materiales de construcción

Materiales de
construcción:
pétreos, aglomerantes y
compuestos.
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Índice:
Página
Clasificación de los materiales de construcción
2
Materiales pétreos
4
Materiales cerámicos
8
Vidrios
11
Materiales aglomerantes
14
Materiales compuestos.
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1.- Clasificación de los 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.
1.1.- 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.).
1.2.- 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.
1.3.- 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:
Pétreos

 Piedras ígneas


Naturales
 Piedras sedimentarias


 Piedras metamórficas



 Artificiales  Materiales cerámicos

 Vidrios
Metálicos
 Férricos

 No férricos
Orgánicos
Aglomerantes
 Maderas

 Plásticos
Otros

 Yeso
 Aéreos 
 Cal


 Cementos
 Hidráulicos 
 Puzolanas

 Morteros

 Hormigón
 Bituminosos

 P int uras
 Materiales asilantes

En el presente tema se abordará fundamentalmente el estudio de los materiales de
origen pétreo, los aglomerantes y derivados de éstos.
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2.- 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
último su principal aplicación.
2.1.- 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.
2.2.- 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.
2.2.1.- 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
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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.
2.2.2.- 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.
2.3.- 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.
Las rocas sedimentarias se clasifican según su origen en mecánicas y químicas. Las
rocas mecánicas se componen de partículas minerales producidas por la
desintegración mecánica de otras rocas y transportadas hasta el lugar de depósito, sin
deterioro químico. Las rocas mecánicas pueden a su vez dividirse en rocas
incoherentes y rocas compactas. Las rocas incoherentes se originan al
resquebrajarse las rocas, dando fragmentos que sucesivamente, por la acción de los
agentes externos y/o el propio choque entre ellas, se van reduciendo y redondeando.
Según el diámetro de estos fragmentos tenemos diferentes tipos de materiales:
bloques > 500mm, cantos o guijarros 500-100mm, gravas 100-30mm, gravilla 3015mm, garbancillo 15-5mm, arena 5-0.2mm, polvo y limo 0.2-0.002mm y arcillas 0.0020.0001mm.
Por su parte, las rocas compactas se forman a partir de las incoherentes por
compresión o aglomeradas por una pasta o cemento. Se dividen según el tamaño de
los fragmentos que se han compactado, así tenemos los conglomerados que están
formados por cantos, gravas, gravillas o garbancillos, areniscas cuando se compactan
arenas y pizarras cuando se compactan arcillas y limo.
Las rocas químicas pueden formarse por precipitación de sales disueltas o por la
acumulación de restos orgánicos. Las rocas por precipitación proceden de la
acumulación de las sales disueltas en agua, al evaporarse ésta, en lugares secos y
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cálidos. Dentro de este tipo destaca en sobremanera el yeso que es sulfato cálcico
dihidratado. Las rocas de origen orgánicos proceden de la acumulación de restos de
animales y plantas, destacando dentro de este grupo la caliza.
2.3.1.- 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 CaCO 3 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.
2.3.2.- 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, magnetita 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.
2.3.3.- 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.
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Las variedades más comunes de arcilla son: la arcilla china o caolín; la arcilla de
pipa, similar al caolín pero con un contenido mayor de sílice; la arcilla de alfarería, no
tan pura como la arcilla de pipa; la arcilla de escultura o arcilla plástica, una arcilla
fina de alfarería mezclada, a veces, con arena fina; arcilla para ladrillos, una mezcla
de arcilla y arena con algo de materia ferruginosa (con hierro); la arcilla refractaria,
con pequeño o nulo contenido de caliza, tierra alcalina o hierro (que actúan como
flujos), por tanto, es infusible y muy refractaria; el esquisto y la marga. Las arcillas
plásticas se usan en todos los tipos de alfarería, en ladrillos, baldosas, ladrillos
refractarios y otros productos, que serán abordados en el apartado de materiales
cerámicos.
2.4.- 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.
2.4.1.- 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.
Según esta clasificación, los mármoles se dividen en: sencillos, que poseen un solo
color uniforme; policromos, que presentan diferentes colores; veteados, que
presentan listas de color diferente al del fondo; arborescentes, si tienen dibujos
veteados; lumaquetas, si contienen caracoles y conchas (proceden de las calizas
lumaquelas); y brechas, formados por fragmentos angulosos de diferente coloración.
También es posible clasificar a los mármoles por el uso a que destinen, tenemos
entonces: mármoles estatutarios, que son de color uniforme, compactos, traslúcidos y
de fácil labra; y mármoles arquitectónicos, que son resistentes y de bellas
coloraciones, empleados en pavimentos y decoración.
