34.- MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN: CLASIFICACIÓN, CONSTITUCIÓN Y PROPIEDADES CARACTERÍSTICAS.

INTRODUCCIÓN

Hay infinidad de materiales que pueden ser utilizados en el proceso constructivo, pero de todos esos, sólo unos cientos son los que se usan, y de esos cientos, solamente unos cuantos que, por sus características concretas, son los que satisfacen nuestras necesidades en una obra determinada.

La elección entre uno u otro material depende de varios factores:

¨ Características técnicas y físicas adecuadas para el trabajo a soportar.

¨ Resistencia a los agentes agresivos.

¨ Costo hasta quedar colocado en obra.

¨ Cualidades estéticas.

Por lo tanto diremos que un material es adecuado para una obra concreta, cuando examinando todos los factores y sobre todo aquellos que más nos interesen, observamos que no tenemos otra razón para elegir otro material.

Normalmente, para desempeñar una misión siempre hay más de un material que cumpliría perfectamente, en ese caso ya depende de nuestro gusto personal.

En este tema se estudiarán los materiales, que, atendiendo a las propiedades señaladas, se usan en la construcción, estudiando sus características, constitución y propiedades singulares.

De la correcta proporcionalidad de estos valores depende el éxito de la construcción.

Los factores técnicos, o sea, excepto el costo, dependen única y exclusivamente de las propiedades del material, las cuales las podemos clasificar en:

Propiedades Organolépticas: las que se refieren al aspecto del material. Son propiedades cualitativas y se aprecian con los sentidos. Algunas son: aspecto exterior, fractura, textura y otras.

¨ Propiedades Tecnológicas: donde se incluyen todas las propiedades Físicas, Mecánicas (siendo de carácter cuantitativo generalmente) y Químicas, que se refieren a la constitución química tanto cuantitativa como cualitativamente, y sus reacciones con los elementos que le rodean.

En la construcción, la mayoría de los materiales empleados deben regirse por una serie de normas de obligado cumplimiento. En España, muchos materiales ya tienen su normativa correspondiente, sobre todo los de usos estructurales, sin embargo, sigue habiendo menos normas que en otros países europeos como Alemania, aunque actualmente, se tiende a igualar las normativas europeas.

Para conocer y evaluar las propiedades de los materiales, antes, durante o después de colocarlos en obra, se les somete a un proceso experimental llamado Ensayo.

Una primera clasificación de los materiales de construcción podría ser la siguiente:

1. MADERA

2. PRODUCTOS CERÁMICOS

3.1 Ladrillos

3.2 Tejas

3.3 Otros

3. MATERIALES LIGANTES

4.1 Yesos y Escayolas

4.2 Cales

4.3 Cementos

4. MORTEROS

5. HORMIGONES

6. AGLOMERADOS

6.1 De cemento

6.2 De cal

6.3 De yeso

6.4 De arcilla

6.5 Vegetales

7. METALES

7.1 Acero

7.2 Aluminio

7.3 Cinc

8. VARIOS

8.1 Piedra Natural

8.2 Plásticos

8.3 Pinturas y barnices

8.4 Vidrios

1. MADERA

El uso de la madera en la construcción ha pasado por diversas fases: Antiguamente era el material usado para la estructura de las edificaciones, posteriormente, con la llegada del acero y del hormigón, dejó de usarse en la estructura y pasó a los acabados y carpinterías. Actualmente con la aparición de la madera laminada, que posee muy buenas características resistentes a esfuerzos físicos y al fuego, se está retornando al uso de la madera como elemento estructural, aunque, por su elevado costo, esto sólo se está utilizando de momento en ciertas edificaciones representativas, como son los centros comerciales, por lo que veremos la madera como se ha venido usando tradicionalmente.

La madera se puede clasificar según su origen, su estructura anatómica, y dimensiones comerciales.

¨ Según su origen:

· Madera Natural: sin tratamiento, salvo los propios para darle forma y de protección contra los insectos.

· Madera Tratada:

ü Contrachapado: Está formado por hojas de madera pegadas entre sí. El tablero laminado consta de dos contrachapados paralelos y un alma formada por listones encolados a ambos contrachapados.

