INTRODUCCION

INTRODUCCION
Los materiales cerámicos ( del griego ¨keramos¨ ) son producto del cocimiento de tierras arcillosas
previamente moldeadas.
Por la necesidad del hombre de adaptarse al ambiente en que vive y utilizar las cosas que lo rodean, el ladrillo
hizo su aparición en la antigüedad en todas aquellos paÃ−ses en los que faltaba la piedra y abundaba la
arcilla.
La técnica de cocer arcillas para producir ladrillos y baldosas tiene mas de 4000 años. Se basa en que los
suelos arcillosos (que contienen entre 20 y 50% de arcillas) experimentan reacciones irreversibles,
calentándolos a 850-1000 a.C., en los cuales las partÃ−culas se entrelazan mediante un material cerámico
vidrioso.
Antecedentes históricos del amasado y cocido de arcillas:
a ) cacharrerÃ−a ( Egipto, 3.000 A.C. )
b ) gres y porcelana ( China , 100 A.C.)
Tipos de cerámica. Los materiales cerámicos provienen de arcillas sometidas a distintos procesos:
• Cerámica ordinaria: se utiliza a temperatura ambiente.
• Cerámica refractaria: se utiliza a temperatura elevada. Sus componentes fundamentales son:
sÃ−lice, alúmina (le da el color y el aspecto determinado) y algunos óxidos metálicos.
Los cerámicos ordinarios se clasifican según su aspecto en cuatro tipos:
• Cerámicos porosos: poseen arcilla de grano grueso, ásperos, permeables y absorben la humedad
(ladrillos, tejas, etc.).
• Cerámicos semicompactos: poseen arcilla de grano fino, poco permeable y no absorben la humedad.
• Cerámicos compactos: poseen estructura microcristalina, impermeables (lozas finas, porcelanas),
suaves y no absorben humedad.
• Cerámicos tenaces: soportan altos esfuerzos y temperaturas elevadas.
Obtención de la cerámica. La fabricación de componentes cerámicos tiene lugar de la siguiente
manera: 1. Selección de la materia prima, integrada preferentemente por nitratos de silicio, carburo de silicio,
óxido de circonio, etc.
2. Una vez elegidos los materiales básicos se procede a molerlos hasta conseguir un polvo finÃ−simo o y se
mezcla en la proporción más adecuada.
3. Se introduce el polvo en el molde que conformará la pieza.
4. Se somete a la prensa estática (llamada asÃ− porque actúa en todas las direcciones) a presiones muy
altas, hasta 3000 kilos por centÃ−metro cuadrado.
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5. Se cuece al horno a una temperatura de entre 1600 y 2000 grados centÃ−grados. El proceso de prensado y
cocción se denomina sinterización.
6. Sin embargo las piezas no salen absolutamente perfectas de la prensa y a algunas se las impone un posterior
ajuste de calibración. La enorme dureza del material se convierte ahora en un inconveniente, ya que solo se
puede utilizar el diamante en su tallado. Incluso con este tipo de herramientas la remecanización resulta lenta
y trabajosa y desgaste rápidamente el utillaje, lo que encarece notablemente los costes. Como alternativa se
está investigando nuevos métodos de tratamiento de las superficies cerámicas basado en ultrasonidos.
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Materiales cerámicos
Dentro de la categorÃ−a de los materiales cerámicos se distinguen dos grandes grupos: las cerámicas
estructurales y las cerámicas funcionales.
Las cerámicas estructurales son las que sustituyen a materiales que forman parte de estructuras mecánicas
o sometidas a esfuerzos de fatiga y térmicos o a ataques quÃ−micos. Son materiales inorgánicos, no
metálicos y poseen una estructura compuesta de diversas sustancias cristalinas. Se clasifican en cerámicas
basadas en óxidos y las basadas en nitruros, carburos, silicuros y otros. Estos materiales forman parte de un
aérea de gran dinamismo dentro del campo de los materiales avanzados y presentan propiedades
destacadas, como la resistencia combinada al esfuerzo y a las altas temperaturas. Entre las cerámicas
avanzadas cabe destacar la alúmina, la berilia, los carburos, los nitruros y los boruros.
La producción de cerámicas avanzadas sigue las etapas de producción de polvos, preparación de la masa
por humectación, conformado y secado, prensado y sinterización, aplicando el calor con o sin presión
simultánea, para acabar con el mecanizado. La correcta composición de los polvos constituye un punto
fundamental del proceso, para lo que es preciso eliminar totalmente las impurezas y uniformar el tamaño de
las partÃ−culas. La sÃ−ntesis de polvos puros se realiza por los sistemas de deposición fÃ−sica en fase de
vapor, reacciones inducidas por láser, técnicas sol-gel, precusores metal-orgánicos y nucleación
controlada.
