Materiales de Construcción: Propiedades, Tipos y Procesos Clave en Edificación

Tipos Fundamentales de Materiales de Construcción

Materiales Pétreos

Son piedras naturales empleadas en la construcción. Ejemplos: mármol, granito, pizarra, arena, grava.

Materiales Cerámicos y Vidrios

Los materiales cerámicos se obtienen por la cocción de arcillas y otros componentes. Ejemplos: tejas, ladrillos, azulejos. Los vidrios se producen a partir de la fundición de minerales como la sílice. Ejemplo: vidrio plano, vidrio templado.

Materiales Aglutinantes

Sustancias que, al mezclarse con agua u otros componentes, tienen la capacidad de unir otros materiales, actuando como un pegamento. Ejemplos: cemento, yeso, cal.

Materiales Compuestos

Formados por la combinación de dos o más materiales con propiedades diferentes, que no se disuelven ni se mezclan químicamente, pero cuyas propiedades conjuntas son superiores a las de sus componentes individuales. Son fácilmente distinguibles entre sí. Ejemplos: hormigón (cemento, áridos y agua), asfalto, mortero.

Materiales Metálicos

Se obtienen a partir del procesamiento de minerales metálicos. Ejemplos: acero (aleación de hierro y carbono), aluminio, hierro, cobre.

Características Generales de los Materiales de Construcción

Los materiales de construcción suelen presentar, en términos generales, las siguientes propiedades:

• Densidad: Variable, pero se busca una densidad media adecuada para la aplicación.
• Resistencia mecánica: Especialmente resistentes a la compresión (ej. hormigón, piedra).
• Dureza: Capacidad de resistir el rayado o la penetración.
• Fragilidad: Algunos, como los cerámicos y vidrios, pueden ser frágiles (poca capacidad de deformación antes de la rotura).
• Resistencia a la corrosión: Importante para la durabilidad, especialmente en ambientes agresivos.
• Coste: Generalmente se buscan materiales económicos y disponibles localmente.
• Aislamiento: Capacidad de aislar térmica y/o acústicamente; también se considera el aislamiento eléctrico.

Materiales Esenciales para la Edificación de una Vivienda

Para la construcción de una casa, son fundamentales materiales como:

• Hormigón: Para cimientos, estructuras, losas.
• Acero: Para armaduras en el hormigón (hormigón armado), perfiles estructurales.
• Ladrillos o bloques cerámicos/de hormigón: Para muros y cerramientos.
• Tejas o cubiertas alternativas: Para tejados.
• Vidrio: Para ventanas y cerramientos transparentes.
• Piedra natural y/o artificial: Para revestimientos, acabados, elementos estructurales.

Materiales Específicos, Propiedades y Aplicaciones

Yeso

Es un material muy abundante en la naturaleza (sulfato de calcio dihidratado). Al mezclarse con agua, fragua y se endurece, proporcionando un acabado liso y blanco. Principales usos:

• Recubrimiento de techos y paredes (enlucidos, guarnecidos).
• Fabricación de molduras y elementos decorativos.
• Construcción de tabiques (placas de yeso laminado o cartón-yeso).

Cemento

Es un conglomerante hidráulico que, al mezclarse con agua, forma una pasta que fragua y se endurece, adquiriendo una notable resistencia. Principales usos:

• Fabricación de mortero (cemento, arena y agua).
• Fabricación de hormigón (cemento, arena, grava y agua).
• Recubrimiento de paredes y suelos (en morteros).

Mortero

Mezcla de uno o más conglomerantes (cemento, cal, yeso), áridos finos (arena) y agua. Es fácil de elaborar y, al mezclarse con agua, fragua y se endurece. Se utiliza principalmente como material de agarre y revestimiento. Principales usos:

• Unir ladrillos, bloques y piedras (mortero de albañilería).
• Revestir paredes y techos (enfoscados, revocos).
• Solar pavimentos.

Productos Cerámicos y sus Aplicaciones

• Ladrillos: Para la construcción de muros, tabiques y fachadas.
• Bovedillas: Elementos aligerantes utilizados en la construcción de forjados unidireccionales.
• Tejas: Para la cubrición de tejados, proporcionando impermeabilidad.
• Baldosas y Azulejos: Para el revestimiento de suelos y paredes, ofreciendo durabilidad y estética.
• Ladrillos refractarios: Materiales cerámicos especiales con alta resistencia a temperaturas elevadas, utilizados en hornos, chimeneas y barbacoas.

