1.- Introducción
A lo largo de los tiempos la humanidad ha hecho uso de materiales de todo tipo para la construcción de edificios y carreteras y para la fabricación de artículos artesanales de utilización cotidiana, así como una amplia variedad de objetos para ornamentación y mejorar las condiciones de vida.
Los materiales abarcan una diversidad de sustancias de distinta naturaleza y composición. La elección del material adecuado depende, en cada caso, de múltiples factores de tipo físico, químico, mecánico, estético, económico, etc. Estos factores a veces se contraponen y hacen necesario un estudio riguroso que permita encontrar la solución más apropiada.
Primero fueron la arcilla, la piedra y la madera, materiales todos ellos que el hombre tenía a mano de manera inmediata en su estado natural. Posteriormente, el progreso de la técnica y la capacidad del ser humano para manipular objetos hizo posible disponer de otros materiales como el vidrio, el acero, el cemento y el hormigón. Hoy en día el cemento y los polímeros, reforzados con fibra de vidrio u otros aditivos, están comenzando a imponer su supremacía como materiales de construcción.
En este tema vamos a abordar el análisis de los materiales de construcción de tipo pétreo (los metálicos y los orgánicos se estudian en temas aparte) más adecuados, haciendo hincapié en sus propiedades más significativas y en el papel que han desempeñado en el progreso de la humanidad cuyo testimonio aún permanece patente a lo largo y ancho de la superficie de nuestro planeta.
2.- Materiales de Construcción
2.1 Características
Los materiales de construcción podemos clasificarlos según su función o según su naturaleza.
Si atendemos a su función los dividiremos en:
- Materiales Resistentes: Son los que soportan el peso de la obra
- Materiales Aglomerantes: Son los que sirven para unir los elementos resistentes
- Materiales Auxiliares: Son los empleados en instalaciones, remates, acabados y decoración
Si atendemos a su naturaleza los dividiremos en:
- Materiales Pétreos: Naturales (rocas) y Artificiales (cerámicos, aglomerados y vidrios)
- Materiales Metálicos: Ferrosos (acero) y No Ferrosos (cobre, cinc, aluminio)
- Materiales Orgánicos: Maderas (coníferas, frondosas, nobles) y Plásticos
2.2 Obtención
- Graveras: Aquí se obtienen los cantos rodados, piedras de superficies lisas y redondeadas de composición heterogénea.
- Barreros: Aquí se obtiene la arcilla (mineral procedente de rocas descompuestas) y el barro (mezcla de polvo, arcilla y agua).
- Canteras: De aquí se extraen las rocas y son la base principal de los materiales de construcción, siendo usadas en estado natural como material resistente y elemento de ornamentación, así como en la elaboración de otros productos (cementos, yesos, cerámicas…).
Todos los materiales de construcción pueden ser usados en su estado natural o transformados en otros productos por medio de procesos industriales.
3.- Materiales Pétreos
3.1 Características
- La piedra es un material muy resistente y duradero
- La piedra apenas necesita mantenimiento posterior
- La mayoría de las variedades presentan buena impermeabilidad
- La piedra es abundante y fácilmente accesible en zonas montañosas
- La extracción de la piedra requiere poca inversión económica y bajo consumo energético
- Algunos se emplean también como materia prima para elaborar otros materiales de construcción
3.2 Principales Productos y Aplicaciones
La piedra se utiliza actualmente como elemento resistente en la construcción de paredes y muros, como elemento decorativo en el recubrimiento de paredes y suelos y como materia prima para elaborar otros productos. Puede ser utilizada tal como se obtiene en la Naturaleza con su forma irregular o se le puede dar forma adecuada con herramientas sencillas y maquinaria de fricción en función del acabado requerido por la obra.
- Piedra Bruta: se emplea en cimientos, pisos, muros o en techos planos en voladizos.
- Sillar (piedra cuadrada o con formas): obras de albañilería de formas regulares, planos en voladizos, dinteles, gradas o pavimentos.
- Piedra Impermeable: se emplea en barreras impermeables y muros exteriores (p.ej Granito).
- Pizarras: se emplea en solados y techos.
- Grava: áridos para hormigón y terraza.
- Granulado: superficies de protección de suelos asfálticos.
- Arena: se emplea en hormigón y mortero.
- Polvos de Piedra Caliza: se emplea en la elaboración de cal y cemento.
