Docente: Santiago Trujillo Tamayo MSc.
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Carrera de Ingeniería Civil - Semestre 2021-01
Semana 1,2
Introducción, materiales materiales que se utilizan en la construcción. Variabilidad en materiales de construcción
Carrera de Ingeniería Civil - Semestre 2021-01
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Materiales de construcción Definición
Los materiales de construcción son todos los elementos o cuerpos que integran las obras de construcción, cualquiera que sea su naturaleza, composición y forma, de tal manera que cumplan con los requisitos mínimos para tal fin. Desde sus orígenes, los seres humanos han modificado el entorno para adaptarlo a sus necesidades. Para ello, han empleado todo tipo de materiales. - Prim Primer ero o fu fuer eron on llaa ar arci cilllla, a, p pie iedr draa y la m mad ader era. a. - Con el prog progreso reso ssee hiz hizo o pos posible ible d dispo isponer ner de otro otross mat material eriales, es, co como mo el vidri vidrio, o, al acero, acero, el cemento y el hormigón. - Hoy en día el cemen cemento to y llos os polímero polímeros, s, ref reforzad orzados os con fibra d dee vidr vidrio io u otros otros ad aditivo itivos, s, est están án comenzando a imponer su supremacía como materiales de construcción. Importancia
La elección del material ad adecuado ecuado depende, en cada caso, de múltiples múltiples factores de ttipo ipo físico, químico, mecánico, estético, económico, factores que a veces se contraponen y hacen necesario un estudio riguroso que permita encontrar la solución más apropiada. 3
Clasificación de los materiales de construcción
Hormigón Acero Uso en Estructuras
Madera Caña guadua Vidrio
Materiales de Construcción
Piedra Arcilla Otros
Metálicos Orgánicos Sintético 4
Hormigón El concretoy pasta. (hormigón) es una mezcla de de cemento dos componentes: agregados La pasta, compuesta portland y agua, une los agregados, normalmente arena y grava, creando una masa similar a una roca. La pasta se compone de materiales cementantes, agua y aire atrapado o aire incluido (intencionalmente incorporado). inc orporado). La calidad del concreto depende de la calidad de la pasta y del agregado y de la
Fig. Variación de las l as proporciones usadas en concreto
unión entre los dos. En un concreto adecuadamente confeccionado, cada y toda partícula de agregado es completamente cubierta por la pasta y todos los espacios entre las partículas de agregados se llenan totalmente con pasta. 5
Hormigón Elementos obtener un hormigón de mala calidad 1. Exceso depara confianza.
- El maestro maestro ssii sabe. sabe...! ..! - La empresa empresa me garant garantiza iza la calida calidad d 2. Desconocimiento de los materiales 3. Desconocimiento de de normativa la elaboración 4. Desconocimiento
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Hormigón
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Hormigón
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Hormigón Elementos participantes del hormigón
% en Volumen
Aglomerante (cemento hidráulico)
10 – 15 %
Áridos granulares
65 – 75 %
Agua
15 - 20 %
Aire ocluido
1 – 2 %
Aditivos y Adiciones (eventuales (eventuales))
% variable
Aglomerante.- es todo material que en estado pastoso se adhieren fácilmente a otros materiales Aglomerante. Áridos . Áridos .- roca que sufre un proceso de tratamiento industrial para convertirla en material granular (pequeños trozos de roca) Agua. Agua .- reacciona con el cemento para hidratarlo Aire ocluido.ocluido.- puede encontrarse como elemento accidental (aire atrapado) o como elemento intencional (aire incorporad i ncorporado). o). producto incorporado en el momento del amasado del hormigón, con el objetivo de Aditivos y adiciones.modificar las propiedades de la mezcla en estado fresco y/o endurecid endurecido o
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Hormigón Cuanto menos agua se usa, mejor es la calidad del concreto. Ventajas de la disminución de la cantidad de agua: - Aumen Aumento to de la re resiste sistencia ncia a la compresión compresión y de la resistencia a flexión - disminución Dismi Disminució nución n de delalaabsorción permea permeabilida bilidad, d, entonce entonces y aumento de las estanquidad (hermeticidad) - Aumen Aumento to de la re resiste sistencia ncia a la intempe intemperie. rie. - Mejor unión entr entree con concreto creto y ar armadur madura. a.
