clasificaciòn

CLASIFICACIÓN DE MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN

Los llamados materiales de construcción engloban a aquellos materiales que

entran a formar parte de los distintos tipos de obras arquitectónicas o de ingeniería, cualquiera que sea su naturaleza, composición o forma. Los materiales de construcción abarcan un gran número y de orígenes muy diversos, pudiéndose clasificar para su

estudio en base a diferentes criterios, siendo los más habituales su función en la obra, su intervención y su origen.

1.- Según su función en la obra, los materiales de construcción se clasifican en:

resistentes, aglomerantes y auxiliares. Los materiales resistentes son los que

soportan el peso de la obra y los ataques meteorológicos o los provocados por el uso(piedras, ladrillos, hormigón, hierro, etc.). Los materiales aglomerantes son los que sirven de ligazón entre los resistentes para unirlos en formaciones adecuadas a su función (cemento, yeso, cal, etc.). Por último, los materiales auxiliares son aquellos que tienen una función de remate y acabado (maderas, vidrios, pinturas, etc.).

2.- Por su intervención en la obra, los materiales se clasifican en: de cimentación, de estructura, de cobertura y de cerramiento. Los de cimentación son fundamentalmente los hormigones, en particular, el hormigón armado. Las estructuras pueden ser de hormigón, metálicos, de madera o mixtas. Las coberturas pueden ser de prefabricadas, metálicas, de materiales cerámicos o pétreos. Por último, los cerramientos pueden ser ladrillos, acristalados, prefabricados, etc.

3.- En función de su origen los materiales de construcción se pueden dividir en:

función de su origen, siendo este criterio el más adecuado para el estudio de las

propiedades características de los mismos, y será el que se seguirá en el desarrollo del presente tema. Presenta además la ventaja de que, a diferencia de las otras clasificaciones, no hay materiales que se repiten en los diferentes apartados. Según este criterio, los materiales se dividen en: 

Materiales pétreos

Los materiales pétreos utilizados en construcción son las rocas, que son agregados

de partículas minerales de dimensiones apreciables y de forma indeterminada,

mientras que los materiales derivados de las rocas, y que se emplean habitualmente en

la construcción, reciben el nombre genérico de piedra.

Las rocas naturales han sido, y todavía lo siguen siendo, muy apreciadas en la

construcción. Tienen, en general, la ventaja de ser muy resistentes a las condiciones medioambientales y a los golpes. En relación con las condiciones medioambientales, es de especial interés la resistencia a la rotura por efecto de la dilatación del agua que penetra en la roca al helarse; en la actualidad también es importante considerar la resistencia a los factores contaminantes como la lluvia ácida, humos, etc. Sin embargo ofrecen una serie de inconvenientes que hace que hayan sido relegadas por otros materiales de procedencia artificial. Entre estos cabe destacar el alto coste; su poca plasticidad y alta fragilidad, su poca resistencia a la tracción, aunque poseen elevada resistencia a la compresión, y su elevado peso específico.

En la actualidad, las rocas se emplean en la construcción como elemento resistente, decorativo en el recubrimiento de paredes y suelos, y como materia prima para la fabricación de otros materiales como cementos, piezas de cerámicas, etc., siendo este Ultimo su principal aplicación.

 Rocas y piedras.

Las rocas se extraen de las canteras o excavaciones, arrancándolas por medio de máquinas (piedras blandas), o por voladuras (piedras duras). En ambos casos se obtienen grandes bloques de roca sin una forma determinada. Para su uso en construcción es necesario realizar en primer lugar un desbaste, que consiste en eliminar las partes más bastas de los bloques y prepararlas para la labra, que consiste en darles las dimensiones y formas requeridas. 

 Rocas ígneas o eruptivas.

Son rocas formadas por enfriamiento y solidificación de las masas fundidas de

magma, del interior de la corteza terrestre, al salir al exterior. Las rocas ígneas están compuestas casi en su totalidad por minerales silicatos, y suelen clasificarse según su contenido de sílice. Las principales categorías son ácidas o básicas, siendo el granito ejemplo del primer grupo, y el basalto del segundo.

