Durabilidad de los materiales CH Causas deterioro

Durabilidad de los materiales
Causas deterioro: madera: hongos, insectos,
acero: corrosión, oxid, hormigón: corrosión:
lixiviación, intercambio iónico, grietas, ladrillos:
hinchamiento, exposición y uso
Patologías:hongos: cromógenos: color azul;
Pudrición:blanca: hongo se alimenta de
Lignina, parda: hongo se alimenta de
celulosa.Moho;Insectos:Coleópteros xilófagos
Causas abióticas: Degradación por la luz.
Humedad atm. hielo-deshielo.Fuego.
Factores q influyen: Dicñ, Mat. Ejec. Curado
Aglomerantes (comp que unen sin reaccionar):
Horm: pasta + piedras. Asfalto: bitumen + piedras.
Madera aglomerada: trozos madera
Tipos
Aglomerantes térmicos: Asfalto-> pavimentos
Azufre ->hormigón
poliméricos: Urea formaldehido -> madera
aglomerada Resinas epóxicas- >adhesivos
aéreos e hidráulicos: Cal, Yeso, Cemento
CEMENTO HORMIGON
Propiedades se alcanzan, colocado en la obra,
curado, mezclado, transprt, compactación.
Clasificacion NCh 170 of 85: en grados según
su resistencia caracteristica especificada a la
compresión, medida en probeta cubica de 200
mm de arista ensayada a los 28 dias
H5 H10 H15 … H50
Fk= fm- st
fk: resist caracteritica, fm: resist
promedio
t: 1,645 95%, 1,242 90 %, 0,842 80 %
s=
Dosificacion: Establecer las cantidades de agua,
cemento, agregados, aditivos y adiciones
necesarias para cumplir una especificación
-
-
ajustes glanulometricos
ajustes volumetricos (ACI; NCh 170 of 85)
ACI:
1)
2)
a)
b)
c)
determinar asentamiento de cono del
hormigón: medida de la trabajabilidad del
hotmigon
determinación del tamaño maximo nominal
del agregado: NCh 1934 of 92: son
hormigones corrientes aquellos elaborados
con Dn 20 mm y 40 mm
restricciones: NCh170 of 85: el tamaño
maximo no debe ser mayor que
1/5 de la menor dimensión del elemento a
hormigonar
¾ de la menor distancia entre barras de
enfierradura
1/3 del espesor de…….
60 – 70% Ca CO3,15 – 25% Si O2,3 – 8% Al2 O30
– 6% Fe2 O3 entre 1400 y 1650C=Clinker
Clinker +Yeso a 600C = Cemento Portland
Hidratación granos:

8um/año

H20 Interlaminar:entre los sólidos, se pierde
con HR<11%

Agua absorbida, se pierde con HR<30%

Agua Libre: puede entrar o salir dependiendo
de T y humedad.
CSH Silicato cálcico hidratado 50 – 60 % vol.
Sólido pasta Estructura amorfa Tamaño 0,0001
mm Responsable resistencia
CH Hidróxido de calcio 20 – 25 % vol. Sólido pasta
Estructura cristalina Tamaño 0,01 – 0,1 mm Bajo
porte de resistencia Soluble en agua pH = 12,5
Sulfoaluminatos
Etringita Cristales aciculares Tamaño 0,001 –
0,010 mm
Monosulfoaluminato
hidratado,
Placas
hexagonales, Tamaño 0.001 mm
15 – 20 % vol. Sólido pasta, Problemas de
durabilidad en contacto con sulfatos y aluminio
Melón Extra: 80c 20p
Melón Especial: 70 c 30p
BíoBíoEsp Siderugico: 70c 30e

Finura (S.E.)
Melón Super: 4.400 cm2/gr
Melón Extra: 5.200 cm2/gr
Melón Especial: 4.300 cm2/gr
Melón M-0: 3.300 cm2/gr

