INTRODUCCIÓN A LAS CONSTRUCCIONES
2013
F ACULTAD DE ARQUITECTURA ARQUITECTURA , DISEÑO ARTE Y URBANISMO - UNIVERSIDAD DE MORÓN
Materiales Aglomerados Elaboración propia en base a información de textos diversos.
En este nivel, Introducción a las Construcciones, estará orientados a incorporar el vocabulario de los materiales, y dejaremos para Construcciones I las tecnologías tradicionales, y para Construcciones II, las tecnologías no tradicionales. Es válido que es muy difícil poder considerar los materiales, independiente de uso en las partes del edificio (las tecnologías edilicias), pero de todas maneras nuestro énfasis se situará en que adquieras los conocimientos adecuados respecto de los materiales independientemente de sus usos posibles. Cuando conozcas los materiales podrás imaginar inclusive nuevos usos. La creatividad requiere del manejo conveniente de las alternativas de concreción del edificio, con los funcionamientos deseados Recorreremos los materiales de construcciones, agrupados por lo que hemos dado en llamar familia de materiales, en tanto todos ellos tienen variables comunes, como puede ser su materia prima o los procesos de producción. Comenzaremos por los denominados materiales aglomerados, que representan en la construcción tradicional el principal aporte para la realización de nuestros edificios.
Materiales Aglomerad Aglomerados os Iniciemos el camino aclarando el significado del término aglomerar, y como estamos en eso de la informática, acudimos al diccionario de la enciclopedia Encarta. Aglomerar : * amontonar; juntar * unir fragmentos de una o varias sustancias con un aglomerante. * sinónimos = conglomerar , acumular. Aglomerado : * producto obtenido por aglomeración * agregación natural o artificial de materias minerales * plancha artificial de madera conseguida por mezcla prensada de diversas maderas trituradas y cola. Aglomerante : * que aglomera * material capaz de unir fragmentos de una o varias sustancias y dar cohesión al conjunto, por efectos exclusivamente físicos. Son aglomerantes el betún, el barro, la cola. De este conjunto de definiciones, no orientadas a un vocabulario estrictamente de la tecnología edilicia, podemos obtener un concepto básico: "Se denomina aglomerado a un material obtenido por agregación de sustancias minerales, unidos por un aglomerante capaz de dar cohesión al conjunto" ¿De qué aglomerantes hablamos y cuál es la acción que lo hace aglomerar ? Nuestra familia de materiales aglomerados, la integran aquellos materiales que se obtienen por aglomeración, a través de la acción de materiales aglomerantes. (parece un trabalenguas) Cuáles son los materiales aglomerantes y a través de que proceso son capaces de unir en forma irreversible a otros materiales? Comencemos por su mención: los cementos las cales los yesos En todos los casos utilizando el plural, al indicar que son varios los materiales con diversidad de comportamientos a los que corresponde cada una de las denominaciones. Comencemos por:
1
INTRODUCCIÓN A LAS CONSTRUCCIONES
2013
F ACULTAD DE ARQUITECTURA ARQUITECTURA , DISEÑO ARTE Y URBANISMO - UNIVERSIDAD DE MORÓN Los Cementos
Un poco de historia: Ciertos tipos de cemento de origen mineral, que fraguan y endurecen con el agua, eran conocidos desde la antigüedad. Se los denominaba (ya aun algunos viejos albañiles lo mencionan) tierras puzolanicas o cementos naturales. Los denominados cementos hidráulicos recién fueron conocidos a partir del siglo XVIII. El termino cemento PORTLAND se empleo por primera vez en 1824 (recién han transcurrido 178 años), por un fabricante inglés, y su nombre se basa en color del material muy parecido a las piedras de la ciudad de Portland en Inglaterra. El primer cemento Portland (o artificial) hecho de piedra caliza y arcillas o pizarras, recién fue producido en 1845. Los materiales mezclados calentados en hornos y luego triturados hasta obtener un polvo de muy fina granulometría, es en síntesis el procedimiento para obtener nuestros cementos actuales.
