INSTITUTO TECNOLOGICO DE LA CONSTRUCCION

MATERIALES DE CONSTRUCCION Y CUANTIFICACIONPROF. ARQ. JOSE MANUEL ROJAS MARTINEZ

PROPIEDADES Y LABORATORIO DE LOS MATERIALES.

Los materiales constituyen cualquier producto de uso cotidiano y desde el origen de los tiempos han sido utilizados por el hombre para mejorar su nivel de vida, ya sea aprovechándolos de forma natural con una menor explotación, hasta la transformación de los mismos mediante procesos para lograr un fin.

Al principio, estos se encontraban espontáneamente en la naturaleza: la madera, la piedra, el hueso, el cuero o la piel. Más tarde se empezaron a emplear otros materiales más elaborados como la arcilla, la lana o las fibras vegetales, para llegar más tarde al empleo de los metales y las aleaciones y terminando, con la revolución industrial, con el auge del uso del acero por encima de todos los demás materiales.

La obtención de nuevos materiales y los procesos productivos para su transformación en productos finales es un fin de la tecnología. Para ello es necesario conocer sus orígenes, propiedades, características y comportamiento ante los distintos tipos de requerimientos.

La importancia de conocer las propiedades de los materiales, así como su características, nos conlleva a el mejor aprovechamiento de la materia para el fin a la que este destinada, así mismo, si esta interpretación es errónea lo que se conceptualizo como producto final, puede resultar no en los mejores términos de lo que se quería lograr, dejando así la mala calidad del producto final en evidente desconocimiento del resultado.

Primero que nada se debe conocer el origen de los materiales, la clasificación mas universal es :

Materiales Naturales, son los que se encuentran en la naturaleza, ya sea debajo de la tierra, por encima de esta o en el agua (mar, ríos, lagos, etc) y a partir de estos se obtienen más productos. Los materiales que pertenecen a este grupo son :

o Maderaso Hierroo Algodóno Carbóno Piedrao Metaleso Petróleoo Etc.

Se debe de considerar que todos estos materiales para poder hacer unos de ellos necesitan al menos de una mínima explotación y transformación para su uso determinado. Algunos de estos son renovables y otros no, de ahí la importancia de hacer un uso racional de estos.

Materiales sintéticos artificiales, son los que fabrica el hombre y que se han obtenido de materiales naturales a través de la transformación por medio de procesos químicos y físicos. Un ejemplo de un material sintético es el concreto que parte de la mezcla de arenas (de extracción natural o resultado de la trituración), la grava (igual que la anterior) y el cemento (producto obtenido mediante la combinación de una arena especial (polvo) y productos químicos; los cuales al mezclarse en proporciones adecuadas (de acuerdo a sus características de peso, resistencia, absorción, calidad, etc) se obtiene el concreto para las construcciones.

Arturo Canto Aguilar

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Las propiedades de los materiales pueden ser muchas, así que enunciaremos las más comunes que se manejan para los materiales de construcción y son:

Propiedades Sensoriales, son aquellos materiales que causan algún efecto en nuestros sentidos, más o menos agradables al tacto, al olor, la textura, el brillo, etc.

Propiedades Ópticas, se refiere a la reacción del material cuando la luz incide sobre este los cuales se vuelven opacos, transparentes o translucidos.

Propiedades Térmicas, estas describen el comportamiento del material frente al calor. La conductividad térmica es muy común en los metales, mientras que el algodón, la fibra de vidrio, la lana, los poliuretanos, etc. son aislantes del calor.

Propiedades Magnéticas, es la posibilidad de los metales de ser atraídos por los imanes e incluso de absorber las propiedades de estos.

Propiedades Químicas, son aquellos que son resistentes a la oxidación y corrosión, como los metales que fácilmente se corroen cuando están en contacto con agua o en ambientes agresivos con una humedad relativamente alta.