 Granito.

El granito es una roca que cristaliza a partir de magma enfriado de forma lenta a grandes profundidades bajo la superficie terrestre. Está compuesto por feldespato, cuarzo y mica, y de algunos otros minerales accesorios. Presentan una estructura granular cristalina, con grano grueso, mediano o fino según las condiciones de enfriamiento (velocidades rápidas favorecen el grano fino y las muy lenta el grano grueso). La coloración varía según abunde una clase de mineral u otra, siendo Página 4 de 21 generalmente de color grisáceo, aunque podemos encontrar granitos negros, blancos,

rojizos, etc.  Entre sus propiedades destaca su gran resistencia a las cargas, siendo un material muy duro, lo que dificulta su extracción; se labra mal, pero en cambio se pulen muy bien; presenta una resistencia a la helacidad baja, agrietándose también por la acción del fuego. Se emplea en toda clase de obras como pavimentos, zócalos, escalones, revestimiento de fachadas y ornamentaciones, etc. También se emplea para la obtención de gravas para la elaboración de hormigones.

 

Basaltos.

El basalto es la variedad más común de roca volcánica. Se compone casi en su

totalidad de silicatos oscuros de grano fino. Suele ser de color gris oscuro, muy duro pero frágil, de elevada resistencia a la compresión. Es una piedra menos resistente a los agentes atmosféricos que el granito, siendo atacada por el agua carbonatada, que es capaz de disolverla dando lugar a terrenos sedimentarios. El basalto se emplea en pavimentos (pequeños adoquines), bordillos de aceras, construcción de diques, etc.

Rocas sedimentarias.

Las rocas sedimentarias están formadas por fragmentos pertenecientes a otras

rocas más antiguas, y que han que han sido transformadas y erosionadas por la acción del agua y, en menor medida, del viento o del hielo glaciar. Estos fragmentos se presentan en depósitos o sedimentos que forman capas o estratos superpuestos, separados por superficies paralelas, representando cada capa un periodo de sedimento. 

 Calizas.

Las calizas son rocas formadas por carbonato cálcico, pudiendo tener un origen

químico por precipitación de soluciones bicarbonatadas u orgánico por acumulación de

restos de caparazones o conchas de mar, formadas por las secreciones de CaCO3 de distintos animales marinos. Las calizas son de colores ocre, de dureza media y fáciles de labrar y pulir. En general constituyen un excelente material de construcción. También se emplea en grandes cantidades como materia prima para la elaboración de cementos, y tratadas al fuego se calcinan dando cal.

 Áridos, arenas y areniscas.

Los áridos o gravas son fragmentos de roca de diámetro medio, entre 100 y 30mm, procedentes de la trituración de rocas, ya sea de forma natural o artificial. Se emplean en mampostería, en pavimentos, para la elaboración de hormigones, etc.

Las arenas son fragmentos producidos por de la desintegración química y mecánica de la rocas bajo meteorización y abrasión, de diámetro entre 5 y 0.2mm. Su composición es variada, pero las más frecuentes están formadas de cuarzo (sílice) con una pequeña proporción de mica, feldespato, magnetiCa y otros minerales resistentes.

Cuando las partículas acaban de formarse suelen ser angulosas y puntiagudas,

haciéndose más pequeñas y redondeadas por la fricción provocada por el viento y el agua. Desempeñan un importante papel al ser parte esencial en la elaboración de morteros y hormigones, empleándose también en el acondicionamiento del lecho para conducciones subterráneas. Se subdividen en gruesas (5-2mm), medias (2-1mm) y finas (> a 1mm). Por su origen se dividen en arenas de mina, de río, marinas y artificiales.

Las areniscas son rocas resultantes de la compactación de arenas de cantos vivos unidos por cementos naturales. Su composición química es la misma que la de la arena, y el cemento suele estar compuesto por sílice, carbonato de calcio u óxido de hierro. El color de la roca viene determinado por el material cimentador. Son rocas que se labran muy bien, usándose como revestimientos y en la fabricación de piedras de afilar y de moler.

 Arcillas.