SON PRODUCTOS CERÔMICOS LOS OBJETOS OBTENIDOS A BASE DE ARCILLA COCIDA.
ARCILLA
La arcilla está constituÃ−da por partÃ−culas pequeñas que provienen de la descomposisión de los
feldespastos. Es un silicato de alúmina hidratado, coloreado por óxidos de hierro e impurezas.
Esta puede ser plástica y no plástica. Las plásticas se caracterizan por contener mucha agua y las no
plásticas porque estan completamente secas.
Al mojarse, la arcilla desprende un olor caracterÃ−stico y da origen a una pasta aglutinante: la arcilla
plástica empleada en moldeado.
La arcilla se utiliza desde hace varios milenios para la fabricación de tejas, ladrillos, alfarerÃ−a, etc.
Calentándola a una temperatura de unos 1,200 grados, la arcilla se transforma en terracota o productos
cerámicos. Su color gris al principio se vuelve rojo a consecuencia de las impurezas ferruginosas que la roca
contiene.
El caolÃ−n, es arcilla muy pura que se utiliza para la fabricación de la porcelana.
La tierra de batán, es una arcilla esmética o detergente, que tiene la propiedad de absorver las materias
grasas.
La bentonita es una arcilla rica en magnesio, que mezclada con agua, da un barro tisotrópico. Se utiliza para
la ejecución de cimentaciones especiales.
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Dentro de los productos cerámicos destinados a la construcción, están: los ladrillos, las tejas, las baldosas,
los tubos, los adobes, los azulejos y las porcelanas.
LADRILLOS.
CLASIFICACION DE LADRILLOS POR SU FABRICACION.
• Ladrillo de tejar fabricados a mano, secados en horno hormiguero.
• Ladrillo de mesa fabricados a mano, cocidos en hornos fijos.
• Ladrillos prensados, de cara fina, fabricados con prensa de estampa y cocidos en horno fijo.
CLASIFICACION DE LADRILLOS POR SU COCCION.
• Adobes secados al sol, no sometidos a acción del fuego.
• Ladrillos santos, son los que por un exceso de cocción se le ha producido una vitrificación.
• Ladrillos recochos, son los que han estado sometidos a una cocción despareja, presentan manchas
pardas y rojizas.
• Ladrillos pardos, son los que han sufrido una cocción insuficiente.
CLASIFICACION DE LADRILLOS POR SU FORMA.
• Ladrillos macizos son de forma paralelepÃ−pedos.
• Ladrillos perforados son las que presentan perforaciones paralelas a una cualquiera de las aristas.
• Ladrillos huecos son los que presentan perforaciones paralelas a cualquiera de sus aristas.
• Ladrillos aplantillados son los que tienen una forma geométricas diferentes a la paralelepÃ−pedos.
• Ladrillos de mocheta tienen un corte cuadrado en uno de sus ángulos para adaptarlos a uno de sus
huecos.
Ladrillos macizos de campo tipo artesanal. Ladrillos macizos de prensa.
Ladrillos “chorizos” tipo artesanal.
Diferentes tipos de ladrillos huecos.
CERÔMICOS NO ESMALTADOS.
Se realizan del mismo material que los anteriores pero con otras funciones: por ejemplo layotas para
pavimentos.
TEJAS.
Son elementos cerámicos que se emplean en la construcción de cubiertas. Su proceso de fabricación es
similar al explicado anteriormente para los ladrillos. Se pueden obtener de diferentes coloraciones por medio
de barnices vidriados y esmaltes.
Las cubiertas de tejas son de muy buena calidad, alta durabilidad, fácil colocación y adecuada resistencia
mecánica.
Existen diferentes tipos de tejas:
• CURVA o COLONIAL. Tienen forma de canal cónico.
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Se dispone en filas con la concavidad hacia arriba y hacia abajo respectivamente.
• PLANA o FRANCESA. De forma aproximadamente rectangular y perfectamente plana, en la cara
inferior suele tener un resalto para el apoyo en su cubierta. Presenta orificios para ser clavadas en
listones de madera.
• FLAMENCA o ESPAÃ OLA. Es una teja de caracterÃ−sticas parecidas a la curva pero lleva en su
parte posterior un resalte para facilitar el enganche con la siguiente. Su sección transversal tiene
forma de “s” originando en la misma pieza canal y cobija
• TEJAS DE ANCLAJE. Contorno sensiblemente rectangular con rehundidos y pestañas que
permiten el encaje de una con otra.
