UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA
ESCUELA DE CIENCIAS ADMINISTRATIVAS,
CONTABLES, ECONÓMICAS Y DE NEGOCIOS
ECACEN
ADMINISTRACION
DE MATERIALES
NOHORA C. LOPEZ WILLIAM JIMENEZ ADAPTACIÓN Y ACTUALIZACIÓN DORA ANGELA CASTAÑEDA MARTINBOGOTA – COLOMBIA 2007
COMITÉ DIRECTIVO
JAIME ALBERTO LEAL AFANADOR Rector
GLORIA C. HERRERA SÁNCHEZ Vicerrectora Académica
CLAUDIA P. TORO RAMIREZ Vicerrectora de Desarrollo Regional ROBERTO SALAZAR RAMOS
Vicerrector de Medios y Mediaciones Pedagógicas MARIBEL CÓRDOBA GUERRERO
Secretaria General LEONARDO URREGO Director de Planeación
La edición de este módulo, para la plataforma UNAD VIRTUAL, estuvo a cargo de la Escuela de Ciencias Administrativas, Contables, Económicas y de Negocios de la UNAD.
Decano: Edgar Guillermo Rodríguez Díaz Adaptación: Dora Ángela Castañeda Martín MODULO CURSO COMPONENTE ÉNFASIS
CURSO ACADÉMICO EN AULA VIRTUAL COD. 102801
@Copy Rigth
Universidad Nacional Abierta y a Distancia UNAD Isbn
2007-09-5
Centro Nacional de Medios
AGRADECIMIENTOS A MI AMADA MADRE
POR SU COLABORACIÓN INMEDIATA, EFICAZ Y OPORTUNA, PARA LA ADECUACIÓN DEL PRESENTE MODULO, A PERSONAS QUE TRABAJAN CON PROFESIONALISMO, PERTENENCIA Y ENTREGA A LA NOBLE CAUSA DE LA UNAD – SINCEROS AGRADECIMIENTOS DE CORAZON AL DECANO DE LA FACULTAD DE CIENCIAS ADMINISTRATIVAS, A CLEMENCIA TORRES, A ADRIANA GUERRERO, A MARTHA ISABEL PINEDA, QUE CON SU APORTE APOYARON LA ENTREGA DEL PRESENTE TRABAJO.
Las Figuras han sido escaneadas directamente del Módulo UNAD, por ser propiedad intelectual de la UNAD
ADMINISTRACION Y CONTROL DE MATERIALES
NOHORA C. LOPEZ WILLIAM JIMENEZ
Las demás fotos o gráficas se han tomado de la pagina del buscador google en su link de imágenes y de la pagina gifanimados.com. por ser de uso libre.
CONTENIDO TEMA Pag. INTRODUCCION 6 INTENCIONALIDADES FORMATIVAS Propósitos 9 Objetivos 10 Competencias 11 Metas 12 UNIDADES DIDACTICAS
UNIDAD I. CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN 13
CAPITULO 1. TIPOLOGIA DE LOS MATERIALES 14
Lección 1. Generalidades de los materiales de construcción. 14
Lección 2. Materiales según su Origen 15
Lección 3. Materiales según su Aplicación. 20
Lección 4. Materiales Minerales 48
Lección 5. Materiales de Origen Vegetal. 57
Lección 6. Materiales de Orígenes Varios 61
CAPITULO 2. NORMAS DEL CONTROL DE CALIDAD Y ESPECIFICACIONES 65
Lección 7. Hormigón Y Refuerzos Metálicos, 66
Lección 8. Prefabricados de Concreto y Productos de Asbesto Cemento. 80
Lección 9. Otros Materiales 87
CAPITULO 3. LA ADMINISTRACIÓN DEL CONTROL DE CALIDAD 94
Lección 10. Criterios para implementar acciones puntuales del C.C. 94 Lección 11. Control de Calidad en los materiales. 95 Lección 12. Funciones técnicas del Interventor en Construcción 104 Lección 13. Ensayos de Materiales de Construcción 106 Lección 14. Proveedores de Materiales para Obra 111
UNIDAD II. ALMACENAMIENTO Y DISTRIBUCIÓN DE MATERIALES 116
CAPITULO 4. ALMACENAMIENTO DE MATERIALES 118
Lección 16. Materiales en Piso del Almacén 118
Lección 17. Materiales en Áreas de Control. 120
Lección 18. Control de Colocación de Materiales en Obra. 121
CAPITULO 5. FLUJO DE MATERIALES INICIO DE OBRA. 123
Lección 19. Preliminares. 124
Lección 20. Cimientos. 125
Lección 21. Sobrecimientos. 127
Lección 22. Estructura 129
Lección 23. Mampostería, Pañetes y Enchapes 132
Lección 24. Cubiertas, cielo falsos y Pisos. 133
CAPITULO 6. FLUJO DE MATERIALES EN INSTALACIONES Y ACABADOS 139
Lección 25. Instalaciones Hidráulicas 140
Lección 26. Instalaciones Sanitarias 140
Lección 27. Instalaciones Eléctricas 141
Lección 28. Carpintería Metálica y de Madera. 142
Lección 29. Vidrios y Espejos 145
Lección 30. Pintura 147
UNIDAD III. CALCULO DE VOLUMENES Y COMPRA DE MATERIALES 149
CAPITULO 7. TIPO DE PLANOS Y DOCUMENTACIÓN TÉCNICA 150
Lección 31. Planos de localización, de excavación y cimentación. 151 Lección 32. Planos estructurales, de mampostería, cubierta y fachadas. 152
Lección 33. Planos de Instalaciones y otros. 155
Lección 34. Escalas y Forma de leer los planos 159
CAPITULO 8. DETERMINACIÓN VOLÚMENES Y TOTALES DE OBRA 165
Lección 34. Determinación Volúmenes de obra. 165
Lección 36. Procedimientos para determinar las cantidades Totales. 167
Lección 37. Actividades Preliminares. 191
Lección 38. Otras Actividades Constructivas 198
CAPITULO 9. COMPRAS Y LA PROGRAMACIÓN DE COMPRAS 206 Lección 40. Unidades y cantidades comerciales para obra 207 Lección 41. Clasificación y orden de las compras. 212
Lección 42. Precios y pagos de los materiales. 215
Lección 43. Pedido y Almacenamiento de materiales 216
Lección 44. Recibo de Materiales 218
Lección 45. Confirmación de Pedidos y Registro de Confirmación. 219
Glosario 221
INTRODUCCION
La administración de materiales en la construcción, necesita del conocimiento específico del tipo de materiales, calidades y cantidades requeridos en los diferentes procesos de construcción de una obra civil, para lograr hacer eficientes los procesos de solicitud, almacenamiento, control de calidad y de rendimiento de cada uno de los materiales que se han de trabajar durante el proceso de construcción.
Este curso tiene una asignación de tres (3) créditos académicos, pertenece al área de cursos específicos de la Gestión de Obras Civiles y Construcciones de la Facultad de Ciencias Administrativas; se presenta encaminado a lograr que el estudiante identifique, interprete y aplique los procedimientos básicos para el manejo de la elección adecuada, la compra, el control y aprovisionamiento en los materiales de construcción, con miras a equiparse de las herramientas necesarias para la toma de decisiones y solución de problemas que se presenten.
Por lo tanto el curso guiará al estudiante a abordar los temas primordiales que debe aplicar para la buena administración y el control de los materiales en obra. En este sentido las unidades didácticas a estudiar son primero las características de los materiales de obra, en segunda instancia todo lo correspondiente a la compra, distribución, almacenamiento y control de los materiales. Y para terminar es importante que conozca sobre el calculo de materiales.