La arcilla se compone de un grupo de minerales aluminosilicatos formados por la

meteorización de rocas feldespáticas, como el granito. El grano es de tamaño

microscópico (> de 0.002mm), y con forma de escamas. Esto hace que la superficie de agregación sea mucho mayor que su espesor, lo que permite un gran almacenamiento de agua por adherencia, dando plasticidad a la arcilla. 

 Rocas metamórficas

Las rocas metamórficas proceden de la transformación, en su composición

mineralógica y estructural, de las rocas ígneas o sedimentarias debido a grandes

presiones y/o temperaturas, producidas en el interior de la Tierra. Las rocas más importantes son el mármol y la pizarra.

 Mármol.

Los mármoles son una variedad cristalina y compacta de caliza metamórfica, que puede contener minerales accesorios como mica, serpentina, grafito, óxidos de hierro, etc. Estas impurezas proporcionan a los mármoles una amplia variedad de colores, que junto a la estructura del mismo, producen diferentes efectos y que sirven para su clasificación

 Materiales cerámicos

Se obtienen a partir de arcillas, que por la gran plasticidad que presentan en estado húmedo, son fácilmente moldeables. La plasticidad de las arcillas depende fundamentalmente del contenido en agua que posean, y de las sustancias que la acompañan como carbonatos, micas, cuarzo, etc.

Las arcillas que se utilizan habitualmente para fabricar piezas de uso industrial están compuestas por una mezcla de arcilla común y caolín, que constituyen la materia plástica, junto con otros componentes no plásticos y que se añaden con diferentes objetivos.

En cuanto a las materias plásticas, tanto la arcilla común como el caolín son

silicatos alumínicos hidratado, puro en el caso del caolín, e impuro por diversos

minerales procedentes de las rocas que la originaron en el caso de la arcilla.

En lo que se refiere a los componentes no plásticos, éstos se clasifican según su

función en: desgrasantes, cuya misión es disminuir la plasticidad de la masa evitando el agrietamiento y contracción, siendo lo más importantes la sílice, feldespatos y la chamota, que son restos cerámicos pulverizados; fundentes, que se agregan para aumentar la plasticidad y disminuir el punto de fusión de las arcillas con objeto de lograr durante la cocción el vitrificado de la pieza, lo que le confiere mayor resistencia e impermeabilidad, siendo los más importantes las micas, fosfato tricálcico y feldespatos; por último, tenemos los accesorios, que no son fundamentales para la fabricación, Sino que sirven para dar características especiales como los vitrificantes, sílice, ácido bórico, borax, etc., y los colores de decoración, óxidos y sales metálicas.

 Azulejos y gres

Los azulejos son materiales cerámicos que constan de dos capas: una gruesa de

arcilla denominada galleta, y otra fina de esmalte vitrificado, que le proporciona

impermeabilidad, resistencia al desgaste y una buena adherencia. Las galletas se fabrican introduciendo a presión arcilla fresca dentro de un molde, o mediante vaciado de barbotina, proceso que consiste en verter barbotina (arcilla líquida) dentro de un molde poroso y dejar que seque. Si las galletas no se recubren de la capa vitrificada se comercializan como baldosas cerámicas.

Una vez que se tiene la baldosa, si el esmalte es de un solo color se aplica sobre la baldosa, con silicato diluido en agua al que se agregan los óxidos que le darán color. Si tiene diversos colores o dibujos se emplean plantillas que van tapando las diferentes partes par ir aplicando los diferentes colores. Los azulejos se emplean para el revestimiento de paredes, adhiriéndose con mortero de cemento.

El gres se obtienen por cocción hasta vitrificación, obteniéndose un material muy compacto, impermeable a los líquidos y gases, inatacable por los ácidos, hongos y bacterias, muy duro, no siendo rallado por el acero y rallando al vidrio, muy resistente al desgaste, y con sonido metálico por percusión. La pasta empleada en su fabricación está compuesta por un 30-70% de arcilla, 30-60% de cuarzo y 5-25% de feldespato.

