Materiales de construcción para edificación y obra civil

Materiales de construcción
para edificación y obra civil
Materiales de construcción
para edificación y obra civil
Santiago Crespo Escobar
Materiales de construcción para edificación y obra civil
© Santiago Crespo Escobar
ISBN: 978-84-8454-887-4
Depósito legal: A–254–2010
Edita: Editorial Club Universitario. Telf.: 96 567 61 33
C/. Cottolengo, 25 – San Vicente (Alicante)
www.ecu.fm
Printed in Spain
Imprime: Imprenta Gamma. Telf.: 965 67 19 87
C/. Cottolengo, 25 – San Vicente (Alicante)
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Reservados todos los derechos. Ni la totalidad ni parte de este libro puede reproducirse o
transmitirse por ningún procedimiento electrónico o mecánico, incluyendo fotocopia, grabación
magnética o cualquier almacenamiento de información o sistema de reproducción, sin permiso
previo y por escrito de los titulares del Copyright.
Dedicado a mis padres y a mi hermana.
PRÓLOGO
Este libro pretende ser una herramienta para dar los primeros pasos dentro
de los estudios que están relacionados con el sector de la construcción.
El libro está dirigido a estudiantes tanto de formación profesional como de
carreras universitarias que quieran iniciarse en el estudio de los materiales de
construcción desde una visión generalista.
El texto puede servir de base para el estudio general de los materiales, o
como complemento para el estudio de otras disciplinas que necesiten tener un
conocimiento previo de los materiales de construcción.
El libro pretende plantear contenidos básicos y generales que ayuden al lector a ir entendiendo cómo se emplean los materiales de construcción dentro de
los ámbitos de la edificación y la obra civil.
El lenguaje que se emplea en el libro es un lenguaje técnico, sencillo y fácilmente comprensible para cualquier estudiante que se inicie, y los aspectos
que se presentan se explican de tal forma que puede entenderse perfectamente
la mayor parte de su contenido sin tener conocimientos previos del sector de la
construcción.
La finalidad del libro es, por lo tanto, que los estudiantes conozcan, entiendan, distingan y sepan aplicar los diferentes tipos de materiales de construcción
en los distintos ámbitos de la edificación y la obra civil.
Para el aprendizaje de cualquier disciplina técnica y científica se debe comenzar por aprender unos conocimientos básicos sobre los aspectos más elementales, enfrentándose el estudiante con contenidos poco conocidos que le
irán introduciendo progresivamente en el complejo mundo que suponen esas
disciplinas.
El primer paso siempre debe ser el aprendizaje de contenidos elementales
que supongan una fácil comprensión y que, posteriormente, le servirán para
entender aspectos más complejos, los cuales no serían entendidos si previamente
no se tienen unas nociones básicas de esos contenidos más sencillos.
El sector de la construcción abarca numerosos aspectos, como son los
materiales, el diseño, la planificación, el proyecto, la ejecución, el control, la
seguridad, los ensayos, el conocimiento del terreno, etc., y una larga lista de
ámbitos de actuación. Dentro de todos ellos hay algunos aspectos comunes
que debe conocer cualquier profesional sea cual sea su dedicación dentro del
sector.
Los trabajos de los profesionales que desarrollan su actividad tanto en la
edificación como en la obra civil, exige tener muchos conocimientos de una
gran cantidad de materias y disciplinas comunes a todos los trabajos, desde las
más sencillas, como puede ser el conocimiento de los materiales que forman
parte de los elementos de una obra, hasta las más complejas, como puede ser
el cálculo de los elementos estructurales, y así se podrían indicar otros muchos
aspectos. Precisamente, esas materias más sencillas, deben ser las primeras
herramientas que debe conocer el profesional, dejando para la especialización
otras materias más complejas que se aprenderán cuando se terminen de aprender
los aspectos fundamentales.
Cuando un estudiante empieza a cursar unas enseñanzas relacionadas con
la edificación y la obra civil, se deben empezar a conocer primeramente los
aspectos más elementales que implican estos estudios. Cuando el estudiante
esté en cursos más avanzados deberá dominar esos conocimientos básicos, de
lo contrario no será capaz de poder afrontar otros aspectos más complejos.
Dentro del ámbito de la edificación y la obra civil, un aspecto fundamental es
el conocimiento de los materiales que forman las construcciones. Se habla con
frecuencia, incluso en conversaciones cotidianas, de cosas como “los ladrillos”,
“la madera”, “el cemento” y una larga serie de nombres, relacionados todos
con el sector de la construcción. Sin el estudio de los materiales, no se podrían
estudiar otra serie de aspectos. Por ejemplo, uno no puede dedicarse a calcular
estructuras si previamente no conoce cuáles son los materiales que se pueden
emplear en estructuras. Tampoco puede saber qué comportamiento tienen las
capas del firme que se colocan en una carretera, si previamente no se estudian
las propiedades de los materiales que componen dichas capas, o por citar otro
ejemplo, para colocar un tejado se deben conocer previamente qué materiales
son los más idóneos para garantizar la impermeabilidad, la estabilidad, etc.