Una de las principales propiedades que caracterizan a los mármoles es el que se
pueden pulir hasta obtener un gran brillo. Es además un material poco poroso, de
dureza media-baja (dureza 3 en la escala de Mohs), que resiste bien el hielo pero poco
el desgaste por rozamiento.
2.4.2.- Pizarra.
La pizarra es una roca densa con grano fino, formada por el metamorfismo de
esquisto micáceo y arcilla. El esquisto micáceo es el término común aplicado a las
variedades de grano fino de roca sedimentaria formadas por consolidación de lechos
de arcilla, mostrando laminaciones finas, paralelas a los planos de los lechos y a lo
largo de las cuales la roca se rompe con fractura curva e irregular.
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El proceso de metamorfismo produce la consolidación de la roca original y la
formación de nuevos planos de exfoliación en los que la pizarra se divide en láminas
características, finas y extensas. Aunque muchas rocas que muestran esta exfoliación
se llaman también, por extensión, pizarras, la pizarra auténtica es dura y compacta y no
sufre meteorización apreciable. La pizarra suele ser de color negro azulado o negro
grisáceo, pero se conocen variedades rojas, verdes, moradas, etc.; son bastante
blandas, pudiendo ser rayadas con un cuchillo y su tacto es suave, casi graso; son muy
refractarias e impermeables, siendo estables al hielo. La pizarra se emplea en la
construcción de tejados, como piedra de pavimentación y como "pizarras" o
"pizarrones" tradicionales para escuela.
3.- 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.
3.1.- Propiedades, fabricación y conformado.
La acción del calor sobre la arcilla hace que ésta pierda su plasticidad y experimente
cambios en sus propiedades, las cuales dependerán del tiempo y temperatura de
cocción, así como de las sustancias añadidas. En general, las propiedades más
características de los materiales cerámicos son: elevado punto de fusión, mayor que
el de los metales; baja conductividad térmica, en general son duros pero frágiles;
resistentes al desgaste, sirviendo como materiales abrasivos; poseen una gran
estabilidad química y frente a los agentes medioambientales.
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Dentro de las propiedades, la concentración de poros es especialmente importante
ya que, además de influir sobre las propiedades mecánicas y en la permeabilidad, sirve
como criterio de clasificación de los materiales cerámicos. Según esta clasificación,
los materiales cerámicos se dividen en: porosos, ladrillos, tejas, bovedillas, y lozas;
compactos, porcelana, gres; y vitrificados, vidrio (que será estudiado en otro
apartado). Otra clasificación de los materiales cerámicos los divide en: permeables, que
coinciden con los porosos; impermeables, que coinciden con los compactos y
vitrificados; y refractarios, que se encuentran dentro de los porosos.
El proceso de fabricación de los diferentes materiales cerámicos puede variar de
unos a otros, sin embargo, todos ellos constan de una serie de pasos comunes. En
primer lugar se deben preparar las materias primas mediante una serie de procesos
mecánicos, como la molienda, y de depuración como la limpieza y eliminación de
elementos extraños.
A continuación se realiza la mezcla de las materias primas, plásticas y no
plásticas, junto con la cantidad adecuada de agua a fin de dotar a la mezcla de la
plasticidad idónea. Tras realizar la mezcla, ésta se deja reposar para que sufra una
especie de fermentación, mejorando la calidad de la misma.
Seguidamente se procede al moldeo de las piezas, que puede realizarse de
diferentes formas según la pieza deseada y el grado de plasticidad de la mezcla.
Dentro de las técnicas de moldeo tenemos las técnicas manuales mediante tornos o
gradillas. Moldeado mediante torno es quizás la técnica más compleja, y se emplea
hoy en día sólo para la elaboración de piezas huecas de artesanía (platos, botijos,
jarrones, etc.). El moldeado en gradilla se emplea fundamentalmente para la
fabricación de ladrillos macizos, y consiste en comprimir la pasta dentro de gradillas,
pasando posteriormente un listo para alisar la superficie, y dejar secar en superficies
planas. En la actualidad, la mayoría de las piezas cerámicas se moldean mediante
técnicas mecánicas como extrusión a través de boquillas que le dan la forma de la
sección y cortados por alambres, por prensado sobre moldes, por colada sobre
moldes, para lo que la pasta debe estar licuada, etc.
