Tecnologa de los MaterialesProfesor: Jos Luis Salvatierra Garridoemail: jsalvatie@usach.clUniversidad de Santiago de ChileDepartamento de Ingeniera en Obras Civiles Construccin Civil

1. Clasificacin de los materiales de construccin

Su clasificacin es en base a distintos criterios tales como:1. FUNCIN EN LA OBRA2. INTERVENCIN EN LA OBRA3. ORIGEN4. OTROS

1. Funcin en La Obra Materiales Resistentes

Materiales Aglomerantes

Materiales Auxiliares

2. Intervencin en La Obra Cimentacin

Estructuras

Terminacin

3. OrigenPtreos Aglomerantes Metlicos Orgnicos Otros

Rocas gneas

Se originan a partir de un magma (rocas fundidas a muy alta temperatura)

Las rocas gneas se solidifican cuando se enfra el magma, sea bajo tierra o en la superficie

El granito es la roca gnea ms corriente, aunque existen ms de 600 tipos

Hay dos tipos de rocas gneas que se distinguen porque en un caso el magma alcanza la superficie terrestre antes de enfriarse y endurecerse, y en el otro no. El magma que cristaliza bajo tierra forma rocas gneas intrusivas. El que alcanza la superficie antes de solidificarse forma las rocas gneas extrusivas.

La cantidad de slice que contienen Tamao de los cristales El tipo de magma La forma en que viaja hasta la superficie La velocidad de enfriamiento

Estas propiedades determinan la composicin y caractersticas como el tamao del grano, la forma de los cristales y el color.

- El tamao del grano indica si una roca gnea es intrusiva (de grano grueso) o extrusiva (de grano fino).- La forma de los cristales es otro indicador del origen de la roca. Un enfriamiento lento permite que los minerales tengan tiempo de desarrollar cristales bien formados. Un enfriamiento rpido slo permite la aparicin de cristales mal formados.- El color puede ayudar a establecer la composicin qumica de una roca. Las de color claro contienen ms del 65% de slice. Las oscuras, tienen un bajo contenido en slice y una mayor proporcin de minerales ferromagnesianos oscuros y densos. Clasificacin de las Rocas gneas

Rocas gneas

Rocas sedimentarias

Se forman en la superficie terrestre o cerca de ella. Normalmente, la roca se fragmenta y se disuelve por accin de la meteorizacin y la erosin, las partculas se sedimentan y los minerales disueltos cristalizan a partir del agua y forman sedimentos.

Los componentes de la roca fragmentada son transportados por el agua y el hielo y, enterrados a poca profundidad, se convierten en nuevas rocas.

Las rocas sedimentarias se disponen en capas, las ms recientes situadas sobre las ms antiguas, lo que permite a los gelogos conocer la edad relativa de cada capa.

Las rocas sedimentarias suelen contener fsiles, que pueden ser de utilidad tanto para datar las rocas como para determinar su origen.

Formacin de rocas sedimentarias

El proceso que convierte los sedimentos no consolidados en roca se denomina litificacin. A diferencia de las rocas metamrficas, las sedimentarias se forman cerca de la superficie terrestre, bajo presiones y temperaturas relativamente bajas. Los sedimentos ms antiguos quedan enterrados bajo las nuevas capas y se van endureciendo gradualmente por la compactacin y la cementacin. La compresin que sufren esos sedimentos para formar rocas se denomina compactacin. A medida que se van amontonando las capas de sedimentos, las ms inferiores van quedando aplastadas por el peso de las superiores. El grado de compresin que pueden soportar depende del tipo de sedimento. El sedimento de grano fino se puede reducir a una dcima parte de su grosor original en un proceso del que se obtiene la argilita (roca constituida por arcillas), mientras que la arena se puede comprimir muy poco. Los sedimentos suelen contener una gran cantidad de agua entre las partculas que se expulsan durante la compactacin. Los componentes minerales disueltos pueden cristalizar a partir de esa agua y cementar los sedimentos. Los cementos minerales ms comunes son la calcita y el cuarzo.

Clasificacin de las rocas sedimentarias

Las partculas que contiene. Tamao y la forma del grano o la presencia de fsiles

- El tamao de los granos de las rocas sedimentarias vara mucho, desde grandes cantos hasta las minsculas partculas de arcilla.

