Materiales Pétreos

Las rocas suelen estar formadas por uno o varios minerales. El elemento más abundante en las rocas y minerales es el silicio y sus compuestos. Entre los minerales que forman parte de las rocas destacan el cuarzo, los feldespatos, las micas, etc.

• Cuarzo: Es dióxido de silicio. Se encuentra en las rocas ígneas en forma de cristales microscópicos.
• Feldespato: Son silicatos de aluminio y de otros metales como el calcio, etc.
• Micas: Es silicato de aluminio y hierro.
• Caolín: Es silicato de aluminio hidratado muy puro.
• Arcillas: También son silicatos de aluminio, aunque impurificados con óxidos de otros metales.
• Caliza: Es carbonato de calcio.

Generalmente denominamos piedra a cualquiera de los materiales derivados de las rocas. Las rocas son agregados naturales de partículas minerales que se encuentran en la corteza terrestre. Sus principales características son: gran resistencia frente a los agentes atmosféricos y elevada resistencia a la compresión.

Hay tres tipos de rocas:

• Rocas ígneas: Compuestas básicamente por silicatos y otros compuestos de aluminio, hierro, calcio, etc. Se han formado por el enfriamiento del magma. En función del funcionamiento de enfriamiento, tenemos rocas ígneas de estructura cristalina, que son de enfriamiento lento, y rocas de estructura vítrea, que son de enfriamiento brusco. Se pueden destacar el granito, el gabro, etc.
• Rocas sedimentarias: Constituidas por sedimentos (arena, grava, arcilla, etc.), generalmente en forma de estratos, y pueden cuartearse con facilidad. Según su composición, pueden ser: rocas silíceas formadas por arena y grava consolidadas. Entre las calizas destacan la calcita y las rocas arcillosas, que provienen de depósitos sedimentarios.
• Rocas metamórficas: Se producen por la transformación de la estructura cristalina de otras rocas debido a grandes presiones y temperaturas. Las más conocidas son el mármol y la pizarra. La pizarra está formada por arcilla y esquistos, y el mármol es carbonato de calcio prácticamente puro.

Materiales Granulados

Son materiales que, en forma de partículas de diversos tamaños, se emplean en la fabricación de morteros y hormigones. No deben reaccionar químicamente con el cemento. Se obtienen por machaqueo.

Materiales Cerámicos

Están constituidos principalmente por arcilla. Las arcillas utilizadas para fabricar piezas de uso industrial son una combinación de arcilla común, que confiere consistencia, y caolín, que aporta color blanco y textura. Son químicamente inertes y resisten a altas temperaturas. El proceso de cocción las convierte en materiales duros y frágiles. Pueden ser:

• Porosos: Su fractura es de aspecto terroso y son permeables a los gases, líquidos y grasas. La temperatura de cocción es baja y no experimentan vitrificación. Pertenecen a este grupo las arcillas cocidas.
• Impermeables: Más duros. La cocción se verifica a temperaturas altas. El gres y la porcelana pertenecen a este grupo.

Productos Comerciales Cerámicos

• Ladrillos y tejas: La materia prima depende de la disponibilidad de arcilla en la zona de producción. En consecuencia, la calidad del producto dependerá de las impurezas que contenga. Contiene óxido de hierro, lo que les confiere color rojizo. Una vez moldeados, los materiales se dejan secar y cuecen a una temperatura de 900 a 1200 grados.
• Azulejos y pavimentos: En primer lugar, se obtiene la galleta o soporte cerámico sometiendo la mezcla de arcillas a grandes presiones. Sobre ella se vierte una capa de barniz coloreado que, cuando se seca, admite decorativo.
• Gres: Es un material cerámico vitrificado constituido por arcilla plástica y arena de cuarzo. Su cocción es de 1200 a 1400 grados.
• Porcelana y loza: La materia prima empleada es una mezcla de caolín. De este modo, se consigue un material de color blanco. En la cocción sufre una contracción y puede deformarlos.

Materiales Refractarios

Están compuestos por arcillas refractarias, que son arcillas porosas y que se caracterizan por su estabilidad a altas temperaturas.

