Materiales de construcción
(Trabajo práctico de Investigación Nº 9)
1. Defina materiales de construcción y clasificarlos.
2. Cuales son las propiedades que deben de reunir las rocas.
3. Realizar la diferencia entre materiales aglomerantes, aéreos é hidráulicos.
4. ¿Qué es el vidrio?,técnicas de elaboración en frío y en caliente.
5. De tu proyecto anterior u otro proyecto: Describir tu proyecto, realizar una simulación de cantidades a utilizar y utilizar la estequiometría para cálculo de bolsas de cemento.
6. Analizar un artículo científico o una información nacional e internacional sobre construcción verde.
Materiales de construcción y clasificación.
LADRILLOS
Los ladrillos son elementos usados para la construcción que tienen forma de paralelepípedo rectangular y sirven para levantar muros y otras estructuras. El ladrillo está considerado como el material de construcción fabricado por el hombre de mayor antigüedad. (PEREZ VILLARREAL, 1996)
VARILLAS DE ACERO
Sin duda alguna, el uso de la varilla corrugada dentro de los proyectos de construcción es de gran ayuda; no solo para brindar un mejor soporte a la construcción; también, es de ayuda para que su tiempo de vida perdure con el paso de los años. (HomeCenter, 2019)
Como base en la cimentación.
En la construcción de losas aligeradas de claros cortos.
Entre columnas.
En postes de concreto.
Como estribos.
En tuberías de concreto.
Refuerzo horizontal en muros de mampostería.
Muros para puertas y ventanas.
MADERA
Es un material que sirve para encofrar y darles forma a las columnas como también a las vigas. También se usa en las puertas y ventanas. (PEREZ VILLARREAL, 1996)
AGREGADOS
Son partículas de materiales inorgánicos extraídas de las canteras, se utilizan principalmente para la elaboración de concreto y las distintas capas para las vías del país. (CEMEX, 2020)
CEMENTO
El cemento para construcción se ha convertido en un producto vital, porque es necesario para hacer tanto un muro simple, como para la realización completa de viviendas, edificios, puentes y monumentales obras, ya que es útil y se requiere para la elaboración del concreto con el que se realizan los pisos, bloques, ladrillos, paredes y demás tipos de elementos estructurales y todo lo que forma parte de eso. (INKA, 2022)
TUBOS
Las tuberías de PVC son aptas para utilizar en proyectos donde se requiere una máxima higiene, como en las tuberías para conducir agua potable, desagüe también para la instalación eléctrica. Además, destaca por tener una gran capacidad aislante y ser un material de larga vida útil, durabilidad y resistencia. (ESTACIÓ, 2023)
CLASIFICACIÓN.
· PLÁSTICOS
PVC, polietileno, tecnopor
· PÉTREOS
Caliza, el mármol, el granito, la pizarra. Entre otros
· CERÁMICOS Y VIDRIOS
Baldosas y azules, loza sanitaria, entre otros
· AGLUTINANTES
Yeso y el cemento
· COMPUESTOS
Mortero y hormigón.
· METÁLICOS
Los ferrosos más usados: el acero y las fundiciones.
Los no ferrosos: el cobre y el aluminio
Cuales son las propiedades que deben de reunir las rocas
Las rocas son un sólido de origen natural, conformado por varios minerales compactados en una sola masa. Como material de construcción son usadas para la edificación de fachadas y la fabricación de cemento.
Al ser un material de sustancia heterogénea cuenta con amplios rangos de variación composicional, textural y estructural, haciendo que sus propiedades como material sea también variable y para su adecuada aplicación con un propósito en concreto debe basarse en determinadas propiedades.
Las propiedades de los materiales se clasifican generalmente como físicas, que incluyen densidad, porosidad, permeabilidad a líquidos y gases, capacidad calorífica, etc.; Químicas, con la resistencia a soluciones ácidas y alcalinas, y a las reacciones inducidas por la presencia de sales y mecánicas, que incluyen la resistencia a la compresión, tensión, flexión e impacto y penetración por otro cuerpo y por otras acciones que involucran la generación de fuerzas, como la cristalización de hielo y sales en el interior del sistema poroso de los materiales y los cambios volumétricos de los mismos debidos a cambios de temperatura.