La unidad didáctica que corresponde a las características de los materiales, hace referencia al conocimiento general, de la calidad, aplicación, y la clasificación que tienen los materiales de construcción mas utilizados en cualquier tipo de obra. En la segunda unidad se refiere a la compra, distribución, almacenamiento y control de materiales, se enfatiza en los conceptos administrativos necesarios para el manejo adecuado de los materiales en el almacén de la obra, donde el administrador debe mantener un control máximo sobre las cantidades de obra necesarias para ejecutar cada uno de los procesos que se requieren en la obra. Igualmente es importante la última unidad académica en la que se trabaja el cálculo de los volúmenes requeridos para ejecutar cada actividad que de acuerdo con la programación de la obra se debe realizar para completar el proceso constructivo.
Dentro del modelo pedagógico de educación a distancia, se plantean diversas herramientas pedagógicas que van dirigidas a lograr el objetivo del curso y por ende,
desarrollar las competencias propuestas. Por ello es importante el uso y la práctica de las diferentes estrategias pedagógicas que se deben utilizar a través de unas Interactividades de aprendizaje en diferentes momentos sincrónicos y asincrónicos.
En tal sentido es importante, realizar:
Un trabajo semanal de forma individual que se ha de realizar dentro del proceso de aprendizaje semanal, en la cual se debe aplicar la activación cognitiva, la sistematización personal, mediante la lectura autorregulada y la nueva propuesta de diferentes productos asignados. Pretende desarrollar habilidades para la resignificación de antiguos saberes, el análisis, la reflexión y la producción de nuevos saberes.
Una reunión de pequeño grupo, en el cual el trabajo colaborativo es prioritario, para desarrollar habilidades para el trabajo en equipo y los valores necesarios para la interactividad con otros, y se lleva a cabo para socializar experiencias personales de aprendizaje y realizar un producto común que contribuye fortalecer el proceso pedagógico.
Un trabajo en gran grupo, que se lleva a cabo con todos los participantes del curso, con el ánimo de promover y practicar diferentes habilidades comunicativas como escuchar, participar, negociar, discutir, tomar decisiones, dialogar, solucionar problemas, monitorear, etc., en torno a las experiencia de los participantes, tanto a nivel personal como en el pequeño grupo.
El acompañamiento tutorial, que se realiza de forma individual, al igual que para el pequeño grupo colaborativo y en la gran reunión de grupo de curso para lo cual se utilizaran diferentes medios y mediaciones pedagógicas que se proponen a través del curso.
La Autoevaluación, coevaluación y heteroevaluación, son factores importantes para realzar y analizar en la presente guía de curso académico. En primer lugar ell estudiante sobre su trabajo personal ejecuta una reflexión sobre su proceso de autoaprendizaje, es la llamada autoevaluaciòn, la cual debe ser objetiva y ecuánime.
La coevaluación esta basada en la mirada crítica, justa y objetiva de su pequeño grupo colaborativo con miras a fortalecerse y apoyarse mutua y solidariamente.
El tutor es quien tiene en sus manos la heteroevaluación, que cumple con el propósito de evaluar el avance del estudiante y analizar el manejo de situaciones de dificultad encontradas durante su proceso de aprendizaje, para ofrecer alternativas que lo faciliten.
Para complementar y como aspecto importante para hacer eficiente el proceso de aprendizaje, se cuenta con el apoyo y el uso de recursos tecnológicos que pueden ser utilizados durante el transcurso del curso, dentro del desarrollo de la interactividad. Para ello se cuenta diferentes recursos de uso común como son videos conferencias, tele conferencias, audío conferencias, correo electrónico, listas de correo, fax, teléfono, audío chat, vídeo chat y otros que serán de uso para el tutor como para el estudiante.
Finalmente el curso académico de Administración y Control de Materiales, conducirá al estudiante a estructurar un conocimiento significativo a través del análisis, la conceptualizaciòn, comprensión y aplicación de los términos y procedimientos básicos, para un adecuado manejo de materiales en obra, y además desarrollará hábitos mentales productivos, que serán útiles en los diferentes contextos en que interactúe.
INTENCIONALIDADES FORMATIVAS
PROPÓSITOS DE APRENDIZAJE
Potenciar en el estudiante las habilidades necesarias para que ejerza la administración de obra y el control de los diferentes materiales utilizados para la construcción de las diversas obras civiles, a través del estudio y la conceptualización de los procesos adecuados para una óptima gestión administrativa.
Incentivar en el estudiante la continua investigación sobre los problemas que se presentan en la administración y el control de materiales en una construcción, a través del planteamiento de interrogantes y soluciones acordes con el proceso constructivo y administrativo.
Incentivar en el estudiante actitudes y hábitos de responsabilidad y liderazgo, mediante el desarrollo de directrices y estrategias de administración, que permitan su mejor desempeño profesional.
Apoyar la formación reflexiva del estudiante, mediante estrategias del aprendizaje autónomo, impulsar el pensamiento critico, analítico y decisivo mediante el desarrollo de procesos de pensamiento como la comparación, el análisis, la clasificación, la interpretación, la argumentación para la acertada y adecuada toma de decisiones de tipo administrativo que debe adquirir.
Fomentar la formación integral, mediante el refuerzo de los valores personales, como la responsabilidad, la honestidad, la lealtad y la ética.
OBJETIVOS DE APRENDIZAJE
En el curso académico de Administración y Control de Materiales, se pretende:
Que el estudiante aprenda a planear, controlar y organizar adecuadamente los procedimientos necesarios para la administración y el control de los materiales de obra, con el objetivo de enmarcarlo dentro de la economía y el uso adecuado de los recursos.
Que logre identificar los procesos necesarios para la adecuada gestión de obras haciendo énfasis en la continua investigación para determinar procesos de mejoramiento continuo, que conlleven a la excelencia administrativa.
Que el aprendiente lidere procesos de calidad e idoneidad administrativa a través del ejercicio de una actividad planificada y regulada.
COMPETENCIAS
El estudiante identifica los procesos y procedimientos necesarios para llevar a cabo un adecuado manejo, administración y control de los materiales que se requieren en la construcción de cualquier tipo de obra.
Aplica la investigación permanentemente como una herramienta en la administración de una obra, generando oportunidades y ofreciendo soluciones en los procesos tendientes a la administración y control de materiales.
Enfatiza su conducta en los valores éticos y de responsabilidad.
Analiza los factores económicos y los aplica en su desempeño profesional, buscando siempre el beneficio directo de la obra misma.
METAS DE APRENDIZAJE
El estudiante del Curso Académico, logrará:
Solucionar las situaciones problémicas de la función de compras a través de la adecuada identificación, interpretación y aplicación de procedimientos.
Participar en el desarrollo de proyectos empresariales mediante la aplicación de los elementos indispensables para la administración y el control de los materiales necesarios para la construcción de una obra.
Asesorar ó dirigir una obra en su área de administración y control de materiales, mediante el cumplimiento de los procedimientos administrativos necesarios en cada obra.
Desempeñar idóneamente en las actividades administrativas relacionadas con inventarios y manejos de existencias en el almacén de cualquier tipo de obra.
UNIDAD DIDACTICA 1
CARACTERIZACIÓN DE LOS
MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN
Los materiales de construcción son cuerpos que conforman las obras de construcción, independientemente de su naturaleza, composición y forma.
El número de materiales existentes es tan grande que se hace necesario agruparlos de acuerdo con diferentes criterios, proponiendo varias clasificaciones.
CAPITULO 1. TIPOLOGIA DE LOS MATERIALES
La naturaleza ha sido a través de la historia el principal depósito y productor de los materiales destinados a la construcción de viviendas para el ser humano y de las obras de grandes infraestructuras que se han diseñado para llevar servicios a los diferentes contextos en donde se generan desarrollos urbanos.
Con el avance del tiempo, se han logrado producir diferentes materiales producidos por el hombre, se han generado otros materiales derivados de algunos de origen natural con otros sintéticos, para suplir el gasto de materiales no renovables, ya que la naturaleza se ha afectado de tal manera que se están presentando desequilibrios de muchas de las actividades y aspectos climáticos, lo cual es un gran problema para el mundo, y se está restringiendo la explotación de algunos de éstos materiales, lo que genera la búsqueda de nuevos materiales que suplan los usos de ellos.