Se presenta en dos variantes, el gres común y el gres fino, sometiendo en ambos casos las pasta a un solo proceso de cocido a unos 1.300º. El gres común se obtiene a partir de arcillas ordinarias, mientras que el gres fino se obtiene a partir de arcillas

refractarias a las que se añaden fundentes a fin de rebajar el punto de fusión. Cuando está a punto de finalizar la cocción se impregnan las piezas con sal común, que reacciona con la arcilla formando una capa delgada de silicoaluminato alcalino vitrificado, que le confiere al gres su vidriado característico.

                                            Porcelanas y lozas

La loza es un material de fractura blanquecina después de cocidos, ligero, poroso y  absorbente, teniendo que ser recubierta con un esmalte para hacerlas impermeables y

duraderas. La loza más importante en construcción es la loza sanitaria, que se fabrica con una pasta formada por un 40-50% de arcilla, 32-54% de cuarzo y 8-15% de feldespato. Se trata de una loza muy compacta, que se recubre de un grueso esmalte, constituyendo un producto parecido a la porcelana que se denomina semiporcelana.

La porcelana se obtiene a partir de arcillas muy puras, en especial caolín, a la que se añade cuarzo como desgrasante y feldespato como fundente. Se trata de un material muy duro pero frágil, de color blanco o traslúcido. Para que un producto pueda considerarse como porcelana es necesario que haya sufrido dos procesos de cocción, uno primero a unos 1.000-1.200º, y un segundo a temperatura más alta, que puede alcanzar varios miles de grados. Realmente no se suele emplear en construcción, salvo Página 10 de 21en la industria química por su gran resistencia a los ácidos o en aislantes eléctricos, dedicándose fundamentalmente a la fabricación de vajillas y objetos decorativos.

                                   Vidrios.

El vidrio es una sustancia amorfa fabricada sobre todo a partir de sílice fundida a altas temperaturas. El vidrio es una sustancia amorfa, se enfría hasta solidificarse sin que se produzca cristalización, que se halla en un estado vítreo en el que las unidades moleculares, aunque están dispuestas de forma desordenada, tienen suficiente cohesión para presentar rigidez mecánica.

-Materiales aglomerantes.

Los materiales aglomerantes son aquellos materiales que, mezclados con agua,

forman una masa plástica capaz de adherirse a otros materiales, y que al cabo del tiempo, por efectos de transformaciones química, fraguan, es decir, se endurecen reduciendo su volumen y adquiriendo una resistencia mecánica.

Los materiales aglomerantes se suelen clasificar en aéreos e hidráulicos. Los

aglomerantes aéreos son los que fraguan y endurecen en el aire, siendo incapaces de adquirir cohesión en un medio húmedo. Dentro de este grupo se encuentran el yeso y la cal grasa o aérea. Por su parte, los aglomerantes hidráulicos son aquellos que fraguan y endurecen en el aire y en un medio húmedo. Dentro de este grupo están el cemento y la cal hidráulica, así como los morteros y hormigones.

   Yeso.

Se trata de uno de los aglomerantes más conocidos y utilizados desde la

antigüedad. Se obtiene por la deshidratación parcial o total de la piedra de yeso o algez, que es un mineral cuya composición química es sulfato cálcico dihidratado, y también de la anhidrita, que es el sulfato cálcico anhidro, aunque este mineral absorbe rápidamente agua convirtiéndose en algez.

Cal.

La cal se obtiene por la calcinación de rocas calizas trituras, a temperaturas

superiores a los 900ºC, formándose la denominada cal viva que es óxido cálcico. Para usar la cal viva es necesario añadirle agua, operación que se denomina apagado de la cal, y en la que el óxido de calcio se convierte en hidróxido cálcico, que es la denominada cal apagada. Esta operación debe realizarse con precaución ya que la reacción química que tiene lugar es fuertemente exotérmica, y puede realizarse de diversa formas como son: Apagado espontáneo, que consiste simplemente en dejar los terrones de cal viva al aire, siendo el proceso lento además de absorber CO2; Apagado por aspersión, en el que se riega con aproximadamente un 25-50% de agua la cal viva, tapándose posteriormente con arena, de forma que puede conservarse durante algún tiempo; Apagado por inmersión de los fragmentos de cal viva en agua durante un minuto, depositándolos posteriormente en cajas para que se disgreguen;

Apagado por fusión, que es el empleado normalmente en la obra y que consiste en mezclar la cal viva con arena y agua; Apagado en autoclave con vapor de agua inyectado a presión, se trata de un método rápido que da pastas más plásticas, lo que permite enlucidos más fáciles de extender con la llana.