Contenido de yeso
Sistema Poroso:
Grandes: mayor a 50.000 Ǻ, Aire atrapado,
exceso de agua, reducen resistencia
Macro Tamaño > 500 Ǻ ,agua sobrante – red
continua ,permeables
Meso, Tamaño 26 – 500 Ǻ, C-S-H – agua
sobrante, Efectos capilares
Micro: Tamaño < 26 Ǻ, C-S-H, retracción por
secado
Cemento Portland Puzolánico = Clinker + Yeso +
Puzolana
Adiciones Minerales: mejoran propiedades.
menor calor de hidratación. mayores resistencias.
Ahorro de energía, protección del medio ambientes
Puzolanas: Material silícico o sílico-aluminoso,
tiene poca o ninguna actividad hidráulica, pero que
finamente dividido y en presencia de agua,
reacciona quím% con el CH, formando compuestos
hidratados (C-S-H): Puzolanas, Escorias de Alto
Horno, Filler (no tienen actividad puzolánica).
Clasificación Puzolanas:
Naturales:
Cenizas
Volcánicas
(Cuarzo,
feldespato, mica y silicato aluminoso vítreo.
Molienda 45 um, textura rugosa)
;Tierras de diatomea
Artificiales: Cenizas volantes (Fly Ash):
Clase F (bajo calcio): propiedades puzolánicas.
Vidrio de silicatos con aluminio, Fierro, alcalis.
Finura 2000-3000cm2/gr. Diámetro 20um.
Clase C (alto calcio) :propiedades cementicias.
Vidrio de silicts, Mg, Al, alcalis, C3A. Finura 4000
cm2/gr, diámetro esferas 20 um.
Cenizas de cáscara de arroz Sílice amorfa >
90%, diámetro 45um, finura 600cm2/gr
Microsílice Sílice amorfa > 99%.diámetro 0,1um,
finura 200.000cm2/gr
Escorias de alto horno granulada enfriada
rápidamente: Silicatos vítreos con calcio,
magnesio, aluminio y sílice. Se debe moler a
tamaños 45 μm, Finura 5000 cm2/gr, Textura
rugosa
Inestabilidad Volumétrica
a) Retracción: reducción del volumen por
perdida de agua
b) retracción autógena: volumen de cemento +
volumen agua > volumen compuestos
hidratados, no se puede evitar
c) retracción plástica: desecación rápida del
hormigón en el estado plástico de la pasta, tº
no mayor a 30º, mayor humedad produce una
menor perdida de agua, velocidad del viento,
fenómeno reversible en estado plástico ( no
mas allá de 5 hrs)
d) retracción por secada: perdida de agua de la
plasta ya endurecida
e) Entumecimiento: aumento de volumen por
absorción
de
agua,
estructuras
permanentemente húmedas
Resistencia Cemento: Tipo, hidratación, aditivos,
a/c
Tipos

Portland puro o con adiciones
Melón Super y M-0: 100c
Clasificación:
Portland: 100% clinker
Portland Puzolánico: 70c-30p %
Portland Siderugico: 70c -30escoria
Puzolánico: 50-70c,30-50p
Siderúgico: 25-70c, 30-75escoria
Aditivos: Tipos

A: Reductor de agua al menos 5%.

B: Retardador

C: Acelerante

D: Reductor de agua y retardador

E: Reductor de agua y acelerante

F: Reduct de H2O alto rango al - 12%.

G: Reduct de H2O alto rango retardador.
Clasificación:

Plastificantes reductores de agua.

Superplastificnts reduct H2O alto rango.

Reductores de agua.

Incorporadores de agua.

Acelerantes de fraguado.

Acelerantes del endurecimiento.

Retardadores del fraguado.

Impermeabilizantes.

Multifuncionales.
Agregados Pétreos
-
-

tenaces, resistentes
peso especifico: peso normal: 2-3 ton/m3,
peso pesado > 3 ton/m3, peso ligero<2
ton/m3
estabilidad fisico-qca: que no reaccionen con
los otros elementos, que no contaminen
1) Caracteristicas superficiales:
a) origen: huevillo (esfera), chancado
(cubo)
b) superficie especifica
c) contaminación superficial
2) Caracteristicas de conjunto
Granulometricamente: - modulo finura: arenas
curvagranulometrica: arenas, gravas, agregado
combinado
graduacion
Arido bien graduado:
Tamaño maximo:
a) absoluto (Da): ultimo tamiz por el que pasa el
100% del agregado
b) Nominal: (Dn): tamiz inmediatamente inferior
a Da, cuando queda retenido el 10% o menos
de la muestra