Es importante señalar que el libro trata de dar unos conocimientos básicos y
una visión generalista de los materiales de construcción empleados en la edificación y en la obra civil, exponiendo los aspectos más relevantes, sin entrar mucho
en detalles y sin profundizar mucho en determinados aspectos más específicos,
que por su complejidad requieren un estudio más completo.
El texto está dividido en nueve partes. En las siete primeras partes se estudian
los materiales pétreos, materiales cerámicos, materiales aglomerantes y conglomerantes, materiales pétreos aglomerados y conglomerados, morteros y hormigones, materiales metálicos y materiales orgánicos.
En cada una de estas partes se explicarán inicialmente los aspectos más elementales de los materiales: tipos, propiedades y algunos aspectos referidos a
la fabricación. A continuación, se estudiará la forma en que los materiales se
presentan en el mercado para su uso comercial. Una vez aprendido cómo se
comercializan los materiales, se establecerán las principales aplicaciones de los
mismos en todos los ámbitos tanto de la edificación como de la obra civil, distinguiéndose tanto las aplicaciones comunes como las aplicaciones específicas.
Posteriormente, se estudiarán los principales ensayos que se realizan con los
materiales con vistas al control de calidad y con el fin de determinar parte de sus
propiedades. Finalmente, en cada una de las partes, se establecerá la designación
de los distintos tipos de materiales.
En la octava parte, se estudian los tipos y las principales aplicaciones de los
materiales de construcción sostenible con la finalidad de contribuir a la eficiencia
energética de las construcciones. Se indicarán los principales elementos de construcción tanto de la edificación como de la obra civil y se explicarán qué tipos de
materiales sostenibles se emplean en dichos elementos.
Para finalizar el texto, en la última parte se explican los aspectos más importantes de las fibras de vidrio, en lo que se refiere a los tipos, las propiedades, las
formas de presentación y las principales aplicaciones.
En el texto no se han incluido las pinturas y el vidrio para acristalamiento,
puesto que muchos de los tipos, propiedades y aplicaciones de los mismos requieren un estudio mucho más específico del que se podría haber dado en este texto.
Finalmente, deseo y confío que el presente texto y los “materiales” que
en él se exponen sirvan para que los estudiantes consigan los resultados
deseados, mediante una preparación de alta calidad que permita garantizarles
la consecución de sus objetivos.
Mayo de 2009
El autor.
ÍNDICE
MATERIALES PÉTREOS...................................................................... 17
1.- Generalidades............................................................................... 17
1.1. Definiciones.......................................................................... 17
1.2. Propiedades de los materiales pétreos................................... 18
2.- Clasificación................................................................................. 20
2.1. Según la resistencia a compresión........................................ 20
2.2. Según su origen o procedencia............................................. 20
2.2.1. Clasificación de las rocas ígneas.................................. 20
2.2.2. Clasificación de las rocas sedimentarias...................... 21
2.2.3. Clasificación de las rocas metamórficas....................... 23
3.- Formas comerciales...................................................................... 25
3.1. Sillar...................................................................................... 25
3.2. Sillarejo................................................................................. 25
3.3. Mampuesto............................................................................ 26
3.4. Losa o chapa......................................................................... 26
3.5. Adoquín................................................................................. 27
3.6. Bordillo o encintado.............................................................. 28
3.7. Paneles y rollos de lana de roca............................................ 29
3.8. Otras formas.......................................................................... 30
4.- Aplicaciones................................................................................. 33
5.- Ensayos........................................................................................ 40
5.1. Muestras granulares.............................................................. 40
5.2. Muestras o probetas cilíndricas............................................. 44
MATERIALES CERÁMICOS................................................................ 49
1.- Generalidades............................................................................... 49
1.1. Definición.............................................................................. 49
1.2. Componentes principales...................................................... 49
1.3. Proceso de fabricación.......................................................... 50
2.- Tipos y clasificación .................................................................... 51
2.1. Clasificación por la textura................................................... 51
2.2. Clasificación de los ladrillos................................................. 52
2.2.1. Clasificación según la norma UNE-EN 771-1:2003.... 52
2.2.2. Clasificación de los ladrillos para fábricas resistentes.61
2.3. Clasificación de las tejas....................................................... 62
2.4. Otros materiales cerámicos................................................... 62
3.- Formas comerciales...................................................................... 64
3.1. Ladrillos................................................................................ 64
3.2. Tejas...................................................................................... 67
3.3. Otros materiales cerámicos................................................... 71
4.- Aplicaciones................................................................................. 74
4.1. Ladrillos................................................................................ 74
4.1.1. Generalidades............................................................... 74
4.1.2. Muros y tabiques.......................................................... 75
4.1.3. Arcos y bóvedas........................................................... 80
4.1.4. Pozos y arquetas de registro......................................... 81
4.2. Tejados con tejas................................................................... 83
4.2.1. Tejados con teja curva.................................................. 83
4.2.2. Tejados con tejas planas de encaje............................... 84
4.2.3. Tejados con tejas mixtas y dobles tejas........................ 85
4.3. Aplicaciones de otros materiales cerámicos......................... 86
5.- Propiedades.................................................................................. 88
5.1. Ladrillos................................................................................ 88
5.2.Tejas....................................................................................... 90
5.3. Bovedillas............................................................................. 90
5.4. Azulejos y gres...................................................................... 91
6.- Ensayos........................................................................................ 91
7.- Procedencias................................................................................. 93
MATERIALES AGLOMERANTES Y CONGLOMERANTES............ 95
1.- Generalidades............................................................................... 95
1.1. Definiciones.......................................................................... 95
1.2. Aguas adecuadas para hacer la mezcla................................. 97
1.3. Propiedades........................................................................... 97
1.3.1. Yeso.............................................................................. 97
1.3.2. Cal................................................................................ 97
1.3.3. Cemento....................................................................... 98
2.- Tipos y clasificacion..................................................................... 98