Cementos.

El término cemento se aplica, con carácter general, a cualquier producto que

presente propiedades adhesivas y sea capaz de unir partes o piezas de un objeto o construcción. Así,, con esta denominación se engloban productos de muy diversa índole constituidos por sílice, alúmina, resinas sintéticas, etc. Tal y como se señaló anteriormente, los cementos empleados en construcción son aglomerantes hidráulicos formados por una mezcla de caliza, arcilla y otras sustancias, que cuando se les añade agua forman una masa de elevada plasticidad, y al perder la sufren un proceso de fraguado y endurecimiento, permaneciendo prácticamente estables.

 Cemento Portland.

Los cementos Portland típicos consisten en mezclas de silicato tricálcico

(3CaO·SiO2), aluminato tricálcico (3CaO·Al2O3) y silicato dicálcico (2CaO·SiO2) en diversas proporciones, junto con pequeñas cantidades de compuestos de magnesio y hierro. En la industria cementera, las materias primas empleadas para la obtención de los cementos son la piedra caliza y arcillas, en una proporción de 3 a 1, junto con otros productos que contengan óxido de aluminio y óxido de silicio. De todo ello resulta una composición final del cemento de: un 60% de cal, 19% de óxido de silicio, 8% de óxido de aluminio, 5% de hierro, 5% de óxido de magnesio y 3% de trióxido de azufre.

                    

Materiales compuestos.

Morteros.

El mortero es la mezcla de uno o más aglomerantes junto con agua y arena,

pudiéndose añadir también otros componentes o aditivos para mejorar las propiedades, y que sirve como elemento de unión entre materiales, y como revestimientos en enlucidos o enfoscados. Cada tipo de mortero se nombra con el nombre del aglomerante empleado en su elaboración, hablándose de mortero de yeso, de cemento, etc., y cuando hay dos aglomerantes se denominan morteros bastardos.

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 Hormigones.

En la actualidad, la mayor parte del cemento que se produce se emplea en la

fabricación de hormigón por el gran número de aplicaciones que tiene, empleándose en cimientos, forjados, columnas, etc., etc.

Hormigón armado: Se trata de un hormigón al que se le introducido una armadura de varillas o barras de acero. De esta forma se logra un material resistente tanto a la compresión, aportada por el hormigón, como a la tracción, aportada por la estructura metálica. Para la construcción de elementos con hormigón armado, se introduce la armadura en el interior del encofrado y a continuación se vierte el hormigón. Si se trata de un elemento horizontal como una viga, la armadura metálica se sitúa en la parte inferior del elemento, que es la sometida a tracción al aplicar un esfuerzo de flexión.

Hormigón pretensado: Es una variedad de hormigón armado, cuyas barras

metálicas han sido tensadas antes de que se produzca el fraguado del hormigón,

manteniéndolas tensadas hasta el endurecimiento del hormigón. De este modo, se crea una compresión previa del hormigón, de forma que, además de las características mecánicas del hormigón armado, se logra mejorar sustancialmente la resistencia a la tracción. 

 Hormigón ciclópeo:Es un hormigón en el que se introducen mampuestos o bloques de piedra, empleándose sólo en obras de poca importancia. 

Hormigón de cascotes: Es el elaborado con restos de ladrillos y hormigones como áridos.

Hormigón ligero: Se prepara empleando rocas volcánicas, piedra pómez o grava volcánica, como árido. Su densidad es menor, pero poco resistente aunque es buen aislante térmico. 

Hormigón percolado: Se elabora colocando primero la grava en la obra, y a continuación se vierte o inyecta el mortero de cemento.