La forma de los granos que integran las rocas sedimentarias depende de cmo stos se han transportado. La erosin del viento crea partculas de arena angulosas, mientras la del agua origina partculas de arena esfricas.

El tipo de fsil que contiene una roca indica su origen. Por ejemplo, un fsil marino sugiere que la roca se form a partir de sedimentos depositados en el lecho ocenico. Los fsiles suelen aparecer principalmente en rocas sedimentarias, nunca en las gneas y raramente en las metamrficas.

Rocas sedimentarias

Rocas sedimentarias

Rocas metamrficas

En la profundidad de la corteza terrestre, las temperaturas y las presiones son altsimas. Dentro de nuestro planeta, el grupo de minerales que compone una roca se puede transformar en otro que sea estable a presiones y temperaturas superiores.

Las rocas situadas cerca de un cuerpo de magma caliente se pueden transformar por la accin del calor.

Las rocas que han sido enterradas a gran profundidad por la accin de placas tectnicas convergentes pueden transformarse por el aumento de la presin y de la temperatura.

Ese cambio se denomina metamorfismo, un proceso que puede modificar cualquier tipo de roca, sea sedimentaria, gnea o incluso metamrfica.

La clasificacin de las rocas metamrficas:

Anlisis de la estructura Tamao del grano Contenido mineral

La orientacin de los cristales indica si la roca se ha formado como consecuencia de un aumento de presin y de temperatura, o bien, slo por un incremento de esta ltima.

En las rocas metamrficas de contacto (Rocas calentadas por magma), los minerales suelen estar ordenados al azar. En las de metamorfismo regional (Formacin de montaas), la presin a la que se ha visto sometida la roca suele provocar que determinados minerales se alineen.

El tamao de los cristales refleja el grado de calor y presin al que se ha expuesto la roca. En general, cuanto ms altas hayan sido la presin y la temperatura, menores sern los cristales.

Rocas Metamrficas

Rocas Metamrficas

Materiales Cermicos Se obtienen a partir de arcillas, que por la gran plasticidad que presentan en estado hmedo, son fcilmente moldeables.

Las arcillas que se utilizan habitualmente para fabricar piezas de uso industrial estn compuestas por una mezcla de arcilla comn y caoln, que constituyen la materia plstica, junto con otros componentes no plsticos y que se aaden con diferentes objetivos.

Los componentes no plsticos cumple funciones tales como: disminuir la plasticidad de la masa evitando el agrietamiento y contraccin, aumentar la plasticidad y disminuir el punto de fusin de las arcillas con objeto de lograr durante la coccin el vitrificado de la pieza, lo que le confiere mayor resistencia e impermeabilidad, proporcionar coloracin, etc.

EL proceso de fabricacin

Preparar las materias primas mediante una serie de procesos mecnicos, como la molienda, y de depuracin como la limpieza y eliminacin de elementos extraos.

2. Mezcla de las materias primas, plsticas y no plsticas, junto con la cantidad adecuada de agua a fin de dotar a la mezcla de la plasticidad idnea. Tras realizar la mezcla, sta se deja reposar para que sufra una especie de fermentacin, mejorando la calidad de la misma.

3. Moldeo de las piezas, que puede realizarse de diferentes formas segn la pieza deseada y el grado de plasticidad de la mezcla. Dentro de las tcnicas de moldeo tenemos tcnicas manuales y mecnicas.

El proceso de fabricacin

4. Proceso de secado Las piezas moldeadas contienen cantidades de agua que oscilan entre el 15 y el 50% en peso, cantidad que debe reducirse hasta ~5%. Esto debe llevarse a cabo de forma gradual y lenta a fin de evitar la aparicin de grietas y contracciones. El secado se puede llevar a cabo de forma natural, depositando las piezas moldeadas en lugares aireados y clidos, o bien de forma artificial en cmaras cerradas por donde circulan las piezas a contracorriente de aire caliente forzado por ventiladores.

5. Coccin de las piezas Etapa en la cual adquieren la consistencia ptrea y la inalterabilidad de su forma. La temperatura y tiempo de coccin determinan la resistencia del material. As, un material poco cocido ser menos frgil, menos resistente pero ms permeable que uno muy cocido, que ser ms frgil, mas resistente pero menos permeable.

