1. INTRODUCCIÓN
Los materiales de construcción son la materia prima o los productos elaborados, que se emplean en la construcción de edificios, obras públicas, carreteras, embalses, puentes, etc. Los materiales que se obtienen directamente de la naturaleza se llaman "materias primas" y los productos que se elaboran a partir de ellos son los materiales de construcción.
Desde sus orígenes, los seres humanos han modificado el entorno para adaptarlo a sus necesidades. Para ello, han empleado todo tipo de materiales. A lo largo de los tiempos la humanidad ha hecho uso de materiales de todo tipo para la construcción de viviendas, caminos y carreteras.
Primero se utilizaron los materiales disponibles directamente de la naturaleza como la arcilla, el barro, piedras, arena, paja y madera. Posteriormente con progreso de la técnica se descubrieron otros materiales, como el vidrio, al acero, el cemento y el hormigón. Los primeros materiales elaborados por el ser humano fueron los ladridos de adobe que se remontan hacia el año 13000 a.C. 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.
La elección del material adecuado depende, en cada caso, de múltiples factores de tipo físico, químico, mecánico, estético, económico…, factores que a veces se contraponen y hacen necesario un estudio riguroso que permita encontrar la solución más apropiada.
En este tema, abordaremos, el análisis de los materiales de construcción 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 todo lo largo y ancho de la superficie de nuestro planeta.
2.- PROPIEDADES
Las propiedades que más se tienen en cuenta en los materiales de construcción son:
- Densidad: : relación entre la masa y el volumen. Materiales como el acero son muy densos, mientras otros como el corcho o los plásticos son poco densos.
- Resistencia a la compresión: resistencia a romperse cuando se comprime. El vidrio tiene mucha resistencia a la compresión, incluso más que el acero.
- Resistencia a la tracción: resistencia a romperse cuando se estira. El acero tiene mucha resistencia a la tracción. El hormigón, sin embargo, muy poca.
Existen otras propiedades importantes al elegir los materiales para su uso como elementos constructivos, como su dureza, su resistencia a la corrosión atmosférica, de productos de limpieza u otras, capacidad de aislamiento térmico o acústico, la resistencia al fuego, la inflamabilidad o propiedades estéticas como el brillo o la textura.
3.- MATERIALES PÉTREOS
Estos materiales se extraen en las canteras y se encuentran en la naturaleza formando grandes
bloques (como el granito, el mármol y la pizarra) o bien en forma de granos y fragmentos de
diversos tamaños (como la arena, la grava o las piedras); a éstos últimos se les denomina
materiales áridos y sirven de complemento en morteros y hormigones,
como luego veremos.
- Rocas compactas: son grandes bloques de piedra de roca caliza, mármol, granito, pizarra, arenisca, etc, que reciben los nombre de sillares, mampuestos, adoquines y losas.
- Los áridos: Se llama áridos a la arena y la grava. Son fragmentos pequeños de roca. La grava es más gruesa que la arena. Se emplean para elaborar otros materiales como el mortero, el hormigón y el asfalto. La hay de diversos grosores.
4.- MATERIALES AGLOMERANTES
Son materiales que al mezclarse con el agua se vuelven pastosos y moldeables; solidifican al cabo de un tiempo y adquieren una gran rigidez. Se emplean como medio de unión entre otros materiales. El proceso de solidificación de los aglutinantes al secarse recibe el nombre de fraguado. Los aglutinantes más importantes son el yeso, la cal y el cemento.
4.1.- El yeso
El yeso que se emplea en construcción, o yeso
vivo, se obtiene a partir de piedras de yeso
natural que, tras triturarlas para convertirlas en
polvo, se cuece hasta eliminar el agua que
contiene.
El yeso es un material resistente al fuego
aunque produce corrosión en el hierro y el acero.
Existen varias clases de yeso comerciales:
• El yeso negro, también llamado “yeso de albañil” es un tipo de yeso basto (grano grueso),
color grisáceo, con impurezas. Se utiliza para levantar tabiques. Su fraguado es rápido.
• El yeso blanco, también llamado “yeso de yesero”, es un polvo fino
de color blanco, con muy pocas impurezas. Se emplea para
recubrir paredes y techos (enlucido). Es de fraguado rápido.
• La escayola es el yeso más fino y de mejor calidad. Se emplea en
la fabricación de molduras, placas y formas moldeadas para el
recubrimiento de paredes y techos.
Es un aglutinante que se obtiene mediante la cocción de piedra caliza a temperaturas superiores a
900 ºC. En la construcción se utilizan dos tipos de cal.