2.1. Clasificación general............................................................. 98
2.1.1. Conglomerantes aéreos................................................ 98
2.1.2. Conglomerantes hidráulicos......................................... 98
2.1.3. Conglomerantes hidrocarbonados................................ 99
2.2. Tipos y designación.............................................................. 99
2.2.1. El yeso.......................................................................... 99
2.2.2. La cal.......................................................................... 101
2.2.3. El cemento.................................................................. 102
2.3. Otros materiales aglomerantes.............................................113
3.- Fabricación..................................................................................114
3.1. Yeso......................................................................................114
3.2. Cal........................................................................................114
3.3. Cemento...............................................................................114
4.- Aplicaciones................................................................................115
4.1. Aplicaciones del yeso...........................................................115
4.2. Aplicaciones de la cal...........................................................116
4.3. Aplicaciones del cemento....................................................117
4.3.1. Aplicaciones según el tipo de obra
o el tipo de elemento.............................................................117
4.3.2. Aplicaciones según el tipo de cemento...................... 122
5.- Ensayos...................................................................................... 124
5.1. Yeso..................................................................................... 124
5.2. Cemento.............................................................................. 125
5.2.1. Ensayos de identificación........................................... 125
5.2.2. Ensayos complementarios.......................................... 126
MATERIALES PÉTREOS AGLOMERADOS Y
CONGLOMERADOS........................................................................... 127
1.- Definición................................................................................... 127
2.- Clasificación............................................................................... 127
2.1. Pétreos aglomerados de arcilla............................................ 127
2.2. Pétreos conglomerados de yeso.......................................... 128
2.3. Pétreos conglomerados de cemento.................................... 130
3.- Formas comerciales.................................................................... 132
3.1. Pétreos aglomerados de arcilla............................................ 132
3.2. Pétreos conglomerados de yeso.......................................... 132
3.3. Pétreos conglomerados de cemento.................................... 135
4.- Aplicaciones............................................................................... 143
4.1. Pétreos conglomerados de yeso.......................................... 143
4.2. Pétreos conglomerados de cemento.................................... 144
5.- Ensayos...................................................................................... 150
5.1. Pétreos conglomerados de yeso.......................................... 150
5.2. Pétreos conglomerados de cemento.................................... 151
6.- Procedencias............................................................................... 152
MORTEROS Y HORMIGONES.......................................................... 153
1.- Definiciones y generalidades...................................................... 153
1.1. Morteros.............................................................................. 153
1.2. Hormigón............................................................................ 154
1.3. Propiedades de los morteros y hormigones........................ 157
2.- Tipos y clasificación................................................................... 159
2.1. Morteros.............................................................................. 159
2.2. Hormigones......................................................................... 159
3.- Fabricación................................................................................. 160
3.1. Morteros.............................................................................. 160
3.1.1. Manual........................................................................ 160
3.1.2. Mecánica ................................................................... 161
3.2. Hormigón............................................................................ 162
4.- Dosificación................................................................................ 165
4.1. Morteros.............................................................................. 165
4.1.1. Dosificaciones aproximadas para morteros y pastas.. 166
4.1.2. Cálculo de volúmenes cuando nos den la dosificación
en volumen........................................................................... 167
4.1.3. Cálculo de pesos cuando nos den la dosificación en
peso...................................................................................... 170
4.2. Hormigones......................................................................... 170
5.- Puesta en obra de morteros y hormigones.................................. 172
5.1. Morteros.............................................................................. 172
5.2. Hormigones......................................................................... 172
6.- Aplicaciones............................................................................... 173
6.1. Morteros.............................................................................. 173
6.2. Hormigones......................................................................... 174
6.2.1. Elementos resistentes................................................. 174
6.2.2. Elementos no resistentes............................................ 175
7.- Ensayos...................................................................................... 180
7.1. Morteros.............................................................................. 180
7.2. Hormigones......................................................................... 180
8.- Designación de morteros y hormigones..................................... 183
8.1. Morteros.............................................................................. 183
8.2. Hormigones......................................................................... 183
MATERIALES METÁLICOS.............................................................. 185
1.- Conceptos generales................................................................... 185
1.1. Definición............................................................................ 185
1.2. Propiedades generales......................................................... 185
1.2.1. Propiedades mecánicas............................................... 185
1.2.2. Propiedades térmicas.................................................. 187
1.2.3. Propiedades eléctricas................................................ 188
1.2.4. Propiedades químicas................................................. 188
2.- Clasificación de los materiales metálicos................................... 189
2.1. Materiales férricos ............................................................. 189
2.1.1. Clasificación de los aceros......................................... 190
2.1.2. Aceros para estructuras. Aceros de uso general y
aceros para las armaduras del hormigón.............................. 191
2.2. Materiales no férricos ........................................................ 196
3.- Formas comerciales.................................................................... 196
3.1. Materiales férricos.............................................................. 196
3.1.1. Acero.......................................................................... 196
3.1.2. Fundición.................................................................... 207
3.1.3. Aceros inoxidables..................................................... 207
3.2. Materiales no férricos ........................................................ 207
3.2.1. Aluminio..................................................................... 207