6. Tratamientos superficiales Finalmente, los objetos cocidos pueden recibir diferentes tratamientos tales como vidriado, esmaltado, pintado, etc.

Los azulejos son materiales cermicos que constan de dos capas: una gruesa de arcilla denominada galleta, y otra fina de esmalte vitrificado, que le proporciona impermeabilidad, resistencia al desgaste y una buena adherencia. Las galletas se fabrican introduciendo a presin arcilla fresca dentro de un molde, o mediante vaciado de barbotina, proceso que consiste en verter barbotina (arcilla lquida) dentro de un molde poroso y dejar que seque. Si las galletas no se recubren de la capa vitrificada se comercializan como baldosas cermicas.

Una vez que se tiene la baldosa, si el esmalte es de un solo color se aplica sobre la baldosa, con silicato diluido en agua al que se agregan los xidos que le darn color. Si tiene diversos colores o dibujos se emplean plantillas que van tapando las diferentes partes par ir aplicando los diferentes colores. Los azulejos se emplean para el revestimiento de paredes, adhirindose con mortero de cemento.Algunos cermicos

Es una sustancia amorfa fabricada sobre todo a partir de slice fundida a altas temperaturas, se enfra hasta solidificarse sin que se produzca cristalizacin, adems, se halla en un estado vtreo en el que las unidades moleculares, aunque estn dispuestas de forma desordenada, tienen suficiente cohesin para presentar rigidez mecnica.

El vidrio es un material duro pero muy frgil, transparente o traslcido, muy resistente a la traccin y a los agentes qumicos, salvo el cido fluorhdrico que lo disuelve, y mal conductor del calor y la electricidad.El vidrio

Componentes y caractersticas

El vidrio se obtiene por la fusin de la arena de cuarzo, rica en slice, bien molida, que es el elemento vitrificador y el que constituye verdaderamente el vidrio, proporcionando resistencia mecnica al vidrio. Junto con la slice es necesario aadir caliza que acta como estabilizador aportando tambin resistencia, dureza y brillo, y carbonato sdico que acta de fundente, rebajando el punto de fusin de la slice. Adems pueden aadirse otros ingredientes como el plomo, que proporcionan al vidrio determinadas propiedades fsicas, tales como el brillo.

Todos los componentes deben mezclarse finamente molidos, y en proporciones precisas para obtener el vidrio con las caractersticas ptimas deseadas.El vidrio

El vidrio de ventana se obtiene a partir de vidrio plano, fabricndose en diferentes espesores entre 2 y 19 mm. Se trata de un vidrio bastante duro y transparente a la luz visible pero no a la luz UV.

Presenta una notable resistencia a la compresin, mientras que a la traccin es bastante menor.

Es un buen aislante acstico y resiste bien la accin de los agentes atmosfricos, los cidos y los lcalis. Vidrios usados en la construccin

Los vidrios de seguridad se fabrican a partir de vidrios planos, que pueden estar formados por una o varias capas. En los cristales de una sola capa, sta est pretensada de modo que al romperse se fragmenta en trozos muy pequeos y de superficie roma.

El proceso de pretensado consiste en someter al vidrio a un templado trmico en el que se calienta el vidrio casi hasta el punto de reblandecimiento, enfrindolo rpidamente con un chorro de aire o por inmersin en un lquido. De esta forma, la superficie se endurece de inmediato, y la posterior contraccin del interior del vidrio, que se enfra con ms lentitud, tira de ella y la comprime; es decir, las capas exteriores quedan comprimidas mientras que las interiores lo estn sometidas a traccin, y al romper en una capa exterior, el esfuerzo se transmite al interior a traccin evitando que se rompa.

Vidrios usados en la construccin

Vidrios usados en la construccin

En los cristales de seguridad de varias capas, stas se unen entre s por lminas plsticas que mantienen adheridos los fragmentos en caso de rotura. Su resistencia depende del grosor del conjunto de capas de vidrio y plstico. Los cristales de una capa se emplean en acristalados de puertas, mesas, miradores, etc., mientras que los de varias capas se emplean como elemento de seguridad en bancos, joyeras, etc.

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