4.- Materiales Cerámicos
4.1 Elaboración
La elaboración de materiales cerámicos se basa en el principio de que la arcilla sometida a temperaturas elevadas (850-1000ºC) experimenta reacciones irreversibles que le hacen perder plasticidad al unir sus partículas, formando un material cerámico vítreo de diferentes propiedades en función de las sustancias añadidas y del tiempo y temperatura de cocción. En cualquier caso, distinguimos seis fases:
- Preparación: molienda de material, limpieza y eliminación de impurezas.
- Mezcla y amasado: aglomeración de materias primas con agua.
- Moldeo de piezas: por extrusión a través de boquillas, prensado y coladas en moldes.
- Secado: de forma natural (sitios aireados y cálidos) o artificial (cámaras cerradas).
- Cocción: se alcanza consistencia variable en función del tiempo y temperatura de cocción.
- Tratamientos superficiales: esmaltado, vitrificado, pintado, etc.
4.2 Características
- Buena resistencia a la compresión y la erosión
- Duros pero frágiles
- Resistentes al desgaste, sirviendo como abrasivos
- Resistentes a los agentes atmosféricos. Pueden permanecer a la intemperie sin protección
- Admiten revoques y diferentes acabados superficiales para mejorar propiedades y estética
- Los Porosos (ladrillos, tejas, bovedillas y lozas) pueden absorber humedad sin alterar sus dimensiones significativamente. Se dice de ellos que pueden “respirar”
- Los Compactos (porcelana y gres) tienen alta capacidad térmica, haciéndolos muy versátiles para la mayoría de climas.
- Los Vitrificados (vidrios) son transparentes o traslúcidos, haciéndolos muy útiles para espacios en los que se necesite luz natural.
4.3 Principales Productos y Aplicaciones
- Tejas: Son de formas y tamaños variados. Se utilizan para cubiertas de edificios. Los hay de forma curva (árabe), planas y mixtas.
- Ladrillos: Se fabrican en zonas donde escasea la piedra y abunda la arcilla. Los primeros fueron los “Ladrillos de adobe” (arcilla con paja secada al sol) y actualmente existen los “Ladrillos macizos y huecos” (mampostería, cimientos, pisos, muros, arcos, bóvedas y cúpulas), “Ladrillos de fachadas” (acabados superficiales duraderos e impermeables para mejorar el aspecto de las fachadas) y las “Bovedillas Perforadas” (con formas especiales para armazones de entrepisos y techos).
- Loza: Es un producto ligero, poroso y absorbente fabricado a partir de arcilla, cuarzo y feldespato, recubierto con esmalte para su impermeabilización. Se usa para fabricar sanitarios.
- Azulejos: Productos cerámicos de doble capa. La primera capa gruesa es de arcilla y la segunda fina es de esmalte vitrificado, lo que le confiere impermeabilidad y resistencia al desgaste. Se usa para revestir paredes.
- Baldosas: Son similares a los azulejos pero sin la capa fina de esmalte. La capa a la vista se colorea y suele usarse para pavimentos.
- Gres: Se obtienen por cocción hasta la vitrificación. Es un producto muy duro, impermeable a líquidos y gases e inatacable por ácidos, hongos o bacterias. Se emplea para revestir paredes y suelos.
- Porcelana: Producto cerámico duro y frágil, de color blanco o traslúcido. Se obtiene a partir de caolín, cuarzo y feldespato sometido a doble cocción a altísimas temperaturas. Se usa para vajillas y enseres domésticos, por lo que no es propiamente para construcción.
- Productos Industriales: Aquí incluimos los Ladrillos Industriales (densos y muy resistentes a la compresión), los Ladrillos Refractarios (gran resistencia al calor por lo que se usan en hornos y calderas), Ladrillos Antiácidos (soportan ataques químicos) y distintas piezas para canalizaciones y tuberías.
5.- Materiales Aglomerantes
Para unir elementos o piezas diversas se emplean pegamentos y colas. Cuando hablamos de materiales de construcción, la unión de los distintos elementos resistentes (piedras, ladrillos, bloques) se hace con materiales aglomerados. Estos materiales, mezclados con agua, tienen la propiedad de solidificare y endurecerse, en un proceso denominado “fraguado”.
- Aglomerantes aéreos: Estos fraguan sólo en contacto con el aire (barro, yeso, cal grasa y cal aérea).
- Aglomerantes hidráulicos: Estos fraguan tanto en el aire como en medios húmedos (cemento, cal hidráulica, morteros y hormigones).