Las piezas moldeadas contienen cantidades de agua que oscilan entre el 15 y el
50% en peso, cantidad que debe de reducirse lo más posible (hasta ~5%). Este
proceso de secado debe llevarse a cabo de forma gradual y lenta a fin de evitar la
aparición de grietas y contracciones. El secado se puede llevar a cabo de forma
natural, depositando las piezas moldeadas en lugares aireados y cálidos, o bien de
forma artificial en cámaras cerradas por donde circulan las piezas a contracorriente de
aire aliente forzado por ventiladores.
Después del secado se procede a la cocción de las piezas, durante la cual
adquieren la consistencia pétrea y la inalterabilidad de su forma. La temperatura y
tiempo de cocción determinan la resistencia del material. Así, un material poco cocido
será menos frágil, menos resistente pero más permeable que uno muy cocido, que
será más frágil, mas resistente pero menos permeable.
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Finalmente, los objetos cocidos pueden recibir
superficiales como vidriado, esmaltado, pintado, etc.
diferentes
tratamientos
3.2.- 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.
3.3.- 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
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en la industria química por su gran resistencia a los ácidos o en aislantes eléctricos,
dedicándose fundamentalmente a la fabricación de vajillas y objetos decorativos.
4.- 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.
4.1.- Componentes y características
El vidrio se obtiene por la fusión de la arena de cuarzo, rica en sílice, bien molida,
que el
elemento vitrificador y el que constituye verdaderamente el vidrio,
proporcionando resistencia mecánica al vidrio. Junto con la sílice es necesario añadir
caliza que actúa de estabilizador aportando también resistencia, dureza y brillo, y
carbonato sódico que actúa de fundente, rebajando el punto de fusión de la sílice
desde los 1.700º hasta los 850º. Además pueden añadirse otros ingredientes como el
plomo o el bórax, que proporcionan al vidrio determinadas propiedades físicas. Todos
los componentes deben mezclarse finamente molidos, y en proporciones precisas para
obtener el vidrio con las características óptimas deseadas.
El vidrio es un material duro pero muy frágil, transparente o traslúcido, muy
resistente a la tracción y a los agentes químicos, salvo el ácido fluorhídrico que lo
disuelve, y mal conductor del calor y la electricidad.
4.2.- Fabricación y tipos de vidrios
Existe una gran variedad de tipos de vidrio, que están íntimamente relacionados con
sus respectivos procesos de fabricación. Según el proceso, los vidrios se clasifican en
vidrios huecos, vidrios planos, vidrios colados, vidrios prensados y fibra de vidrio.
El paso previo a cualquier de los procesos de fabricación es la obtención de la
pasta de vidrio. Para ello se prepara la mezcla de las materias primas finamente
molida. Luego se funde la mezcla en crisoles o cubetas; una vez fundida se eleva la
temperatura unos 100º para eliminar las burbujas, para a continuación disminuir la
temperatura hasta que la masa fundida tenga la pastosidad adecuada para la
elaboración. La temperatura necesaria suele ser de unos 1.250º, si bien puede variar
en función de la composición del vidrio.
El vidrio hueco no tiene especiales aplicaciones en construcción, y se emplea
fundamentalmente para fabricar recipientes como vasos, botellas, etc. Se puede
trabajar de forma artesanal o mecánica. En la forma artesanal, se introduce un tubo
de soplado en el interior de la masa de vidrio fundido y se toma una porción. A
continuación, soplando por el extremo opuesto y mediante movimientos de rotación y
balanceo se da la forma deseada. La forma mecánica es similar, sólo que ahora se
hace uso un molde en el que se introduce la porción de vidrio fundido, y mediante
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máquinas sopladoras, se obliga a ésta a adherirse a las paredes del molde, el cual se
abre tras enfriarse el vidrio para extraer la pieza.
El vidrio plano se trata del vidrio más empleado en la construcción, y para su
elaboración se emplea una mezcla de 72% de sílice, 14% de carbonato sódico y un 9%
de cal, correspondiendo el resto hasta el 100% a diversos aditivos. Para su fabricación
existen dos métodos: el de flotación y el de estirado, siendo el primero quizás el más
empleado.
En el método de flotación, una vez obtenida la masa de vidrio fundido, se extrae
del horno de fusión a través de una abertura denominada garganta, que proporciona
una lámina del espesor adecuado. La lámina se desplaza a continuación sobre un
baño de estaño fundido, flotando ésta al ser tres veces menos densa que el estaño.
De esta forma, y gracias a procesos de refusión, se logra que ambas caras de la lámina
queden perfectamente lisas y pulidas. El baño de estaño tiene una longitud en torno a
los 80m, y a l largo del mismo una serie de rodillos arrastran la lámina, a la vez que le
confieren el espesor deseado. Al final del proceso, el vidrio todavía caliente, se somete
a un proceso de recocido en el interior de un túnel de temperatura decreciente, a fin
de que se enfríe sin tensiones internas que lo volverían demasiado frágil.