Coeficiente de uniformidad (Cu):
Si la granulometria es muy discontinuanse define:
Coeficiente de curvatura (Cc):
Agregado bien graduado si se cumplen requisitos
para Cu y Cc simultáneamente, si es mal graduado
implica mayor uso de cemento en la pasta
Caracterizacion por densidad
a)
b)
c)
densidad absoluta= masa solido/ volumen
solido, sin poros inaccesibles
densidad real= masa solido / volumen real,
incluye volumen poroso, arenas 2,6 t/m3,
gravas: 2,7 t/m3, en la zona central
densidad aparente= masa solido/ vol
aparente, todo el volumen, poros accesibles,
inaccesibles, huecos entre granos, gravas:
1,6 t/m3, gravas 1,7 t/m3
Caracterizacion por humedad
-
seco: 0% w
humedo o semi saturado: 0<%w<%absorvido
saturado superficialmente: % abs
mojado sobre saturado: %w>%abs
Cerámicas: Materiales inorgánicos no metálicos,
constituidos por elementos metálicos y no
metálicos. Elementos unidos por enlace iónico yo
covalente.
Propiedades: Duros, frágiles, baja tenacidad, baja
ductilidad,aislante eléctrico y térmico, resistente a
ambientes agresivos.
Termofluencia:
Buena resistencia a la termofluencia. Conservan
propiedades a alta temperatura.
Altos valores de temperatura de fusión.
Choque térmico:
Se fractura en cambios bruscos de T.
Tensiones superficiales que llevan a la fractura.
– poros + densidad – resistencia choque térmico –
aislación + resistencia .
Sílice:componente imp de cerámicas y vidrios
Redes de silicatos
Feldespato: Algunos átomos de Al+3 reemplazan
iones de SI+4. Se forma una red de carga
negativa. La carga negativa es compensada por
iones alcalinos: Na+, K+, Ca+2, Ba+2. Se usa
industrialmente. Principal comp de cerámicas
tradicionales
Procesamiento de cerámicas
Preparación
de
materiales:
Cerámica+aglutinante+lubricante
ej:
Ladrillos
corrientes:
agua.
Cerámicas
especiales:
aglutinantes y aditivos.
Técnica de conformado:
Condición seca, plástica o líquida.
Conformado en frío: Prensado en seco: refractarios
y componentes
electrónicos.
Extrusión: secciones transversales huecas y
sencillas: ladrillos, tejas, aislantes.
Tratamientos térmicos:

Secado y eliminación del aglutinante
Eliminación del agua del cuerpo.
Temperatura < 100C duración 24 hrs.

Sinterización:
Proceso mediante el cual se consigue que
pequeñas partículas de un material se
mantengan unidas por difusión al estado
sólido. Transformación de un material poroso en
uno compacto.
Vitrificación:

Fase de la cerámica que se licua y rellena los
poros del material. Al enfriarse la fase líquida
solidifica y forma una matriz vítrea que une
las partículas queno se han fundido.