ü Madera laminada: Igual que la contrachapada pero con todas las capas de madera en la misma dirección.

ü Madera comprimida: Madera sometida a una fuerte compresión en sentido perpendicular a sus fibras, aumentando su densidad aparente.

ü Madera aglomerada o reconstituida.- Fabricada con fibras de madera, aglutinada con una resina y prensada. Se presenta en forma de tableros y chapas.

ü Madera mineralizada.- Se fabrica a base de viruta de madera y un aglomerante que suele ser cemento. Posteriormente se comprime la mezcla y se deja fraguar y endurecer. Es un producto con buen aislamiento y muy resistente al fuego.

ü Maderas con tratamientos especiales:

- Metalizada: Se obtiene por inmersión de madera seca en un baño de metal fundido (plomo o estaño).

- Baquelizada: Se obtiene inyectando baquelita a maderas previamente preparadas.

- Plástica: Se obtienen impregnando la madera en una disolución de urea sintética a 100º C. Se puede trabajar en caliente dándole curvas y formas, las cuales mantiene una vez enfriada.

¨ Según su estructura anatómica:

· Coníferas o resinosas: diferentes tipos de pino.

· Frondosas: roble, haya, olmo, chopo, nogal, etc.

· Exóticas: ébano, okume, ukola, caoba y balsa.

¨ Según sus dimensiones comerciales o escuadría:

· Madero: pieza de gran escuadría, cortada al hilo y sección cuadrada o rectangular.

· Tablón: pieza escuadrada rectangularmente de 5 a10 cm de canto.

· Tabla: pieza de poco espesor 2 a 5 cm y gran anchura (10/20 cm)

· Tablilla, ripia o lata: de 1 a 2 cm de canto y poca calidad.

· Hoja : con espesor inferior a 1 cm.

· Listón : tabla de poca anchura.

· Costero : una cara es plana y la otra tiene la curvatura del tronco.

1.1 Constitución

La madera es un producto vegetal compuesto principalmente por carbono, hidrógeno y oxígeno y otros en menores cantidades.

La estructura de la madera es la siguiente:

1. Médula: Parte central del tronco, constituido por tejido flojo y poroso, con los radios medulares que parte de ella hacia la periferia.

2. Duramen: Parte del tronco inmediata a la médula. Constituye la madera de la parte interna del tronco, presenta mayor resistencia mecánica y durabilidad cuanto más se acerca a la médula.

3. Albura: Madera de la sección externa del tronco, de coloración más clara que el duramen. Constituye la zona viva del tronco, saturada de savia y sustancias orgánicas, transformándose con el tiempo en DURAMEN al ser sustituido el almidón por el tanino.

4. Cambium: Se encuentra entre la albura y la corteza, y constituye la base del crecimiento en espesor del tronco. Está formado por células de paredes delgadas capaces de transformarse por divisiones sucesivas en nuevas células, formando en la parte interior lo que llamamos XILEMA (o madera nueva) y en la parte externa el FLOEMA.

5. Liber: Parte interna de la corteza viva, filamentosa y de poca resistencia.

6. Corteza: Capa exterior cuya misión es la de proteger a los tejidos del árbol de los agentes atmosféricos.

1.2 Propiedades

La madera tiene propiedades muy beneficiosas para la construcción, sin embargo, la escasez de este material, su costo, el deber de protegerlo contra ataques de insectos y las grandes secciones requeridas como elemento estructural, lo relegan, como ya hemos dicho antes, a carpinterías y acabados.

¨ Físicas:

· Anisotropía: La madera es un material anisotropo, es decir, sus propiedades físicas y mecánicas no son las mismas en todas las direcciones.

· Humedad: es la propiedad que más influencia tiene sobre el resto

· Deformabilidad: La madera cambia de volumen al variar su contenido de humedad, y al ser un material anisótropo, las deformaciones no presentan las mismas magnitudes en las tres direcciones principales.

· Peso específico aparente: es la magnitud que nos da un índice sobre su resistencia. En él influye la parte del árbol, edad, etc.