3.2.2. Cobre.......................................................................... 208
3.2.3. Cinc............................................................................ 208
4.- Aplicaciones............................................................................... 208
4.1. Materiales férricos.............................................................. 208
4.1.1. Aceros......................................................................... 208
4.1.2. Fundición.....................................................................211
4.1.3. Aceros inoxidables..................................................... 213
4.2. Materiales no férricos......................................................... 215
4.2.1. Aluminio..................................................................... 215
4.2.2. Cobre.......................................................................... 217
4.2.3. Cinc............................................................................ 217
5.- Ensayos...................................................................................... 218
5.1. Ensayos metalográficos....................................................... 218
5.2. Ensayos mecánicos............................................................. 218
5.2.1. Ensayo de dureza........................................................ 218
5.2.2. Ensayo de tracción..................................................... 218
5.2.3. Ensayo de resistencia al choque o resiliencia............. 221
6.- Designación de las armaduras para el hormigón........................ 222
6.1. Designación de los tipos de acero para armaduras
activas........................................................................................ 222
6.2. Designación de los tipos de acero para armaduras
pasivas........................................................................................ 223
6.2.1. Barras de acero corrugado . ....................................... 223
6.2.2. Alambres corrugados.................................................. 223
6.2.3. Alambres lisos............................................................ 224
6.3. Designación de las armaduras pasivas................................ 224
7. Designación de los tipos de acero para estructuras..................... 225
MATERIALES ORGÁNICOS.............................................................. 227
1.- Conceptos generales................................................................... 227
1.1. Definición............................................................................ 227
1.2. Tipos.................................................................................... 227
1.3. Propiedades......................................................................... 228
1.3.1. Madera........................................................................ 228
1.3.2. Corcho........................................................................ 230
1.3.3. Productos bituminosos............................................... 231
1.3.4. Plásticos...................................................................... 233
2.- Clasificación............................................................................... 234
2.1. Maderas............................................................................... 234
2.2. Corcho................................................................................. 235
2.3. Productos bituminosos........................................................ 236
2.4. Plásticos.............................................................................. 240
3.- Formas comerciales.................................................................... 241
3.1. Madera................................................................................ 241
3.2. Corcho................................................................................. 245
3.3. Productos bituminosos........................................................ 245
3.4. Plásticos.............................................................................. 246
4.- Aplicaciones............................................................................... 249
4.1. Maderas............................................................................... 249
4.1.1. Elementos resistentes o estructurales......................... 249
4.1.2. Elementos no resistentes o no estructurales............... 251
4.2. Corcho................................................................................. 251
4.3. Productos bituminosos........................................................ 252
4.4. Plásticos.............................................................................. 253
5.- Ensayos...................................................................................... 258
5.1. Madera................................................................................ 258
5.2. Corcho................................................................................. 259
5.3. Productos bituminosos........................................................ 260
5.3.1. Betunes asfálticos....................................................... 261
5.3.2. Emulsiones bituminosas............................................. 261
5.3.3. Mezclas bituminosas.................................................. 262
5.4. Plásticos.............................................................................. 263
6.- Designación de los materiales orgánicos................................... 264
6.1. Madera resistente................................................................ 264
6.2. Productos bituminosos........................................................ 266
6.2.2. Emulsiones bituminosas............................................. 267
6.2.3. Mezclas bituminosas.................................................. 267
6.3. Plásticos.............................................................................. 269
7.- Procedencias............................................................................... 270
MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE...................... 271
1.- Generalidades............................................................................. 271
2.- Materiales de construcción sostenible y aplicaciones................ 273
2.1. Materiales sostenibles y aplicaciones en edificación.......... 273
2.1.1. Estructuras.................................................................. 273
2.1.2. Cerramientos, puertas y ventanas............................... 274
2.1.3. Cubiertas.................................................................... 276
2.1.4. Revestimentos............................................................ 277
2.1.5. Instalaciones............................................................... 278
2.2. Materiales sostenibles y aplicaciones en obra civil............ 279
2.2.1. Redes de abastecimiento y saneamiento.................... 279
2.2.2. Obras de tierras........................................................... 280
2.2.3. Materiales para tratamiento de explanaciones y
capas base y subbase de firmes............................................ 281
2.2.4. Geotextiles como elementos de drenaje e
impermeabilización.............................................................. 282
2.2.5. Mezclas bituminosas para pavimentos y bases de
firmes de carreteras y viales................................................. 283
2.2.6. Tratamientos superficiales para firmes de carreteras.... 284
2.2.7. Firmes y pavimentos en viales de urbanizaciones..... 285
2.2.8. Puentes y viaductos.................................................... 285
FIBRAS DE VIDRIO............................................................................ 287
1.- Generalidades............................................................................. 287
1.1. Definiciones........................................................................ 287
1.2. Tipos de fibras de vidrio y propiedades.............................. 288
1.3. La fibra óptica..................................................................... 289
2.- Formas comerciales de las fibras de vidrio................................ 290
3.- Aplicaciones de las fibras de vidrio............................................ 292
BIBLIOGRAFÍA Y REFERENCIAS LEGISLATIVAS....................... 295
MATERIALES PÉTREOS
1.- GENERALIDADES
1.1. Definiciones
Son aquellos materiales que se extraen directamente de la naturaleza no necesitando para su empleo nada más que darles la forma adecuada.