Teja tipo colonial - color natural.
Teja tipo española - color natural.
Teja tipo francesa - color natural.
Diferentes ejemplos de tejas esmaltadas.
CERÔMICOS ESMALTADOS.
En general constan de 2 capas: una gruesa de arcilla seleccionada (bizcocho) y otra fina de un esmalte que
recubre una de sus caras y que le proporciona impermeabilidad y resistencia al desgaste.
AZULEJOS. Los azulejos se caracterizan por tener esmalte solo en la cara superior para que tenga una buena
adherencia. Las caras tienen que ser planas, las aristas vivas y rectas.
Tienen que tener medidas uniformes porque hay que evitar dejar juntas muy anchas para cubrir las diferencias
de tamaño.
Las caras esmaltadas no deben tener defectos como poros o puntos.
Esta cerámica esmaltada se produce a doble cocción ( una previa al esmaltado y otra posterior al mismo)
MONOCOCCION. En este caso se realiza una sola cocción con ambas capas juntas, lográndose mayores
resistencias del producto final.
INDICE PEI (PORCELAIN ENAMEL INSTITUTE)
Se rigen por la Norma ISO 10545-7 y es un ensayo diseñado especÃ−ficamente para comprobar la
resistencia al desgaste de los esmaltes que recubren a la cerámica , clasificando al material ensayado en 5
grupos o grados, desde GRADO I (no recomendado para usos de pisos) hasta GRADO V ( transito pesado
extra pesado) según el siguiente cuadro:
Grado PEI
Situación de uso
GRADO I
Transito liviano
GRADO II
Transito moderado
GRADO III
Transito normal
Tipo de uso recomendado
Calzado normal, sin contacto con el exterior, poco expuesto a
la acción de calzado con polvillo. Ej: dormitorios.
Calzado normal sin contacto al exterior.ej:baños,locales
interiores de viviendas excepto escaleras, cocinas y pasillos.
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Desgaste por rozamiento con el polvillo del alzado normal.
Locales interiores de vivienda unifamiliar en contacto con el
exterior.
Ej: escaleras, cocinas, estares, balcones y pasillos.
Solicitaciones de transito relativamente fuertes, con
movimiento constante y grandes posibilidades de polvillo que
se arrastran con el calzado normal. Locales comunes de
GRADO IV
Transito elevado
vivienda colectiva, externos de vivienda en contacto con el
exterior, con excepción de locales con gran afluencia de
publico. Ej: oficinas privadas, terrazas,salas de hospitales,etc.
Solicitaciones de transito fuertes, con gran movimiento
constante y presencia de polvillo que se arrastran con el
GRADO V
Transito severo
calzado. Bancos, peluquerÃ−as, bares, con excepción de
locales con transito de elem. Fuera de lo común: zapatos de
golf,ruedas de carritos de supermercados sin protección.
El ensayo consiste en la apreciación visual del desgaste producido en probetas del material sometidas a
distintos grados de agresión superficial. En general, para esmaltes de colores lisos y muy oscuros o claros,
con brillo, se obtienen clasificaciones más bajas que para esmaltes con combinación de colores o matices
neutros y poco o nada de brillo.
Es un ensayo especifico para superficies esmaltadas.
Es altamente recomendado el empleo de felpudos, alfombras o esteras en el ingreso de las viviendas, para
mantener alejado de los pisos cerámicos el polvillo ambiental y su acción abrasiva.
GRES.
Pueden ser de cerámicas rojas o blancas dependiendo del caolÃ−n.Las caracterÃ−sticas del gres es que
resiste muy bien a la abrasión, a la flexión, a los agentes atmosféricos y lo mas importante es que resiste
a los ácidos debido a su gran compacidad.
Es impermeable, higiénico, no se dilata y además, a pesar de ser un material vitrificado tiene buena
adherencia.
RESISTENCIA A AGENTES QUÃ MICOS.
Este ensayo permite cuantificar la resistencia a la agresión de ácidos y bases, utilizando respectivamente
ácido clorhÃ−drico e hidróxido de potasio para esta prueba. Para la prueba se aplican en superficie, y al
cabo de una semana se observa el estado de la probeta. Los resultados a esta prueba se clasifican:
GRADO
GRADO AA
GRADO A
GRADO B
GRADO C
GRADO D
USO RECOMENDADO.