De tal forma, que pretendiendo siempre el mejoramiento de la calidad de vida de los habitantes del planeta, debemos ser responsables y respetuosos de ella, de manera que se defienda la sostenibilidad de los diversos materiales y recursos naturales que son nuestra única garantía de vida en el planeta.
Retomando algo de la historia, se encuentra que “Los materiales de construcción entre los egipcios eran la madera, el adobe y la piedra en sus muchas clases. La madera fue el material más usual en la Prehistoria y la época predinástica, pero fue sustituida rápidamente por otros materiales una vez entrado el país en la era faraónica. Por eso podemos decir que los materiales constructivos por excelencia en la arquitectura egipcia son el adobe y la piedra. El adobe era el material más barato y fácil de trabajar, y ello justifica su uso para la vida diaria, las casas, los palacios y los muros defensivos; la piedra, por el contrario era mucho más cara y difícil de obtener, pero acabó siendo la materia prima ideal para la arquitectura funeraria y religiosa”.
Para profundizar puede verse la pagina webb. De donde se ha extraído el párrafo anterior: http://www.egiptologia.com/sociedad/materiales/materiales.htm
Lección 1. Generalidades y Materiales según su Origen y Aplicación.
De acuerdo con las funciones que cumplen en obra, los materiales pueden clasificarse en principales o resistentes (piedra, hierro, etc.); aglomerantes (cales y cementos) y auxiliares (vidrio, pintura, etc.)
Otra clasificación podría ser según la planeación de obra, es decir su orden de ejecución y puede ser: cimentación, estructura, cubiertas, etc. Esta clasificación y la anterior tiene el inconveniente de que algunos materiales serían repetitivos ya que el mismo material se puede emplear en una actividad o en varias.
Una clasificación más conveniente es la genérica, es decir que se ordenan los materiales según su origen, su aplicación y de acuerdo con su naturaleza.
De la misma forma que se plantea éste tipo de clasificación, cualquier forma de clasificación que se puede dar en los textos ó en cualquier construcción, depende de las necesidades y de las prioridades que puedan tenerse en la misma. Es decir, que ésta visión es de tipo subjetiva, puesto que ninguna clasificación puede ser objetada, desde que se encuentre dentro de unos parámetros lógicos y comprobables. Es así, como se pueden encontrar textos como:
Los materiales empleados en la construcción pueden ser clasificados en diferentes maneras. Una de ellas seria por su origen: naturales y artificiales. Son naturales las que se extraen directamente de la naturaleza, siendo suficiente para ser empleados darles una forma adecuada, como la piedra y la madera y separarlos de otros a los que están ligados.
Son artificiales aquellos que se preparan con productos diversos al estado pulverulento o pastosos o se endurecen por procesos. De lo dicho se
desprende que existen dos clases de piedras: las piedras naturales y las piedras artificiales.
Las piedras naturales se encuentran en la naturaleza formando rocas constituidas formando rocas constituidas por la asociación de minerales de la misma composición, estructura y origen. El subsuelo es de roca en todas partes. Las rocas más antiguas tienen 3800 millones de años. Las rocas pueden ser simples y compuestas
Para profundizar puede verse la pagina webb. De donde se ha extraído el párrafo anterior,http://www.monografias.com/trabajos6/clame/clame.shtml
Lección 2. Materiales según su origen
Por su origen se pueden clasificar en orgánicos (maderas, corcho, cañas, guaduas, chusques, etc.) e inorgánicos (piedras, adobes, ladrillos, tapia pisada, etc.)
Los materiales orgánicos son menos resistentes a los cambios atmosféricos y por lo general la mayor amenaza de destrucción es el fuego; por tal razón se han ido desarrollando técnicas y elementos que ayudan a mejorar los materiales naturales para resolver las limitaciones que tienen estos elementos. En cuanto a los inorgánicos son muy usados gracias a su resistencia y durabilidad.
Cabe anotar que todo material sólido está sujeto a características de elasticidad (maderas y metales), plasticidad (arcillas, asfaltos y metales dúctiles) y los de estructura quebradiza (materiales de fundición y vidrio).
Al igual que la clasificación anterior, en éste tipo de clasificación se pueden encontrar diferentes materiales, clasificados de diversas maneras, lo cual nos permite abrir nuestra mente a nuevas propuestas y a nuevas alternativas de clasificación, de ésta manera, encontramos textos como:
Los materiales son las sustancias que componen cualquier cosa o producto .Desde el comienzo de la civilización , los materiales junto con la energía han sido utilizados por el hombre para mejorar su nivel de vida. Como los productos están fabricados a base de materiales , estos se encuentran en cualquier parte alrededor nuestro .Los mas comúnmente encontrados son madera , hormigón , ladrillo , acero , plástico , vidrio , caucho , aluminio , cobre y papel . Existen muchos mas tipos de materiales y uno solo tiene que mirar a su alrededor para darse cuenta de ello . Debido al
progreso de los
programas de investigación y desarrollo , se están creando continuamente nuevos materiales.
La producción de nuevos materiales y el procesado de estos hasta convertirlos en productos acabados , constituyen una parte importante de nuestra economía actual. Los ingenieros diseñan la mayoría de los productos facturados y los procesos necesarios para su fabricación . Puesto que la producción necesita materiales , los ingenieros deben conocer de la estructura interna y propiedad de los materiales , de
modo que sean capaces de seleccionar el mas adecuado para cada aplicación y también capaces de desarrollar los mejores métodos de procesado.
Los ingenieros especializados en investigación trabajan para crear nuevos materiales o para modificar las propiedades de los ya existentes . Los ingenieros de diseño usan los materiales ya existentes , los modificados o los nuevos para diseñar o crear nuevos productos y sistemas . Algunas veces el problema surge de modo inverso : los ingenieros de diseño tienen dificultades en un diseño y requieren que sea creado un nuevo material por parte de los científicos investigadores e ingenieros.
La búsqueda de nuevos materiales progresa continuamente . Por ejemplo los ingenieros mecánicos buscan materiales para altas temperaturas , de modo que los motores de reacción puedan funcionar mas eficientemente . Los ingenieros eléctricos procuran encontrar nuevos materiales para conseguir que los dispositivos electrónicos puedan operar a mayores velocidades y temperaturas.
Para profundizar puede verse la pagina webb. De donde se ha extraído el párrafo anterior,
http://www.monografias.com/trabajos14/propiedadmateriales/propiedadmateriales.shtml#hi
Materiales Orgánicos
Este tipo de materiales son tal vez los más antiguos que se han usado en construcción. El más empleado a través de la historia ha sido la madera, seguida del corcho, la caña, las cuerdas de fique, etc.
• Madera
Es un material natural que se crea a partir de células vivas que se conforman tubos largos y delgados con extremos puntiagudos. Lo anterior quiere decir que está constituido por el conjunto de tejido que forman la masa de los troncos de los árboles desprovistos de su corteza. Las maderas utilizadas en construcción provienen de árboles de doble crecimiento, vertical o transversal. Los verticales son maderas largas, muy comunes, utilizadas en estructuras, las transversales son finas o de calidad, muy empleadas en estructuras y ornamentación.
Clasificación de las Maderas
Las maderas por su consistencia pueden ser duras como el guayacán, semejante al roble morado de calidad excelente, mangle útil en construcciones pesadas a la intemperie y pisos de alto tráfico, etc., las maderas duras provienen de árboles de lento crecimiento, por el contrario las blandas provienen de árboles de crecimiento rápido como el cedro semejante a la ceiba usadas en cualquier tipo de construcción, el balso es una madera muy ligera pero de buena resistencia, etc.
