Interior

Aumento del volumen de un cuerpo por el incremento de la temperatura (aumento de las vibraciones moleculares que requieren mayor espacio)

2/Dilatabilidad

PE

Cálculo del ancho “A” de una junta de dilatación sellada:

Necesitaremos saber los siguientes datos:T1 = temperatura máxima a que estará sometido el paramento (p.ej.: +40ºC)T2 = temperatura mínima a que estará sometido el paramento (p.ej.: +10ºC)D = distancia que nos interesa tener entre juntas de dilatación (p.ej.: 15 ml.)C = coeficiente de dilatación térmica del material de que está construido el paramento (p.ej.: 7 x 10-6)M = capacidad de movimiento de la masilla que usaremos para sellar la junta (p.ej.: 25% => M = 0,25)

El ancho mínimo de nuestra junta de dilatación sellada será de:

A = D x (T1-T2) x C x 100 / M = 15 x (40 -10) x 7x10-6 x 100 / 0,25= 1,26 cm.

Composición :calidad y cantidad de los componentes característicos y propiedades

Estabilidad: reacciones frente a agentes externos (alteraciones)

Solubilidad: cualidad de soluble cantidad máxima de un material que puede ser disuelto en un disolvente

solución ácida: ph = 0 – 7solución neutra: ph = 7solución básica: ph > 7• ph concentración del ion hidrógeno

3/Químicas

PE

Ión Potencial de oxidación (Volt)

Li -----> Li+ + e- (litio) + 3.02 V

Na -----> Na+ + e- (sodio) + 2.92 V

Mg -----> Mg2+ + 2e- (magnesio) + 2.34 V

Al -----> Al3+ + 3e- (aluminio) + 1.67 V

Zn -----> Zn2+ + 2e- (cinc) + 0.76 V

Fe -----> Fe2+ + 2e- (hierro) + 044 V

Pb -----> Pb2+ + 2e- (plomo) + 0.13 V

H2 -----> 2H+ + 2e- (hidrógeno) 0.00 V (referencia)

Cu -----> Cu2+ + 2e- (cobre) - 0.34 V

Ag -----> Ag+ + e- (plata) - 0.80 V

Au -----> Au3+ + 3e- (oro) - 1.30 V

A mayor potencial de oxidación, los metales se corroen con mayor facilidad. El potencial de oxidación de un metal no es valor fijo, sino que varía en función de la temperatura y de la concentración del propio ión metálico, así como de los iones que reaccionan como él. Las variaciones de temperatura o la presencia de determinados tipos de sustancias pueden aumentar el potencial de oxidación y favorecer en forma muy significativa los procesos de corrosión.

PE

Corrosión Galvánica

Aislación:Capacidad de un cuerpo de impedir el pasaje de la onda sonora (masa)

Absorción:Capacidad de un cuerpo de reducir el nivel sonoro al interior de su masa (aire)

4/Acústicas

PE

Propiedades Tecnológicas

1/Forjabilidad dar forma mediante golpes

2/Maleabilidad es la capacidad que tienen algunos materiales para extenderse en láminas delgadas. Capacidad que presenta un cuerpo de ser deformado mediante esfuerzos de compresión, transformándose en láminas pudiéndose realizar en frío o en caliente. Oro, plata, estaño, cobre, cinc, plomo, aluminio, latón

3/Ductibilidad : la ductilidad es la capacidad de algunos materiales para extenderse en hilos.Capacidad que presenta un material para ser deformado mediante esfuerzos de tracción, transformándose en hilos. Plata, cobre, hierro, plomo y aluminio.

4/Soldabilidad unir intimamente a través de calor. Poseen esta propiedad los materiales férricos de bajo contenido en carbono (aceros) por presentar un amplio periodo plástico. Los metales y aleaciones que pasan bruscamente de sólido a líquido y carecen de periodo plástico no son soldables (fundición y bronce).

5/Plasticidad: la plasticidad es la facilidad que tienen los materiales para cambiar de forma sin romperse ni agrietarse. retener formas nuevas 6/Facilidad de labra 7/Hendibilidad 8/Aserrabilidad 9/Cortabilidad 10/Cepillado 11/Pulido 12/Teñido 13/Clavabilidad 14/Atornillado 15/Encolado

PT

Propiedades Organolépticas : Propiedades sensoriales   Son aquellas propiedades que, como el color, el brillo o la textura , están relacionadas con la impresión que produce el material en nuestros sentidos.

1/Visión - color: definición estética, en algunos materiales da pauta de otraspropiedades (madera, suelos). - reflexión y trasmisión de la luz: fenómenos que interactúan en el uso ycomportamiento del espacio.

2/Tacto-textura: define características superficiales .Incide en el aspecto estético y acústico.- conductividad: parametro sensible en aspectos térmicos y eléctricos.

3/Olfato olores característicos especialemente en materiales orgánicos

4/Oido respuesta sonora frente a impactos

PO