Diez cilindros de pasta de cemento con
- Reduc Reducción ción de la ccontra ontracción cción (retracc (retracción, ión, encogimiento) y de la fisuración (agrietamiento, fisuramiento) - Menor Menores es ccambio ambioss de volum volumen en ca causad usado o por el humedecimiento y el secado
relaciones agua-cemento de 0.25 a 0.70. La faja indica que cada cilindro contiene la misma cantidad de cemento. El aumento del agua, diluye el efecto de la pasta de cemento, aumentando el volumen, reduciendo la masa volumétrica y disminuyendo la resistencia
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Hormigón Elementos participantes del hormigón
Aglomerante.- es todo material que en estado pastoso se adhieren fácilmente a otros materiales. Tipos materiales aglomerantes: Pétreos: yeso, cal, arcilla… Hidráulicos: cementos, cales hidratadas… Hidrocarbonados: betún, alquitrán…
(10 - 15%) NTE INEN: 152 – 490 - 2380 Cualquier cemento, que fragua y se endurece con agua debido a la reacción química entre el agua y el cemento Cemento hidráulico
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Acero El hierro en estado puro no posee la resistencia y dureza necesarias para las aplicaciones de uso común. Sin embargo, cuando se combina con pequeñas cantidades de carbono se obtiene un metal denominado acero, cuyas propiedades varían en función de su contenido en carbono y de otros elementos en aleación, tales como el manganeso, el cromo, el silicio o el aluminio, entre otros.
Características
--
R Eleássitsitceoncyiatenaz Capa Capazz de ssop opor orta tarr gr gran ande dess de defo form rmac acio ione ness si sin n romperse. Los eleme elemento ntoss de acer acero o son fác fácile iless de unir, unir, entre entre ellos o con otros componentes.
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Acero Uso:
Los productos de acero utilizados en la construcción pueden clasificarse:
1. El acerose estructural emplea en placas, barras, conductos, formas
2. Productos de conexión utilizados para conexiones estructurales, incluyendo pernos,
estructurales, etc.
tuercas y arandelas.
3. Armaduras de acero utilizadas para reforzar el hormigón
4. Productos misceláneos para aplicaciones tales como encofrados y moldes
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Madera La madera es un producto natural y renovable que se obtiene de los árboles. árboles. Los ingenieros civiles y de la construcción construcción deben comprender la forma en que crece el árbol y la natur naturaleza aleza anisotrópica de la madera, con el fin de poder diseñar y construir adecuadamente estructuras de madera. Características
-
Po Pose seee ccon ondu duct ctiv ivid idad ad té térm rmic icaa La m mad ader eraa se seca cada da aall ai aire re es es un b bue uen n ai aisl slan ante te eléctrico. Elasticidad
-
Ca Capa paci cida dad d de am amor orti tigu guac ació ión. n. Ligereza. Ca Cará ráct cter er d dee ma mate teri rial al n nat atur ural al ren renov ovab able le..
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Madera Uso
Se emplea para la construcción de elementos estructurales, como vigas, columnas. Fabricación de estructuras portantes, uso en techos, paredes o escaleras.
Se paratemporalmente los encofradoslas delosas hormigón armado y parautiliza sustentar (puntales).
Asimismo, se utiliza para la fabricación de puertas y ventanas, en la decoración de interiores, etc.
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Madera
Baja resistencia a la compresión
Defectos
Grietas de origen biológico
Caña guadua La caña guadua es un bamb bambú ú leñoso que cre crece ce en regiones regiones tropicales y sus tallos puede pueden n alcanzar una altura aproximada de 30m. Esta especie especie sobresale entre ot otras ras de su género por las propiedades eestructurales structurales de sus tallos, como la relación peso – resistencia (similar o superior al de algunas maderas), siendo incluso comparado con el acero y con algunas fibras de alta tecnología, considerando que la capacidad para absorber energía y admitir una mayor flexión. Características
-
Plant Plantaa mu much cho o má máss de dens nsaa
-
madera Cr Crec ecee mucho mucho m más ás rráp ápid ido, o, por por lo cu cual al pu pued edee ser ser un recurso renovable. Las Las fi fibr bras as de la ca caña ña gu guad adua ua pu pued eden en te tene nerr resistencia como el hierro y más flexible.
