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Puno, Setiembre de 2015Puno, Setiembre de 2015

PIEDRAS Y MATERIALES DE PIEDRAS Y MATERIALES DE CONSTRUCCIONCONSTRUCCION

MATERIALES DE MATERIALES DE CONSTRUCCIONCONSTRUCCION

INTRODUCCIÓN Abordaremos en este tema el estudio de todos aquellos materiales que se emplean en la construcción de edificaciones, puentes, carreteras, obras hidráulicas, 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, 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

PIEDRAPÓMEZ

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 GRAVACAOLÍN

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…)

PRODUCTOS DEBARRO 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 VIDRIOHUECO 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 dellaminado, muy usado para fabricarvidrio de ventana. Se utiliza comocebo una lámina metálica que se aproxima al vidrio fundido y se estiraen 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.

APLICACIONES DEL VIDRIO TEMPLADO

VIDRIO ARMADO CONCAPA DE POLÍMERO

VIDRIO ARMADO CONMALLA METÁLICA

VIDRIOS DESEGURIDAD

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

FIBRAÓPTICA

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, tubos, baldosas, etc

PREPARACIÓN DE MORTERO DE CEMENTO

ENLUCIDO DE YESOAPLICACIÓN EN OBRA DE CONSTRUCCIÓN

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. 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 2-3% 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.

PILARES DE HORMIGÓN ARMADO

CABEZA DE AMARREDE TENSADO DE VARILLAS

ELEMENTO DE HORMIGÓN ARMADOTRABAJANDO A FLEXIÓN

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.

FABRICACIÓN DE UN HÍBRIDO DE FIBRA Y RESINA POLIMÉRICA

PLACA DEFIBROCEMENTO