Materiales II. Materiales de Construcción. FÍS.

Categoria:

Física

Definición y generalidades. Material de construcción es todo cuerpo físico que integra o pueda integrar una realización tridimensional cualquiera de la Arquitectura, la Ingeniería, la Industria, la Tecnología, la Decoración y afines, colaterales o de ellas derivadas

La obra arquitectónica juega con un ente incorpóreo, el espacio, para cuya valoración necesita ser delimitado y fraccionado en ámbitos aislados, útiles y proporcionados a sus fines, conservando tal disposición durante un cierto tiempo; este tratamiento del espacio arquitectural queda confiado al m. que es el que, en definitiva, resuelve los problemas de privacidad, utilidad, funcionalismo, durabilidad y estética de la construcción. Esta síntesis de cualidades estéticas y utilitarias del m. ha dado origen a diversas teorías filosóficas tales como el hilemorfismo (v.), defendida por los peripatéticos, con sus sugerentes conclusiones sobre la forma sustancial y la materia sensible

Historia. Gran parte de los m. de c. anteceden al Homo sapiens sobre la Tierra y éste no ha hecho sino aprovechar sus propiedades en beneficio de sus conveniencias y usos. Los más primitivos y aparentes, la piedra, la madera y las pieles, se usan en el Paleolítico (v.) para la edificación de sombrajos, cabañas y tiendas. En el Neolítico (v.) comienza el uso de la piedra pulimentada con abrasivo de arena silícea y al final del periodo surge la cerámica (v.) en su morfología más tosca. La cita de Plinio sobre la invención del vidrio por unos mercaderes fenicios parece ilusoria y el único dato fidedigno sobre su uso primitivo procede de Siria en el s. XIV a. C

La conquista del metal determina enormes posibilidades para el hombre y tanta es su influencia que los periodos siguientes adoptan apelativos claramente metálicos: Edad del Bronce, del Hierro, etc. Los sumerios en Caldea descubren el bronce, s. XXXV a. C. y, en la propia Mesopotamia, 22 siglos más tarde, aparece el hierro, cuyo derivado más útil, el acero (v.), no se conoce hasta el s. v a. C. Los m. conglomerantes aéreos -la cal y el yeso- son conocidos por egipcios, griegos y romanos, quienes los difunden por Occidente. Los conglomerantes hidráulicos no aparecen hasta fines del s. XVIII y, si bien es cierto que los constructores antiguos dispusieron de argamasas capaces de endurecer en medio húmedo merced a la adición de puzolanas a la cal, no puede, en rigor, hablarse de auténticos m. hidráulicos hasta que no se lograron las técnicas de cocción a altas temperaturas. La conquista de los m. plásticos o resinas (v.) sintéticas es ya un hecho y tan pronto como se resuelvan dificultades de moldeo, una gran mayoría de m. clásicos se verán desplazados, con enormes ventajas en peso muerto, estabilidad química y constantes mecánicas resistentes

El Inst. Hudson de Futurología (EE. UU.), en sus especulaciones sobre el año 2000, cita como probables, entre otras numerosísimas, las siguientes innovaciones tecnológicas: m. básicos resistentes a elevadas presiones y temperaturas; m. totalmente nuevos en las ramas de plásticos, vidrios, aleaciones y cerámica; vestimentas generales de papel; nuevas técnicas arquitectónicas tales como bóvedas geodésicas, cubiertas tensadas y láminas presurizadas; automación y mecanización total del hogar; nuevo equipamiento de edificios, vidrio de transparencia variable, climatización termoeléctrica, iluminación fosforescente; métodos de rápida repoblación forestal; reguladores de altas temperaturas; aparición de las megalópolis; pistas y aceras móviles, etc. No es, por tanto, aventurado afirmar que nos hallamos en un momento de amplísimas perspectivas hacia revolucionarios avances a pocos años vista, en punto a m., técnicas y aplicaciones edificatorias

Propiedades. Como inherentes a la materia (v.), de la que es parte finita, el m. posee propiedades esenciales: la extensión, la masa y la divisibilidad; organolépticamente, la forma es también esencial, pues de ella depende su adecuación o su ineptitud para un fin constructivo determinado. Importantes son, asimismo, la textura, el color, la calidad, el tacto, la compacidad, la permeabilidad y el aislamiento (térmico y fónico). Con vistas a su resistencia a las fuerzas, su elasticidad (v.), plasticidad, fragilidad y dureza tienden a equilibrar los esfuerzos a que se vea sometido, sobreviniendo, en caso contrario, roturas y desgastes. Tratándose de piezas estructurales de sostén de las construcciones, es básica su resistencia a los esfuerzos primarios de compresión, tracción, corte, flexión y torsión, así como a las resultantes de dos o más de ellos