Según la compactación o la compacidad, pueden ser pesadas como el guayacán, mangle, chonta, etc., semipesadas como el cedro, caoba, nogal, etc., éstas son
de gran resistencia, grano apretado y fino; livianas como el balso, ceiba, blanca, etc.
Por su estructura anatómica o forma, están las coníferas o resinosas como el eucalipto que es útil en elementos estructurales y muebles; abeto, pino, que se utiliza en revestimientos, etc.; y frondosas como el cedro, el roble muy empleado en carpintería y obras exteriores; el mangle, caoba, nogal, esta clase de maderas son de mayor dureza y duración.
Propiedades físicas
Varían de acuerdo con el crecimiento, edad y parte del árbol de donde se obtengan. El color, la disposición de la fibra, dureza y densidad facilitan su reconocimiento.
Dureza: en madera es la resistencia que opone al desgaste, rayado, clavar, etc. Esto depende de la densidad, edad, y si trabaja en el sentido de la fibra o perpendicular. Entre más vieja y dura mayor resistencia opone.
Por su dureza se clasifican en duras, que provienen de árboles de crecimiento lento (ébano, encina, tejo); bastante duras (roble, arce, álamo, acacia, cerezo, almendro); algo duras (castaño, haya, nogal, aliso, pino pinaster, peral, manzano); blandas que son las que provienen de árboles de crecimiento rápido como son el abeto, pino sauce; y por último las muy blandas como el tilo.
Humedad: por constitución la madera contiene agua a la que se agrega el agua de saturación y el agua libre.
La humedad en la madera varia entre límites muy amplios, por ejemplo en la recién cortada está entre 5 y 6 % y puede llegar por absorción hasta el 25 y 30%.
Cuando el agua libre desaparece de la madera quedan la de constitución y de la saturación que cuando están en equilibrio se dice que la madera está secada al aire, ésta contiene del 10 al 15% de su peso en agua. Estas variaciones de humedad hacen que la madera se hinche o se contraiga, variando su volumen y por consiguiente su densidad.
Contracción: si pierde agua la madera se contrae, en caso contrario se hincha, es mínima en la dirección de las fibras y máxima a través de ellas. La contracción es mayor en la parte externa que en el corazón; pero si se llega a tener una pieza que contenga corazón parte seca (duramen) y externa (albura), se contrae más en los extremos, o sea por la albura. ( ver figura 1.).
Cuando la contracción es mínima en dirección de las fibras o axial, no pasa del 0,8% cuando la dirección es radial varia entre 1.0 y 7,8% y llega a ser máxima en dirección tangencial del 11.5%.
FIGURA Nº. 1 CONTRACCIÓN DE LA MADERA
Densidad: existe densidad real que oscila entre 1.5 y 1.56 g/m3 para todas las especies. La densidad aparente varia no solo de unas especies a otras, sino dentro de las mismas, con el grado de humedad, parte del árbol, etc. Entre mayor sea la densidad aparente, mayor es la superficie resistente y menor los poros.
Según la densidad podemos clasificar las maderas que pesan entre 1.700 y 2.000 Kg/m3 como el guayacán, roble, etc.; semipesadas entre 450 y 700 kg/m3 como el cedro, el nogal, caoba; y las livianas o muy ligeras entre 200 y 450 Kg/m3 como el balso y la ceiba blanca.
Elasticidad: la madera es utilizable para trabajos que requieran doblamiento (flexión) y para resistir choques o impactos. En cuanto a elasticidad se refiere, la madera pesada es más plástica que liviana.
Encurvamiento: es la propiedad de dejarse curvar y conservar la forma; debido a esto se utiliza en formaletas y cimbras. Además resulta más económico que el aluminio. Duración: es variable a consecuencia del medio, humedad y sequedad. A la intemperie y sin absorver agua el roble dura 100 años; el álamo de 60 a 90 años; el pino de 40 a 80 años; el haya 50 años, el sauce 30 años, el aliso y el álamo 25 años. Sumergidos en agua el roble y el aliso 100 años; el álamo 90 años; el haya 70 años; el pino 50 años. Aunque el roble y el haya tiene duración casi ilimitada.
La madera enterrada en el suelo depende del terreno; dura más en arcilla y arena húmeda, poco en arena seca y muy poco en terreno calizo. La duración media de la madera enterrada es de 10 años, aunque en general depende de la naturaleza y del medio donde se coloque; sin embargo, juega un papel importante la preservación, protección y conservación como se puede ver en otra unidad de éste módulo, en donde se profundiza en el tema.
Conductividad: la madera seca es mala conductora del calor y la electricidad, pero húmeda se hace conductora de ésta. La conductividad es mayor en el sentido longitudinal que en el transversal, y con mayor razón las maderas pesadas que las ligeras, por esta razón son empleadas como aisladores térmicos en pavimentos, paredes, etc.
• Corcho
Es la corteza del alcornoque; está formada por células que se llenan de aire; convirtiéndose en más elástica y engrosándose para formar el corcho grueso que es elástico, impermeable, aislante, difícil de pudrir, con una densidad entre 120 y 240 kg/m3.
Desde que el árbol tiene 2 años se produce corcho comenzando a formarse planchas que a los 3 ó 4 años se desgarran y caen. La corteza del corcho alcanza algunos centímetros de espesor después de 15 años; en ese momento es poco homogéneo y elástico, agrientándose profundamente y denominándolo corcho virgen depreciado. El que se forma después se llama corcho cultivado, al cabo de 10 años adquiere un espesor de 20 cm., Arrancándose por placas que se prensan y se secan después de haberlas hervido durante una hora.
En construcción se emplea en la fabricación de aislantes y pavimentación. Existen algunos aglomerados de corcho que en su elaboración se emplean desperdicios de la industria corchotaponera, reduciendo el corcho a aserrín por medio de máquinas ralladoras y molinos especiales, esterilizándose luego por medio de una corriente de aire caliente a 150 grados centígrados para evitar que se desarrollen los hongos y microorganismos que infectarían los productos fabricados y locales-
Se mezcla con el aglomerante en malaxadoras calentadas por vapor, se vierte en moldes, se comprime fuertemente en forma de planchas, dejándose enfriar y secar en estufas apropiadas. Los primeros aglomerantes fueron la cal, el yeso y la magnasita, pero eran muy pesados y se cambiaron por asfaltos y alquitrán. Los productos que se fabrican de la forma anterior adquieren un color pardo más o menos oscuro.
Estos aglomerados se caracterizan porque arden lentamente por tal razón se emplean en estructuras metálicas para protegerlas del fuego, son imputrecibles y elásticos pudiendo aserrarse, clavar, fijar y enlucir con morteros de yeso, cemento y asfalto. Son utilizados principalmente como aislantes acústicos, así como del calor y del frío; sobre las paredes, techos y tuberías, en pavimentos o parquets, sobre peldaños, etc., igualmente sirve para amortiguador del ruido, la vibración y la trepidación, como bases de maquinaria, etc.
Comercialmente hay láminas de 100 x 25 y 100 x 50 cm. En espesores de 1 a 10 cm., ó de superficie de 915 x 305 cm y 915 x 610 cm., y de espesores entre 25, 37,5, 50 y 100 mm.
• Cañas o Guaduas
La caña común esta constituida por un tallo leñoso de 3 a 6 m. De longitud por 5 cm. de diámetro en la base; es hueco, con tabiques transversales en los nudos de las hojas y la superficie exterior es compacta y brillante, de color amarillo.
Es usada en construcción por lo económica, ligera, impermeable, no sufre de dilatación y contracción y lo más importante es que no se pudre. Se emplea en cubiertas ordinarias, entramados de madera y vallas. En cielo-rasos, se usa la forma mecánica, utilizando cañas partidas unidas por alambres en forma de persiana, sujetándolas a las vigas con tabiques o travesaños.