1. Propiedades físicas
1.1. Densidad y peso específico
La densidad es la relación entre la masa y el volumen de la sustancia, midiéndose en unidades de masa/unidades de volumen (e.g., g/cc). El peso específico es la relación numérica entre el peso de un cuerpo y el peso de igual volumen de agua a 4°C, esto es la relación entre las densidades del cuerpo y la del agua.
Al ser ambas magnitudes en función a su estructura cristalina y composición mineral, así como de la temperatura y presión del ambiente, los cambios de estos factores provocan contracciones o expansiones que afectan a las estructuras.
La densidad de algunos materiales de construcción
.
1.2. Porosidad
La porosidad es el volumen de espacios abiertos que contiene relativo a su volumen total. Los poros son pequeños espacios abiertos existentes en los materiales rellenos por soluciones acuosas y/o gaseosas.
El tamaño del poro y su grado de intercomunicación entre poros determinan el tipo y grado de movimiento de las soluciones liquidas y gaseosas en su interior, controlando así su durabilidad. Clasificados en función de su tamaño:
Ø Megaporos:_____________ 256-0.062 mm
Ø Macrocapilares:_________ 0.062-0.0001 mm
Ø Microcapilares:_________ <0.0001 mm
1.3. Adsorción de agua
propiedad relacionada con la movilidad de vapor de agua en los materiales, cuestionando una permeabilidad del medio a estas sustancias, siendo la higroscopicidad la propiedad de absorber el vapor de agua de la atmósfera al estar n contacto con el material.
Dependiendo del área superficial expuesta, i.e., los poros y canales capilares. Los materiales con idéntica porosidad total, pero con poros más finos (capilares) son más higroscópicos que los que presentan poros grandes, lo cual es debido a que los primeros presentan mayor superficie específica.
1.4. Desorción de agua
El proceso de desorción de agua es inverso al de adsorción, dependiendo de las condiciones ambientales (temperatura y humedad retenida) en donde está ubicado del material, así como su naturaleza y composición de la solución.
Si las condiciones ambientales cambian, por ejemplo, descendiendo la humedad relativa, el material tiende a ceder vapor de agua al medio aéreo, secándose. Dependiendo de la diferencia entre la humedad del material y la del medio ambiente (a mayor diferencia, mayor tasa de secado), de la naturaleza del material y de la naturaleza de la porosidad (sustancias hidrorepelentes con poros grandes tienden a eliminar más rápidamente la humedad).
2. Propiedades mecánicas
2.1. Resistencia a la compresión
La resistencia a la compresión es la carga (o peso) por unidad de área a la que el material quiebra por fracturación por cizalla o extensional.
Muy importante dado que los materiales cerca de la superficie terrestre, incluyendo los edificios, suelen estar sometidos a condiciones no confinadas, consideraremos exclusivamente esta situación. En este caso, la resistencia a la compresión longitudinal se mide en una prensa hidráulica que registra el esfuerzo compresor (sl) aplicado sobre una probeta de material en una dirección del espacio, y la deformación lineal (el) inducida en esa misma dirección.
Las rocas por naturaleza son relativamente resistentes a la compresión, por otro lado, las rocas sedimentarias son más resistentes debido a su mayor porosidad y variación en su cementación. En general, la resistencia a la compresión aumenta a medida que aumenta el tamaño de grano de los materiales, a igualdad de otras variables como composición mineral, estructura, porosidad, cementación, etc.
2.2. Resistencia a la tensión
La resistencia a la tensión es el esfuerzo tensional por unidad de área a la que el material se quiebra por fracturación extensional.
Indicador del grado de coherencia del material para resistir fuerzas “tirantes”, esto dependiendo de la resistencia, del área interfacial entre granos en contacto y del cemento intergranular e intragranular.
En general, para un material dado, la magnitud de la resistencia a la tensión suele ser de un orden de magnitud menor que la resistencia a la compresión.
2.3. Resistencia a la flexión
La resistencia a la flexión, o módulo de ruptura, es la resistencia de un material a ser doblado (plegado) o flexurado. Medida sobre dos pivotes y aplicando carga sobre el centro de la barra del material a medir.