Vitrocerámicas

Son uno de los materiales cerámicos más avanzados. Su atractivo radica en la combinación de la naturaleza cristalina de materiales cerámicos y vidrios. Su obtención comienza como un producto de vidrio común. En este punto, se aprovecha la capacidad de los vidrios para ser conformados. Una vez obtenido el producto con la forma deseada, se le somete a un tratamiento térmico, donde se llevará a cabo la cristalización del 90% del material vítreo. El dióxido de titanio actúa como núcleo a partir de los cristales. Las vitrocerámicas se caracterizan por su resistencia al impacto mecánico y al choque térmico.

El Vidrio

Es un material amorfo, transparente o translúcido, duro y frágil a temperatura ambiente. Es muy resistente a la mayor parte de los reactivos químicos y muy buen aislante del calor y de la electricidad.

• Arena de cuarzo: Es el componente principal del vidrio.
• Caliza: Componente estabilizante.
• Sosa: Actúa como fundente, rebajando la temperatura de fusión por debajo de los 1000 grados.

Como resultado, se obtiene un material viscoso y claro que, una vez extraído del horno, se enfría rápidamente y se pone quebradizo.

Variedades del Vidrio

Hay varios tipos de vidrios:

• Vidrio plano: Constituido por un 72% de cuarzo, 14% de sosa, 9% de cal y 5% de aditivos restantes. Para su fabricación se suele utilizar el proceso de flotación. El vidrio fundido se extrae del horno a través de una ranura llamada garganta, lo que da lugar a una barra de determinado espesor, la cual se desliza por un baño de estaño en el que la lámina flota a causa de su menor densidad.
• Vidrio hueco: Está constituido por un 73% de cuarzo, 16% de sosa, 9% de cal y 2% de aditivos restantes.
• Vidrio colado: Se representa en forma de lámina de distintos espesores. Se obtiene por método de colada y laminado. El vidrio se encuentra en una cubeta y sale de ella por su parte inferior, vertiéndose sobre una mesa de colado provista de un rodillo laminador refrigerado interiormente por agua, o bien se hace pasar por medio de dos rodillos laminadores.
• Vidrio prensado: Se fabrica vertiendo el vidrio fundido en el interior de un molde metálico y comprimiéndolo luego con una estampa.
• Fibra de vidrio: Se fabrica por extrusión. Lo hacen atractiva su bajo coste, inercia a los ácidos y alta resistencia a la tracción.

Derivados del Vidrio

Hay gran variedad de productos:

• Vidrio de ventana: Se obtiene a partir del vidrio plano, fabricándose en distintos espesores comprendidos entre 2 y 19 mm. Es un material transparente a la luz visible, pero no a la ultravioleta.
• Vidrio armado: Es vidrio colado en el que se ha introducido una malla metálica durante el proceso de laminado.
• Vidrio de seguridad: Es un vidrio plano que puede estar constituido por una o varias lunas. El vidrio de una sola luna está pretensado, es decir, ha sido calentado a unos 600 grados y a continuación enfriado rápidamente. El vidrio de varias lunas consta de dos o más láminas entre las que se colocan capas transparentes de un material sintético.
• Vidrio antirreflectante: Se trata de vidrio plano en cuyas caras va provisto de una capa dura y resistente que impide la reflexión de la luz.

Materiales Aglomerantes

Son materiales que, amasados con agua, tienen la propiedad de fraguar y endurecerse, lo que permite utilizarlos para aglutinar otros materiales heterogéneos empleados en la construcción.

• Aglomerantes aéreos: No contienen arcilla y solo fraguan y endurecen en contacto con el aire.
• Aglomerantes hidráulicos: Contienen arcilla en cantidad considerable.

El Yeso

Es un mineral. Se presenta en la naturaleza en grandes masas granulares o compactas. Es blanco lechoso. Se extrae de canteras que se explotan a cielo abierto. La calidad del yeso depende de la composición y la calidad de la materia prima. El yeso cocido se mezcla con una cantidad variable de agua para formar pasta o mortero. Es poco resistente a la mecánica y excesivo frente a la humedad.

Los Cementos

La reacción de fraguado de este cemento tiene lugar en dos fases: la primera es rápida, con una duración de 24 horas, y la segunda consiste en un endurecimiento que requiere un mes. El cemento Portland se presenta en forma de polvo de color grisáceo con una densidad de 2,9 a 3,1. A causa de su composición, es un producto de bajo precio en relación con su peso.

