MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN

Un material de construcción es una materia prima o con más frecuencia un producto manufacturado, empleado en la construcción de edificios u obras de ingeniería civil.

Los primeros materiales empleados por el hombre fueron el barro, la piedra, y fibras vegetales como madera o paja. Los primeros materiales manufacturados por el hombre probablemente hayan sido los ladrillos de barro (adobe), que se remontan hasta el 13.000 a. C, los primeros ladrillos de arcilla cocida que se conocen datan del 4.000 a. C.

• Características

– La mayoría de los materiales de construcción se elaboran a partir de materiales de gran disponibilidad como arena, arcilla o piedra. Además, es conveniente que los procesos de manufactura requeridos consuman poca energía y no sean excesivamente elaborados.

– Los materiales de construcción tienen como característica común el ser duraderos. Dependiendo de su uso, además deberán satisfacer otros requisitos tales como la dureza, la resistencia mecánica, la resistencia al fuego, o la facilidad de limpieza.
– Propiedades de los materiales: • Propiedades físicas: • Densidad: relación entre la masa y el volumen • Higroscopicidad: capacidad para absorber el agua • Coeficiente de dilatación: propiedad de aumentar o disminuir su tamaño dependiendo de la temperatura • Conductividad térmica: facilidad con que un material permite el paso del calor • Propiedades mecánicas (para conocerlas se realizan ensayos en la fábrica) es comportamiento del material ante fuerzas extremas: • Resistencia mecánica: capacidad de los materiales para soportar esfuerzos de tracción, compresión, torsión y flexión • Elasticidad • Plasticidad

CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES:

Los materiales artificiales, 

son aquellos que, tras un proceso de elaboración y transformación de su composición, adquieren las características apropiadas a su uso. Se utilizan como materias primas para su obtención los materiales naturales, que modificados a base de los distintos procesos de fabricación, dan como resultado el material artificial. 

Los materiales naturales, son aquellos que pueden ser empleados tal como se hallan en la naturaleza, labrándolos para darles la forma y dimensiones adecuadas, pero sin realizar en ellos transformación físico-química alguna.  

Esta primera gran clasificación, se divide a su vez en dos grupos de acuerdo con la naturaleza del material, pudiendo ser de carácter orgánico o inorgánico. 6 Los materiales orgánicos, proceden de animales o vegetales, crecen y mueren de acuerdo a las leyes biológicas, con una forma propia definida, reproduciéndose y siendo perecederos, por lo que son necesarios tratamientos que impidan su alteración. Como ejemplo de material natural orgánico, tenemos las maderas y como artificial orgánico los plásticos. Los materiales inorgánicos, están formados por yuxtaposición de sus moléculas, y pueden adoptar estructura vítrea o cristalina. Forman parte de este grupo las rocas y minerales utilizados vara la obtención de la mayoría de materiales artificiales. Pertenecientes a este grupo, son los materiales más importantes utilizados en construcción. Como ejemplo de material natural inorgánico, todos los pétreos naturales y como artificial inorgánico: los cerámicos, los aglomerantes, los metales.

- PÉTREOS NATURALES: Rocas Cerámicos y vidrios

 - PÉTREOS ARTIFICIALES: Aglomerantes: Yesos, cales y cementos Aglomerados: Morteros, hormigones, y prefabricados.

 - METÁLICOS. 

- ORGÁNICOS NATURALES: Maderas y corchos. 

- ORGÁNICOS ARTIFICIALES: Resinas y plásticos - BITUMINOSOS. - PINTURAS.

  METODOLOGÍA PARA EL ESTUDIO DE LOS MATERIALES.

La correcta utilización de un material en una determinada obra, pasa por analizar si éste es adecuado para la misión que debe cumplir en la misma, para ello debe poseer ciertas características que justifiquen su uso. A lo largo de la historia, el problema se ha resuelto de forma experimental, es decir, en base al conocimiento adquirido según se iba comprobando si el material cumplía o no las exigencias que de él se precisaban en cada caso. 

Actualmente se ha llegado, tras el conocimiento científico-técnico, a dominar el comportamiento de un determinado material para una cierta aplicación, pudiéndose medir y comprobar si el mismo posee una propiedad en el nivel adecuado exigible en cada parte de la obra, lo que nos conduce a la elección del material más idóneo para cada uso determinado.