-
y re resi sist sten ente te qu quee la
Su costo costo en en lo loca calilida dade dess p pue uede de ser ser me meno nor. r.
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Caña guadua Uso
Se la vende para puntal de la construcción, fundición de lozas y andamios
Elementos usados en cabañas, hoteles, corrales, porquerizas, gallineros
Elemento en la construcción, para la instalación de lozas y entrepisos, cortinas rompevientos, y en la protección de cultivos bajo invernadero de la floricultura y de hortalizas.
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Vidrio Los vidrios se obtienen fundiendo en un horno una mezcla de arena, cal y sosa. Cuando dicha mezcla está fundida, se le da la forma correspondiente y después se deja enfriar. Hay varios métodos de obtención de la forma (soplado, estirado, flotado, etc.) y de tratamiento posterior (laminado, templado, coloreado, etc.). Todo ello hace que se puedan obtener multitud de productos vítreos diferentes, y que el vidrio tenga muchísimas aplicaciones Características
-
Re Resi sist steenc ncia ia a lo loss imp impaact ctos os Ais isllamien iento ttéérmico Ais isllamien iento ac acú ústico Filtrado de llaa luz Función eesstética Co Comu muni nica caci ción ón eent ntre re el el ex exte teri rior or y eell in inte terio riorr Se Sepa para rado dorr d dee amb ambie ient ntees.
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Vidrio Uso
Como cristales decorativos
Aplicaciones del vidrio en techos, pisos, mamparas, puertas, paneles o muros, escaleras, barandales
Canceles de baños y lavabos, las puertas de vidrio de los muebles de baño, espejos, los gabinetes, e incluso todas las cubiertas de la cocina
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Materiales no estructurados Rocas Las rocas son uno de los materiales de construcción más antiguos. Se extraen de canteras y, posteriormente, se labran, hasta conseguir la forma, el tamaño y el acabado que se necesita. Clasificación: Según su origen se clasifican en:
Ígneas o magmáticas:
Sedimentarias: Se forman por
Se forman
erosión y acumulación de
mediante el enfriamiento y la cristalización de un magma.
sedimentos que, posteriormente, se compactan.
Metamórficas: Se forman a partir de la transformación de otras rocas, sometidas a altas presiones y temperaturas.
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Rocas Granitos: Son rocas de origen magmático. Duras, densas y resistentes a los
esfuerzos de compresión condiciones ambientales. pueden tallar y pulir, con lo que ysea las consigue que sumedio superficie adquieraSeun brillo intenso. Los hay de distintos colores. Usos: Construcción de muros, pavimentos y encimeras. Calizas: Son rocas de origen sedimentario, formadas por la acumulación de
sedimentos ricos en carbonato de calcio (huesos, conchas, caparazones). Se tallan con facilidad. Tienen gran porosidad y son sensibles a la acción de la lluvia ácida. Usos: Construcción de muros y en la fabricación de cemento.
Areniscas: Son rocas sedimentarias, de textura granulada, formadas por
arenas unidas con cementos naturales. Existen en distintos tipos (silícea, caliza, arcillosa, ferruginosa), con diferentes resistencias, durezas y colores. Usos: Construcción como elemento arquitectónico y decorativo, principalmente para pavimentar suelos gracias a su dureza y disponibilidad
de modelos y colores que van del café, tono crema, rojizo, rosáceo.
Rocas Pizarras
Son rocas metamórficas. Duras, densas y compactas. Sus colores van desde el negro hasta el ocre. Usos: Cubiertas para tejados y para revestir pavimentos, ya que son fáciles de separar en láminas (lajas) y son impermeables. Mármoles
Son rocas metamórficas. Pueden encontrarse en una gran variedad de colores, tonalidades y dibujos. Al igual que los granitos, se pueden tallar y pulir. Ofrecen gran resistencia a la compresión, tienen gran densidad y dureza, pero son sensibles a la acción de los l os ácidos. Usos: Se emplean en encimeras y para revestir paredes y suelos. Grava
Las gravas son fragmentos de roca cuyo diámetro es superior a los 5 mm e inferior a los 5 cm.
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Usos: Se emplean en la elaboración de hormigón.