El ensayo de materiales. Para evaluar las posibilidades de un m. de c. y garantizar su futuro comportamiento en la obra, se le somete a investigaciones y pruebas -ensayos- sujetos a una normativa fija, que permiten la medición de valores cuantitativos proporcionales a sus constantes tecnológicas, sin necesidad de operar sobre estructuras completas; basta, en efecto, ensayar trozos o fragmentos -probetas- para deducir conclusiones y cifras. El ensayo puede ser organoléptico, para apreciar propiedades sensibles, o tecnológico, para las intrínsecas. Hay, además, ensayos de elección, para utilizar el m. más adecuado en cada caso, y ensayos de comprobación. para poner de manifiesto que el m. elegido reúne las constantes mínimas necesarias para su empleo. Los ensayos tecnológicos se realizan con dispositivos especiales -máquinas de ensayos- capaces de producir esfuerzos trasmisibles a las probetas, con las menores pérdidas posibles

Resumen descriptivo de materiales. Piedra natural. Arrancada mediante laboreo y explotación de las canteras, labrada o cortada después, se halla integrada por minerales de los que dependen su estabilidad, estructura, color, peso, resistencia y dureza, todos ellos decisivos para su empleo en obra. Pese a nuevos m. y al avance en procedimientos constructivos, la nobleza y empaque de la piedra, así en Arquitectura como en Escultura y Decoración, no admiten la menor competencia y la progresiva restricción en su uso es debida a factores económicos. Las rocas ígneas -plutónicas o volcánicas- son las más duraderas; las sedimentarias, aunque, en general, menos estables, son también apreciadas y, en fin, las metamórficas, muy especialmente los mármoles, adquieren coloraciones, veteados y calidades variados

La nomenclatura morfológica de la piedra natural varía con su empleo y ubicación en obra; así tenemos el sillar, sillarejo, mampuesto, losa, placa, adoquín, bordillo, peldaño y el m. suelto como la grava, el balasto, etc

Madera. M. siempre de actualidad, dotado de positivas ventajas -docilidad de labra, baja densidad, aislabilidad, resistencia a la tracción, belleza, calidad, etc.-, al lado de serios inconvenientes -combustibilidad, inestabilidad morfológica y volumétrica, atacabilidad xilofágica, etc.-, amén de particularidades estructurales que, si abundan o se agigantan, comprometen las constantes tecnológicas de las piezas, como ocurre con la fibra vegetal revirada, el crecimiento curvo, la acebolladura, el nudo y la grieta

La resistencia mecánica de la madera crece con la rectitud de su fibra, con la compacidad e índice de lignificación y con el grado de sequía. Por su estructura de fibra longitudinal, es un m. idóneo para el trabajo por tracción paralela a la misma y, por tanto, para el de flexión normal a ella, pudiendo alcanzar flechas considerables, antes de su rotura. Cada vez se usa menos, salvo en el medio rural, la madera sin tratamientos, por las enormes ventajas que éstos reportan; citemos, entre ellos, la desecación -natural o artificial-, la compresión, la laminación y las impregnaciones diversas, tales como la baquelización y la metalización que aumentan la durabilidad, la resistencia y la estabilidad morfológica

Otros m. de origen vegetal son el corcho, la caña, la paja y las fibras textiles, con numerosas aplicaciones constructivas

Cerámica (v.). Las piedras artificiales cerámicas o calientes tienen su origen en las propiedades de la arcilla (v.), árido térreo complejo dotado de gran plasticidad amasado con agua, pero transformable por cocción en un producto estable y resistente. El arte cerámico, además de sus realizaciones estéticas, suministra dos grandes grupos de m. constructivos: los porosos, rezumables al agua, y los compactos e impermeables. En el primero figura el ladrillo -con toda su profusa morfología-, el bloque cerámico, la teja, las tuberías y ciertos solados toscos o típicos; en el segundo están las lozas -grosera, media y fina-, el llamado gres y las porcelanas. El azulejo, tan usado para revestimientos, es una loza media; la llamada porcelana vitrificada se emplea para aparatos sanitarios de calidad. Los caracteres de un buen m. cerámico son el sonido metálico por percusión y la ligereza de peso -signos de correcta cochura- y su regularidad y perfección morfológica

Al lado de los m. cerámicos hay que citar el vidrio (v.), procedente de mezclas de silicatos fuertemente calentadas hasta estado pastoso y conformadas después, según su destino. El moldeo se realiza por soplado, estirado, laminado, colado o prensado. La morfología comercial es extensísima, existiendo vidrios planos (transparentes, traslúcidos, opacos, coloreados, estriados, etc.), ondulados (utilitarios y decorativos), moldeados (gruesos, prismáticos con los que se construyen bóvedas y tabiques), inastillables (inofensivos en caso de rotura), atérmicos, aislantes y otros. La fibra de vidrio posee el más bajo coeficiente de transmisión térmica, por cuya razón es usadísima bajo diversas manufacturas

Piedra artificial conglomerada o fría. Integrada por reagrupación de fragmentos pétreos naturales -los áridos- merced a productos conglomerantes que, al hidratarse, adquieren cohesión y dureza progresiva. Los áridos pueden ser de mina, de río, de playa o artificiales por machaqueo. Por el tamaño de sus granos adquieren, en sentido descendente, nombres tales como gravón, morro, grava, gravilla, arena, polvo, limo, etc., siendo en ellos cuestión capital la posibilidad de adquirir máxima compacidad, lo que se logra mediante el estudio de curvas granulométricas de sus mezclas