- La cal aérea o cal viva. Este tipo de cal no puede utilizarse sin añadirle previamente agua para que se hidrate (esta operación se llama “apagado de la cal”). Se utiliza sobre todo para la elaboración de morteros, mezclada con otros materiales (cemento y arena).
- La cal hidráulica. Este tipo de cal contiene, además de la piedra caliza, sobre un 5% de arcilla, y tiene la propiedad de endurecerse en lugares húmedos o incluso bajo el agua. Es la más usada y se emplea como pintura de exteriores (fachadas, muros, etc.).
4.3.- El cemento
El cemento se obtiene a partir de la mezcla triturada y cocida
(a temperaturas de 1250 ºC) de caliza y arcilla. Para evitar un
fraguado excesivamente rápido del cemento se le añade a la
mezcla una pequeña cantidad de yeso. Por último, se muele
hasta convertir la mezcla en un polvo muy fino.
Existen diversos tipos de cementos, pero los más habituales y
más fuertes son los cementos de tipo Portland.
La pasta de cemento y agua empieza a adquirir consistencia y
endurecerse a partir de las dos horas del inicio del fraguado.
Este proceso dura 28 días, momento en que se alcanza una
resistencia cercana al 100%. A partir de entonces el cemento sigue endureciéndose pero ya muy
lentamente. Los cementos tipo Portland fraguan y endurecen incluso bajo el agua.
Existen diversos tipos de cementos comerciales:
- Los cementos Portland grises: son los más resistentes y se emplean en morteros y hormigones.
- Los cementos Portland blancos: son menos resistentes que los grises y se usan fundamentalmente como material de acabado.
- Los cementos rápidos: que tienen un fraguado casi instantáneo. Tienen menos resistencia que los anteriores y se utilizan sin mezclar con otros materiales.
- Los cementos-colas: están compuestos de cemento Portland, cola sintética y arena. Se comercializan en bolsas pequeñas ya preparados a falta de añadir el agua. Son ideales para pequeños trabajos domésticos como pegar azulejos, mosaicos, piezas de gres, etc.
5.- LOS MATERIALES COMPUESTOS.-
5.1.- El mortero
El mortero es un aglutinante que se obtiene mezclando en proporciones adecuadas arena, agua y cualquiera de los aglutinantes básicos (cemento, cal o yeso)
Se utiliza para unir piezas de obra como ladrillos, bloques, baldosas, azulejos, etc., o bien para revestimiento de paredes.
5.2.- El hormigón
El hormigón es una mezcla de áridos, cemento y agua. Al mezclar el cemento con el agua reacciona y se forma una pasta aglutinadora que envuelve las partículas de arena y grava. Si hay humedad, el hormigón se endurece cada vez más con el paso del tiempo.
Antes del fraguar el hormigón es muy moldeable, por lo que se vierte en moldes llamados encofrados. Cuando fragua ofrece bastante resistencia a los esfuerzos de compresión, por lo que se utiliza en construcción de columnas, cimentaciones y otras piezas sometidas a este tipo de esfuerzo.
Proporciones típicas de los componentes de hormigón son 1:2:3 (una parte de cemento, dos de arena y tres de áridos).
Tipos de hormigón:
a) Hormigón en masa: mezcla de cemento, grava, arena y agua. Se emplea para muros y cimientos. Soporta mal los esfuerzos de tracción (no sirven para vigas).
b) Hormigón armado: lleva en su interior una estructura de varillas de acero corrugadas, material que sí soporta bien los esfuerzos de tracción.
Hormigón postensado los cables son tensados después de que el material fragüe y empiece a endurecerse, permaneciendo tensados y anclados durante la vida útil.
c) Hormigón celular: se obtiene añadiendo en la mezcla un producto químico que desprende gases, los cuales forman burbujas en el interior de la masa que favorecen el aislamiento térmico y acústico, además de aligerar el peso. Se corta fácilmente con un serrucho. Se emplea en muros y cubiertas.
6.- MATERIALES CERÁMICOS
Los materiales cerámicos se obtienen a partir de una mezcla de arcilla, feldespato y arena, previamente moldeada y cocida a alta temperatura (entre 900 y 1200ºC)
Las principales propiedades de los materiales cerámicos son:
- materiales duros, aunque frágiles
- muy resistentes a altas temperaturas, por lo que son buenos aislantes de fuego.
- gran poder de aislamiento térmico y eléctrico
- gran resistencia a la corrosión, a los agentes químicos y a la erosión atmosférica.
Los productos cerámicos más utilizados son:
a) Ladrillos: son piezas prismáticas con huecos o macizas. Están fabricados con arcilla. Tipos:
- Ladrillos finos: son resistentes y tienen buena apariencia y color. Se emplean para los exteriores de los edificios.