Consideraciones sobre Arcillas y Vidrios

Ventajas y Desventajas

• Aspectos Positivos (+):
  • Requieren un tratamiento térmico (cocción o fusión) en su elaboración.
  • Son relativamente económicos.
  • Presentan buena resistencia a la corrosión y al desgaste.
  • Son materiales duros.
• Aspectos a Considerar (-):
  • Las arcillas cocidas (cerámicas tradicionales) pueden tener un reciclaje más complejo o limitado en comparación con otros materiales.
  • Los vidrios, por otro lado, son altamente reciclables.

Procesos de Fabricación Destacados

Coloreado de Vidrios

El color en los vidrios se logra mediante la adición de pequeñas cantidades de óxidos metálicos (u otros compuestos) a la mezcla de materias primas antes o durante el proceso de fusión. Por ejemplo, óxido de cobalto para azul, óxido de cromo para verde, selenio para rojo.

Fabricación de Ladrillos Cerámicos

El proceso tradicional de fabricación de ladrillos cerámicos incluye las siguientes etapas:

1. Preparación de la arcilla: Se extrae la arcilla, se limpia, se tritura y se mezcla con agua hasta obtener una masa húmeda, plástica y moldeable.
2. Moldeo: La arcilla preparada se introduce en una extrusora que la fuerza a pasar por un orificio (boquilla) con la forma del ladrillo.
3. Corte: Una cortadora automática o manual corta la columna de arcilla extruida en piezas individuales del tamaño del ladrillo.
4. Secado: Los ladrillos crudos se secan al aire libre o en secaderos controlados para eliminar gran parte de la humedad.
5. Cocción: Tras el secado, los ladrillos se introducen en un horno donde se cuecen a temperaturas muy altas (entre 900°C y 1200°C), lo que les confiere sus propiedades finales de resistencia y durabilidad.

Fabricación de Vidrio Plano (Proceso Float)

El método más común para fabricar vidrio plano de alta calidad es el proceso Float:

1. Fusión: En un horno de fusión, se funde una mezcla cuidadosamente dosificada de arena de sílice, carbonato de sodio (álcali), caliza y óxidos metálicos (para color o propiedades específicas) a temperaturas de alrededor de 1500-1600°C.
2. Flotación: El vidrio fundido se vierte continuamente desde el horno sobre un baño de estaño líquido en una atmósfera controlada (reductora, para evitar la oxidación del estaño). El vidrio flota sobre el estaño, extendiéndose y nivelándose para formar una lámina con superficies perfectamente planas y paralelas.
3. Recocido: La lámina de vidrio se desplaza desde el baño de estaño hacia un horno de recocido (lehr), donde se enfría de manera controlada. Este proceso alivia las tensiones internas que podrían causar roturas debido a un enfriamiento brusco.
4. Corte: Finalmente, la cinta continua de vidrio recocido se inspecciona y se corta en las dimensiones comerciales deseadas.

Fabricación de Baldosas, Azulejos y Loza Sanitaria

Estos productos cerámicos se fabrican a partir de arcillas especiales (caolín, feldespato, cuarzo, etc.) y otros componentes, mediante procesos que pueden incluir prensado o colado. Un paso crucial es la aplicación de un esmalte o vidriado antes de una segunda cocción (o en monococción). Este tratamiento de vidriado aporta:

• Una gran dureza superficial y resistencia a la abrasión.
• Impermeabilidad.
• Una superficie lisa y fácil de limpiar.
• La posibilidad de incorporar una amplia variedad de diseños, texturas y colores.

Conceptos Clave en la Tecnología de Materiales de Construcción

Fraguado del Cemento

El fraguado es el proceso químico exotérmico por el cual una pasta de cemento, después de haberse mezclado con agua, pierde su plasticidad y se endurece progresivamente con el tiempo. Este endurecimiento se debe a reacciones de hidratación de los compuestos del cemento, formando una estructura sólida y resistente.

Importancia del Hormigón en la Construcción

El hormigón es uno de los materiales más utilizados en la construcción moderna debido a una combinación de factores ventajosos:

• Versatilidad: Puede moldearse en casi cualquier forma.
• Resistencia: Alta resistencia a la compresión (y a la tracción cuando se combina con acero en el hormigón armado).
• Durabilidad: Larga vida útil si se diseña y construye adecuadamente.
• Resistencia al fuego: Es un material no combustible y ofrece buena protección contra incendios.
• Economía: Sus componentes (cemento, áridos, agua) suelen ser abundantes y relativamente económicos.
• Masa térmica: Contribuye a la eficiencia energética de los edificios.