El otro método de obtención es el método de estirado, que puede llevarse a cabo
en horizontal, método Colburn, o en vertical, método Fourcault. En ambos casos, se
aproxima una lámina metálica, denominada cebo, a la masa de vidrio fundido para
después levantarla y hacerla pasar a través de unos rodillos que conforman la lámina al
espesor deseado. Mediante el método Colburn se logran espesores de hasta 30mm,
mientras que con el segundo los espesores son menores, entre 0.5 y 10mm. Mediante
estos métodos, especialmente con el de Fourcault, se obtienen láminas con algunas
ondulaciones que posteriormente hay que eliminar por esmerilado o pulido.
En el procedimiento de vidrio colado se obtienen láminas de diferentes espesor y
con diversas texturas en sus superficies. Para su fabricación podemos seguir dos
métodos, el de colada y el de laminado. En el método de colada, el vidrio fundido se
almacena en una cubeta giratoria, saliendo el vidrio por una abertura inferior. Al salir el
vidrio, éste se vierte sobre una mesa de colada provista de un rodillo laminador
refrigerado internamente por agua, que, por regulación de su altura respecto a la mesa,
proporcionará a la lámina el espesor deseado. En el método de laminado, el vidrio se
almacena igualmente en una cubeta giratoria, pero en este caso, a la salida existen dos
rodillos laminadores refrigerados, separados entre sí por la distancia que se desea para
el espesor. En ambos el o los rodillos pueden estar grabados con objeto de marcar la
huella en el vidrio. El vidrio colado presenta múltiples aplicaciones, empleándose en
suelos, planchas de mesa, etc.
El vidrio prensado se obtiene vertiendo el vidrio fundido en el interior de un molde
metálico, y comprimiéndolo mediante una estampa con el contramolde. Mediante este
procedimiento se obtiene objetos macizos, huecos o plano, como ladrillos, baldosas,
etc., con gran resistencia a la compresión, flexión y choques, no pudiendo ser cortados
por el diamante.
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Por último, la fibra de vidrio se obtiene mediante extrusión de la masa de vidrio a
través de unas boquillas o hileras con diámetro inferior a 0.1mm. Los hilos obtenidos se
deshilachan con vapor recalentado y posteriormente se secan. Unos rodillos se
encargan de estirarlos para dotarlos de mayor resistencia, y finalmente, tras una ligera
torsión, se enrollan en bobinas. Con las fibras de vidrio se elaboran tejidos y fieltros
que se emplean posteriormente en la fabricación de aislantes térmicos y acústicos, y
para la obtención de paneles de yeso o escayola y de plástico reforzados.
4.3.- Productos derivados.
A partir de los diferentes tipos de vidrio se obtienen un sinfín de productos de
aplicación en la industria de la construcción. Entre otros tenemos el vidrio de ventana,
el vidrio armado, los vidrios de seguridad, etc.
El vidrio de ventana se obtiene partir de vidrio plano, fabricándose en diferentes
espesores entre 2 y 19mm. Se trata de un vidrio bastante duro y transparente a la luz
visible pero no a la luz UV. Presenta una notable resistencia a la compresión, mientras
que a la tracción es bastante menor. Es un buen aislante acústico y resiste bien la
acción de los agentes atmosféricos, los ácidos y los álcalis.
El vidrio armado es un vidrio colado al que se le añade una malla metálica en el
interior durante el proceso de laminado. Esta malla no aumenta su resistencia, pero en
caso de rotura evita que los fragmentos se dispersen, empleándose especialmente en
lugares que puedan estar sometidos a la acción del fuego.
Los vidrios de seguridad se fabrican a partir de vidrios planos, que pueden estar
formados por una o varias capas. En los cristales de una sola capa, ésta está
pretensada de modo que al romperse se fragmenta en trozos muy pequeños y de
superficie roma. El proceso de pretensado consiste en someter al vidrio a un
templado térmico en el que se calientan el vidrio casi hasta el punto de
reblandecimiento, enfriándolo rápidamente con un chorro de aire o por inmersión en un
líquido. De esta forma, la superficie se endurece de inmediato, y la posterior
contracción del interior del vidrio, que se enfría con más lentitud, tira de ella y la
comprime; es decir, las capas exteriores quedan comprimidas mientras que las
interiores lo están sometidas a tracción, y al romper en una capa exterior, el esfuerzo
se transmite al interior a tracción evitando que se rompa. Con este método pueden
obtenerse compresiones de superficie de hasta 24.000 N/cm2 en piezas gruesas de
vidrio. En los cristales de seguridad de varias capas, éstas se unen entre sí por
láminas plásticas que mantienen adheridos los fragmentos en caso de rotura. Su
resistencia depende del grosor del conjunto de capas de vidrio y plástico. Los cristales
de una capa se emplean en acristalados de puertas, mesas, miradores, etc., mientras
que los de varias capas se emplean como elemento de seguridad en bancos, joyerías,
etc., y en las lunas de los coches.