- Ladrillos refractarios: Tienen una gran resistencia al calor y son empleados en calderas, hornos, chimeneas, etc.
b) Tejas: piezas de arcilla cocida empleadas en cubiertas o tejados.
c) Azulejos: piezas cerámicas planas compuestas de dos capas, una inferior más más gruesa de archilla y otra inferior más fina, compuesta por un esmalte impermeable y resistente al desgaste. Para fabricarlos se someten a dos cocciones, para primera para obtener la base de arcilla y la segunda para fundir el esmalte y vitrificarlo.
d) Gres: mezcla de arcilla, cuarzo y feldespato con la que se elaboran piezas de cerámica vitrificada muy resistentes al desgaste. Se utiliza para cubrir suelos y paredes.
e) Porcelana: fabricada con arcillas especiales a las que se aplica un tratamiento de vidriado y esmaltado que le confiere gran dureza. Se usa en la fabricación de accesorios de baño.
7.- OTROS MATERIALES EMPLEADOS EN CONSTRUCCIÓN.
a) Metales.-
Los metales más empleados en construcción son:
- Acero: se suele utilizar en la armadura del hormigón, para vigas, pilares y armaduras de cubiertas (cerchas).
- Aluminio: para perfiles en marcos de puertas, ventanas, barandas, cerramientos,...
- Cobre: instalación de agua, gas y calefacción.
b) Maderas.-
Su presencia es cada vez menor, aún se utiliza en tejados, puertas, ventanas y recubrimientos de paredes y suelos (parqué).
c) Plásticos.-
Su uso es cada vez mayor. Algunos de los más utilizados son:
- PVC: para tubos, marcos de ventanas, puertas, revestimientos de fachadas.
- Espuma de poliuretano (sellador como aislamiento térmico y acústico)
- Espuma de poliestireno (en planchas como aislamiento térmico)
- Polietileno (tubos corrugados para cables eléctricos enterrados)
d) Vidrio.-
El vidrio se obtiene de la fusión (a unos 1500ºC) de arena de sílice, álcalis (caliza y carbonato sódico) y su posterior enfriamiento a temperatura ambiente. También puede llevar óxidos metálicos para darle color y estabilidad. Como se hace el Vidrio.
Es transparente o translúcido, impermeable, resistente a la mayoría de agentes químicos, aislante de la electricidad y duro, aunque muy frágil.
En construcción se aplica fundamentalmente como.
- Vidrio plano (ventanas, fachadas,...)
- Lana de vidrio (aislante térmico)
- Fibra de vidrio ( para impermeabilizar junto con resinas). Se utiliza por ejemplo para impermeabilizar piscinas, construir tanques para líquidos, etc.
8.- CONSTRUCCIÓN DE UN EDIFICIO
Para la ejecución de un proyecto de edificación se siguen aproximadamente las siguientes fases:
1. Comprobación del terreno. Se analizan la resistencia y las peculiaridades del terreno, así como la
profundidad a la que se encuentra el terreno firme (estudio geotécnico).
2. Movimiento de tierras y apertura de zanjas. Se prepara el terreno, corrigiendo desniveles y vaciando aquellos espacios en los que se van a situar tanto las zonas de aprovechamiento subterráneo como los cimientos.
3. Cimentación. Se construyen las zapatas, que son cubos de hormigón armado en los que se situarán
los pilares
4. Construcción de la estructura y colocación de la cubierta. Dependiendo del tipo de edificio, la estructura se sustenta sobre pilares, que pueden ser de acero o de hormigón armado, o sobre muros. Encima de los pilares y los muros se colocan las vigas y los forjados. En la construcción de los forjados hay que tener en cuenta los huecos para las escaleras, los ascensores, etc.
5. Alzamiento de los cerramientos y las particiones. Al construirlos hay que tener en cuenta los
huecos de puertas y ventanas. También se dejan previstos los patinillos, que son huecos por donde se
situarán las conducciones generales de todo tipo (tuberías, desagües, cables, etcétera).
6. Colocación de las instalaciones. Se tienden y colocan las conducciones de agua caliente y fría, gas,
calefacción, electricidad, telefonía, TV; etcétera.
7. Acabados. Se colocan los suelos, escayolas, pinturas, barnizados, cerrajería, empotrados, puertas...
9.- HERRAMIENTAS Y MAQUINARIA EN CONSTRUCCIÓN
Como hemos visto, en las distintas fases de construcción de edificios se realizan movimientos de tierras, demoliciones, trabajos de albañilería, mediciones, verificaciones, etc. Esto implica la utilización de una extensa familia de herramientas.