• Cuerdas
Constituidas por el conjunto de hilo de cáñamo, esparto, lino, yute, etc., retorcidos o trensados, alargados de tal forma que sean flexibles y resistentes, usándose para elevar o suspender pesos, sujetar o atar piezas, etc. Todas las cuerdas se fabrican de la misma forma; rompiendo el tallo con piedras y rodillos. Para separar la fibra del leño, se sumergen en agua corriente para ablandar las fibras y por último se secan al sol ó en estufas de temperaturas inferiores a 50 grados centígrados.
A continuación se golpean con una tabla o con mazas para que desprenda la corteza y queden sueltos los filamentos, que se peinan con un rastrillo metálico, en el que se recoge la estopa y queda la fibra limpia, en condiciones de formar las cuerdas.
Lección 3. Materiales Según su Aplicación
Los materiales de la construcción pueden clasificarse de acuerdo con la función que cumplen dentro de la obra, aunque algunos se repiten en su aplicación, se obtiene una clasificación en la que se encuentran diferentes grupos de materiales entre ellos están los materiales principales, que son de uso imprescindible; los materiales aglomerados ó aglomerantes, cuentan con sustancias susceptibles de cambio y actúan en combinación con otros para desempeñar una actividad, y los materiales auxiliares, que como su nombre lo indica ayudan a mejorar la calidad de la construcción, pero su uso no es determinante en la obra.
3.1. Materiales Principales.
Los materiales principales son los materiales que tienen una resistencia muy alta y su uso es imperativo e insustituible en una obra, dentro de éste grupo de materiales se encuentran los hormigones, las piedras naturales y artificiales, los hierros, etc.
De tal manera que son materiales muy importantes dentro de la ejecución de una construcción de cualquier tipo, a continuación se definen algunos de ellos.
• Hormigones
Los hormigones son producto de la mezcla de un aglomerante como el cemento, la arena, la piedra triturada o grava y el agua. Se puede definir también como el resultado de agregar a un mortero (cemento, arena y agua), la piedra triturada. A través de la historia se han encontrado hormigones, los romanos lo fabricaron con cales grasas en obras corrientes y con ladrillo pulverizado en las obras de infraestructura hidráulica (acueducto romano) que aun hoy en día continúan funcionando. Como aún no habían descubierto la preparación de los cementos que hoy conocemos, se emplearon como aglomerantes la cal grasa, la cal hidráulica y cementos naturales. A mediados del siglo pasado se comenzó a utilizar en obras marítimas y a finales se mezcló con hierro para formar el hormigón armado, en construcciones de puentes y depósitos, para finalmente ser utilizado en las obras civiles.
Clasificación de los Hormigones:
Recibe diferentes denominaciones según como se haga trabajar en obra, cómo este compuesto ó como sea utilizado en obra.
Hormigón en masa: es aquel elemento que se vierte directamente en moldes que se compactan para ser sometidos a compresión. Su mezcla puede tener una relación de 1:2:2 o sea, una parte de cemento por dos de arena y dos de grava, siendo un hormigón húmedo.
Hormigón Ciclópeo: se denomina así porque contiene piedras de tamaño grande dentro de su masa. Se hace 40% de rajón más 60% de concreto simple y se utiliza en la elaboración del cimiento simple.
Hormigón armado: es aquel que se conforma de un hormigón simple con piedra de grava y que en el interior contiene una armadura de hierro y que trabaja a flexión.
Hormigón ligero o simple: es el que tiene baja densidad debido al empleo de arenas y gravas de pequeño tamaño ó porque se produce desprendimiento de gases antes de fraguar o endurecer. Las propiedades del hormigón dependen en gran medida de la calidad y proporciones de los componentes en la mezcla, y de las condiciones de humedad y temperatura, durante los procesos de fabricación y de fraguado.
Para conseguir propiedades especiales del hormigón (mejor trabajabilidad, mayor resistencia, baja densidad, etc.), se pueden añadir otros componentes como aditivos químicos, microsílice, limallas de hierro, etc., o se pueden reemplazar sus componentes básicos por componentes con características especiales como agregados livianos, agregados pesados, cementos de fraguado lento, etc.
El hormigón ha alcanzado importancia como material estructural debido a que puede adaptarse fácilmente a una gran variedad de moldes, adquiriendo formas arbitrarias, de dimensiones variables, gracias a su consistencia plástica en estado fresco.
Hormigón traslúcido: es el que contiene pavés, fibra óptica o baldosas de vidrio, éste es empleado en claraboyas, gracias a que permite el paso de la luz.
Hormigón aireado: es aquel material que tiene propiedades especiales ya que se les ha dejado burbujas de aire en proporción determinada.
Hormigón pretensado: es el hormigón armado a cuyas armaduras se les tensiona para que se comprima y obtener de ésta manera una mayor resistencia.
Hormigón apisonado, colado, centrifugado, vibrado, etc.……. Depende del mecanismo que se utilice para ser puesto en obra. Más adelante se tratará sobre los componentes de los hormigones y sus respectivas dosificaciones.
Dosificación
Teniendo en cuenta la granulometría de los agregados redondeados de río, como son la arena y los triturados (grava, gravilla, etc.) se hace la dosificación por ensayos, directos con diferentes probetas. El cemento y los agregados se dosifican por peso.
Es recomendable que la cantidad de cemento por metro cubico (m3) de hormigón no sobrepase de 450 Kg. ni baje de 250 Kg. en el hormigón armado. En el hormigón en masa hasta 150 Kg. La Tabla 1 muestra algunas dosificaciones que pueden emplearse cuando se fabrica el hormigón en la obra.
CLASE DE OBRA Kg. CEMENTO POR
m3 DE HORMIGON ARENA (m3) GRAVA
(m3) Cimientos y macizos gruesos que trabajan a
comprensión, en obras no impermeables.
150 a 250 0.45 0.83
Obras corrientes de hormigón armado 300 a 350 0.485 0.725
Pavimentos de calles carreteras, muros de pequeño espesor de hormigón armado.
300 a 350 0.485 0.75
Macizos y cimientos impermeables, obras hidráulicas y hormigón armado de pequeño espesor.
400 a 450 0.37 0.74
Tabla 1.
Dosificaciones que pueden emplearse para fabricar el hormigón.
Mezcla del Concreto (amasado)
En las obras pequeñas se hace a mano la mezcla de los materiales para obtener el hormigón. Se mezcla la arena, el cemento y la grava hasta obtener una mezcla de color uniforme y agregando luego el agua en pequeñas dosis, dándole varias vueltas de pala para lograr un producto homogéneo. Cuando se hace la
mezcla manualmente se requieren ciertas medidas preventivas tales como: el lugar en que se va a preparar el hormigón debe ubicarse en forma equidistante al depósito de materiales y a los elementos a fundir, buscando no interrumpir la circulación de materiales y personal de la obra; la mezcla se prepara sobre una base firme para evitar la pérdida de la pasta de cemento y la mezcla del hormigón con otras sustancias como tierra, residuos vegetales, químicos, etc. En obras de magnitud considerable se hace el amasado en hormigoneras: pueden ser de amasado continuo, cuando los componentes entran por un lado y salen ya mezclados o intermitentes, si amasa solamente una dosificación, se vacían y se vuelven a llenar. Las primeras no se emplean para hormigones sino para desleidoras de cemento y agua.
Las hormigoneras intermitentes pueden ser de tambor basculante (fig. 2) ó de eje horizontal (fig. 3). Las primeras hacen la mezcla por centrifugación de los componentes y no se logra una buena mezcla de no tener una buena inclinación del tambor o trompo. Se fabrican comercialmente para una capacidad de 350 a 1500 litros con rendimiento hasta de 35 m3/h.
Otro tipo de hormigonera son las de eje vertical, empleadas en laboratorios y talleres de elementos prefabricados, el amasado se hace al girar el tambor y mediante agitadores (fig. 4). Las hormigonera a partir de 200 litros, están provistas de cargadores automáticos accionados por el mismo motor de gasolina o eléctrico de la hormigonera, y están equipadas de depósitos de agua que vierte al empezar la mezcla.