No se observan alteraciones.
Leve variación en el aspecto.
Se nota claramente la acción del quÃ−mico.
Perdida parcial de la superficie.
Perdida total de la superficie.
Cuando se considera la necesidad de contar con pisos o recubrimientos antiácidos, no debe olvidarse que
tanto la junta como el mortero a utilizar deben tener probada resistencia a los ácidos (epoxis).
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PORCELANATOS.
Producto de coccion unica, pero a altÃ−simas temperaturas (1100 a 1200 ºC).
Se realiza con arcillas tipo caolin (pura) al 60% mas feldespatos al 30%, con cuarzo al 20% finamente
molidos.
No tienen grado de abrasión por no sr vitrificados.
Granito
El granito es una roca plutónica constituida esencialmente por cuarzo, feldespato y normalmente también
mica. Es la roca más abundante de la corteza continental. Se produce al solidificarse lentamente y a muy alta
presión, magma con alto contenido en sÃ−lice producto de la fusión de las rocas que forman los
continentes, sometidas al calor del manto en la parte inferior de estos.
Como este magma contiene menos magnesio incluso que la corteza continental, tiene menor peso
especÃ−fico y por ello asciende a través de esta en unas estructuras caracterÃ−sticas en forma de gota
invertida que suelen solidificarse antes de llegar a la superficie. Para que la roca que se forme sea granito es
necesario que se solidifique lentamente y a gran presión. El tamaño de los feldespatos es un indicativo de
la velocidad de solidificación y, cuanto más grandes son, menor fue esta. Estas estructuras solidificadas
aparecen en superficie por la acción de la erosión y son llamadas batolitos. A causa de su gran dureza, es
frecuente que terminen siendo la cima de una montaña que se distingue por su tÃ−pica forma redondeada.
El granito ha sido usado extensamente como recubrimiento en edificios públicos y monumentos. Al
incrementarse la lluvia ácida en los paÃ−ses desarrollados, el granito está reemplazando al mármol como
material de monumentos, ya que es mucho más duradero. El granito pulido es muy popular en cocinas
debido a su alta durabilidad y cualidades estéticas. El granito Black Galaxy de Cheemakurthy, Andhra
Pradesh en India es mundialmente conocido por su elegancia.
Los ingenieros han usado tradicionalmente el granito pulido para dar un plano de referencia, dado que es
relativamente duro e inflexible.
Azul Noche (España)
Giallo Veneciano (Brasil)
Gran Violeta (Brasil)
Lavanda Azul (Brasil)
MARMOL
ANÔLISIS DEL MARMOL Y SU ORIGEN GEOLà GICO:
El mármol es una roca metamórfica que se origina por medio de una serie de procesos geológicos que
inducen cambios mineralógicos y estructurales tanto en las rocas eruptivas como en las rocas sedimentarias.
Estos cambios son consecuencia de la búsqueda del equilibrio fÃ−sico-quÃ−mico de las rocas cuando se
encuentran sometidas a ambientes diferentes de aquel en que se formaron. Los principales agentes que
producen estas transformaciones son los fluidos quÃ−micamente activos, la presión y la temperatura.
La estructura de las rocas metamórficas se puede clasificar en dos grandes grupos las foliadas y las no
foliadas (afanÃ−ticas o granulares).
Los mármoles proceden del metamorfismo de las rocas calizas tras una recristalización de sus minerales,
originándose por lo general, un aumento de la compacidad y variando el resto de las caracterÃ−sticas con
respecto a la roca de origen.
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Composición:
En su constitución predominará el CO3Ca, acompañado de una gran diversidad de otros minerales (mica,
silicatos magnésicos, grafito, óxidos de hierro, etc…).
Estructura:
Su estructura será compacta y su fractura es plana de aspecto sacaroidea. La clasificación de los mármoles
de acuerdo con el tamaño de sus cristales es:
- Afanocristalinos.
- Muy finamente cristalinos.
- Finamente cristalinos.
- Medianamente cristalinos.
- Groseramente cristalinos.
- Muy groseramente cristalinos.
CaracterÃ−sticas generales:
- Densidad aparente entre 2⓲6 y 2⓲85 g/cm3
- Densidad real de 2⓲7 a 2⓲9 g/cm3
- Dureza 3 en la escala de Mohs
- Resistencia a compresión comprendida entre 400 y 1800 Kgf/cm2
- Resistencia al desgaste por rozamiento es de 20 a 40 cm3, tras recorrido en pista de desgaste de 1000 metros.