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5. -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.
5.1.- 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.
Entre las principales características del yeso tenemos: gran velocidad de
fraguado, aunque se puede retardar añadiéndole aceites o alcohol; se adhiere a todos
los materiales salvo la madera; Es tenaz y blando; buen aislante térmico y acústico;
resistencia a la tracción y compresión variable según las impurezas y la cantidad de
agua empleada en el amasado. El principal inconveniente del yeso es ser un material
muy higroscópico, impidiendo su uso en ambientes exteriores, en donde terminaría
disolviéndose. Otro efecto de su avidez por el agua es que oxida rápidamente a los
materiales ferrosos, por lo que no debe emplearse en la sujeción de materiales férricos.
Para obtener el yeso, se tritura el mineral y se somete a una temperatura de 180ºC.
Una vez deshidratado se muele hasta reducirlo a polvo. Tal y como se ha indicado, la
deshidratación puede ser parcial o total, hecho que se emplea para clasificar a los
yesos. Así, tendremos yesos semihidratados, que contienen media molécula de agua, y
los yesos anhidros.
Dentro de los yesos semihidratados, que son los más empleados en la
construcción tenemos tres variantes: yeso negro, yeso blanco y escayola. El yeso
negro es el que se obtiene con el algez impuro directamente calcinado, con una
pureza en yeso semihidratado del 60%, siendo de baja calidad y sólo se emplea
cuando no va a quedar a la vista. El yeso blanco se obtiene del algez purificado y
contiene un 80% de yeso semihidratado, es de color blanco y es el empleado para
enlucir paredes interiores, en estucos y en blanqueos. La escayola es un yeso blanco
de mejor calidad, contiene un 90% de yeso semihidratado, finamente molido,
empleándose en la elaboración de elementos decorativos como cenefas, falsos techos,
y también en molduras y vaciados.
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Los yesos anhidros son, en general, poco empleados y se obtienen al someter el
algez a temperaturas más elevadas. Así, tenemos diferentes tipos según la
temperatura de deshidratación: Anhidrita soluble que se obtiene a 180-300ºC, es muy
higroscópica formando yeso semihidratado rápidamente; Anhidrita insoluble que se
obtiene a 300-600º, también denominada yeso muerto porque reacciona tan
lentamente con el agua que ésta se evapora antes; Yeso hidráulico, también llamado
yeso de pavimento, se forma a 900-1000º, y fragua muy lentamente bajo agua (2448h), pero al aire lo hace sólo en 5h; Yeso alúmbrico, también llamado cemento
keene’s, se obtiene a partir del yeso semihidratado sumergiéndolo en una solución al
12% de alumbre a una temperatura de 35º. Es de fraguado lento (1-4h), no
presentando expansión ni contracción, pudiendo ser pulido asemejándose al mármol.
5.2.- 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 CO 2;
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.
La cal apagada se presenta en forma de polvo, que al añadirle agua se convierte en
pasta de cal. Esta pasta fragua y endurece al aire, pero su resistencia mecánica no es
muy grande. El endurecimiento se debe primero a la evaporación del agua de la pasta,
y después a la reacción del hidróxido de calcio con el CO2 para regenerar el carbonato
de calcio.
Normalmente, las calizas contienen impurezas y que seguirán presentes en la cal
obtenida, lo que le confieren a ésta propiedades particulares. Así se tiene: Cal grasa,
que se obtiene de calizas con un contenido en arcillas inferiores al 5%, y que al
apagarse dan pasta fina trabada y untuosa de color blanco, y que al fraguar aumentan
hasta 3.5 veces su volumen. Cal árida, magra o dolomítica, que se obtiene de calizas
con menos del 5% en arcilla y más del 10% de óxido de magnesio; es de color gris y no
se emplea en construcción. Cal hidráulica, que se obtiene de calizas con un contenido
suficiente de sílice y alúmina para permitir la formación de silicatos de calcio, lo que le
confiere propiedades de aglomerante hidráulico.
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5.3.- 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 perderla sufren un proceso de
fraguado y endurecimiento, permaneciendo prácticamente estables.