El orden de vaciar los materiales en la hormigonera es: primero parte de la grava gruesa y un poco de agua; se hace girar el trompo para limpiar la cuba de la amasada anterior; después se agrega el cemento, el resto de agua y la arena, dando unas vueltas y finalmente el resto de la grava por orden creciente de tamaño. Si la hormigonera esta provista de cargador se coloca parte de grava gruesa, cemento, arena, gravilla y el resto de la grava gruesa.
FIGURA 2 FIGURA 3
El tiempo de amasado después de estar llenas las hormigonera de eje vertical es de ½ minuto; de 1 minuto en las de eje horizontal y 2 minutos en las de eje inclinado. La duración exagerada es perjudicial para la calidad del hormigón.
Existe también las fábricas de mezclado ó de amasado, que transportan el hormigón directamente a la obra, con la consistencia solicitada, mediante un vehículo de transporte que cuenta con un trompo que durante el tiempo del transporte, mezcla continuamente el hormigón, sin permitir que se pase del tiempo necesario. Éste proceso evita los gastos de fabricación y transporte de agregados y cementos a pie de obra (fig. 5) en los que el No. 1 corresponde a los silos de cemento, el No. 2 silos de agregados, el No.3 y 4, son dosificadores automáticos, el No. 5 la hormigonera de 1500 litros y el No. 6 el vehículo.
FIGURA 4 IGURA 5
HORMIGONERA EJE VERTICAL FABRICA DE AMASADO
CON AGITADORES
• El Ladrillo
Son piezas resultantes de la cocción de tierras arcillosas, que según el producto alcanza cierta temperatura, por ejemplo: en alfarería y ejería 900-1000 grados centígrados: loza y gres cerámico 1000 – 1300 grados centígrados; porcelana y productos refractarios 1300 – 1500 grados centígrados. Por su textura pueden ser porosas y compactas. Los porosos son de estructura terrosa y los compactos semivítreos e impermeables.
Los ladrillos, tejas, tubos, baldosas y lozas corresponden a los porosos; y el gres con la porcelana pertenecen al segundo grupo, es decir son impermeables.
Clasificación
FIGURA 6
MODELOS DE LADRILLOS MACIZOS
FIGURA 7
MODELOS DE LADRILLOS HUECOS
Por fabricación pueden ser de tejar (manuales) y mecánicos (ó cerámicos):
Ladrillos de tejar: se hacen a mano, moldeados en marcos sobre el suelo o mesas especiales; son de textura áspera con caras rugosas y no muy planas, cocidos en hornos llamados hormigueros; según el grado de cocción se llaman porteros, son aquellos que en su exterior no se han cocido; se llaman pardos los poco cocidos: pintones, los que están deficientemente cocidos; recocidos o recochos, los que tienen el grado exacto de cocción y son muy resistentes: escarificados, los que están alabeados y deformados por exceso de cocción; santos, los que excesivamente están cocidos y los vitrificados que toman un color azulado.
Ladrillos mecánicos ó cerámicos: se obtienen de arcillas seleccionadas, moldeadas con máquinas llamadas galleteras o prensas, cocidos en hornos que les dan uniformidad de tamaño y cocción. Pueden ser macizos o huecos. Por la forma se clasifican en macizos, aplantillados, mocheta, perforados, huecos, rasillas y moldurados.
Ladrillos macizos; son prismáticos rectangulares, varía sus dimensiones desde 30 x 14 x 6,5 cm a 25 x 12 x 5. Pueden llevar dos o más huecos para aligerarlos y trabarlos con el mortero de las hiladas. (fig. 6).
Ladrillos de mocheta: son rectangulares con corte cuadrado en uno de sus ángulos y sirven para adaptarlos a los cercos de los huecos.
Ladrillos aplantillados: tienen forma de cuña, dovela, etc.; son empleados para dinteles, chimeneas y cornisas.
Ladrillos huecos: tienen aligeramiento de sección rectangular. Los de huecos dobles, casi siempre, tienen dos filas de huecos rectangulares y dimensiones de 25 x 12 x 9 cm generalmente. Los huecos sencillos, una sola fila de tres huecos rectangulares o cilíndricos paralelos a una de las aristas.
Rasillas; son ladrillos de menor espesor, varían desde 1,5 cm. para macizos a 3 cm. para los huecos y dimensiones de 25 x 13 x 3 cm.
Por su destino, se clasifican en ladrillos de paramentos, muros y refractarios.
Ladrillos de paramento: son finos, fabricados perfectamente, de coloraciones uniformes, son utilizados para fachadas que no utilizan pañete. De acuerdo con el moldeo que tengan se llaman prensados o de mesa.
Ladrillos para muros: son los cerámicos corrientes, empleados en la construcción de los muros divisorios, generalmente para el interior y se les coloca pañete en su gran mayoría.
Ladrillos refractarios: son aquellos que se fabrican con productos que puedan resistir el cocimiento a grandes temperaturas (1580 grados centígrados), se utilizan para la construcción de chimeneas, espacios de calderas, etc.
Por su calidad; pueden ser de primera clase, segunda y ordinarios.
De primera calidad; son los cerámicos finos, que resisten 200 kg/cm2 a la compresión.
De segunda: los que resisten 100 kg/cm2.
Ordinarios o Corrientes: tienen resistencia mínima de 70 Kg/cm2. Condiciones que deben reunir los ladrillos:
- Ser de masa homogénea, grano fino y no contener piedra. - No tener grietas, hendidura ni vacíos.
- Ser iguales en forma y dimensiones para que las hiladas sean de igual espesor.
- Aristas vivas y caras planas. - Igualdad de color.
- Sonido metálico por percusión y no frágiles. - Facilidad de corte.
- No absorver mas de 15% de agua a las 24 horas de inmersión los de buena calidad y 20% los de tejar.
- No ser heladizos, ni quebradizos.
- Resistir a la compresión de 70 a 200 kg/cm2. • Tejas
Son de material cerámico sirviendo para cubrir edificios. Se fabrican de diferentes forma, por ejemplo curvas (Arabes y flamencas) y planas con o sin encaje.
Las tejas árabes (fig. 8) tienen forma de canal troncónica, se fabrican a mano con las mismas pastas que para los ladrillos. Se moldean a mano con las mismas pastas que para los ladrillos. Se moldean a mano por medio de un marco llamado galápago,
del cual se obtiene una lámina. El proceso de secado se verifica apoyándolas primero en los lados mayores y después poniéndolas de pie. Se cuecen en los mismos hornos que los ladrillos.
Las dimensiones corrientes son de 43 cm. de longitud, entre 21 y16,6 cm. de ancho, 8 cm de altura y 12 mm de espesor, con un peso aproximado de 2 Kg. por unidad. La forma flamenca tiene una sección en forma de S y tiene un pitón en la parte posterior para enganchar a la armadura de cubierta. También se fabrican caballetes (fig. 9), crestería, ventilación, salidas de ductos de chimenea, forjados de pisos ( fig. 10).
Las condiciones siguientes permiten ver que una teja sea de buena calidad. - Tener factura homogénea, de grado fino sin piedra.
- Carecer de manchas
- Dar sonido claro por percusión
- Tener cantos vivos, rectos y superficie lisa
- No estar alabeadas o curvadas irregularmente en su longitud. - Ser impermeables, no gotear antes de dos horas
- No ser heladizas ni quebradizas.
- Tener una resistencia mínima a la flexión de 120 Kg.
FIGURA 8 FIGURA 9 FIGURA 10
TEJA ARABE CABALLETE FORJADOS DE PISO
• Baldosas cerámicas
Las hay de dos tipos: Ordinarias y Finas. Se fabrican de forma cuadrada, de 10, 13, 14, 15, 18, 20, 25 y 50 cm. Rectangulares de 13x26, 14x18 y 12x 24 de espesores entre 7 y 10 cm.