- El Barro: Es el aglomerante más antiguo. Es un material que endurece por evaporación del agua que contiene. Presenta escasa resistencia a la acción de los agentes atmosférico.
- El Yeso: Se obtiene por deshidratación de la piedra de yeso. Es blando, buen aislante térmico y acústico, de fraguado rápido y fácil adherencia a todos los materiales excepto a la madera. Se utiliza en piezas de escayola, paneles y elaboración de morteros (productos amasados con agua y árido fino). Inestable en medios húmedos, donde se disuelve.
- La Cal: Se elabora por cocción de piedra caliza por encima de 900ºC, para producir la cal viva que luego se apaga con agua para generar la cal hidratada. Múltiples aplicaciones agrícolas e industriales, protección medioambiental y construcción de edificaciones. Se usa diluida en agua para elaborar mortero de cemento y en forma de lechada como pintura de paredes y muros.
- El Cemento: Es un polvo fino de color gris que, al mezclarse con arena, grava y agua produce un mortero pastoso que al secarse fragua y se endurece originando un material resistente y duradero. Hoy existe gran variedad de cementos, pero el más usado es el Cemento Portland, desarrollado en el siglo XIX y denominado así por su color semejante a la popular piedra de construcción de Portland (Inglaterra). Se fabrica a partir de piedra caliza junto con arcillas, pizarras y rocas que contienen óxidos metálicos de aluminio, hierro y silicio. Todos estos materiales se trituran y se mezclan dentro de un horno rotatorio y se calientan hasta fundirlos en forma de escoria que, tras enfriarse con rapidez, se tritura en forma de polvo fino a la salida del horno, donde se empaqueta o almacena.
Características:
- Resistencia extremadamente alta a los impactos
- Resistente al agua y al fuego
- Resistente a los agentes atmosféricos y a los agentes biológicos
- Se debe almacenar con cuidado para evitar fraguado prematuro accidental
Aplicaciones:
- Se emplea amasado con arena y agua -como mortero- para unión de piedras, ladrillos, bloques de hormigón, construcción de paredes y muros.
- Se emplea en morteros para enlucidos, hechos de cemento y arena, mezclados con cal y yeso
- Se emplea como aglomerante para materiales orgánicos e inorgánicos
- Se emplea para elaborar elementos prefabricados con hormigón, tales como tejas, bovedillas, bloques, celosías, barandillas, tuberías de drenaje, accesorios de jardín, etc.
- El Hormigón: Se obtiene amasando cemento, arena, grava y agua en diferentes proporciones según el tipo de hormigón, cada cual con su dureza, resistencia y tiempo de fraguado. También se le añaden distintos aditivos para regular el proceso de fraguado y endurecimiento. El hormigón muy estable químicamente y resistente a la compresión. Su escasa tenacidad (resistencia a la tracción) se resuelve con el hormigón armado, que se caracteriza por introducir en su interior una armadura de varillas o barras de acero. Se utiliza en construcción de elementos estructurales, tales como cimientos, pilares, vigas y forjados.
6.- Productos Auxiliares
El Vidrio: se obtiene a partir de sílice mezclada con potasa, sosa y otros compuestos. Las materias primas se introducen en un horno donde se calientan hasta fundirse. El vidrio fundido es un material pastoso que se puede laminar como planchas, barras, tubos, etc. O conformar por soplado o moldeado. El vidrio laminado se emplea en construcción para ventanas, cerramientos y espejos.
- Alquitrán: Útil en pavimentación, como impermeabilizantes y en algunas pinturas.
- Brea: Útil como impermeabilizante y elaboración de pinturas y jabones.
- Asfaltos: Útil en pavimentación e impermeabilización
- Aglutinantes: Son las que forman la película adherente a la base para protegerla. Pueden ser minerales (yeso, cemento, cal), orgánicas (ceras, colas, gomas, caucho), grasos (aceite de linaza, aceite de soja) y resinosos (goma-laca o betún de Judea).
- Disolventes: Facilitan la dispersión o disolución del aglomerado y favorecen su extensión sobre el elemento que se pinta. Los principales disolventes son el agua y el aguarrás.
- Pigmentos: Son los que se encargan de proporcionar el color al objeto.
- Estabilizadores: Productos neutros cuya finalidad es aumentar el volumen y viscosidad de la pintura.
- Secantes: Se añaden a la pintura para acelerar su secado.