A lo largo de la historia se han empleado diversos tipos de cementos, que
actualmente han caído en desuso. Uno de los más conocidos es el denominado
cemento natural o romanos, que se obtenían por calcinación en horno de las margas,
que son depósitos de carbonato de calcio amorfo, arcilla y arena en diversas
proporciones. En la actualidad se emplean diferentes tipos de cementos, que serán
abordados brevemente, siendo el más importante por su uso el llamado cemento
Portland, y en el cual centraremos nuestro estudio.
5.4.- 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.
La obtención por vía seca del cemento Portland puede dividirse en tres grandes
fases: operaciones previas, obtención del clinquer y molienda del cemento. Las
operaciones previas incluyen las operaciones de secado, molienda y dosificación a
las que se someten las materias primas antes de introducirlas dentro del horno. En el
secado se elimina el exceso de humedad, para lo que pueden aprovecharse los gases
procedentes del horno de calcinación, y en la molienda se trituran los materiales hasta
fragmentos de diámetro inferior a 0.1mm.
El clinquer es el termino con que se designa el producto granulado que se obtiene
por la fusión parcial o total de una mezcla suficientemente fina y homogénea de caliza
y arcilla. Para la obtención del clinquer se hace uso de hornos rotativos que pueden
alcanzar los 150m de largo y 3m de diámetro. Estos hornos están ligeramente
inclinados, presentando un gradiente de temperaturas a lo largo de su longitud, debido
a que la fuente de calor se encuentra sólo en la parte inferior del mismo. Las materias
primas se introducen por su parte superior, ya sea en forma de polvo seco de roca o
como pasta húmeda hecha de roca triturada y agua (método de obtención por vía
húmeda). A medida que desciende la mezcla a través del horno, llevándose a cabo los
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siguientes procesos: secado hasta una temperatura de 150ºC, deshidratación de la
arcilla a una temperatura próxima a los 500º, descarbonatación por eliminación de
CO2, hacia los 1.100ºC, clinquerización del material entre los 1.250º y 1500º. El
material tarda unas seis horas en pasar de un extremo a otro del horno.
Posteriormente, el clinquer se somete a un proceso de enfriamiento, durante el cual se
le suele añadir una pequeña cantidad de yeso que permite regular el tiempo de
fraguado del cemento. En los hornos modernos se pueden obtener de 27 a 30 kg. de
cemento por cada 45 kg. de materia prima. La diferencia se debe sobre todo a la
pérdida de agua y dióxido de carbono.
El clinquer, una vez enfriado, sufre un proceso de molienda, y cuando se ha
alcanzado el tamaño de grano adecuado, se homogeneiza y se almacena en silos para
su empaquetado y distribución. El cemento debe conservarse en lugares cerrados, sin
corrientes de aire y elevados del suelo, ya que el cemento es muy higroscópico.
Cuando el cemento se mezcla con agua, tienen lugar una serie de reacciones
químicas en las que intervienen los componentes activos del cementos, silicato
tricálcico, aluminato tricálcico y silicato dicálcico. Estos componentes son inestables, y
en presencia de agua reorganizan su estructura. El endurecimiento inicial del cemento
se produce por la hidratación del silicato tricálcico, el cual forma una sílice hidratada
gelatinosa e hidróxido de calcio. Estas sustancias cristalizan, uniendo las partículas de
arena o piedras —siempre presentes en las mezclas de argamasa de cemento— para
crear una masa dura. El aluminato tricálcico actúa del mismo modo en la primera fase,
pero no contribuye al endurecimiento final de la mezcla, y la hidratación del silicato
dicálcico actúa de modo semejante, pero mucho más lentamente, endureciendo poco a
poco durante varios años.
5.5.- Otros tipos de cementos.
Además del cemento Portland, pueden elaborarse otros tipos de cementos con
propiedades particulares, si bien muchos de estos cementos especiales se obtienen a
partir del Portland por variación del porcentaje de sus componentes habituales o la
adición de otros nuevos.
Entre los cementos especiales por variación de las proporciones del cemento Portland
tenemos: Los cementos de fraguado rápido, a veces llamados cementos de dureza
extrarrápida, se consiguen aumentando la proporción de silicato tricálcico, de forma
que algunos de estos cementos se endurecen en un día al mismo nivel que los
cementos ordinarios lo hacen en un mes. Sin embargo, durante la hidratación producen
mucho calor y por ello no son apropiados para grandes estructuras en las que ese nivel
de calor puede provocar la formación de grietas. Para los grandes vertidos suelen
emplearse cementos especiales de poco nivel de calor, que por lo general contienen
mayor cantidad de silicato dicálcico. En obras de hormigón expuestas a agentes
alcalinos (que atacan al hormigón fabricado con cemento Portland común), suelen
emplearse cementos resistentes con bajo contenido de aluminio. En estructuras
construidas bajo el agua del mar suelen utilizarse cementos con un contenido de hasta
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un 5% de óxido de hierro, y cuando se precise resistencia a la acción de aguas ricas en
sulfatos se emplean cementos con una composición de hasta 40% de óxido de
aluminio.