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Materiales de unión y materiales compuestos Mediante la pulverización y tratamiento de distintos tipos de rocas se obtiene la materia prima para fabricar conglomerantes utilizados en construcción: construcción: Cal : Es el óxido de calcio (CaO), procedente de la calcinación de rocas calizas. Uso: Utilizado como componente, se mezclada con arena en la elaboración elaboración de morteros de unión o de revestimiento. Yeso: Proveniente del mineral del mismo nombre, y se obtiene por medio de un proceso que elimina la mayor parte de la humedad, dando como resultado un polvo blanco y suave que se endurece o fragua al mezclado con el agua. Uso: Se emplean en encimeras y para revestir paredes y suelos, ya que proporciona superficies suaves y lisas sobre las que se puede pintar y empapelar con facilidad. También se utiliza para construir elementos prefabricados, como planchas, paneles, molduras, etc.
Cemento: Es una mezcla de yeso, piedra caliza y arcilla, que se tritura y calcina en un horno y después se enfría y se muele para formar un polvo de color gris. Uso: Se emplea como aglomerados; especialmente en morteros y hormigón.
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Materiales de unión y materiales compuestos Mortero: Es una mezcla de uno o más conglomerantes (generalmente, yeso, cal o cemento), arena y agua. Cuando el conglomerante y la arena se amasan con agua, la mezcla da lugar a una pasta que, después, fragua y se endurece, como consecuencia de unos procesos químicos que se producen en ella. Uso: Se emplea para unir elementos de construcción, como piedras y ladrillos, fijar baldosas y baldosines y recubrir exteriormente las construcciones.
Hormigón Formado por una mezcla de un 55% a un 75% de materiales inertes, como la arena y la grava; de un 25% a un 40% de un aglomerante, como el cemento, y agua. Uso: Se emplea para construir cimientos, columnas, vigas, muros, aceras, etc., como también en la elaboración de prefabricados.
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Arcilla La arcilla se compone de un grupo de minerales aluminosilicatos formados por la meteorización de rocas feldespáticas, como el granito. El grano es de tamaño microscópico y con forma de escamas. Esto hace que la superficie de agregación sea mucho mayor que espesor, lo que permite ggran ran almace almacenamiento aguasupor adherencia, dando un plasticidad a namiento la arcilla de y provocando la hinchazón de algunas variedades. Características
-
Al ser ser mezcla mezclada da co con n ag agua ua,, ad adqu quie iere re pla plast stic icid idad. ad. Al sec secar arse se eess re resi sist sten ente te y m man anti tien enee la fo form rma. a. Cuando Cuando se som somet etee al fuego, fuego, per perdur duraa ssu u form formaa en en el el tiempo. Soport Soportaa una una amp amplia lia gam gamaa d dee ttemp empera eratur turas, as, seg según ún ssu u composición.
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Arcilla Tipos y Uso
Barro Mezcla semilíquida de agua y tierra compuesta por sedimentos, partículas de polvo y arcilla. Uno
Cob Mezcla de barro, arena y paja que se aplica a mano para construir muros.
Adobe Ladrillos de barro, o barro y paja, secados al sol. Con ellos se construyen diversos tipos
de losrefugios. primerosSemateriales usados para usa para dar
Modo bastante natural y muy eficaz de edificación
de elementos como paredes,constructivos, muros y arcos.
terminación de calidad.
para viviendas.
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Arcilla Tipos y Uso
Cuando la arcilla se calienta a elevadas temperaturas (900 °C o más), esta se endurece, creando los materiales cerámicos:
Ladrillo Se basa en el concepto de utilización de barro arcilloso para la ejecución de muros, producto
Teja Pieza cerámica elaborada con arcilla cocida, destinada a canalizar el
Gres Pasta cerámica, formada por arcilla, sílice y feldespato. Empleado en pavimentos y
de la cocción a altas temperaturas.
agua lluvia, nieve o el de granizo hacia el exterior
revestimientos de baldosas, se pueden fabricar sanitarios,
los edificios.
tuberías de saneamiento.