Según el peso específico aparente las maderas se clasifican en: muy ligeras, ligeras, semipesadas, pesadas y muy pesadas.

¨ Térmicas: La madera es un mal conductor térmico, cuanto menos humedad tenga, más aislante térmico es.

Las estructuras de madera, al contrario de lo que se piensa, son más resistentes al fuego que las de acero y las de hormigón, ya que al quemarse se crea una capa que impide el paso de oxigeno y por tanto, que se queme el núcleo del elemento.

¨ Eléctricas: La madera seca es un buen aislante eléctrico, decreciendo su resistividad al aumentar la humedad.

¨ Durabilidad: La resistencia de la madera a los ataques de organismos destructores, tales como hongos, insectos, etc., depende de la presencia en la misma de antisépticos naturales o introducidos y la ausencia de materias nutritivas. También influye la humedad y sobre todo las alternancias humedad-sequedad. Las maderas más densas presentan una duración mayor.

¨ Mecánicas:

· Dureza: propiedad de gran interés para la fabricación de pavimentos.

· Resistencia a compresión, tracción, al corte y a flexión: Dependen de factores tales como la humedad, la dirección del esfuerzo respecto a las fibras y el peso específico, sin embargo esta propiedad, en la fabricación de carpintería y acabados carece de interés.

2. PRODUCTOS CERÁMICOS.

Son productos que adquieren consistencia pétrea por procesos físicos resultantes de cocer tierras arcillosas, previamente moldeadas.

Los productos cerámicos más importantes son: los ladrillos, las tejas, los azulejos, el gres y las bovedillas.

2.1. Ladrillos.

Pieza cerámica con forma de paralepípedo, sirve para hacer fábricas. En España este material está regido por la norma RL-88 (Pliego para la recepción de ladrillos cerámicos).

Deben ser uniformes, sin grietas, de caras planas, que den al golpe de martillo un sonido campanil.

Según la Normativa el ladrillo se divide en 3 Tipos y 2 Clases:

Tipos de ladrillo:

¨ Macizo (M): Sin perforaciones o si las tiene son en la cara de Tabla, es decir, perpendicular al plano de asiento, con un volumen £10% del de la pieza y el área de cada perforación £ 2,5 cm². En desuso actualmente.

Las dimensiones más usuales son: 24x11.5x3.5; 5.3; 7 ó 9.

¨ Perforado o aligerado(P): Como mínimo 3 perforaciones en la cara de Tabla solamente (perpendiculares al plano de asentamiento), y con un volumen > 10% del de la pieza. Es el tipo de ladrillo usado en fábricas resistentes, ya que es capaz de soportar 100 Kp/cm².

Sus dimensiones son las mismas que para el macizo.

¨ Hueco: Perforaciones en la cara de Testa o en la de Canto. Es decir, paralelos al plano de asentamiento, con un área de cada perforación £ 16 cm².

Las dimensiones más corrientes son: 24x11.5x2.5 (rasilla; en desuso); 24x11.5x4 ó 7(hueco sencillo); 24x11.5x9 (hueco doble).

Clases de ladrillo:

¨ Visto (V): para la realización de fábricas a cara vista ya que tienen unas caras (normalmente 1 canto y 2 testas) con buen acabado.

¨ No Visto (NV): para utilizar en fábricas con revestimiento (no entendiendo como tal a los acabados a base de película como pinturas, barnices, etc.).

La diferencia principal entre las dos clases, a parte de las caras de buen acabado, es el grosor de los tabiques que separan las perforaciones entre sí o con las caras, ya que en los V son de mayor espesor.

2.2 Tejas.

Las tejas cerámicas han sido hasta ahora, el material de cubrición más empleado en nuestro país, aunque actualmente, debido a la gran oferta de otros productos de reciente aparición como la teja de hormigón, Telas asfálticas, cubiertas de cobre, de cinc y el mayor uso de las cubiertas planas, han producido un retroceso importante en el uso de este tipo de material, aunque sigue siendo, el más usado.

Las características principales que deben cumplir son: Impermeabilidad, resistentes a las heladas, sin deformaciones ni alabeos, carecer de manchas y no ser eflorescibles.