Un poco de química: Los cementos Portland típicos consisten en mezclas de silicato tricálcico, aluminato tricálcico y silicato dicálcico en diversas proporciones y pequeñas cantidades de magnesio y hierro. Se le puede añadir yeso para retrasar el fragüe. Y en la vida comercial muchos otros compuestos que han incorporado cementos de los mas diversos comportamientos aptos para distintos usos. Lo importante viene ahora (olvida las denominaciones y recuerda que es cal y arcilla): Los compuestos activos del cemento son inestables, y en la presencia del agua reorganizan su estructura. El proceso de modificación de la estructura del material lo denominamos fragüe, y de esto si no te olvides
Las Cales
Un poco de historia: Las cales que se encuentran en estado natural, fueron conocidas desde la antigüedad y su uso esta relacionado con todas las arquitecturas clásicas, pero sobre todo con la romana. Así como el cemento reconoce una corta historia relacionada estrechamente con los grandes cambios de la revolución industrial, también la cal sometida a procesos de producción industrial controlados renace en este periodo de los últimos 200 años. Un poco de química: Se obtiene calcinando caliza y otras formas de carbonato de calcio. La cal pura también se la denomina cal viva y está compuesta por óxido de calcio. Al tratarla con agua se desprenden gran cantidad de calor y obtenemos el hidróxido de calcio, que es lo que conocemos como cal hidráulica, algunas denominaciones antiguas la denominaban cal apagada o cal muerta (por oposición a la cal viva). Esta cal, tiene como comportamiento exclusivo, que produce su proceso de FRAGÜE, (verás más adelante que es) aún, en ambientes con altos contenidos de humedad. 2
INTRODUCCIÓN A LAS CONSTRUCCIONES
2013
F ACULTAD DE ARQUITECTURA ARQUITECTURA , DISEÑO ARTE Y URBANISMO - UNIVERSIDAD DE MORÓN En la actualidad tenemos cales similares en su comportamiento a las cales vivas (que se apagaban en obra; llegaban en terrones), a las cuales denominamos cal aérea. Esta cal, al contrario que con la hidráulica, solo produce su proceso de FRAGÜE, en presencia del aire.
Los Yesos
Un poco de historia: Como en el caso de las cales, los yesos son conocidos desde la antigüedad y se han utilizado en casi todas las culturas clásicas. Es una roca sedimentaria, y se lo encuentra en la naturaleza en diversas formas de cristalización. Se origina en zonas volcánicas por acción del ácido sulfúrico sobre minerales con contenido de calcio. Un poco de química: El yeso artificial se obtiene como producto derivado de un viejo método utilizado para la fabricación de ácido fosfórico. El fosfato en roca, cuyo constituyente esencial es el fosfato tricálcico, se trata con ácido sulfúrico produciendo ácido fosfórico y yeso. Lo común y lo diferente de los aglomerantes Lo Común: * son materiales de aspecto pulverulento (que tiene aspecto de polvo), de muy fina granulometría. * el calcio aparece como la sustancia básica que los constituye. * son inestables y reaccionan frente a la presencia de agua, reorganizando su estructura molecular y transformándose en sólidos irreversibles. * el proceso de transformación, común a todos, lo denominamos fragüe. * los materiales obtenidos son símiles a piedras artificiales, y tienen los comportamientos mecánicos propios de las piedras naturales, es decir, buen comportamiento a la compresión, mal comportamiento a la tracción y por ende a la flexión. (En introducción a la estructura te habrán comentado sobre compresión, tracción y flexión) Lo Diferente: * la resistencia mecánica de los materiales obtenidos * su resistencia a la intemperie. * la posibilidad o no de fraguar bajo el agua. * los pesos específicos Te presentamos la ficha técnica de dos productos presentes en plaza, de la marca Cementos Avellaneda, en dos archivos adjuntos.