Plásticos Reforzados

Dos o más materiales, uno plástico y otro cualquiera.

Morteros de Cemento

Es una mezcla de aglomerantes con agua.

Hormigón

Es una mezcla en diferentes proporciones de cemento, arena, gravilla y agua. La cantidad de cemento por metro cúbico de hormigón determina su resistencia. Los áridos (arena, gravilla y gravas) influyen en mayor o menor grado en la resistencia del hormigón. En ocasiones, se añaden aditivos que tienen como misión mejorar o modificar propiedades.

Hormigón Armado

Se obtiene añadiendo al hormigón, antes de fraguar, un armazón de barras o varillas de acero dispuestas para que absorban los esfuerzos de tracción. Al endurecerse el hormigón, aprieta fuertemente las varillas de acero, quedando adherido a ellas por rozamiento. Así, en el caso de una viga, las varillas de acero se colocarán en la parte inferior, que es la que va sometida a los esfuerzos de tracción, mientras que el hormigón ocupará la zona superior, que está sometida a la compresión. De esta manera, se consigue que la viga resista adecuadamente.

Hormigón Pretensado

Si el hormigón armado se somete a esfuerzos de tracción demasiado elevados, puede agrietarse, dejando al descubierto la armadura de acero en una serie de puntos, con el consiguiente peligro de oxidación. Este inconveniente se soluciona utilizando el llamado hormigón pretensado. Una vez endurecido, intenta recuperar su longitud inicial.

Los Plásticos

Se engloba a un variado grupo de materiales de origen orgánico cuya importancia crece día a día. Estas moléculas reciben el nombre de polímeros. Los polímeros naturales, como la celulosa o las proteínas, están representados en la vida vegetal y en la animal, respectivamente. Destacan por su utilidad el poliestireno, polietileno y polipropileno. Las moléculas de alto peso molecular constituyen los materiales plásticos. Los polímeros poseen bajo coste de producción, alta relación a la resistencia, elevada resistencia al ataque químico, alta constante dieléctrica, pequeña conductividad calorífica y su mayor inconveniente radica en su baja temperatura de fusión y en su reducida resistencia al calor.

Reacciones de Polimerización

Los polímeros están constituidos por macromoléculas que se obtienen por la repetición de una unidad simple (unidad recurrente) que proviene de una molécula sencilla llamada monómero, mediante una reacción de polimerización.

• Polimerización por adición (poliadición): Consiste en la yuxtaposición de las unidades de un mismo monómero, es decir, cuando a partir de las moléculas sencillas se obtiene un polímero cuya masa molecular es múltiplo entero de la del monómero, no existiendo además liberación de moléculas.
• Policondensación: En este tipo de polimerización, se produce una reacción que, a la vez que une un monómero a una cadena de ellos, genera pequeñas moléculas de subproductos.

Tipos de Polímeros según su Estructura

• Termoplásticos: Son polímeros lineales, es decir, las moléculas solamente crecen en una dirección, y su estructura puede ser sencilla o ramificada. Cuando se calientan a temperaturas relativamente bajas, los débiles enlaces intermoleculares se rompen y posibilitan el deslizamiento entre las cadenas componentes del polímero.
• Termoestables: Este tipo de polímeros se caracterizan por presentar enlaces covalentes entre sus moléculas, de forma que se obtiene una gigantesca estructura reticulada. Cuando se calienta un polímero de este tipo, sus moléculas no deslizan. Son insolubles en la mayor parte de los disolventes orgánicos. Un ejemplo de esto es la baquelita.
• Elastómeros: Son polímeros formados por largas moléculas unidas de un modo muy disperso por enlaces fuertes. El ejemplo más típico es el poliisopreno. Cuando se añade cantidad de azufre, su proceso se llama vulcanización. Los elastómeros son materiales muy elásticos. Al aplicar una tensión, las cadenas de polímeros se estiran.

Plastificación de Polímeros

Un polímero se puede ablandar y hacer muy flexible añadiéndoles materiales orgánicos de bajo peso molecular denominados plastificantes.