Se fabrican con un material análogo al empleado para la fabricación de ladrillos.

Atendiendo a su forma se clasifican:

¨

Arabe o curva: De forma de canal cónico. Las dimensiones más corrientes son: 40x20/15 cm. Pesan 2 Kg./Ud. Y entran unas 25 piezas en un metro cuadrado de cubierta. Sirven para limatesas, limahoyas, caballetes y faldones.

¨

Plana: De forma plana y con juntas de encaje para su colocación. Suelen tener unas dimensiones de 42x25 cm., su peso es de 2.6 Kg y entran 13 piezas en un metro cuadrado de cubierta. Solo para faldones ya que para remates se necesitan piezas especiales.

¨ Mixta: Su forma es plana con la mitad curva, aunque su uso y forma de colocación es muy parecido a la Teja Plana.

2.3.- Otros productos cerámicos.

¨ Gres cerámico.- Procede de arcillas capaces de pasar del estado cristalino al vítreo por una temperatura relativamente baja (@ 1200 ºC). Es impermeable, compacto, muy duro (raya al vidrio y no es rayado por el acero) y resistente e inalterable por acciones químicas, por lo que se emplea para la fabricación de baldosas y tubos para desagües de aguas residuales.

¨ Loza.- Se fabrica con arcillas con mucha alúmina y poco hierro recubriendo el material cerámico con un barniz o esmalte para que la superficie quede dura e impermeable. Se usa para la fabricación de productos sanitarios. Los azulejos son baldosines esmaltados por una cara, cuyas dimensiones más corrientes son: 20x20, 20x10 y 15x15 cm.

¨ Baldosín catalán. Se hace con arcillas escogidas que se prensan y se cuecen a elevadas temperaturas. Son impermeables y muy resistentes al desgaste. Se utilizan para cubrir terrazas.

¨ Bovedillas para forjado. Son las piezas colocadas como entrevigado para aligerar el forjado.

¨ Porcelana.- Se fabrica con caolín. No es necesario esmaltarla porque es impermeable. Es aislante eléctrico y refractaria, por lo que se usaba hace no muchos años como componente de mecanismos eléctricos.

¨ Materiales refractarios cerámicos.- Poseen un punto de fusión muy alto y resisten la acción de los gases, por lo que se usan en forma de ladrillos para revestir chimeneas industriales, calderas, etc.

3.- MATERIALES LIGANTES

Son aquellos materiales que por medio de una transformación física, química o físico-química son capaces de unir entre sí otros materiales. Se clasifican en 2 grandes grupos:

Aglomerantes: Son aquellos ligantes que para unir otros materiales sufren una reacción física bien sea la evaporación de disolventes, de agua, enfriamiento, etc. Algunos de estos materiales son: el barro, asfalto, betún, brea, resinas, pegamentos, silicona, plásticos y pinturas.

Conglomerantes: para unir materiales sufren una reacción química llamada fraguado. Se subdividen en:

¨ Aéreos.- Si sólo fraguan en el aire. A este grupo pertenecen la cal aérea y el yeso.

¨ Hidráulicos.- Fraguan en el aire y en el agua. En este grupo se incluyen la cal hidráulica y el cemento.

Nos centraremos en los conglomerantes ya que son los más usados y más importantes en la construcción:

Los conglomerantes se comercializan en forma de polvo por lo que se mezclan con agua para formar una pasta plástica que posteriormente pierde su plasticidad y se endurece. En el endurecimiento hay que distinguir dos fases: el fraguado, cuya duración es relativamente corta y es en la que el material pierde su plasticidad, y el endurecimiento propiamente dicho, que es cuando el material adquiere una consistencia pétrea. Tiene lugar después del fraguado y continúa durante mucho tiempo.

Los Conglomerantes se clasifican en:

¨ Yesos – Se obtiene de la deshidratación del yeso natural (sulfato de cal bihidratado).

¨ Cales – Se obtienen por calcinación de calizas naturales.

¨ Cementos – Se obtienen por cocción de caliza mezclada con arcilla.