Los conglomerantes son compuestos químicos amorfos, anhidros y pulverulentos que, al incorporar agua, cristalizan, insolubilizándose; la papilla resultante de la mezcla de un conglomerante con el agua comienza a perder fluidez, aumentando progresivamente su viscosidad -fraguado- hasta alcanzar el estado sólido, rígido y resistente -endurecimiento- que se prolonga con el tiempo, según una curva parabólica. Hay conglomerantes en que este fenómeno sucede solamente en medio seco -conglomerantes aéreos, yeso, cal- y otros, además, en medio húmedo -conglomerantes hidráulicos, cementos y caleshidráulicas-, que son los más usados hoy día por la universalidad de sus aplicaciones

Todas las piedras artificiales proceden de los tres tipos primarios de mezclas llamados hormigón -grava, arena, conglomerante y agua-, mortero -sin gravay pasta -sin grava ni arena-. Las piedras artificiales aéreas más usadas son las elaboradas in situ, tales como los guarnecidos, tendidos, jaharrados, revocos y estucos, prefabricándose también ladrillos, bloques, placas y otros elementos. Las piedras artificiales hidráulicas se prestan a los más diversos usos que culminan con la adición de productos y fibras diversas -los amiantos- que les trasmiten incombustibilidad, flexibilidad y ligereza

Metales (v.). Gran familia de m. de c. cuya importancia y usos se basan en las singulares propiedades siguientes: constancia de comportamiento, gran resistencia en relación con su volumen y aptitud para soportar solicitudes mecánicas antagónicas, como la compresión y la tracción. El más importante es el hierro y, en segundo lugar, el aluminio

1) Hierro (v.). La morfología industrial de los hierros de construcción es variadísima. De fundición se obtienen tuberías, calderas, radiadores, bañeras, cocinas y útiles varios. De acero, los perfiles, barras esbeltas de sección en T, en U, en L y otras, muy usadas para estructuras; los llamados hierros universales, varillas de sección circular, cuadrada, rectangular o poligonal, las chapas, las tuberías, los hierros de unión -remaches, roblones, tornillos, pasadores, clavos y puntas-, los elementos de tracción -cables y cadenas- y, finalmente, la cerrajería, con la variadísima gama de cierres comerciales, carpintería metálica, herrajes de colgar y de seguridad y las cerraduras

2) Aluminio (v.). Es un metal de escasa densidad -casi un tercio de la del hierro-, blando, trabajable, resistente -sobre todo aleado- y prácticamente inoxidable. Su morfología industrial coincide, en gran parte, con la del hierro, existiendo, pues, perfiles, universales, chapas y similares

3) Otros metales. También tienen aplicación en la construcción el plomo -planchas, tubos y alambres-, el estaño -barras para soldadura- y algunos otros. Entre las aleaciones más usadas se encuentran los bronces y los latones

Plastómeros y elastómeros. M. de génesis química, obtenidos por medio de polimerización (v.) o condensación de monómeros orgánicos naturales o sintéticos, de bajo punto de reblandecimiento y con gran aptitud para el moldeo. A los primeros se les llama resinas sintéticas, por su similitud con las naturales

Los plastómeros más usados en construcción son los celulósicos -vidrios inastillables, aislamientos, tuberías, pinturas y barnices-, vinílicos -revestimientos, impermeabilizaciones, tuberías, pavimentos, persianas-, etilénicos -recipientes, tuberías y difusores lumínicos-, acrílicos -vidrios orgánicos flexibles, permeables a los rayos ultravioleta, lucernarios, cúpulas-, fenólicos -perfiles laminados, manipuladores eléctricos, enchapados-, amínicos -material eléctrico aislante, barnices, adhesivos, revestimientos, tejidos-, silícicos -lubricantes, barnices hidrófugos y dieléctricos-, epóxidos -esmaltes, solerías, adhesivos, tubos, revestimientos- y otros

Los elastómeros más importantes son los estirenos -cuyos usos coinciden con los del caucho natural- y los cloroprenos -de los que se obtienen mangueras, juntas estancas de dilatación, correas y transmisores-. Estos m. se moldean, para sus múltiples usos, por compresión, inyección, extrusión, laminación o soplado, aprovechando su bajo punto de reblandecimiento. Sus perspectivas como m. constructivos son, hoy día, incalculables

V. t.: METALES; MATERIA; ARQUITECTURA

A. CAMUÑAS PAREDES

BIBL.: F. ARREDONDO, Estudio de materiales, Madrid 1964; J. BERGóS, Materiales y elementos de construcción, Barcelona 1953 A. DIETZ, Materials oj construction, Londres 1968; M. DURIEZ, Matériaux de construction, París 1962; B. H. KNIGHT, Builder’s materials, Londres 1968; F. SORIA, Estudio de materiales, Madrid 1967.-Revistas: "Annales de FInstitut Technique du Bátiment", París; "Building materials digest", Londres; "Cementohormigón", Madrid; "Informes de la Construcción", Madrid; "Rev. de Obras Públicas", Madrid; "Rev. des Matériaux", París; "Ricerca Scientifica", Milán