Propiedades mecánicas, las que más interesan para la industria de la construcción y es la forma en que los materiales reaccionan de acuerdo a las fuerzas que actúan sobre ellos y son:

o Elasticidad, capacidad para recuperar la forma una vez que la fuerza deja de deformarlo.

o Plasticidad, habilidad que tiene para conservar una forma una vez deformado, opuesto a Elasticidad.

o Ductilidad, capacidad que tiene un material para convertirse en hilos (cobre, oro, plata, etc.)

o Maleabilidad, aptitud de un material para extenderse en láminas sin romperse (aluminio, oro, etc.)

o Dureza, oposición que ofrece un cuerpo a dejarse rayar o penetrar por otro, o lo que es lo mismo, la resistencia al desgaste.

o Fragilidad, es opuesta a la resiliencia. El material se rompe en añicos cuando una fuerza impacta sobre él.

o Tenacidad, resistencia que opone un cuerpo a su rotura cuando está sometido a esfuerzos lentos de deformación.

o Fatiga, deformación (que puede llegar a la rotura) de un material sometido a cargas variables, inferiores a la de rotura, cuando actúan un cierto tiempo o un número de veces.

o Maquinabilidad, facilidad que tiene un cuerpo a dejarse cortar por arranque de viruta.

o Acritud, aumento de la dureza, fragilidad y resistencia en ciertos metales como consecuencia de la deformación en frío.

o Colabilidad, aptitud que tiene un material fundido para llenar un molde.o Resiliencia, resistencia que opone un cuerpo a los choques o esfuerzos bruscos.

Arturo Canto Aguilar

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Los Esfuerzos Físicos son las fuerzas que actúan sobre los materiales, que generalmente tienden a deformarlos y esta deformación dependerá de la dirección, magnitud, sentido y punto de aplicación donde este colocada esta fuerza.

Los diferentes tipos de esfuerzos a los que pueden estar sometidos los cuerpos, independientemente del material y forma, son:

Tracción, La fuerza tiende a alargar el objeto y actúa de manera perpendicular a la superficie que lo sujeta.

Compresión, la fuerza tiende a acortar el objeto. Actúa perpendicularmente a la superficie que la sujeta.

Flexión, la fuerza es paralela a la superficie de fijación. Tiende a curvar el objeto. Torsión, la fuerza tiende a retorcer el objeto. Las fuerzas (que forman un par o momento)

son paralelas a la superficie de fijación. Cortadura, la fuerza es paralela a la superficie que se rompe y pasa por ella. Pandeo, es similar a la compresión, pero se da en objetos con poca sección y gran

longitud. La pieza «se pandea».

Los ensayos de materiales (destructivos y no destructivos) se dan con objeto de averiguar si un material es más adecuado para soportar alguno o varios de los esfuerzos estudiados anteriormente, se le someten a una serie de pruebas en las que se determinan cada una de las propiedades mecánicas, así como la resistencia a un determinado esfuerzo. Algunos, de los muchos ensayos empleados, son:

De dureza. De tracción. De compresión. De resiliencia.

Ensayo de tracción, consiste en estirar lentamente una probeta, de longitud y sección normalizadas, del material a analizar, hasta que se rompe. A continuación se analizan los alargamientos producidos a medida que aumenta la fuerza.

Ensayo de fatiga, consiste en hacer girar rápidamente una probeta normalizada del material a analizar, al mismo tiempo que se deforma (flexión) debido a la fuerza. Al número de revoluciones que ha girado antes de romperse se le llama límite de fatiga.

Ensayo a la Compresión, consiste en someter a una probeta normalizada realizada con dicho material a un esfuerzo axial de compresión creciente hasta que se produce una deformación o rotura de la probeta.

Ensayo de dureza, consiste básicamente en ejercer una determinada fuerza con un diamante o bola de acero sobre la pieza a analizar y ver las medidas de la huella dejada. Luego se aplica una fórmula y se calcula el grado de dureza. Las escalas más importantes son: Brinell y Rockwell.

Ensayo de resiliencia, consiste en determinar la energía necesaria para romper una probeta normalizada del material a analizar, mediante un impacto. Se usa un péndulo (Péndulo de Charpy) que lleva una velocidad de entre 5 y 7 m/s. Para calcular esta energía se anota la altura a la que se suelta. Ésta será una energía potencial. Después de haber roto la probeta, la energía sobrante hará ascender el péndulo un ángulo b.

Los Ensayos No Destructivos suelen ser aquellos que utilizan ultrasonido, radiografías, líquidos penetrantes o bien partículas magnéticas y como su nombre lo dice no destruyen el material y si comprueban su correcta aplicación, unión o uso.

Arturo Canto Aguilar