2.4. Fatiga
Cuando los materiales sufren esfuerzos de forma cíclica sin llegar al punto de ruptura, se observa un debilitamiento mecánico de los mismos con el tiempo. Esto implica una pérdida de sus propiedades mecánicas, que puede dar lugar a la fracturación bajo esfuerzos mucho menores que los apropiados para los materiales “frescos” que no han sido sometidos a esfuerzos. A esta característica de los materiales se le denomina fatiga.
2.5. Dureza
La dureza es la resistencia de los materiales para resistir la penetración de otro cuerpo, considerado clásicamente como la resistencia que presenta un mineral a ser rayado por otro mineral o material. Gracias a F. Mohs, quien dedujo empíricamente una escala basada a las durezas relativa de distintos minerales.
Importante para evaluar la trabajabilidad del material, en general, la dureza de los materiales aumenta a medida que la resistencia a la compresión aumenta. Dado que las rocas son materiales frágiles, presentan débil o moderada resistencia al impacto, por lo que son materiales trabajables con herramientas de impacto. Permitiendo un buen acabado.
3. Expansión térmica
En general, el incremento de la temperatura de cualquier material produce un aumento de su volumen. Esto se debe a que la energía térmica absorbida induce un incremento en las vibraciones de los átomos constitutivos de la materia, agrandando las distancias interatómicas. Medida realizada por el coeficiente de expansión térmica que representa el incremento relativo del volumen producido al aumento de la temperatura y una presión constante.
No obstante, existen algunas sustancias que disminuyen su longitud en direcciones determinadas al aumentar la temperatura, como en el caso de la calcita, que se expande paralelamente a su eje c y se contrae perpendicularmente a él. Sin embargo, su coeficiente de expansión térmica es positivo.
Diferencias entre "materiales hidráulicos", "materiales aéreos" y "materiales aglomerantes":
Materiales Hidráulicos:
Son aquellos materiales que endurecen y desarrollan resistencia en presencia de agua, incluso en ausencia de aire.
La reacción química que conduce al endurecimiento implica la formación de compuestos como silicatos y aluminatos de calcio.
Ejemplo: el cemento Portland, utilizado en la fabricación de concreto y mortero.
Usos comunes: construcción de estructuras de edificios, carreteras, puentes y otros proyectos de ingeniería civil.
Fraguan y endurecen más rápidamente que los materiales aéreos.
Materiales Aéreos:
Son aquellos que requieren la presencia de aire para completar el proceso de fraguado y endurecimiento.
Reaccionan químicamente con el dióxido de carbono presente en el aire para desarrollar resistencia con el tiempo.
Ejemplos: cal aérea y yeso.
Usos comunes: trabajos de albañilería interior, como tabiques, techos y revestimientos de paredes.
El fraguado de estos materiales es relativamente lento en comparación con los hidráulicos.
Conclusiones:
Podemos concluir que la diferencia clave entre los materiales aglomerantes aéreos e hidráulicos radica en su proceso de fraguado y endurecimiento. Los materiales aglomerantes aéreos requieren la presencia de aire para completar su endurecimiento, mientras que los materiales aglomerantes hidráulicos pueden endurecer y desarrollar resistencia en presencia de agua, independientemente del aire. Las aplicaciones y velocidades de fraguado también varían entre estos dos tipos de materiales aglomerantes.
4. ¿Qué es el vidrio?,técnicas de elaboración en frío y en caliente.
El vidrio es un material inorgánico duro, frágil, transparente y amorfo que ocurre en la naturaleza y también es creado artificialmente por el hombre. El vidrio artificial se usa para hacer ventanas, lentes, botellas y una gran variedad de productos.(Sergio Velado, 2012)
(CAP Regional Lima,2016)
(El Comercio,2014)
a)Elaboración en caliente
El vidrio se hace con el sílice de la arena y otras sustancias como carbonato de sodio (Na2CO3) y caliza (CaCO3).