- Resistencia al chorro de arena de 5 a 10 cm3
CaracterÃ−sticas de homogeneidad:
De acuerdo con la norma UNE 22180, no deberán admitirse mármoles que presenten:
- Zonas o partes de la piedra alteradas, descompuestas o con cambios notables de su tonalidad (salvo las
ocasionadas por las vetas).
- PartÃ−culas ferrosas, arcillosas, sulfurosas o masas terrosas.
- Grietas, taladros, perforaciones o fisuras.
Color:
Los mármoles podemos clasificarlos según su color en monocolores y policromos, los policromos a su vez
se clasifican en:
- Veteados, cuando aparecen listados de diferente color que el fondo.
- Arborescentes, cuando aparecen vetas en todas las direcciones.
- Brechas, si contienen fragmentos más o menos angulosos atrapados en una masa principal.
- Brocateles, análogos a los anteriores pero de fragmentos más pequeños.
- Lumaqueles fosilÃ−feros, cuando contienen o parecen contener fósiles de distinta naturaleza.
Los blancos son ricos en CO3Ca suelen estar a veces marcados por algunas vetas apenas visibles. Los negros
y grises contienen sustancias carbonosas u orgánicas. Los rojos y rosas contienen oligisto o hematites roja.
Los amarillos, cremas o pardos, contienen hierro en forma de limonita. Los verdes contienen silicatos
magnésicos.
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TRATAMIENTOS SUPERFICIALES
Desbastado: Acabado tosco obtenido a golpes de maza y martillo.
Averrugado: Acabado sinuoso obtenido a punta de puntero, generalmente enmarcado en bordes de labra más
fina.
Aserrado: Acabado resultante del corte a sierra.
Apomazado: tratamiento con polvo abrasivo de piedra pómez. La superficie es lisa y mate.
Pulido: Es un tratamiento consecutivo de apomazado, suavizado y abrillantado. El suavizado es un tratamiento
abrasivo de granulometrÃ−a muy fina y el abrillantado se realiza mediante barnices frotados con bayetas de
lana mediante máquinas de pulir. El resultado es una superficie lisa y brillante.
Abujardado: Se realiza mediante bujardas que proporcionan una textura áspera de rugosidad uniforme.
Flameado: Consiste en aplicar una fuente brusca de calor a la superficie de ciertas rocas, como es el caso del
granito. Los feldespatos, sensibles al calor, se descascarillan y proporcionan una superficie rugosa y
caprichosa, no uniforme.
PROCESOS DE EXPLOTACIÃ N Y EXTRACCIÃ N DEL BLOQUE
Desde que las rocas se encuentran en sus yacimientos naturales hasta que adoptan la morfologÃ−a comercial,
se ha de llevar a cabo una serie de procesos como son: analizar la explotación de una determinada cantera en
vistas a su rentabilidad, realizar su explotación de acuerdo con la formación geológica del terreno,
proceder a la extracción y fragmentación de la roca, transportarla a taller de canterÃ−a, desbastarla y
realizar las operaciones de acabado.
La explotación de canteras dependerá de la formación geológica del terreno y puede realizarse a cielo
abierto, cuando los yacimientos sean superficiales o se encuentren a escasa profundidad, o ser una
explotación subterránea cuando los yacimientos sean profundos.
El arranque de las rocas depende de su uso posterior, de forma que unas veces interesará obtener de cantera
grandes bloques lo más inalterados posible, caso de los granitos y de los mármoles, para en taller ir
obteniendo consecutivamente piezas más pequeñas hasta conseguir las formas comerciales; en otras
ocasiones interesa obtener material disgregado con lo que la extracción puede hacerse con métodos
enérgicos.
En el primer caso se utilizarán cuñas de madera mojada y palancas con la ayuda de sierras de hilo de acero
que permiten el corte de la roca, martillos neumáticos y la utilización de explosivos mediante unos barrenos
que facilitan la fragmentación de los bloques.
APLICACIONES
Por sus caracterÃ−sticas fÃ−sicas y funcionales se aplican tanto en escultura como en arquitectura.
- Mármoles escultóricos: generalmente suele emplearse mármoles monocolores.
- Mármoles arquitectónicos: se emplean indistintamente monocolores y policromos.
Sus caracterÃ−sticas técnicas sugieren toda aplicación constructiva (fábrica ,revestimiento, pavimento y
cubierta).
MATERIALES CERAMICOS
UNEVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER
FACULTAD DE INGENIERIAS
TECNOLOGIA EN OBRAS CIVILES
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CUCUTA
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