Arcilla Tipos y Uso
De un tipo de arcilla muy fina llamada bentonita se obtiene:
Azulejo O ladrillo azulejo, es una cerámica esmaltada similar a la baldosa empleada tanto en el
Lodo bentonítico Tipo de arcilla de muy alto límite lí mite líquido, es decir, a pesar de que se le añada mucha agua, la mezcla no pierde estabilidad o consistencia. Empleada para
revestimiento deexteriores. superficies interiores como
contener tierras cimentación. y zanjas durante las tareas de
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Metálicos Tipos:
Acero Es un material resistente, elástico y tenaz, capaz de soportar grandes deformaciones sin romperse. Uso: Empleado en la fabricación de estructuras y para armar el hormigón (hormigón armado). También se utiliza en escaleras, rejas, barandillas, etc. Aluminio Metal que tiene 1/3 de la densidad del acero, buena conductividad térmica y eléctrica, alta relación resistencia-peso, no se oxida, alta reflectividad. Uso: Se utiliza en puertas, ventanas, cerramientos, etc. Zinc Es un metal no ferroso que entrega una solución efectiva para revestir edificios expuestos a condiciones condi ciones climáticas.
Uso: Techumbres, canalones, tubos, limahoyas, cornisas, etc.
Metálicos Tipos:
Titanio Es un metal de transición de color gris, baja densidad y gran dureza. Uso: usado en techos, revestimiento de madera y columnas, esculturas, placas y monumentos Cobre Metal de color pardo rojizo, brillante, dúctil, muy maleable, resistente a la corrosión y buen conductor de la electricidad y el calor. Uso: Se emplea en la fabricación de conductos, en las instalaciones de fontanería y calefacción, y en las instalaciones eléctricas. Plomo Metal sólido de color gris azulado, blando, maleable, dúctil, de elevada densidad y mal conductor de la electricidad. Uso: usado en techos, forros de tanques y cables para electricidad.
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Metálicos Tipos:
Hierro Es un metal maleable, tenaz, de color gres plateado y magnético. Uso: en estructuras metálicas, carpintería metálica,
cerrajería, conformación de tubos, chapas, etc.
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Orgánico Tipos:
Madera Es un material natural que procede de los troncos de los árboles, es duradero. Uso: Empleado en vigas, vigas, estructuras portantes como techos, techos, paredes o escaleras. También se utiliza para los encofrados de hormigón armado y para sustentar temporalmente los forjados (puntales). Contrachapado Consiste en hojear los troncos de los árboles mediante grandes maquinas, a fin de obtener unas finas planchas de madera llamadas «láminas». Uso: Cubiertas, forjados, encofrados, cerramientos, vigas mixtas. OSB Son tableros formados por sucesivas capas prensadas de virutas de varios centímetros, para conseguir una mayor estabilidad y resistencia.
Uso: Revestimiento de paredes y suelos.
Orgánico Tipos:
Linóleo Fabricado con materias primas de origen vegetal como el aceite de linaza, piedra molida, corcho o resina. Esta mezcla se une al yute y se adhiere al suelo. Uso: Recubrimientos de suelos
Caña Guadua La caña gu guadua adua es un bambú le leñoso ñoso con buena relación peso – resistencia, alta capacidad para absorber energía y admitir mayor flexión Uso: columnas, estructuras, bahareque y acabados de exteriores e interiores de viviendas incluyendo el parquet y tableros; además, andamios para encofrado, encofrado, losetas, muebles rúst rústicos, icos, envases, marcos, esterillas y artesanías.
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Sintético Tipos:
PVC El policloruro de vinilo (PVC) es el plástico que surge a partir de la polimerización del monómero de cloroetileno. Uso: Utilización en la tubería y elementos que van a estar en contacto con el agua y a la intemperie. Polietileno Plástico que del que puede extruirse para elaborar fibras, resistente al agua y a los disolventes . Uso: Como barra hidrófuga del suelo (colocada entre la tierra y el piso como capa impermeable) Poliestireno Resina sintética empleada en la fabricación de lentes plásticas y aislantes térmicos y eléctricos. Clases: Poliestireno expandido aislamiento térmico
Poliestireno extrusionado aislante térmico impermeable
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Sintético Tipos y Uso:
Polipropileno Como sellante, en canalizaciones diversas, y en
Poliuretan En forma de espuma se emplea como
ETFE Como alternativa al vidrio en
geotextiles.
aislante
cerramientos
EPDM Como lámina impermeabilizante y en juntas estancas
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Bibliografía
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de
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