Tema 2: Propiedades físicas y...
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Tema 2: Propiedades físicas y Ensayos.
� Parte I: Propiedades físicas de los Materiales
“Comportamiento de los materiales frente a
acciones físicas exteriores”
� Parte II: Ensayos físicos de Caracterización de
Materiales
“Procedimientos de ensayo para caracterizar el
comportamiento físico de los Materiales”MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN. GRADO EN ARQUITECTURA
Curso 2012-2013. Escuela Técnica Superior de Arquit ectura.Profesor Gonzalo Barluenga Badiola
Objetivos Docentes:
• “Conocer las propiedades físicas de los
materiales de construcción y evaluar su
comportamiento frente a las acciones físicas”.
• “Conocer los diferentes tipos de ensayos
físicos de materiales e interpretar los
resultados experimentales”.
Ensayos de caracterización física de
los materiales de Construcción
• Las propiedades de los Materiales se pueden
determinar mediante ensayos de caracterización.
• Existen ensayos específicos para cada propiedad y tipo
de material de Construcción en función de su uso.
• Los resultados son de “una muestra de material”.
• Es necesario realizar series de ensayos para calcular los
valores característicos y medios de cada propiedad.
• Normalmente se realizan en laboratorio, aunque
algunos se pueden realizar en la obra o edificio (in-situ)
Tipos de Ensayos físicos
Ensayos dimensionales
Balanza hidrostática y porosimetría
Absorción por capilaridad
Permeabilidad al vapor de agua
Permeabilidad al agua
Propiedades
físicas
Propiedades
térmicas
Propiedades
hídricas
Reacción al fuego
Propiedades
acústicas
Durabilidad
Heladicidad
Dilatometría (temperatura y humedad)
Calorimetría
Absorción acústica
Aislamiento acústico
Ambientes agresivos
Ciclos envejecimiento
Combustibilidad
Resistencia a fuego
Ciclos hielo / deshielo
Ensayos dimensionales
• Se realizan para conocer las dimensiones de una
muestra de material.
• Para medidas lineales se utilizan equipos graduados
que se comparan con la muestra (reglas, calibres).
• Para medidas volumétricas se utilizan recipientes con
agua graduados (volumenómetros y picnómetros).
• La escala utilizada determina el error de la medida.
Ensayos dimensionales (longitudes)
Calibre de Medida o Pie de Rey
Ensayos dimensionales (volúmenes)
Picnómetro Volumenómetro
Ensayos de balanza hidrostática
• La balanza hidrostática mide el peso de las muestras.
• Está equipada con un gancho en la parte inferior para realizar medidas de peso sumergido.
• Es el equipo de medida que nos da más información.
• Obtenemos: Peso natural
Peso seco
Peso saturado
Peso sumergido
• Para obtener el peso seco, es necesario utilizar una estufa para evaporar la humedad natural del material.
Ensayos de balanza hidrostática
Balanza hidrostática Medida peso sumergido
Ensayos de Desecación de muestras
Estufa eléctrica para desecación de muestras (200 º C)
Ensayos de Porosimetría
• Se realizan para determinar la porosidad y el tamaño de
los poros de una muestra de material.
• La porosidad se mide con la balanza hidrostática y el
picnómetro o volumenómetro.
• El tamaño de los poros se determina mediante un
Porosímetro (de Helio, Mercurio, etc.).
• Consta de una bomba que introduce un fluido en los
poros del material y mide la presión necesaria para que
se introduzca (depende del tamaño de los poros).
Ensayos de Porosimetría
Estructura de un material poroso Porosímetro de Mercurio
Ensayos de Dilatometría
• Miden la variación dimensional de una muestra de
material cuando sufre cambios de temperatura o
humedad.
• El equipo que se utiliza consta de un elemento de
medida (longitud) o varios (volumen) y de un
generador de calor o de humedad.
• El desarrollo del ensayo requiere de un tiempo para que
la muestra modifique sus dimensiones.
• Se obtiene el Coeficiente de dilatación térmica (α) o el Coeficiente de entumecimiento (β).
Ensayos de Dilatometría
Ensayo de dilatación térmica
Comparador
Fuente de
calor
Muestra
Ensayos de Calorimetría
• Se utilizan para determinar los parámetros térmicos de
una muestra de material.
• Parámetros: Calor específico
Coeficiente de conductividad térmica
Inercia térmica
• Se realizan en calorímetros o cámaras aisladas
térmicamente.
• Requieren de una fuente de calor (o frío) y de
elementos de medida de la temperatura (termómetros).
Ensayos de Calorimetría
(Calor Específico)
Equipo de calorimetría Calorímetro
Ensayos de Calorimetría
(Conductividad Térmica)
Termómetro electrónico Ensayo de conductividad térmica
Ensayos de Calorimetría (Inercia
Térmica)
Resultado ensayo de inercia térmica (retardo de onda)
Ensayos de Succión por capilaridad
• Se utilizan para determinar la cantidad de agua
absorbida por capilaridad de una muestra de material.
• Se sitúa la muestra con su superficie inferior en
contacto con el agua de un recipiente.
• Se mantiene la muestra en agua durante 24 horas.
• Se mide la altura que alcanza el agua y se pesa la
probeta.
• El resultado se da en gramos de agua por superficie de
la muestra en contacto con el agua y altura de mojado.
Ensayos de Succión por capilaridad
Ensayo de succión
Mecanismo de succión por
capilaridad
Ensayos de Permeabilidad al agua
• Se utilizan para determinar la permeabilidad de una
muestra de material al agua líquida.
• Se aplica agua a presión sobre la superficie de la
muestra y se mide el flujo de agua que la atraviesa.
• Los aparatos utilizados se llaman Permeabilímetros.