Dentro de estos materiales tenemos dos tipos. Aquellos materiales que se
extraen de los macizos rocosos, es decir, las rocas, que aparecen en cierta extensión. La erosión de las rocas, transporte de materiales, sedimentación de los mismos da lugar al otro tipo de materiales, a los denominados materiales o sustancias
granulares o granos, lo que conocemos como arcillas, arenas, gravas, etc.
Aunque dentro de este concepto se incluye lo que se conoce por suelos y
rocas, el estudio que aquí se hace va encaminado sobre todo al estudio de las
rocas y materiales granulares como material de construcción.
Tanto las rocas como los materiales granulares están constituidas por la asociación de minerales o cuerpos de la misma composición química y forma cristalina. Esos minerales pueden ser minerales principales (en mayor proporción) y
minerales secundarios.
Las rocas, a lo largo del tiempo, se han utilizado de tres formas distintas en
la construcción:
- Como elemento resistente.
- Como elemento decorativo.
- Como materia prima para la fabricación de materiales de construc­ción.
La piedra natural es el único material de construcción que ha encontrado
siempre nuevas aplicaciones y se ha manifestado insustituible. Existen en
17
Materiales pétreos
nuestra época nuevos materiales de construcción, sin embargo, ninguno de ellos
reúne las cualidades de la piedra natural, sobre todo en el sentido estético.
1.2. Propiedades de los materiales pétreos
1.- Densidad. Suele estar comprendida entre 2-3 g/cm3. En la densidad
van a influir los minerales integrantes del material así como el % del volumen
de huecos.
2.- Durabilidad. Es el período de uso sin deteriorarse y perder sus
propiedades. La durabilidad es alta y pueden durar inalterables durante
cientos de años. La estructura del material no se altera por la acción de los
agentes exteriores (lluvia, viento, heladas, CO2), solo se modifica la capa más
superficial.
3.- Dureza. Es la resistencia al rozamiento, rayadura, penetración. La
dureza de los materiales pétreos depende de la dureza de los minerales que
tengan y de la cohesión de la masa de dichos materiales. Para determinar la
dureza de los materiales se utiliza la escala de Mohs, ordenándolos del más
blando al más duro.
1. Talco
2. Yeso
3. Calcita
4. Fluorita
5. Apatito
6. Feldespato
7. Cuarzo
8. Topacio
9. Corindón
10. Diamante
4.- Resistencias mecánicas. Tienen muy buena resistencia a compresión
(contracción). Se cree que a mayor densidad mayor resistencia a compresión.
En cambio tienen baja resistencia a tracción (estiramiento) y baja resistencia a
flexión (tracción y compresión simultáneas).
5.- Propiedades térmicas. Bajo coeficiente de conductividad térmica.
Baja conducción del calor o el frío. Sin embargo cuando los materiales pétreos
18
Materiales de construcción para edificación y obra civil
tienen humedad, su conductibilidad aumenta ligeramente. Las dilataciones
o contracciones térmicas solo afectan a la capa superficial, mientras que la
masa interna apenas sufre deformación por efecto de la temperatura.
6.- Propiedades eléctricas. Los materiales pétreos conducen mal la
electricidad, el coeficiente de conductividad eléctrica es muy bajo, aunque en
presencia de humedad suele aumentar considerablemente.
7.- Impermeabilidad. Dependiendo del tipo de material pétreo la
permeabilidad al agua variará. A mayor cantidad de poros en el material
mayor será la permeabilidad. Además, la circulación del agua a través de los
poros va aumentando el tamaño de éstos al desgastarlos por erosión. A veces
el agua lleva partículas en suspensión o disueltas y pueden contribuir a cerrar
parte de los poros y disminuir la permeabilidad. Si el material no tiene poros
será impermeable.
8.- Resistencia a la intemperie. Por ser un material natural, la resistencia
a los agentes exteriores es muy alta. Como se sabe, hay multitud de
construcciones con piedras o rocas desde hace cientos de años que se
mantienen en muy buen estado. El agua de lluvia, el viento, el oxígeno y
los gases de combustión son los agentes que afectan a la durabilidad de los
materiales pétreos. La parte que empieza a deteriorearse es la más superficial,
por desgaste, desconchamiento, etc. Y con los años puede ir profundizando
hacia la masa interna del material. En cuanto a las heladas, cuanto mayor sea
la porosidad, más expuesto estará el material a saturarse de agua, y mayor
presión se producirá en caso de congelación del agua que contenga.