Ordinarias: pueden ser de 23 a 27 cm. de lado y cuadradas de 40 a 50 cm de lado y 5 cm de espesor.
• Tubos de barro cocido
Se hacen de sección cilíndrica, con uniones a veces barnizadas con sal. Se hacen también desviaciones, codos, reducciones, etc. Los de sección rectangular son caños, usados en la subida de humo.
• Loza ó Cerámica
Productos cerámicos que después de cocidos adquieren color blanquecino, poroso y absorbente, son recubiertos por un esmalte para que sean más impermeables y duros.
La loza sanitaria: utilizada para la elaboración de la tasa sanitaria, bidets, lavamanos ó lavabos; se fabrican con pastas muy compactas que se recubren con un esmalte grueso que forma algo parecido a la porcelana, llamado semiporcelana.
Los azulejos son baldosines hechos con arcillas escogidas y que se esmaltan por una cara. Si el esmalte es de un solo color se aplica con brocha al baldosín y si tiene diversos colores y dibujos se colocan plantillas. Los azulejos ordinarios se cuecen una vez, y los finos dos veces, obteniéndose primero la masa porosa o bizcocho y después el vidriado. La mayólica es una loza esmaltada, o sea, que el vidriado lleva ya los colores, obteniéndose una decoración rica y varada empleada en ornamentación.
Materiales Aglomerantes
Comprenden la variedad de productos inorgánicos no metales, que pueden mezclarse con agua para formar una masa o pasta; entre estos se encuentra el cemento portland, agregados, mortero, betún, asfaltos, yeso, cales, etc. La pasta se puede moldear y tener o no agregados, luego se endurece o fragua convirtiéndose en una masa compacta. El término hidráulico aplicado a los cementos, significa que es capaz de desarrollar resistencia y endurecerse en presencia del agua. El concreto con cemento portland es el material más importante que emplea un aglomerado.
• Cemento Portland
Los cementos portland se elaboran añadiendo una mezcla de materiales calcáreos (piedra caliza) y arcillosos. El cemento portland se obtiene cuando en la cocción reaccionan la cal, sílice, alúmina y óxido de hierro principalmente, y magnesio y sílices, utilizados como impurezas.
Existe un material que se saca de la mezcla anterior, denominado clinker y consiste básicamente en la reacción que sufre la materia prima durante su calcinación formando masas duras y pequeñas. El cemento portland está compuesto por cuatro elementos químicos principales, cada uno de ellos le otorga características especiales, cuando pasa del estado plástico al endurecido, después de combinarlo con agua (hidratación).
Silicato tricálcico: es el elemento que produce la alta resistencia del cemento portland, el hidratado inicial pasa del fraguado al final en unas horas. Al reaccionar este compuesto con agua desprende gran cantidad de calor, llamado calor de hidratación; entre mas rápido sea el fraguado mayor es la expulsión del calor de hidratación. Alcanza su mayor resistencia generalmente en 7 días.
Los Cementos Portland por lo general, se fabrican en cinco tipos cuyas propiedades se han normalizado sobre la base de la especificaciones ASTEM de normas para Cemento Portland (c 150). Los tipos se distinguen según los requisitos tanto físicos como químicos.
Tipos de cementos portland. Tabla 2.
PORTLAND TIPO I: Es un cemento normal, se produce por la adición de clinker más yeso. De uso general en todas las obras de ingeniería donde no se requiera miembros especiales. De 1 a 28 días realiza 1 al 100% de su resistencia relativa.
PORTLAND TIPO II: Cemento modificado para usos generales. Resiste moderadamente la acción de los sulfatos, se emplea también cuando se requiere un calor moderado de hidratación. El cemento Tipo II adquiere resistencia mas lentamente que el Tipo I, pero al final alcanza la misma resistencia. Las características de este Tipo de cemento se logran al imponer modificaciones en el contenido de Aluminato Tricálcico (C3A) y el Silicato Tricálcico (C3S) del cemento. Se utiliza en alcantarillados, tubos, Zonas industriales. Realiza del 75 al 100% de su resistencia. Portland Tipo III:
Cemento de alta resistencia inicial, recomendable cuando se necesita una resistencia temprana en una situación particular de construcción. El concreto hecho con el cemento Tipo III desarrolla una resistencia en tres días, igual a la desarrollada en 28 días para concretos hechos con cementos Tipo I y Tipo II ; se debe saber que el cemento Tipo III aumenta la resistencia inicial por encima de lo normal, luego se va normalizando hasta alcanzar la resistencia normal. Esta alta resistencia inicial se logra al aumentar el contenido de C3S y C3A en el cemento, al molerlo mas fino; las especificaciones no exigen un mínimo de finura pero se advierte un limite practico cuando las partículas son tan pequeñas que una cantidad muy pequeña de humedad prehidratada el cemento durante el almacenamiento manejo. Dado a que tiene un gran desprendimiento de calor el cemento Tipo III no se debe usar en grandes volúmenes. Con 15% de C3A presenta una mala resistencia al sulfato. El contenido de C3A puede limitarse al 8% para obtener una resistencia moderada al sulfato o al 15% cuando se requiera alta resistencia al mismo, su resistencia es del 90 al 100%.
Portland Tipo IV :
Cemento de bajo calor de hidratación se ha perfeccionado para usarse en concretos masivos. El bajo calor de hidratación de Tipo IV se logra limitándolos compuestos que mas influye en la formación de calor por hidratación, o sea, C3A y C3S. Dado que estos
compuestos también producen la resistencia inicial de la mezcla de cemento, al limitarlos se tiene una mezcla que gana resistencia con lentitud. El calor de hidratación del cemento Tipo IV suele ser de mas o menos el 80% del Tipo II, el 65% del Tipo I y 55% del Tipo III durante la primera semana de hidratación. Los porcentajes son un poco mayores después de mas o menos un año. Es utilizado en grandes obras, moles de concreto, en presas o túneles. Su resistencia relativa de 1 a 28 días es de 55 a 75%.
Portland Tipo V :
Cemento con alta resistencia a la acción de los sulfatos, se especifica cuando hay exposición intensa a los sulfatos. Las aplicaciones típicas comprenden las estructuras hidráulicas expuestas a aguas con alto contenido de álcalis y estructuras expuestas al agua de mar. La resistencia al sulfato del cemento Tipo V se logra minimizando el contenido de C3A, pues este compuesto es el mas susceptible al ataque por el sulfato. Realiza su resistencia relativa del 65 al 85 %.
Tipos De Cementos Especiales
CEMENTO PORTLAND BLANCO : Es el mismo Portland regular, lo que defiere es el color, esto se obtiene por medio del color de la manufactura, obteniendo el menor numero de materias primas que llevan hierro y oxido de magnesio, que son los que le dan la coloración gris al cemento. Este cemento se usa específicamente para acabados arquitectónicos tales como estuco, pisos y concretos decorativos.
CEMENTO PORTLAND DE ESCORIA DE ALTO HORNO : Es obtenido por la pulverización conjunta del clinker portland y escoria granulada finamente molida con adición de sulfato de calcio. El contenido de la escoria granulada de alto horno debe estar comprendido entre el 15% y el 85% de la masa total.
CEMENTO SIDERÚRGICO SUPERSULFATADO : Obtenido mediante la pulverización de escoria granulada de alto horno, con pequeñas cantidades apreciables de sulfato de calcio.
CEMENTO PORTLAND PUZOLANICO : Se obtiene con la molienda del clinker con la puzolana. Tiene resistencia parecida al cemento normal y resistente ataques al agua de mar, lo que lo hace aconsejable para construcciones costeras. Para que el cemento sea puzolanico debe contener entre el 15% y el 50% de la masa total. El cemento puzolanico se utiliza en construcciones que están en contactos directos con el agua, dada su resistencia tan alta en medios húmedos.