El proceso se basa en el estudio de la reacción que se produce ante cualquier acción del exterior, ya sea mecánica, eléctrica, química. El control de esta reacción nos define y mide las propiedades del material. La reacción dependerá de:La clase y forma de la acción, Las características del material, La forma y dimensiones del mismo.

Según estas variables, se pueden realizar diferentes ensayos que nos determinen el nivel o valor que tiene un material de una propiedad concreta, siendo imprescindible normalizar el proceso para poder comparar resultados y establecer niveles de calidad (efectuando diferentes acciones, con diferentes materiales.

ENSAYOS DE MATERIALES: 

La elección del material más adecuado, exige el conocimiento previo de sus propiedades técnicas: físicas, químicas y mecánicas. Toda esta información, la ofrecen los ensayos de materiales, realizados generalmente sobre probetas normalizadas y en ocasiones en elementos de la propia obra. Por lo tanto, el fundamento de la realización de un ensayo, será la medida de una determinada propiedad que deseamos exigirle a un material para su utilización. Según el fin que se persiga, se distinguen los siguientes tipos de ensayos: CUALITATIVO,  CUANTITATIVO.  TIPO DE ENSAYOS DESTRUCTIVO,  NO DESTRUCTIVO.

Los ensayos cualitativos son, normalmente, los destinados a controlar la producción, de forma que satisfagan ciertas normas perfectamente definidas. Deben ser rápidos y simples, a la vez que exactos, fiables y sensibles. Los ensayos cuantitativos son los más utilizados, exigiéndoles una gran precisión y fiabilidad, destinando en su realización mayor cantidad de tiempo que los anteriores. Entre otros, los objetivos de este tipo de ensayos son los siguientes:

 - Conocer y estudiar las propiedades de un material y la influencia que sobre la mismas ejerce su composición química, los procesos en su fabricación y las transformaciones en su estructura. 

- Controlar y estudiar el comportamiento de los materiales en servicio.

 - Ensayar piezas que han fallado en servicio, tratando de hallar sus causas y forma de evitarlas. 

- Obtener valores de resistencia que sirvan de base al cálculo y elección de los materiales más adecuados para su utilización. Todos estos objetivos se consiguen mediante el uso de ensayos de tipo destructivo y no destructivo basados en los siguientes métodos: 

Químicos: su finalidad es conocer la composición química del material y su resistencia a los agentes químicos. Se realizan ensayos cualitativos y cuantitativos, siendo en general, no destructivos. 

Físicos: destinados a conocer las propiedades físicas (densidad, porosidad, propiedades térmicas, eléctricas.), así como observar y medir defectos internos como grietas. Para la obtención de estas propiedades, son utilizados tanto los ensayos destructivos como los no destructivos.

Mecánicos: son en general, destructivos y tienen por objeto: - Determinar las características elásticas y de resistencia, según el comportamiento de probetas normalizadas sometidas a determinados esfuerzos

. - Ensayos estáticos (tracción, compresión, flexión...). 

- Ensayos con tensiones múltiples. - Ensayos de dureza. - Ensayos dinámicos (con cargas bruscas o variables).

 - Ensayos de duración (fatiga y fluencia). 

- Ensayos tecnológicos (plegado, doblado, de forjado, de tubos...).

 - Determinar experimentalmente las tensiones que se desarrollan en materiales o elementos constructivos, cuando se someten a esfuerzos análogos a los que tiene que soportar en servicio. Por este procedimiento, es fácil decidir el diseño más adecuado, el material o sus tratamientos. Como norma general, todo ensayo debe cumplir una serie de condiciones: - Ser homogéneo.

- Las muestras tomadas, deben ser representativas.

 - De realización técnicamente sencilla. 

- Fiable y repetitivo. - Que su procedimiento esté perfectamente definido y preferiblemente normalizado.  

PRESENTE Y FUTURO DE LOS MATERIALES CONSTRUCTIVOS: 

El crecimiento en el consumo de los materiales de construcción está directamente relacionado con el aumento de la población mundial y con el desarrollo de los países (obras de ingeniería civil, infraestructuras, etc.). Se puede pensar que, al menos a corto plazo, el hormigón , el mortero, yeso, ladrillos, piedra natural, el acero, etc seguirán siendo los medios más baratos de construir, y su consumo no cesará de aumentar proporcionalmente al crecimiento de la población y al desarrollo.