9.- Elasticidad. En general, los materiales pétreos no son elásticos,
aunque según sean granos o rocas, se pueden presentar ciertas deformaciones
elásticas. Las piedras son muy poco elásticas, es decir, no se deforman, sino
que directamente se rompen. Las muestras granulares sí pueden tener cierta
deformación sobre todo en grandes agrupaciones.
10.- Combustibilidad. La resistencia al fuego es variable pero en general
se puede considerar de tipo medio-bajo y menor si el material tiene cierta
humedad. Por ello en caso de incendio el material aguantará cierto tiempo sin
romper, y pasado ese tiempo se crearán tensiones elevadas en el material, sobre
todo por la diferencia de temperatura entre la superficie y la masa interna.
19
Materiales pétreos
2.- CLASIFICACIÓN
Se clasifican en función de la resistencia a compresión y según su origen
o procedencia.
2.1. Según la resistencia a compresión
Clase A: resistencia muy alta: mayor de 2.250 kg/cm2.
Clase B: resistencia alta: de 1125 a 2.250 kg/cm2.
Clase C: resistencia media: de 560 a 1125 kg/cm2.
Clase D: resistencia baja: de 280 a 560 kg/cm2.
Clase E: resistencia muy baja: de 70 a 280 kg/cm2.
2.2. Según su origen o procedencia
Pueden ser ígneas, sedimentarias y metamórficas.
2.2.1. Clasificación de las rocas ígneas
Son las más antiguas y se han formado por el enfriamiento y consolidación
de magmas fundidos, y según qué se haya producido en el interior de la corteza
terrestre o sobre ella, se llaman intrusivas o plutónicas (mucha profundidad),
filoneanas (poca profundidad) o extrusivas o volcánicas (superficiales).
La Sociedad Internacional de Mecánica de Rocas reco­mienda clasificar las
rocas en función de su composición y del tamaño de grano de los minerales
que la forman. Entre ellas se deben destacar los granitos y basaltos cuya
utilización en la construcción en España es muy grande.
El carácter ácido de estas rocas lo confiere el contenido en SiO2 del cuarzo
y los silicatos. Cuando una roca contiene más de un 60% de SiO2 tiene carácter
ácido, y entre sus minerales además de los silicatos, debe de haber cuarzo, este
es el caso de los granitos. Cuando el contenido en SiO2 es menor del 60% no
existe cuarzo, y las rocas tienen carác­ter básico, es el caso de los basaltos.
Principales rocas ígneas
- Granito. Roca plutónica muy abundante, constituida fundamentalmente
por cuarzo, feldespato, ortosa y mica. De coloración variable, se altera
20
Materiales de construcción para edificación y obra civil
fácilmente con la humedad, ya que el anhídrido carbónico ataca al feldespato
y a la mica, provocando su disgregación. Sin embargo es una roca de gran
duración y muy resistente, cuyas buenas cualidades pueden mejorarse
mediante el pulido, que realza el colorido e impide su descomposición. No
admite labras complicadas y puede soportar temperaturas elevadas, aunque
no es refractario. Se emplea principalmente para sillerías, mamposterías,
pavimentación con losas y adoquines, plaqueados de fachadas e interiores
decorativos, bordillos, molduras, pilas, lavaderos, etc.
- Sienita. Muy parecida al granito pero con muy poca cantidad de cuarzo.
Sus aplicaciones son parecidas, pero sobre todo para decoración.
- Diorita y gabro. De colores variados, sobre todo blancos, grises y
verdes, empleadas en ornamentación y en carreteras.
- Pórfidos. Roca parecida al granito, con similares aplicaciones.
- Basalto. Roca volcánica. De color oscuro, compacto, denso, duro, muy
resistente, suele emplearse en adoquines.
2.2.2. Clasificación de las rocas sedimentarias
Se han formado debido al transporte, acarreo, depósito y acumulación de
materiales, principalmente provienen de rocas ígneas y metamórficas.
Las rocas sedimentarias, de acuerdo con su proceden­cia, se pueden
clasificar en detríticas, intermedias y no detríticas, (Ta­bla 1.1.). Dentro del
grupo de las detríticas están incluidas todas aquellas rocas formadas por
productos de alteración de otras, que han sido transportados y depositados
pudiendo no estar todavía consolidados (rocas sueltas) o haber sufrido
procesos de consolidación (rocas compactas).
Dentro del grupo de las no detríticas se encuentran aquellas formadas
fundamentalmente por precipitación de sus­tancias que se encontraban en
disolución en las cuencas de sedimentación, y que luego han sufrido los
procesos de conso­lidación. También en ellas se incluyen, y en ocasiones
cons­tituyen la mayor parte, rocas formadas por conchas y capara­zones de
organismos vivos. En este caso se encuentran rocas calizas y algunas rocas
silíceas.
21
Materiales pétreos
Por último, existe un tercer grupo de rocas que están formadas por
materiales con los dos orígenes, y que se deno­minan de rocas intermedias, en
el que se encuentran las mar­gas.
