CAPITULO I: PROPIEDADES GENERALES DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCIN

GENERALIDADESEs obvio que un adecuado conocimiento de las propiedades de los materiales a utilizar es de fundamental importancia en la construccin, mantenimiento o reparacin de una obra de arquitectura o ingeniera. Pero no menos importante es este aspecto en la etapa de diseo y proyecto de la misma.El desconocimiento o conocimiento imperfecto de las posibilidades y limitaciones de los materiales a utilizar (es decir de sus propiedades) puede traducirse en una imposibilidad de ejecutar correctamente el diseo previsto y, por lo tanto, en el abandono parcial o total del proyecto.Por otra parte el desconocimiento o el conocimiento imperfecto de las propiedades de los materiales traen como consecuencia la limitacin del proyectista para el desarrollo de su idea, dada su inseguridad sobre las posibilidades de realizacin de su concepcin y la performance en servicio de la obra.Si consideramos la naturaleza de las magnitudes puestas en juego al momento de analizar las diferentes propiedades, podemos clasificarlas en fsicas, qumicas, mecnicas y tecnolgicas, haciendo la salvedad que las propiedades a estudiar en esta ctedra, son las que interesan desde la perspectiva de la utilizacin de los materiales en arquitectura, ya que obviamente las propiedades de los materiales constituyen un nmero mayor, pero muchas de ellas carecen de importancia en el uso de los mismos en la construccin. Un resumen (al que podran agregarse nuevas subdivisiones y casos particulares) es el que se indica a continuacin:

Propiedades Fsicas Densidad y/o peso especfico Porosidad Capilaridad HigroscopicidadPropiedades Trmicas Transmisin de calor Reflexin de calor Propiedades Acsticas Transmisin y reflexin del sonidoPropiedades pticas Calor y reflexin de la luzPropiedades Qumicas Composicin qumica Estabilidad qumicaPropiedades Mecnicas Resistencia Tenacidad Elasticidad Plasticidad Isotropa Rigidez Dureza

Propiedades Fsicas

Pueden agruparse bajo esta denominacin genrica aquellas propiedades cuya variacin no va acompaada de una alteracin del material, que se comporta generalmente en forma pasiva frente a la accin del medio que lo rodea. Densidad y/o peso especficoA los fines prcticos de esta materia no haremos en adelante distinciones entre la masa (propiedad intrnseca de la materia, independiente del marco de referencia) y el peso de un cuerpo (fuerza correspondiente a la accin de un campo gravitatorio sobre la masa del mismo).Hecha esta salvedad, en lo sucesivo asumiremos como sinnimos a los conceptos densidad y peso especfico de un material.Peso especfico= (Peso del Cuerpo)/ (Volumen del cuerpo)Estrictamente densidad es el cociente entre masa y volumen del cuerpo. El peso especfico se expresa en unidades de peso por unidad de volumen, por ejemplo: kg/m3, ton/m3, kg/dm3, kg/lt, g/cm3, etc.Para calcular la densidad de un material ser necesario determinar sobre una porcin del mismo el peso (con una balanza) y el volumen. Si el volumen responde a una forma geomtrica conocida podemos medir sus dimensiones y calcular luego su volumen. Si, en cambio, la forma no es regular se determina su volumen mediante el desplazamiento de un lquido en aparatos llamados volumenmetros o mediante el principio de Arqumedes, pesando el cuerpo sumergido en agua u otro lquido.Es importante destacar que cuando el volumen es el de un material compacto, sin poros o vacos (ej. aceros, vidrios, etc.) al mismo se lo llama volumen absoluto o real (Vabs), mientras que si se trata de un material poroso (ej. maderas, hormigones celulares, etc.) o materiales pulverulentos o disgregados ( ej. cementos, cales, arenas, piedra partida, etc.) se considera adems del volumen absoluto, el volumen aparente o relativo (Vap) que es el que incluye a los poros o vacos.Vabsoluto = Vaparente Vvacos

De esta manera tenemos por consiguiente dos tipos de pesos especficos, el real o absoluto y el aparente o relativo. Peso del cuerpo