Fase refractaria: no se funde

Fase vítrea: se funde
Cerámicas tradicionales
Constituidas por tres componentes básicos:
Arcilla:
Silicatos de Al hidratados Al2O3 SiO2 H2O, Otros
óxidos: TiO2, Fe2O3, MgO, CaO, Na2O, K2O,
Constituye el cuerpo principal del material.
Sílice:
Óxido de silicio SiO2, Funde a alta temperatura.
Componente refractario. Feldespato de potasio:
K2O Al2O3 6 SiO2 Funde a baja temperatura. Se
transforma en vidrio y une los componentes
refractarios.
Efecto piezoelectricidad: cristales que al ser
sometidos a tensiones mecánicas adquieren una
polarización eléctrica en su masa, apareciendo
una diferencia de potencial y cargas eléctricas en
su superficie. Este fenómeno también se presenta
a la inversa, esto es, se deforman bajo la acción
de fuerzas internas al ser sometidos a un campo
eléctrico. El efecto piezoeléctrico es normalmente
reversible: al dejar de someter los cristales a un
voltaje exterior o campo eléctrico, recuperan su
forma.
Los materiales piezoeléctricos son cristales
naturales o sintéticos que no poseen centro de
simetría. El efecto de una compresión o de un
cizallamiento consiste en disociar los centros de
gravedad de las cargas positivas y de las cargas
negativas. Aparecen de este modo dipolos
elementales en la masa y, por influencia, cargas de
signo opuesto en las superficies enfrentadas.
Pueden distinguirse dos grupos de materiales: los
que poseen carácter piezoeléctrico de forma
natural (cuarzo, turmalina) y los llamados
ferroeléctricos,
que
presentan
propiedades
piezoeléctricas tras ser sometidos a una
polarización (tantalio de litio, nitrato de litio,
bernilita en forma de materiales monocristalinos y
cerámicas o polímeros polares bajo forma de
microcristales orientados)
Materiales utilizados en electrónica:
Cuarzo, Rubidio, Sal d Seignette, Cerámicas
Ladrillos Refractarios Ladrillos con alta
resistencia al calentamiento. Se requiere alto punto
de fusión
Mejores: Al2O3, MgO, caros
Refractarios
densos
de
baja
porosidad:
impermeables y resist a corrosión y erosión.
Refractarios porosos: aislantes
Morteros refractarios
Sirven para pegar ladrillos refractarios. Deben
tener un punto de fusión más alto que los ladrillos
pegados. Dos tipos de fragüe:
Al aire (contienen silicato de sodio) –
aglomerante hidráulico. Al calor
Vidros: Material cerámico obtenido a partir de
materiales inorg a altas temperaturas. Producto
inorgánico que se ha enfriado a una condición
rígida, sin cristalización.
Dureza a temperatura ambiente
Transparencia, Resistencia a la corrosión.
Estructura de los vidrios:
Óxidos formadores de vidrio:
Componentes principales: Óxido de silicio,
Óxido de boro
Óxidos modificadores de vidrio: para aumentar la
trabajabilidad: CaO, MgO
Óxidos intermediarios en vidrios:
No forman vidrio, pero se pueden incorporar lograr
propied especiales: Óxido de aluminio.
Composición de los vidrios
Sílice 99% SiO2 Difícil de fundir, útil hasta 1000º C,
baja expansión y alta resistencia al choque
térmico.
Sodo-cálcicos 71-73% SiO2 12-14%Na2O, 1012%CaO Fácil de trabajar, vidrio corriente
Al plomo 35% SiO2 58%PbO Fácil de trabajar,
decorativo. Resist a rayos X: TV.
Borosilicatos (Pyrex) 80,5% SiO2 12,9%B2O3
Buena resistencia al choque térmico. Resistencia a
la corrosión
ACEROS
Acero inoxdidable agrega cromo > 12%
Tenacidad: capacidad de disipar energía en la
rotura
Ductilidad: capacidad de alcanzar altas
deformaciones
POLIMEROS
Orgánicos, líquidos sub enfriados, no tienen tº
fusión
1)
a)
b)
2)
-
plásticos
termoplásticos: se pueden reformar o reciclar
con calor y no pierden propiedades
termoestables: se deterioran con el calor, y no
se pueden reciclar, melanina
elastómeros
alta capacidad deformación elástica, gomas
al deformarse absorben energía
orgánicos: carbono, hidrogeno y co2 en su
estructura
inorgánicos: oxigeno, silicio, caucho, silicona,
no tienen co2
Reacciones de polimerización:
Los polímeros mas sencillos se obtienen de etileno
c2h4, molécula insaturada
homopolímeros: un mismo tipo de molécula
copolimeros: diferentes cadenas de moléculas
aleatorios
alternantes
en bloque
de injerto
Termoplásticos
a)
b)
polímeros de vinilo: un átomo de la molecula
de etileno es reemplazado por otro átomo
diferente o conjunto de átomos
polímeros de vinilideno: se reemplazan 2
átomos de H de la molécula de etileno