Podríamos decir que se fabrica a partir de 3 sustancias, una mezcla de arena de cuarzo, sosa y cal.Estos 3 elementos se funden en un horno a temperaturas muy elevadas, aproximadamente de 1.400ºC a 1.600ºC. (AREATECNOLOGIA,2023).
El resultado de esta fusión es una pasta vítrea que se somete en caliente a diversas técnicas de conformación, es decir, técnicas para darle forma, que veremos a continuación.(AREATECNOLOGIA,2023)
3 técnicas más utilizadas para dar forma al vidrio
a)Por soplado automático:
El material vítreo (vidrio fundido) entra en un molde hueco cuya superficie interior tiene la forma que queramos darle al vidrio, mejor dicho, la forma del objeto final.
Una vez cerrado el molde, se inyecta aire comprimido en su interior para que el material se adapte a sus paredes. Esta técnica se utiliza para la fabricación de botellas, frascos, vasos, etc. (AREATECNOLOGIA,2023)
b)Por flotación sobre un baño de estaño:
Este tipo de técnica se utiliza para obtener láminas de vidrio, por ejemplo para fabricar cristales y lunas.
El material fundido se vierte en un depósito que contiene estaño líquido.
Al ser el vidrio menos denso que el estaño, se va distribuyendo sobre el estaño (flota) formando una lámina, la cual es empujada por un sistema de rodillos hacia un horno de recocido, donde se enfría.Una vez frío se cortan las láminas. (AREATECNOLOGIA,2023)
c)Por laminado:
El material fundido se hace pasar por un sistema de rodillos de laminado granados o lisos.
Esta técnica se utiliza para fabricar vidrios de seguridad.Es prácticamente igual que el método anterior, lo que cambia es que donde está el dispositivo de corte, tenemos unos rodillo para dar forma y/o grosor a la lámina antes de cortarla. (AREATECNOLOGIA,2023)
b)Elaboración en frio
Para los procesos de producción de procedimientos del vidrio en frío es necesario manejar herramientas como tornos, lijadoras, cortadoras o buriles, además de las propias decorativas.
La elaboración de vidrio en frío, mayormente se destina a la producción de artesanía.
Técnicas de transformación:
a) Grabado en vidrio: Esta técnica se ha utilizado principalmente en la decoración. Consiste en trazar dibujos en la superficie del vidrio ya sea curvo o plano.
b) Talla de vidrio: Es quitar una parte del vidrio mediante fricción, se aplica mayormente con máquinas con discos.
c) Pulido de vidrio: Mediante esta técnica el vidrio recobra su apariencia transparente y brillante, se usan los mismos materiales que en la talla de vidrio.
CONCLUSIONES RESPECTO AL VIDRIO
*El vidrio ofrece también múltiples posibilidades de formas, colores y puede decorarse por medio de varias técnicas. La botella o el tarro pueden por lo tanto ser personalizados en función de su contenido.
*Las aplicaciones típicas son recipientes, ventanas, lentes y fibra de vidrio
5. De tu proyecto anterior u otro proyecto: Describir tu proyecto, realizar una simulación de cantidades a utilizar y utilizar la estequiometría para cálculo de bolsas de cemento.
Para este caso he tomado como referencia un proyecto civil de construcción de una vivienda familiar en el distrito de Puente piedra, para dicha construcción he tomado una parte fundamental de la construcción llamada o denominada las zapatas, ya que estas forman parte de los cimientos y soporte de dicha vivienda familiar (Dehivis,2023)
Esta vivienda familiar cuenta con un terreno de 24m de largo y 6m de ancho, por lo cual vamos a realizar 8 zapatas para dicha construcción (Ándres,2020)
EJEMPLO
1) Averiguar la cantidad de materiales que se necesitan para fabricar el concreto de 8 zapatas, con proporción 1:2:2.5 y 15% de agua.