Peso especfico absoluto = Volumen absoluto del cuerpo

Peso del cuerpo

Peso especfico aparente =Volumen aparente del cuerpo

Se reitera la utilidad del concepto de peso especfico aparente el caso de los materiales porosos, pulverulentos o disgregados, ya que en caso de los materiales de estructura compacta ambos pesos especficos, el real y el aparente, son iguales. PorosidadEs el cociente entre el volumen de poros de un slido y su volumen aparente total. Los poros contenidos en un material son de dos clases: externos (en comunicacin con el exterior) o internos (inaccesibles desde el exterior). En consecuencia pueden definirse dos tipos de porosidad: la aparente y la absoluta.Volumen de poros

Porosidad =Volumen aparente

La porosidad se expresa generalmente en forma porcentual. CapilaridadPropiedad de losfluidosque depende de sutensin superficialla cual, a su vez, depende de la cohesin del lquido y que le confiere la capacidad de subir o bajar por untubo capilar.Cuando un lquido sube por un tubo capilar, es debido a que lafuerza intermolecularo cohesin intermolecular entre sus molculas es menor que laadhesindel lquido con el material del tubo; es decir, es un lquido quemoja. El lquido sigue subiendo hasta que la tensin superficial es equilibrada por el peso del lquido que llena el tubo. ste es el caso delagua, y esta propiedad es la que regula parcialmente su ascenso dentro de lasplantas, sin gastar energa para vencer la gravedad. HigroscopicidadEs la propiedad que tienen algunos materiales de absorber agua (generalmente en forma de vapor) del medio que los rodea y modificar su volumen.Propiedades Trmicas Transmisin del calorEl calor, que es una forma de energa, puede transmitirse por tres formas distintas: conduccin, conveccin o radiacin. El fenmeno de transporte por conduccin, es a nivel molecular, sin movimiento visible y se da exclusivamente en los slidos. La cantidad de calor, que por ejemplo atraviesa un muro homogneo durante un determinado tiempo, se expresa mediante la siguiente ecuacin: (t S T) x L

Q = e

Dnde: Q: Cantidad de calor, expresado en kilocaloras (kcal) : Coeficiente de conductibilidad trmica del material constitutivo del muro, expresado en Kcal/m.h.C. t: Diferencia de temperatura entre ambas caras del muro, expresada en C S: Superficie de la cara del muro, expresada en m2. T: Tiempo, expresado en horas.El coeficiente de conductibilidad trmica es un indicador de la capacidad de aislacin trmica de los materiales.La conveccin se da en los fluidos (lquidos y gases) y es un fenmeno a nivel macroscpico caracterizado por el movimiento del fluido originado por las diferencias de densidades generadas por los cambios de temperatura, esto es lo que se denominan corrientes convectoras.Finalmente la transmisin por radiacin se produce sin la intervencin de medio material alguno y a travs de ondas. Reflexin del calorLos cuerpos pueden clasificarse segn su permeabilidad al calor radiante, en atrmanos o sea impermeables en mayor o menor medida a las radiaciones calorficas y en diatrmanos a los permeables al calor radiante. La energa absorbida se transforma en calor y aumenta la temperatura en los cuerpos atrmanos. El conocimiento del poder reflejante o de absorcin del calor de los diversos materiales tiene gran importancia en la construccin, sobre todo de aquellos que constituyen la envolvente de un edificio (muros, cerramientos y techos) ya que influyen sobre las condiciones de habitabilidad higrotrmica del mismo.Finalmente es importante destacar que las condiciones de reflexin y absorcin del calor de un material, se ven fuertemente influencias por las caractersticas superficiales del mismo (color, brillo, etc.)

Propiedades Acsticas

Transmisin y reflexin del sonidoEs la propiedad de algunos materiales de reflejar las ondas sonoras q llegan a ellos. La reflexin se refiere a la capacidad del material para hacerrebotaruna onda de sonido desde su superficie, causando un eco. Estas reflexiones pueden ser medidas por sus ngulos de incidencia y reflexin. Cada tipo de material de construccin presenta propiedades nicas de reflexin, que se pueden modelar y predecir a la hora de disear un espacio sonoro.Propiedades pticas