Detríticas
Sueltas
Compactas
Gravas
Arenas
Limos
Arcillas
Conglomerados
Areniscas
Limonitas
Arcillitas
Intermedias
Margas
Carbonatadas
No detríticas
Evaporitas
Calizas
Dolomías
Yesos
Cloruros
Otras
Ta­bla 1.1. Clasificación de las rocas sedimentarias.
La distinción o separación entre gravas, arenas, limos y arcillas es por el
tamaño del grano:
Gravas:
Arenas:
Limos:
Arcillas:
≥ 2 mm
< 2 mm y ≥ 0,063 mm
< 0,063 mm y ≥ 0,002 mm
< 0,002 mm
Ya veremos que en el hormigón las gravas son partículas de tamaño ≥ 4
mm.
Las cuatro fracciones de partículas, pueden presentarse sueltas o
agrupadas conjuntamente, y según predomine una u otra, se llaman gravas
arenosas, arenas arcillosas, etc.
Cada fracción tiene sus minerales en la composición: gravas calizas,
gravas silíceas, arenas calizas, arenas silíceas, etc.
Los conglomerados son gravas compactadas o cementadas. Las areniscas
22
Materiales de construcción para edificación y obra civil
son arenas compactadas o cementadas. Las limonitas pueden ser limos
cementados o no. Las arcillitas son arcillas cementadas.
Principales rocas sedimentarias
- Yeso o aljez. Roca sedimentaria de origen químico, muy abundante en
la naturaleza, formada por la cristalización del sulfato cálcico hidratado con
dos moléculas de agua, al desecarse mares interiores y lagunas. Es blando y
algo soluble en agua. El yeso se aplica principalmente para la obtención de
yesos blancos y negros de revestir, escayolas, piezas prefabricadas y moldes.
También se utiliza como pasta para la formación de tabiques, enrasillados y
colocación de otros elementos.
- Calizas. De sedimentación química por insolubilidad, formadas a base
de carbonato cálcico con numerosos accesorios: arcilla, sílice, carbón, etc.
Su coloración es muy variada. Son atacadas por los ácidos y se descomponen
por la acción de la humedad. Es la roca, junto con el granito, que mayor
utilización tiene, tanto en obras públicas como en edificación, como rocas
ornamentales, en áridos para el hormigón, terraplenes, materia prima para
fabricar cemento, etc.
- Margas. Como son rocas arcillosas con carbonatos, de ellas se obtiene
la materia prima para fabricar el cemento, que es su principal aplicación.
2.2.3. Clasificación de las rocas metamórficas
Las rocas metamórficas se originan por metamorfismo fundamentalmente
de las rocas sedimentarias. Recibe el nombre de metamorfismo el proceso por
el que se producen ciertas modificaciones de la composición mineralógica
y de la estruc­tura de una roca a consecuencia principalmente de los incre­
mentos de presión y temperatura que aquella experimenta cuan­do alcanza
niveles profundos de la corteza terrestre.
Esto ocurre, por ejemplo, cuando se depositan espesores considerables
de rocas sedimentarias por el proceso general de acumulación, que pueden
alcanzar hasta 20 km de potencia. Una roca situada a estas profundida­des
queda sometida a considerables presiones y temperaturas que la “metamorfizan”.
23
Materiales pétreos
La estructura de las rocas metamórficas puede mani­festar todavía los
planos de estratificación, pero presenta planos de esquistosidad o exfoliación,
que se forman perpendiculares a la dirección de la presión a que se ve
sometida la roca, y al extraerlas en cantera, les da un carácter lajoso, que
disminuye su calidad respecto a los materiales pétreos procedentes de las
rocas sedimentarias o de las rocas ígneas.
Las rocas metamórficas se pueden clasificar en tres grupos, en función de
la composición de las rocas sedimenta­rias de que proceden:
* Derivadas de rocas arcillosas:
Micacitas
Gneis
Migmatitas
Pizarras Esquistos
* Derivadas de rocas cuarcíferas: Cuarcitas
* Derivadas de rocas carbonatadas: Mármoles
Principales rocas metamórficas
- Pizarras. Son arcillas metamórficas y tienen estructura foliácea o
esquistosa. Su coloración es variable y oscura y no se alteran por la acción
de la intemperie. Son refractarias, homogéneas, compactas, impermeables y
untuosas al tacto. Además, se pueden cortar y taladrar. Las buenas pizarras
admiten el pulimento, la pintura al esmalte y el barniz. Se emplean para techar,
para pavimentos y también para plaqueados imitando al mármol. Es uno de
los materiales pétreos más importantes para la construcción y la decoración.
- Mármoles. Originalmente son calizas metamórficas, con numerosos
minerales accesorios que determinan su coloración y veteados característicos.
Atendiendo a su coloración, los mármoles se clasifican en blancos y de color;
estos últimos monocolores y polícromos. Resulta prácticamente imposible
obtener una clasificación resumida de los mármoles, dada su enorme variedad
de coloridos, disposición de las vetas, forma de las brechas, etc., empleados
para chapeados, pavimentación y decoración. El principal valor decorativo de
esta roca estriba en su pulimento, que realza su color, dando tonalidades de
gran delicadeza.