Volumen Real (Vr)=Volumen Aparente (Va) x coeficiente de aporte (Ca)
Vr = Va x Ca
Coeficiente de aporte de materiales para concreto y mortero:
Arena = 60% , Grava= 60% , Piedra = 40%
Cemento = 50% , Agua =100%
l) Cantidad de concreto que se fabrica con 1m3 de cemento:
Va x Ca = Vr
1 m3 (cemento) x 0.5 = 0.50
2 m3 (arena) x 0.6 = 1.20
2.5 m3 (grava) x 0.6 = 1.50 (+)
15% de 5.5 m3 = 0.82 m3
0.82 m3 (agua) x 1 = 0.82
4.02 m3 (concreto)
Volumen total (de las 8 zapatas) :
1 x 1 x 0.3 x 8 = 2,40 m3
Volumen a fabricar:
1 m3 (cemento) —---------------------- 4.02 m3
X —----------------------- 2.40 m3
X= 0.597 m3 x (35.7 bolsas) = 21,31
2m3 (arena) —----------------------------- 4.02 m3
X —----------------------------- 2.40 m3
X= 1.19 m3 de arena
2.5 m3 (grava) —-------------------------- 4.02 m3
X —--------------------------- 2,40 m3
X= 1.50 m3 de grava
0.82 m3 (agua) —-------------------------- 4.02 m3
X —-------------------------- 2.40 m3
X= 0.48 m3 de agua
CONCLUSIÓN: Entonces para la construcción de 8 zapatas de una vivienda familiar en el distrito de Puente Piedra, se usarían 23 bolsas de cemento.
6.- Analizar un artículo científico o una información nacional o internacional sobre construcción verde.
Perú aprueba el Código de Construcción Sostenible para luchar contra el Cambio Climático y tener Ciudades Sostenibles.
Lima, 8 de setiembre.- El pasado 28 de agosto, el Gobierno del Perú aprobó el Código Técnico de Construcción Sostenible mediante el Decreto Supremo N° 015-2015 vivienda con la firma del Presidente de la República y del ministro de Vivienda, Construcción y Saneamiento. Como se recuerda, este código forma parte de los compromisos asumidos por el Perú durante la realización de la COP20 en Lima durante el año 2014, ya que se espera un menor consumo de agua y energía resultará en una reducción en las emisiones de carbono.
Así, como parte de una nueva forma de gobernanza, el Código de Construcción Sostenible fue diseñado y concertado entre diversas entidades públicas y privadas que son parte del Comité Permanente de Construcción Sostenible conformado por el Ministerio de Vivienda, Construcción y Saneamiento (Presidencia), el Ministerio del Ambiente (Secretaria Técnica) y doce (12) entidades especializadas en temas de diseño y construcción, así como del sector inmobiliario. La implementación del código será gradual en el tiempo y se tiene previsto empezar el año 2016 en las principales ciudades del Perú, a fin de que el Perú siga avanzando para tener edificaciones y ciudades verdes.
Esta Norma Técnica busca mejorar los criterios técnicos para el diseño y construcción de edificaciones públicas y privadas, a fin de que sean calificadas como sostenibles. Como primer paso la sostenibilidad se verá reflejada en medidas de eficiencia de agua y energía. La eficiencia hídrica es un tema crítico para el Perú, por lo que este código considera prioritario garantizar el uso racional del agua para el consumo humano en las edificaciones así como el reúso de las aguas residuales. Así, se recomienda que las edificaciones nuevas sean entregadas con tecnología de ahorro de agua.
En el caso del consumo de energía, se establecen requisitos técnicos para el ahorro en iluminación y refrigeración, así como el calentamiento de agua con energía solar y utilización de materiales que soporten las condiciones climáticas de la zona donde se ubica. El fin: reducir el consumo eléctrico en las edificaciones nuevas, ya que actualmente las viviendas junto con el sector comercial y público son responsables del 44% de consumo de energía eléctrica.
El siguiente paso será reglamentar los parámetros específicos de sostenibilidad para edificaciones nuevas según zona bioclimática, incluyendo la definición de porcentajes de ahorro en agua y energía que permitirán reducir los costos de los usuarios en pagos de servicios públicos. Esta labor toma en cuenta las mejores prácticas internacionales a través de la asesoría técnica recibida por parte del IFC (miembro del Grupo Banco Mundial) junto con sus socios estratégicos, la Cámara Peruana de la Construcción (CAPECO) y Perú Green Building Council (PERU GBC). La elaboración del código también tiene el apoyo del programa canadiense de cooperación CANAMBER, que busca promover el desarrollo sostenible en la región. El proyecto es parte también de un programa regional de IFC con el apoyo del Departamento de Relaciones Exteriores, Comercio y Desarrollo de Canadá (DFATD por sus siglas en inglés).