Calor y reflexin de la luzEs la propiedad de algunos materiales de reflejar la luz q llega a ellos. Los materiales translucidos dejan pasar parte de la luz pero alteran la trayectoria de los rayos luminosos, por lo tanto no nos permiten ver. Se emplean en mamparas y difusores de luz, o en ventanales que deben iluminar pero al mismo tiempo mantener nuestra privacidad.Propiedades Qumicas Composicin qumicaEl conocimiento de la composicin qumica de un determinado material tiene importancia ya que la presencia o ausencia de determinados compuestos, puede influir sobre sus propiedades o bien en su interrelacin con otros materiales. Adems de la composicin cualitativa interesa en muchos casos conocer los porcentajes de cada elemento, ya que ello puede ser determinante para un uso especfico. Estabilidad qumicaEn general es una propiedad ms importante que la anterior. Interesa la resistencia que opone un material al ataque de los agresivos qumicos o de la accin ambiental, que pudieran alterar otras propiedades tales como la resistencia a los esfuerzos mecnicos, el pulimento, el color, etc. No siempre la inestabilidad qumica es distintiva de un proceso perjudicial, ya que precisamente la inestabilidad bajo ciertos estados es lo que caracteriza a determinados materiales de construccin como los aglomerantes.

Propiedades Mecnicas Resistencia a los esfuerzosSe denomina resistencia mecnica de un material al mayor o menor grado de oposicin que presenta a las fuerzas que tratan de deformarlo. Es importante destacar que cuando se habla de resistencia de un material es necesario indicar ante qu esfuerzo se trata (traccin, compresin, corte, flexin, torsin). El grado de resistencia se define, para la mayora de las solicitaciones, como el cociente entre el esfuerzo que se ejerce sobre el cuerpo y la seccin (superficie) que soporta dicho esfuerzo.Las unidades, por lo tanto, son de fuerza por unidad de superficie. Por ejemplo: kg/cm2, ton/cm2, Pa (Pa = Pascal = Newton / m2), etc. Tenacidad y fragilidadSe define como tenacidad a la medida de la energa requerida para hacer fallar un material. Difiere de la resistencia, que es la medida del esfuerzo requerido para alcanzar la rotura.Esta cantidad de energa est asociada con la deformacin que sufre el material antes de romperse por lo que, a los fines prcticos, podemos decir que un material es tenaz cuando admite una gran deformacin antes de la rotura. La capacidad de presentar gran deformacin antes de la rotura suele expresarse usualmente adems como ductilidad.Por el contrario, entendemos por fragilidad la propiedad de los materiales de romperse con una pequea deformacin (es decir cuando se requiere una menor cantidad de energa para alcanzar la rotura). ElasticidadLos materiales sometidos a esfuerzos sufren deformaciones. Si al suprimirse el esfuerzo que produjo la deformacin sta desaparece, se dice que el material es elstico. Por lo tanto la elasticidad es la capacidad de un material de recuperar su forma inicial luego de sufrir una deformacin.En rigor no existen materiales que sean perfectamente elsticos, ya que al recuperarse las deformaciones producidas queda una cierta parte llamada deformacin permanente o residual. Sin embargo cuando estas deformaciones residuales son de magnitud suficientemente reducida el material es considerado elstico dentro de ciertos lmites.

PlasticidadLa plasticidad es el concepto contrario al de elasticidad: un material es plstico cuando mantiene la deformacin despus de haber eliminado el esfuerzo que la produjo (sin que se note prdida apreciable de cohesin en el material, es decir sin que sobrevenga la rotura).En funcin de los conceptos anteriores se habla de deformaciones elsticas y deformaciones plsticas. En general, en un proceso de carga continua de un material se presenta un perodo o zona de deformaciones elsticas seguido por un perodo plstico. IsotropaEsta propiedad, que en rigor no podemos considerarla slo como una propiedad mecnica, indica que el material posee las mismas propiedades cualquiera sea la direccin en que se las considere, con lo cual se lo denomina istropo. Por el contrario un material es nanistropo cuando sus propiedades varan conforme sea la direccin considerada, un ejemplo tpico de material anistropo lo constituye la madera. RigidezLa rigidez tiene que ver con la magnitud o importancia de la deformacin que ocurre bajo la accin de los esfuerzos dentro del perodo de deformaciones elsticas. La rigidez se mide por el mdulo de elasticidad; cuanto mayor es este coeficiente ms rgido es el material (indica que se requiere un mayor esfuerzo para lograr una determinada deformacin). DurezaEsta propiedad indica la resistencia a la penetracin que tienen los materiales slidos en su superficie. Existen diversos procedimientos de ensayo que permiten obtener un resultado expresado generalmente en funcin de una escala convencional (no se trata, por lo tanto de un valor absoluto como el de una resistencia a la traccin o a la compresin, sino de un valor relativo dentro de la escala adoptada).