Entre los cementos especiales por adición de nuevas sustancias al cemento
Portland tenemos: Los cementos siderúrgicos o de alto horno, obtenidos por mezcla
de escorias de alto horno, clinquer o cemento Portland y sulfato cálcico, que se
caracterizan por resistir las aguas corrosivas. Cementos puzolánicos, que se obtienen
por mezcla de cemento Portland y puzolanas en un 15%-40%, y se caracterizan por
resistir las aguas selenitosas y marinas. Cemento aluminoso (porcentaje en alúmina
mayor del 32%), obtenido por fusión de un mezcla de caliza y bauxita o arcillas ricas en
compuestos de aluminio, que se caracteriza por resistir los agentes químicos, aguas
ácidas y sulfatadas. Cemento blanco que es un cemento Portland cuyas materias
primas no contenían hierro y manganeso, que son los que dan el color grisáceo
6.- Materiales compuestos.
6.1.- 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.
La arena empleada puede ser de grano fino, medio o grueso, y su naturaleza
geológica no afectará a la resistencia del mortero, siempre que sean duras y no
reacciones con el aglomerante de forma desfavorable, como ocurre con las arcillas,
escorias, carbones, limos y materia orgánica, sustancias que sólo se admiten en
porcentajes inferiores al 3%. Sin embargo, si afectará a la resistencia la forma de los
granos de arena, produciendo morteros más resistentes las arenas de grano anguloso
que las de grano redondeado. Por su parte, el agua ha de ser limpia, sin aceites,
ácidos, álcalis o materia orgánica, ya que estas sustancias pueden alterar el fraguado
del aglomerante. En la dosificación de los diferentes ingredientes sólo se señala la
relación de aglomerante : arena (en volumen), ya que la cantidad de agua varía.
El mortero de yeso admite poca arena, no más de un tercio del volumen de la
pasta. La cantidad de agua a añadir varía según el trabajo a realizar, entre un 50%
para los trabajos corrientes y un 70% para moldeo. El mortero de cal se prepara en
relaciones de 1:2 a 1:4, empleándose generalmente cal grasa para su elaboración. El
mortero bastardo de yeso y cal se emplea en enlucidos en proporciones variables
según se trate de paredes (1:3:1) o techos (2:3:1). Los morteros de cemento se
preparan en relación 1:3 – 1:5, pudiéndose añadir una pequeña cantidad de cal, y
puede considerarse una variante de hormigón que carece de grava.
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6.2.- 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.
6.2.1.- Componentes y propiedades.
Entre las propiedades del hormigón destacan: su facilidad para construir
elementos de cualquier forma; su gran estabilidad química; su gran resistencia a la
compresión, aunque poca a la tracción; su resistencia mecánica, que depende de la
dosificación de los componentes y del tamaño de grano de la arena y grava; gran
adherencia al hierro, importante para fabricar el hormigón armado y pretensado; y su
bajo coste y larga duración.
Los componentes del hormigón son cemento, arena y grava, y agua en diferentes
proporciones, según el tipo de hormigón que se desee obtener, es decir, según sus
condiciones de dureza, tiempo de fraguado y resistencia a los agentes
medioambientales.
El cemento empleado suele ser tipo Portland. La cantidad empleada influye
directamente en la impermeabilidad y en la resistencia mecánica, pero aumenta la
contracción durante el fraguado provocando grietas. La arena y grava denominadas
áridos fino y grueso respectivamente, deben estar limpias, especialmente de
sustancias terrosas. Los áridos se distinguen por criterios de tamaño, origen geológico
y por su textura superficial. Por último, el agua debe ser limpia y exenta de aceites,
ácidos, etc., evitándose el empleo de aguas carbonatadas.
Además de estos componentes, pueden añadirse diferentes aditivos a fin de
mejorar o alterar las propiedades del hormigón. Entre estos aditivos tenemos:
aceleradores del fraguado como el carbonato sódico; aceleradores del
endurecimiento como el cloruro sódico; plastificantes que fluidifican el hormigón
como la cal grasa; aireantes que producen una red de conductos llenos de aire, que
evitan la rotura del hormigón al congelarse el agua que haya penetrado, pero que
disminuyen su resistencia; impermeabilizantes, colorantes, etc.