Este tipo de ahorro de recursos contribuiría a su vez a la reducción de emisiones de CO2 a las que se ha comprometido el Perú, objetivo que será anunciado en la Conferencia de las Partes de la Convención Marco de Naciones Unidas sobre el Cambio Climático de 2015 (COP21/CMP11). El nuevo código también es una demostración del compromiso de IFC en respaldar el crecimiento económico sostenible del Perú, que oficiará de país anfitrión en las próximas Reuniones Anuales del Fondo Monetario Internacional y el Grupo Banco Mundial a celebrarse en Lima en octubre de 2015.
Análisis: A lo largo de las construcciones hechas por el hombre, explotaron de gran magnitud los recursos naturales por mucho tiempo y también contaminando con las industrias. Ahora en la actualidad sufrimos las consecuencias de las obras e industrias antiguas, como el calentamiento global, el cambio climático. Ahora el mundo entero tomó conciencia y la gran mayoría de los países contribuirá. Las construcciones sostenibles son mejores ya que se usarán diferente tipo de material y también obras que den energía natural sin necesidad de usar el combustible que emociona el Co2.
BIBLIOGRAFÍA
Universidad de Granada (13 de febrero de 2020). Propiedades de las Rocas de Construcción y Ornamentación. Recuperado en: https://www.ugr.es/~agcasco/personal/restauracion/teoria/TEMA05.htm
Como se hace el vidrio. (s/f). Recuperado el 2 de agosto de 2023, de https://www.areatecnologia.com/videos/COMO%20SE%20HACEN%20LAS%20BOTELLAS%20DE%20VIDRIO.htm
5-¿Qué es el vídrio?.Técnicas de elaboración en frío y en caliente. Explicación del soplado. sergiovelado.wordpress.com. https://sergiovelado.wordpress.com/2012/01/19/webquest-5-que-es-el-vidrio-tecnicas-de-elaboracion-en-frio-y-en-caliente-explicacion-del-soplado/
Tecnicas de transformacion de los vidrio (frio). (s/f). Prezi.com. Recuperado el 2 de agosto de 2023, de https://prezi.com/_vizxxxljzm5/tecnicas-de-transformacion-de-los-vidrio-frio/
CEMEX. (12 de enero de 2020). Agregados para concreto. Obtenido de https://www.cemexmexico.com/productos/agregados#:~:text=El%20agregado%20es%20un%20material,formar%20concreto%20o%20mortero%20hidr%C3%A1ulico.
ESTACIÓ, S. (2023). TUBOS DE PVC: USOS Y CARACTERÍSTICAS BÁSICAS. Obtenido de https://serveiestacio.com/blog/tubos-de-pvc-usos-y-caracteristicas-basicas/#:~:text=Dichas%20tuber%C3%ADas%20de%20PVC%20son,vida%20%C3%BAtil%2C%20durabilidad%20y%20resistencia
HomeCenter. (2019). Importancia de la varilla en la construcción. Obtenido de https://www.mndelgolfo.com/blog/reportaje/importancia-de-la-varilla-en-la-construccion/
INKA. (2022). Usos del cemento en la construcción. Obtenido de https://www.cementosinka.com.pe/blog/usos-del-cemento-en-la-construccion/
PEREZ VILLARREAL, F. (24 de mayo de 1996). LA IMPORTANCIA DEL LADRILLO EN LA CONSTRUCCIÓN. Obtenido de https://www.eltiempo.com/archivo/documento/MAM-305775
Ministerio de Ambiente (2014) Perú aprueba el Código de Construcción Sostenible para luchar contra el Cambio Climático y tener Ciudades Sostenibles. fuente de información. https://www.minam.gob.pe/notas-de-prensa/peru-aprueba-el-codigo-de-construccion-sostenible-para-luchar-contra-el-cambio-climatico-y-tener-ciudades-sostenibles/
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