Materiales de Construcción

Existen 5 grandes grupos de materiales empleados  en la edificación, que son

Cerámicas y vidrios. Los primeros se obtienen al cocer  el  barro en hornos especiales. Ejemplos de cerámicos son las tejas (foto izquierda )  o el ladrillo. Los vidrios se obtienen de la  sílice ( tierra ) junto a otros componentes para mejorar sus propiedades. Son materiales muy duros u frágiles

Pétreos. Elementos naturales como el  mármol,  la arena o la pizarra. Se usan de forma natural sin apenas tratamiento  A la izquierda, una muestra de mármol. A la derecha una piedra de granito. El mármol es mas delicado que el granito ( se raya más fácilmente)

Metálicos. Partiendo de ciertos minerales, se obtiene  una gran variedad de metales puros (aluminio, el hierro ), que al unirlo a otros metales y no metales se obtiene las  aleaciones ( caso del acero, que es la mezcla de hierro y carbono )  Un metal puro como aluminio ( izquierda ) y un acero inoxidable ( mezcla de hierro, carbono y cromo )

Compuestos. Son una mezcla de materiales  para crear otro material  con una mejora en ciertas  propiedades , como por ejemplo el asfalto (  mezcla de alquitrán y grava ) o el hormigón ( mezcla de cemento,  grava, arena y  agua )  El hormigón a la izquierda se hace en pequeñas cantidades en la hormigonera pero para grandes cantidades son necesario traerlo en camiones. A la derecha , el asfalto

Aglutinantes.  El cemento y el yeso se sirven a granel en forma de polvo, pero con la mezcla de agua, endurece para formar un compuesto duro. A este proceso se le llama fraguado.

 

 2º Principales elementos constructivos del edificio

1º Cimientos.

Es la parte encargada de soportar el peso del edificio y se hace de hormigón armado. Unos buenos cimientos son fundamentales porque si fallan, el edificio quedará muy afectado

2. La Estructura.  Formado por los pilares ( verticales ), las vigas y viguetas ( horizontales )

3. Suelos y techos. Entre vigueta y vigueta se coloca las  bovedillas. Los espacios que quedan libres se nivelan con hormigón  para acabarlas con el suelo  de cerámica  o de  madera.

4. Muro exterior. Suele ser  un doble muro de ladrillo con un espacio entre ambos que se rellena con un aislante como la fibra de vidrio, la espuma de  poliuretano o láminas de poliestireno expandido.

5. Ventanas. Formadas por un  marco de madera, PVC o aluminio y su vidrio correspondiente. Necesarias para "  abrirse al espacio  exterior", pero es un lugar por donde entra mucho  calor en verano y se escapa en invierno. Los vidrios multicapas ( capa de vidrio junto a otra de aire ) son mejores para el aislamiento térmico.

En la parte superior se suele poner una vigueta (dintel) para que los ladrillos no se caigan

6. Cubierta. Nos protege de la lluvia. Normalmente está realizado con viguetas que soportan las bovedillas, una capa de hormigón armado y las tejas. Es conveniente añadir un aislante para evitar pérdidas de calor

  7. Muros interiores. Pueden ser de pladur (  estructura  metálica muy ligera con relleno de  cartón y yeso ) o de ladrillos

3º Propiedades de los materiales

A la hora de hacer un edificio es importante saber como se van a comportar los materiales. Por ello vamos a ver alguna de las propiedades más importantes, como son la densidad, la compresión y la tracción

La densidad es la relación entre el peso y el volumen y se mide en Kg entre .

La fórmula que hay que emplear para calcularla es:

 donde M es la masa y V el volumen.

Actividad 1: Calcular la densidad de una viga que pesa 400 Kg si mide 5 metros de largo X 20 cm de alto y 30 cm de ancho.

Activiadad 2: En la imagen inferior tenemos tres barras iguales con diferentes pesos. Calcular la densidad para cada uno de ellos

Veremos ahora un Ensayo de Compresión para determinar cuantos Kg es capar de aguantar un material antes de que se rompa o deforme. Para ello tenemos que considerar la magnitud física de presión, que nos mide la fuerza entre superficie y cuya unidad es el Mpa ( megapascal ) o sea 1 millón de pascales. Se define el pascal como  presión ejercida por una fuerza de 1 Nw en  1 metro cuadrado, o sea En la siguiente imagen tenemos el comportamiento del acero, el vidrio y el hormigón. El Vidrio es con diferencia el ganador de este ensayo pero su fragilidad no le permite ser usado como elemento de carga

Por último, el Ensayo de tracción nos ofrece una valiosa información de cada material cuando está sometido a dos fuerzas que tienen a estirarlo. Observamos que el hormigón es nefasto para este esfuerzo y el material que mejor lo hace es el acero. Por esto mismo, al hormigón se le añade barras de hierro para aumentar su resistencia a la tracción  

 Actividad: Completa  las propiedades de estos tres materiales respecto a la dureza, resistencia a agentes externos, precio, durabilidad, posibilidad de mezclar con otros materiales, etc

4º  ¿ Como se hace un ladrillo ?

 Vamos a poner el ladrillo como ejemplo para fabricar un tipo de cerámica. Para ello necesitamos los ingredientes básicos que son la arcilla, el  feldespato y la  arena.

• La arcilla sin tratar es  plástica y moldeable  pero cuando se seca,  se forma un bloque rígido perdiendo su plasticidad. Si la pasamos por un horno a unos 1000ºC,  se vuelve vítrea.
• Para disminuir la temperatura de cocción de la cerámica, se le añade feldespato.
• La arena  se añade para rellenar.
• Si queremos que aguante mucho el calor se le puede añadir sustancias especiales para convertirla en cerámica refractaria.

 

5º  ¿ Como se hace el vidrio plano ?

Vamos a ver ahora cómo hacer el vidrio de las ventanas. Ya hemos visto que es muy utilizado por ser transparentes ( entrada de la luz ), duros, frágiles y resistentes  a agentes corrosivos.

Se usan incluso como soportes de cables de alta tensión por su resistencia a la corriente. Vemos un ejemplo arriba donde se usan discos de vidrio para aislar el cable de la torreta de hierro.

El vidrio se obtiene a partir de la fusión de arena, álcali y óxidos metálicos ( se añade para dar color y estabilidad).

Destacar que a  la salida del horno principal el vidrio está muy caliente por lo que es necesario calentarlo de nuevo a temperatura decrecientes para que no se rompa.

6º Hormigón armado

 

Hemos visto en los ensayos anteriores que el hormigón ( mezcla de cemento, arena, grava y agua ) no "sale muy bien parado". Sin embargo es muy utilizado en la construcción debido al precio , facilidad de uso, etc. La manera de mejorar sus propiedades es añadirle hierro en su interior. Esto es especialmente importante cuando está sometido a esfuerzos de flexión. Apreciamos en la figura que la flecha naranja ( flexión ) provoca que la cara superior se encoge ( compresión ) y la inferior se dilate ( tracción ). Al añadirle el hierro, se evita este problema dando mayor robustez a la viga.  

Diccionario: la Bovedilla puede ser de  hormigón o  cerámica ( ver imagen de izquierda ), con la forma adecuada  para que pueda ser encajada entre vigueta y vigueta para  formar un forjado (  suelo ).