La dosificación de los diferentes componentes se especifican en forma de
relación entre los volúmenes de cemento, arena y grava utilizados, así, una mezcla
1:2:3 consiste en una parte por volumen de cemento, dos partes de arena y tres partes
de grava. Según su aplicación, las proporciones varían a fin de conseguir cambios
específicos en sus propiedades, sobre todo en cuanto a resistencia y duración. La
cantidad de agua que se añade a estas mezclas varía de 1 a 1,5 veces el volumen de
cemento, influyendo en las propiedades finales del hormigón. En general, cuanta más
agua se añada a la mezcla, más fácil será trabajarla, pero más débil será el hormigón
cuando se endurezca, así, para obtener hormigón de alta resistencia el contenido de
agua debe ser bajo, sólo el suficiente para humedecer toda la mezcla.
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6.2.2.- Elaboración y puesta en obra.
Una de las ventajas del hormigón es que puede elaborarse directamente en obra,
bien de forma manual si se trata de pequeñas cantidades, o de forma mecánica
mediante hormigoneras si se trata de grandes cantidades. También puede elaborarse
en plantas de hormigonado y transportarse posteriormente. En este último caso, debe
tenerse en cuenta que el hormigón debe revolverse constantemente para evitar su
fraguado, y que el tiempo transcurrido entre su fabricación y puesta en obra no debe
sobrepasar 60-90 minutos.
En el amasado de la mezcla, los componentes deben mezclarse de forma
minuciosa para obtener una masa homogénea. Si la mezcla está bien hecha, los
compuestos del cemento reaccionan y forman una pasta aglutinadora que envuelve
cada trozo de grava, que soporta los esfuerzos, y cada partícula de arena, que rellena
los huecos. Cuando la pasta se seca y se endurece, todos estos materiales quedan
ligados formando una masa sólida. En general, cuando un hormigón está sometido a
esfuerzos de tracción, los procesos de rotura se inician en las superficies de unión
entre la grava y el cemento. En consecuencia, la presencia de tierra, que impide el
adecuado recubrimiento de los áridos, introduce puntos débiles en la estructura.
Además, este comportamiento supone que los áridos de aristas vivas den lugar a
hormigones de mayor resistencia que los de grano redondeado, al “agarrar” mejor el
cemento.
Una vez elaborado el hormigón se debe verter en moldes de la forma que deba
adoptar finalmente. Estos moldes son los denominados encofrados, los cuales pueden
ser de tablones de madera o de planchas de hierro, y que se retiran cuando el
hormigón se ha secado. También pueden utilizarse encofrados deslizantes para formar
columnas y los núcleos de los edificios, los cuales se van moviendo hacia arriba, de 15
a 38 cm por hora, mientras se vierte el hormigón y se colocan los refuerzos. Por último,
en ciertas aplicaciones, el hormigón puede aplicarse por inyección. Con este método el
hormigón se pulveriza a presión con máquinas neumáticas sin necesidad de utilizar
encofrados, y se puede aplicar hormigón en lugares donde los métodos convencionales
serían difíciles o imposibles de emplear.
Una vez depositado el hormigón en el encofrado, se lleva a cabo la compactación o
consolidación del mismo. Esta fase consiste en una serie de operaciones cuyo fin es
compactar el hormigón para que éste adquiera la máxima densidad, eliminando el aire
que pueda haber en su interior. En obras pequeñas se realiza mediante picado con
barras, que consiste en pinchar el hormigón con una barra. En estructuras de poco
espesor se puede realizar mediante pisones manuales o neumáticos. Por último,
para hormigones secos, a los cuales se les exige mucha resistencia, se realiza
mediante vibradores, que se introducen en el hormigón lanzando sacudidas para que
se asiente y se rellenen los huecos.
Por último, se realiza el curado que consiste en mantener húmedo el hormigón,
durante unos 10 días, ya que en el proceso de fraguado se desprende calor, por las
reacciones químicas que tienen lugar. La reacción química entre el cemento y el agua,
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que produce el endurecimiento de la pasta y la compactación de los materiales que se
introducen en ella, es rápida al principio pero después es mucho más lenta. Así, la
resistencia del hormigón puede pasar de 70 kg./cm2 al día siguiente del vertido a 316
kg./cm2 una semana después, 422 kg./cm2 al mes siguiente, y si hay humedad, el
hormigón puede seguir endureciéndose durante años.
6.2.3.- Tipos de hormigón.
Los diferentes de hormigón más importantes son:
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.
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