Fragüe, secado y curado Estos tres términos indican tres acciones relacionadas entre sí, y que explican los procesos de fabricación y de tecnología de colocación de los materiales denominados aglomerados. Haremos breves referencias a los mismos. 3
INTRODUCCIÓN A LAS CONSTRUCCIONES
2013
F ACULTAD DE ARQUITECTURA ARQUITECTURA , DISEÑO ARTE Y URBANISMO - UNIVERSIDAD DE MORÓN Fragüe Todos los materiales denominados aglomerantes son materiales inestables que en presencia del agua reaccionan modificando su estructura molecular. Es una reacción de tipo químico y por lo tanto irreversible , esto es que no podremos volver a obtener los materiales originales, aun cuando lo sometiéramos a un proceso mecánico y se redujeran a un polvo de igual granulometría que en su origen. Esta reacción química comienza en el mismo momento en que el aglomerante y el agua se ponen en contacto. (vale para el vapor de agua), y concluye varios días más tarde (en el cemento el proceso no tiene de tiempo muy preciso), aun cuando sus condiciones de funcionamiento mecánico lo adquiere en plazos que se pueden ubicar entre las 24 horas (cementos de fragüe rápido, algunos yesos) y 28 días (el periodo para que el hormigón alcance su capacidad de trabajo). Si la presencia de agua se reduce antes de que se complete el proceso de fragüe el mismo puede ser afectado, obteniéndose materiales de baja calidad.
Secado Cualquier material que contenga agua en su interior, y que mantenga por su estructura molecular relaciones con el medio gaseoso (el aire) donde está inmerso, mantendrá un proceso de intercambio de agua cuya dirección dependerá de los contenidos de humedad del material y la presión de vapor de agua del medio que lo entorna (la presión de vapor de agua depende de la temperatura y la humedad absoluta). Este proceso de intercambio de agua entre todo cuerpo y el aire, lo denominamos secado cuando el agua fluye del cuerpo al aire transformándose en vapor de agua, o, humectación humectación,, cuando por el contrario el vapor de agua contenido en el aire produce una presión superior a la humedad del cuerpo, e ingresa en el mismo incrementando su contenido de agua. El secado, es un proceso físico, y por ende reversible, reversible , que como el fragüe se desencadena en forma inmediata, luego que se origina una determinada situación, supongamos el agregado de agua al cemento. Secado y fragüe competirán entre sí para quedarse con el agua. Mientras el aglomerante avanza en su proceso químico de transformación en un sólido irreversible utilizando el agua como medio, el secado irá retirando toda el agua que las condiciones ambientales determinen. Si el secado va más rápido que el fragüe este se verá afectado en los resultados finales.
Curado El árbitro de este conflicto y que asegura que los materiales obtenidos por el fragüe de los aglomerantes alcance las calidades esperadas, es el curado. Haciéndola corta: el curado es algo así como un mediador que resuelve un conflicto manteniendo lo derechos de las partes. Cómo se obtiene este resultado?, Simplemente impidiendo que el agua se evapore del cuerpo antes de que el fragüe se haya completado. Puedo impermeabilizar la superficie del material en fragüe, supongamos lo envuelvo en una lamina de plástico, un polietileno sobre el hormigón recién realizado, o agrego materiales hidrofugantes , o saturo la atmósfera gaseosa con aire con el 100 % de humedad relativa, o remplazo el aire húmedo por agua (sumerjo al material). El resultado a obtener es siempre el mismo, evitar que el material en su proceso de fragüe pierda el agua, que pueda afectar su calidad final
Aglomerados, otra definición y algo más. Decíamos más arriba: Se denomina aglomerado a un material obtenido por agregación de sustancias minerales, unidos por un aglomerante capaz de dar cohesión al conjunto. Nuestra familia de materiales aglomerados, la integran aquellos materiales que se obtienen por aglomeración, a través de la acción de materiales aglomerantes. (Parece un trabalenguas!!!) De esta forma podemos definir también a aglomerado, como la suma de: Aglomerante + Agua + Aridos (agregados y/o inertes)
Áridos, Agregados y/o Inertes: Son las sustancias minerales, de las que hablábamos más arriba, se los puede denominar, indistintamente, de cualquiera de las tres formas. Como su nombre lo indica son materiales que no participan en el proceso de fragüe, de allí inertes inertes,, y que se incorporan a la pasta aglomerante (aglomerante + agua) de aquí agregados. Estos materiales que adicionamos a la pasta aglomerante, otorgarán distintas condiciones a los materiales que se producen a partir de los mismos. 4
INTRODUCCIÓN A LAS CONSTRUCCIONES
2013
F ACULTAD DE ARQUITECTURA ARQUITECTURA , DISEÑO ARTE Y URBANISMO - UNIVERSIDAD DE MORÓN A través del fragüe, los áridos o agregados, "quedan aprisionados", en el nuevo sólido que se ha constituido. La clasificación de los áridos o agregados se estipula a través de su granulometría promedio, tenemos: Áridos o Agregados FINOS : Son de granulometría muy pequeña. Como ejemplo las arenas Áridos o agregados GRUESOS : Son de granulometría más grande, percibible a simple vista. Como ejemplo, la piedra partida, canto rodado, cascote, etc.