3.1 YESO y ESCAYOLA

El yeso es un producto que se obtiene del yeso natural o Aljez (sulfato cálcico bihidratado), por un proceso de cocción y posterior pulverización. Al amasarlo con agua toma la que perdió en la cocción y fragua muy rápidamente. Para formar la pasta se emplea normalmente igual volumen de agua que de yeso, vertiendo el yeso sobre el agua.

El yeso se pega bien al ladrillo y mal a la madera; aplicado sobre el hierro, lo oxida.

El yeso en polvo debe conservarse en lugar seco. La humedad perjudica a la obra de yeso, ya que es un material higroscópico, por cuyo motivo no se aplica en exteriores ni en cuartos húmedos.

La Escayola es un tipo de yeso, con un aljez mucho más puro que el resto y la molienda es mucho más fina.

Según la norma RY-85 (pliego general para la recepción de yesos y escayolas en las obras de construcción) los tipos de yeso son:

¨ Yeso grueso (YG): Es el yeso de grano más grueso; se usa para pasta de agarre en la ejecución de tabicados, guarnecidos, y como conglomerantes auxiliar en obra.

¨ Yeso fino(YF): Es más puro y fino que el anterior y se usa para enlucidos y blanqueos de revestimientos interiores.

¨ Yeso de Prefabricados (YP): Mayor pureza y resistencia que los anteriores. Se usa para elementos prefabricados para tabiques.

¨ Escayola (E-30): Resistencia mínima a flexotracción de 30 Kp/cm². Se usa para elementos prefabricados para tabiques y techos.

¨ Escayola especial (E-35): De mayor pureza que la anterior y resistencia mínima a flexotracción de 35 Kp/cm². Para decoración, y en la ejecución de elementos prefabricados para techos.

Para todos estos tipos de yesos, además se diferencian dos clases: la Normal y la clase Lenta, denominada así porque el periodo de fraguado es más lento que la clase normal.

3.2 CALES

Producto que procede de la calcinación de la piedra caliza (carbonato cálcico), pasando a ser Cal Viva que es muy higroscópica y cuando absorbe agua produce una reacción en la que se desprende mucho calor convirtiéndose en Cal Apagada, que es la empleada en la construcción. Puede haber cal apagada en polvo, o en pasta.

Hay dos tipos de cales:

¨ Cal Aérea: fragua en el aire.

¨ Cal hidráulica: procede de calizas que contienen arcilla. Esta cal tiene las mismas propiedades que la cal aérea y, además, fragua en lugares húmedos y debajo del agua.

La cal se usa para blanquear como pintura al temple, también se utiliza como sustitución de los guarnecidos y enlucidos de yeso en zonas muy húmedas y para morteros bastardos de cemento y cal para darles mayor plasticidad.

3.3 CEMENTOS

El cemento Portland es el cemento de mayor aplicación en las obras de albañilería. El proceso de fabricación es el siguiente: la mezcla de caliza y arcilla, se somete a un tratamiento térmico llamado Sinterización, dando el “Clinker Portland”, el cuál se muele conjuntamente con Aljez y otros productos como cenizas volantes, puzolanas, escorias siderúrgicas o filler calizo hasta obtener un polvo grisáceo muy fino.

En España la normativa referente al cemento es la RC-97 (Instrucción para la recepción de cementos). Según esta norma los cementos comunes se dividen en 5 tipos, según su composición:

¨ CEM I: Cemento portland

¨ CEM II: Cemento portland, subdividido a su vez en varios tipos según su composición.

¨ CEM III: Cemento de horno alto

¨ CEM IV: Cemento puzolánico

¨ CEM V: Cemento compuesto

Además de los tipos, se diferencian tres CLASES RESISTENTES, que corresponde a la resistencia mínima a compresión a 28 días en N/mm²: 32,5; 42,5 y 52,5. Estas clases resistentes tienen otra modalidad, que es con alta resistencia inicial ya que a los 2 días ya han alcanzado aproximadamente, el 40% de la resistencia final.

Si a los cementos comunes le añadimos otra cualidad, aparte de la resistente podemos obtener otros cementos, por lo que la clasificación final de los cementos según la norma es:

¨ Cementos Comunes (CEM): Tipos del I al V.