Polímeros Termoplásticos

• Poliolefinas
• Polímeros vinílicos y acrílicos
• Fibras orgánicas
• Termoplásticos especiales

Poliolefinas

Las poliolefinas más importantes son el polietileno y el polipropileno.

Polietileno

Es uno de los más estables e inertes a los agentes químicos.

• Polietileno de baja densidad: Conocido también como polietileno ramificado a causa de que sus cadenas presentan múltiples ramificaciones. Debido a ello, su grado de cristalización es bajo y su densidad menor. Es uno de los polímeros más estables e inertes.
• Polietileno de alta densidad: En su estructura apenas existen ramificaciones, por lo que su grado de cristalización es alto, y la resistencia mecánica, rigidez y punto de fusión son mayores que en la variedad de polietileno anterior.

Polipropileno

El grado de cristalización del polipropileno industrial está comprendido entre el 60 y el 75%, pero debido a que sus cadenas poseen grupos laterales metilo, es un producto más rígido y con mayor punto de fusión que el polietileno. Es un material incoloro o de coloración clara.

Polímeros Acrílicos y Vinílicos

Son polímeros derivados de monómeros.

Poliestireno

Fue durante mucho tiempo el material plástico por excelencia, ya que por su alta fluidez en estado fundido permite fabricar objetos de formas complicadas y por inyección en moldes. Es un material amorfo, resistente, rígido y muy frágil. Con la adición de pequeñas cantidades de goma se obtiene el poliestireno.

Poliamidas

Se conoce comercialmente con el nombre de nailon. Su gran elasticidad, alta resistencia a la tracción y posibilidad de hilarlo en finísimos hilos, hacen de este polímero una de las principales fibras sintéticas. Las poliamidas son polímeros cristalinos que se utilizan como fibras textiles.

Poliésteres

Se obtienen en la policondensación de un ácido dicarboxílico y un dialcohol, por lo general el etilenglicol. Estos grupos, al igual que en las poliamidas, poseen un fuerte carácter polar que posibilita la formación de enlaces intermoleculares bastante intensos.

Termoplásticos Especiales

Se trata de un grupo de polímeros con un volumen de producción pequeño.

Fluoroplásticos

Se obtienen a partir del acetileno. Poseen una gran estabilidad térmica y gran tenacidad a temperaturas muy bajas. El más importante de todos es el politetrafluoroetileno, resistente a la acción de los ácidos, muy pequeño, buenas propiedades eléctricas, resistente a la abrasión, soporta altas temperaturas y es un excelente aislante.

Polímeros Termoestables

Son polímeros con estructuras tridimensionales.

Polímeros de Transición

Forman un grupo de transición entre los polímeros termoplásticos y los termoestables.

Resinas Epoxi

Su nombre se debe a la existencia de los grupos epoxi. Son venenosas en estado líquido y sus vapores irritan la piel, pero una vez que se han endurecido se vuelven inodoras, insípidas e inocuas. Aparte de su utilización como material estructural por sus altas características mecánicas.

Siliconas

la posicion del cilicio en el sistema periodico permita suponer k esta elemtno pueda formar compeustos analogos a los del carbono,la estrutura final de un polimero d silicona puede ser termoplastico,los elastomeros de silicona tienen una gran flexibilidad a temepraturas muy bajas y muestran alta resisntecia al envejecimiento y sal calor.Elastoemros aprimadamente el 68% de la porduccion de elastomeros emplea la fabricacion de neumaticos, todo los elastoemros poseen estruturas lineales con cademas my largas y enrolaldas unidad mediante enlaces dispersos,son materiales tipicamente amorfos y extraoridinariamente blandos,el oxigeno,la luz o el calor actuan lentamente rompiendo estos dobles enlaces y formando mas puntos de union intermolecualres.Elastoemros de origen natural el elastoemro natural por excelencia es el caucho constituido por repeticion de monomero isopeno,se obtien del arbol de la goma,el latex es una dispersion colidal del aspecto lechoso k se obtiene haciendo incisiones acanaldas,el latex una vez coagulado se lava y se amasa pro medi ode rodillo,para mejroa sus propiedade se soemte el caucho a vulcanizacion,en su fabricacion se suele añadir reofrmantes negros,y en la vulcanizacio nse obtien goma.