Las Mezclas. Denominamos mezcla, a todos los aglomerados, es decir a la unión de una pasta aglomerante más un agregado, fino, grueso o ambos. Las mezclas (los aglomerados), poseen una particular propiedad, tienen una etapa plástica, (de plasticidad variable de acuerdo a sus componentes) en un primer momento, para pasar luego a un estado sólido, a medida que avanza el proceso de fragüe. Este doble estado sucesivo, permitirá dar a las mezclas, distintas formas por medio de un vaciado en moldes, o adaptarse a distintas rugosidades de superficie. En estas dos posibilidades basadas en la plasticidad de las mezclas, se basan la mayoría de sus usos posibles: - O producimos cuerpos de volúmenes y características variables. (Bloques de cemento, estructuras) - O adherimos mezcla contra otros materiales. (Revoques) - O adherimos materiales entre sí. (Asiento de ladrillos, revestimiento de cerámicos) Las mezclas las dividimos en dos grandes grupos: MORTEROS: Pasta Aglomerante + Agregados finos HORMIGONES: Pasta Aglomerante + Agregados finos + Agregado Grueso Las mezclas tienen un volumen menor que el que ocupan sus componentes sueltos. Al volumen definitivo de la mezcla, una vez empastados los materiales, se lo llama rendimiento, que depende de una serie de factores, no siempre controlables, conocidos por determinaciones empíricas, que solo dan valores medios. Estos factores son los siguientes: - Las características de peso y granulometría de los componentes. - El agua de amasado y el contenido de humedad de los agregados. - La calidad de los ligantes. - La proporción relativa de los materiales (dosificación) Como ejemplo podemos decir que para realizar un metro cúbico de mezcla de hormigón necesitamos poco más de un metro y medio cúbicos de materiales sueltos. (cemento, arena y piedra)
Dosaje. Denominamos dosaje a la cantidad de material que compone una mezcla. Una mezcla se expresa por la relación entre los volúmenes de sus elementos integrantes, o bien por la proporción relativa entre aglomerantes y áridos. El agua no se incluye en el dosaje. En general las dosificaciones se especifican en volúmenes, la razón es simple, la facilidad de materializarlas en obra donde poseemos diversos medios de medir volúmenes, como baldes, canastos, carretillas, etc. Los dosajes de una mezcla se expresan de la siguiente forma: 1/2, 1, 4, 4 (Cemento, Cal, Agregado Fino, Agregado Grueso) 1/2 cemento, 1 cal, 4 arena, 4 cascote. El orden estipulado es primero los aglomerantes (cemento, cal, en este orden), luego los agregados finos y luego los agregados gruesos. gruesos. De este modo queda todo definido, sin dudas de ninguna naturaleza. Expresiones como ¨hormigón pobre¨, ¨mortero reforzado¨, no significan nada si no hemos dicho cuanto y de qué. Dosajes más comunes, y material necesario para un metro cúbico de mezcla. UTILIDAD
Dosaje
Revoque o Asiento en Mampostería
1/4, 1, 4
95
160
1,049
-
Asiento de Mampostería
1/2, 1, 4
176
160
1,006
-
1, 3, 3
300
-
0,65
0,65
Hormigón Estructural
Cemento/ Kg.
Cal Hidráulica / Kg. Arena m3
Piedra m3
FIN. 5