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Materiales de construcción para edificación y obra civil
3.- FORMAS COMERCIALES
3.1. Sillar
Es un bloque o elemento con forma prismática recta, es decir, con forma
de paralelepípedo rectangular en el que sus tres dimensiones son del mismo
orden o muy parecidas, como máxima relación de lados 1:1:2, generalmente
es grande y por lo tanto pesado, por lo que se necesitan medios mecánicos
para su manipulación y colocación. Fig. 1.1.
La labra de todas las superficies del sillar será perfecta. Los paramentos
vistos tendrán una labra fina. La cara posterior, o trasdós, del sillar podrá tener
labra basta, pero hay que tener presente que nunca deben quedar resaltos u
oquedades de más de 4 cm.
3.2. Sillarejo
Es un sillar pequeño de forma más o menos regular, pero sensiblemente
paralelepipédica, y generalmente con labra basta.
Fig. 1.1. Denominación de las caras de un sillar y disposiciones en los
muros de sillería.
25
Materiales pétreos
3.3. Mampuesto
Piedra con forma irregular, generalmente sin forma definida, excepto en
algunos casos, que se aproxima a un prisma. Puede ser sin labra o con poca
labra, que se maneja a mano. La dimensión menor suele ser >12 cm. aunque
a veces es difícilmente medible. Fig.1.2.
El peso de los mampuestos oscila entre 15-30 kg y un volumen entre 8-10
dm3.
El tamaño de mampuestos y sillarejos es parecido.
Fig. 1.2. Denominación y disposición de mampuestos.
3.4. Losa o chapa
Piedra en la que una dimensión es mucho menor que las otras dos.
Se emplea en revestimiento de otros tipos de fábrica, en pavimentación
y en cubiertas. De este tipo suelen ser las piedras de carácter ornamental y
decorativo, tales como el mármol u otras que admiten pulimento y condiciones
resistentes suficientes.
También de este tipo son las pizarras para cubiertas. Dichas pizarras
tienen formas derivadas del cuadrado, rectángulo o círculo (Fig. 1.3.), pero
las más frecuentes son las rectangulares. Las medidas normales de longitud
y anchura de las chapas rectangulares de pizarra son 60x30, 50x25, 40x20,
40x15, 30x20, 30x15 y 20x20 cm.
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Materiales de construcción para edificación y obra civil
Fig. 1.3. Formas geométricas de las placas de pizarra.
El espesor oscilará entre 4 y 6 mm.
Las pizarras para cubiertas serán exfoliables, con relativa facilidad, en
hojas del espesor citado, perfectamente planas y se podrán perforar y cortar
sin que se produzcan escamas ni grietas.
La pizarra se fija a la cubierta mediante clavos de hierro galvanizado o por
medio de ganchos de zinc en los que se apoya la chapa.
3.5. Adoquín
Se utilizarán para adoquines las rocas de grano medio o fino.
Se disponen varios tipos, con diferentes medidas, pero se distinguirán
principalmente tres.
Los adoquines tradicionales son aquellos que tienen forma de tronco de
pirámide, con las aristas vivas o redondeadas, con radios variables (±1,5 cm).
Sus medidas oscilarán de 18 a 20 cm en el largo y de 9 a 11 cm en el ancho. Su
altura variará de 14 a 16 cm. Las dimensiones de las aristas de la cara inferior
serán 5/6 de las correspondientes de la cara superior. Fig. 1.4.
También se disponen otros adoquines con forma prismática recta, llamados
rectangulares, y con dimensiones de 20x10x6 y 20x10x8 cm. Fig. 1.5.
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Materiales pétreos
Otro tipo son los llamados “UNI”, que tienen forma más o menos prismática
pero con entrantes y salientes y dimensiones de 22x11,2x6 y 22x11,2x8 cm.
Fig. 1.5.
Fig. 1.4. Adoquín troncopiramidal de material
pétreo con aristas redondeadas.
Fig. 1.5. Adoquines rectangular y UNI de material pétreo.
3.6. Bordillo o encintado
En este tipo de piedra una dimensión es mucho mayor que las otras dos. Se
emplea para marcar el límite de un pavimento o la separación de pavimentos
de distinto tipo o uso. Fig. 1.6.
En el cuadro siguiente se indican las medidas recomendables en milímetros:
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Materiales de construcción para edificación y obra civil
Tipo A
Tipo B
b
b1
h
h1
longitud
140
-
280
-
1000
170
140
280
150
1000
200
170
300
150
1000
Fig. 1.6. Ejemplos de bordillos de material pétreo.
En estas medidas se admitirá una tolerancia de +/- 10 mm.
Estas medidas se corresponden con bordillos de material pétreo. Ya
veremos que los bordillos también son de hormigón, que incluye más tipos
con estas y otras medidas.
En los suministros grandes se admitirá que un 10% del total de las piezas
tengan una longitud comprendida entre 600 y 1.000 mm.
Las secciones extremas deberán ser normales al eje de la pieza.
3.7. Paneles y rollos de lana de roca
Son productos diseñados para aislamiento termo-acústico presentados
en forma de paneles y rollos con anchuras variables entre 0,50 - 2,00 m y
longitudes hasta 3,50 m. Los espesores pueden ser de 40, 50 y 60 mm.
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