• Como resultado se indica la presión de agua aplicada y
la masa de agua que atraviesa la muestra por unidad de
espesor y por unidad de superficie y de tiempo.
Ensayos de Permeabilidad al agua
PermeabilímetroPrincipio de funcionamiento
del ensayo
Ensayos de Permeabilidad al Vapor
• Se utilizan para determinar la difusividad de una
muestra de al vapor de agua.
• Se sitúa la muestra entre dos ambientes de humedad
controlada y se mide la masa de vapor de agua que
atraviesa la muestra por unidad de espesor y por unidad
de superficie y de tiempo.
• El resultado se refiere normalmente a la resistividad al
paso de vapor de agua (inverso de la difusividad).
Ensayos de Permeabilidad al Vapor
Ensayo de difusión de vapor
Ensayos de Absorción acústica
• Se utiliza para evaluar la cantidad de energía acústica
absorbida por una muestra de material.
• Se utiliza un tubo de ondas estacionarias (tubo de
Kundt) y se mide la reducción de energía sonora.
• La onda emitida es conocida y se mide la onda
reflejada (energía emitida menos energía absorbida).
• Determina el Coeficiente de absorción acústica para
una gama de frecuencias determinadas.
Ensayos de Absorción acústica
Tubo de Kundt
(ondas estacionarias)
Mecanismo de absorción acústica
Ensayos de Aislamiento acústico
• Sirven para determinar la capacidad de impedir el paso
del sonido de un elemento constructivo.
• Se realizan en cámaras, divididas por el elemento
constructivo.
• En un lado de la cámara se emite una presión sonora
conocida y en el otro se mide la presión sonora que ha
atravesado el elemento en estudio.
• La diferencia entre presión sonora emitida y
transmitida es el aislamiento del elemento para las
frecuencias estudiadas.
Ensayos de Aislamiento acústico
Cámara de reverberación Cámara anecoica
Ensayos de Combustibilidad
• Se utilizan para clasificar los materiales de
construcción según su grado de Reacción al fuego.
• Se calienta una muestra de material aplicando sobre su
superficie una llama.
• Se mide la combustibilidad (si arde y produce llama o
humos) y el aporte calorífico de la muestra.
• La clasificación de los materiales se realiza de acuerdo
con la normativa española y europea (Euroclases).
Ensayos de Combustibilidad
Clases de Reacción al fuego
(clasificación antigua)
Equipo de ensayo de Reacción al fuego
Ensayos de Comportamiento a fuego
• Se realizan para determinar el
comportamiento de una muestra de
material frente a una acción de
fuego.
• Se calienta la muestra en escalones
de temperatura y se pesa.
• Se determinan los cambios de masa
y de dimensiones de la muestra a
cada temperatura.
Mufla para ensayos
de fuego (1500 ºC)
Ensayos de Resistencia a fuego
• Sirven para determinar el tiempo en que un elemento constructivo mantiene sus propiedades frente a la acción de un fuego
• Se realizan en hornos de grandes dimensiones.
• Clasificación:
(Designación + tiempo en minutos en módulos de 15 min)
Europea
Aislamiento (I)
Capacidad Portante (R)
Integridad (E)
Ensayos de Resistencia a fuego
Horno de ensayo de Resistencia a fuego
Ensayos de Ciclos hielo / deshielo
• Se utilizan para determinar la Heladicidad de una
muestra de material.
• La muestra se satura de agua y se introduce en la
cámara de hielo / deshielo.
• La cámara está dotada de un programador que alterna
periodos de hielo (- 10 º C) y de deshielo (10 º C).
• Cada varios ciclos se mide y pesa la muestra para
determinar los daños producidos.
Ensayos de Ciclos hielo / deshielo
Cámara de hielo / deshielo
Ensayos en Ambientes agresivos
• Se utilizan para determinar la durabilidad de una
muestra de material frente a la acción de ambientes
agresivos.
• Se realizan en cámaras preparadas para simular los
ambientes agresivos (salino, rayos UVA, etc.)
• Se aplica la acción durante periodos de tiempo
controlados y se mide y pesa la muestra.
• También se realizan medidas de pérdida de
propiedades físicas (brillo, color, densidad, mecánicas).
Ensayos en Ambientes agresivos
Cámara de Niebla SalinaCámara de Xenón (rayos UVA)
Ensayos de Envejecimiento (ciclos)
• Se utilizan para simular la acción del clima en los
materiales a lo largo del tiempo (durabilidad).
• Se ensayan muestras de material en cámaras climáticas.
• Se aplican ciclos combinados de humedad / secado y
frío / calor.
• Es necesario calibrar los ciclos para determinar la
equivalencia entre ciclos y años de envejecimiento.
• Cada cierto número de ciclos se miden las propiedades
físicas de la muestra.
Ensayos de Envejecimiento (ciclos)
Cámara climática Ciclos de envejecimiento acelerado
Glosario de conceptos del Tema
•Dilatometría
•Envejecimiento
acelerado
•Aislamiento acústico•Porosimetría
•Ambientes agresivos•Absorción acústica•Balanza hidrostática
•Ciclos hielo-deshielo•Difusividad al vapor•Volumenómetro
•Resistencia al fuego•Permeabilidad al agua•Picnómetro
•Reacción al fuego•Succión por capilaridad•Calibre
•Combustibilidad•Calorimetría•Ensayos dimensionales
Documentación de consulta recomendada.
• Normas de ensayo UNE-EN.
• Código Técnico de la Edificación (CTE):
Parte II: Documentos Básicos.
– Seguridad en caso de incendio. DB-SI.
– Seguridad de utilización. DB-SU.
– Protección contra el ruido. DB-HR.
– Habitabilidad. Ahorro de energía. DB-HE.