CEMENTO PORTLAND ADICIONADO : Obtenido de la pulverización del clinker portland conjuntamente con materiales arcillosos o calcareos-silicos-aluminosos.
CEMENTO ALUMINOSO : Es el formado por el clinker aluminoso pulverizado el cual le da propiedad de tener alta resistencia inicial. Es también resistente a la acción de los sulfatos así como a las altas temperaturas.
TIPO NOMBRE RESISTENCIA 3
DIAS EN PSI (Lb. / pulg.2) 7 DIAS Kg/cm2 28 Días I Usos generales 1200 – 84 2100 - 148 3400 – 240
II Usos generales, modificado 1500 – 105 2500 – 175 -
III Alta resistencia inicial 3000 - 211 - -
IV Bajo Calor - 1000 . 70 2500 . 175
V Resistencia al sulfato - 1500 - 106 3000 - 211
Tabla 2
Requisitos Físicos para el Cemento Portland
• Agregados
Los agregados constituyen las ¾ partes del volumen de la mezcla de un concreto. Por agregados se entiende arenas, gravas naturales y piedra triturada usada para hacer morteros y concretos; bien sea ligeros, pesados o especiales.
En una partícula de agregado es fundamental la limpieza, sanidad, resistencia y forma. Son limpios cuando no tienen exceso de arcilla, limo, materia orgánica, sales químicas y de granos recubiertos. Se considera sano si conserva su forma con cambios de temperatura y humedad y la acción del medio ambiente. Es resistente si desarrolla la resistencia propia del aglomerante. Si la resistencia al desgaste es notoria, el agregado debe ser duro y tenaz.
La clasificación y tamaño máximo de áridos (arenas, gravas) son importantes por su dosificación economía, porosidad y contracción. La distribución del tamaño se hace por medio de una serie de tamices. Los tamices son mallas de diferentes tamaños de grosor, varían de tamaño en milímetros. Los más utilizados son los No. 4, 8, 16, 30, 50 y 100 para granos finos y 3,6, 1 1/2 , ¾ y 3/8 de pulgada y Nº. 4 para grano grueso. Continuamente se evalúa la cantidad de finos (porcentaje que pasa el tamiz (II 200) de cada uno de los agregados).
Para determinar la calidad de los agregados, bien sea para morteros o concretos se realizan una serie de ensayos como son de granulometría, sedimentación, contenido de materia orgánica, rutina arena; la granulometría implica la determinación del módulo de finura que es el índice para decidir si el agregado es fino o grueso. Este índice se calcula al sumar los porcentajes acumulados retenidos en los tamices y al dividir la suma entre 100. Por ejemplo, se tiene una muestra representativa de arena a la cual se le va a determinar su finura pasándola por los tamices respectivos, obteniéndose los siguientes resultados:
El módulo de finura, da una medida del grosor o finura del material. Los valores de M.F. de 2,5 a 3 son normales. El hecho de que varíe la granulometría de la arena no tiene gran importancia en las resistencias a la compresión de morteros y concreto
siempre y cuando se mantengan constantes la proporción de agua-cemento. Sin embargo los cambios de granulometría hacen que el contenido de cemento varié inversamente proporcional al módulo de finura de la arena.
TAMIZ PORCENTAJE RETENIDO PORCENTAJE RETENIDO ACUMULADO 4 1 1 8 18 19 16 20 39 30 19 58 50 18 100 19 76 Queda 8 92 100 285 Módulo de finura (M.F.) = 285/100 = 25 Tabla 3 Cálculo de una finura
El agregado grueso se escoge hasta el tamaño que sea práctico para trabajar, siendo el límite superior 6” (pulgadas –pulg.). Entre mayor sea el tamaño máximo del agregado grueso, menor cantidad de agua y cemento se requerirán para producir concreto de una calidad dada.
El ensayo de sedimentación indica el contenido de finos en suspensión que depende de la limpieza de la arena y que afecta la resistencia del concreto. Al permitir detectar las impurezas de la arena y tomar medidas preventivas, se controlará el ensayo.
El contenido de material orgánico; es un ensayo calorímetro, principalmente cuando se hace la exploración de la cara superior. La rutina de arena es cuando se hacen morteros con la arena que llega el día, empleando un cemento común y ensayando la resistencia de éstos a 1,3,7 y 28 días.
Los agregados ligeros se producen por la expansión de arcilla por calor, siendo su punto de partida los yacimientos de piedra pómez, escoria, cenizas volcánicas y cenizas industriales. La resistencia de los concretos hechos con agregados ligeros, es más o menos proporcional a su peso. Cuando se usa concreto ligero se puede garantizar más la resistencia al fuego, y a las propiedades aislantes acústicas y térmicas, además hace más económicos los elementos estructurales requiriendo menos cimentación, ya que disminuye el peso por carga muerta.
El agregado grueso es utilizado en la construcción de reactores nucleares, ya que necesita concreto pesado para obtener blindajes y buenas estructuras. Se entiende por agregado grueso aquél que generalmente utiliza productos de hierro, además de los comunes fabricados a partir de la explotación en canteras y centros mineros.
Para determinar las dosificaciones de los agregados en un concreto, puede hacerse por medio de ensayos de laboratorio y métodos analíticos. Por supuesto esto depende de la clase de concreto que se necesite y el objetivo que vaya a tener.
• Mortero.
Los morteros o concretos son mezclas hechas con cemento, agregados finos, gruesos y agua. Son materiales temporalmente plásticos, que pueden moldearse y colocarse más tarde, ya que se convierte en una masa sólida. (ver más detalle en la lección de agregados)
Dosificación de morteros
Teóricamente la cantidad de aglomerante (cemento, agregado) que se necesita es para cubrir con una película los granos de arena, para hacer la mezcla compacta e impermeable. Las dosificaciones suelen expresarse por la relación entre volúmenes de cemento, agregados y agua; así, un volumen de cemento y tres de arena, se representa por 1:3. En general se expresa de la siguiente forma:
Cemento : Arena : Agua 1 : 3 : 3 ó
1 : 2 : 2
El agua se agrega como porcentaje mínimo dependiendo de la resistencia que se quiera obtener. En tiempo caluroso es necesario añadir más agua, porque se va evaporando. Siempre deben hacerse cilindros de prueba con el concreto para determinar la resistencia y comprobar así si se cumple o no las especificaciones requeridas para la obra a ejecutar. Ahora bien debe entenderse que si el mortero es normal, la cantidad de agua es igual al volumen de huecos del aglomerante; la mezcla es seca si es menor la cantidad de agua y fluida cuando es mayor la cantidad de agua; llamándose pasta la mezcla de aglomerante y agua, y lechada cuando se amasa con una gran cantidad de agua.
Formulas de Dosificación:
Puede hacerse por volumen y en peso.
La dosificación por volumen: es necesario encontrar el rendimiento, que es igual a la relación sobre el volumen aparente del mortero resultante y la suma de volúmenes aparentemente de los componentes.
R = VA / ( c + a + w ) Donde:
VA: Volumen aparente del Mortero
a: Volumen aparente del agregado (arena o grava y en caso de estar ambos será (a + g)
w: Volumen aparente del agua
y llamado DA, dc, da, dw a las densidades aparentes del mortero, cemento, arena y agua, tendremos:
R= (1 x dc + a x da + w x dw) / ((1 + a + w) DA)
Conociendo el rendimiento, se puede determinar la dosificación por las siguientes formulas:
Si es un mortero 1: a : w; los volúmenes de los componentes para 1 m3 seran: Cemento = 1 / ((1 + a + w) R)
Arena = a / ((1 + a + w) R) Agua = w/ ((1 + a + w) R)
Ejemplo: cantidades de cemento, arena, grava y agua para preparar 1 m3 de concreto en la proporción 1 : 2 : 3 con un rendimiento del 85%:
Cemento = 1 / ((1 + 2 + 3) 0,85) = 0,20 m3 Arena = 2 x 0,20 = 040 m3
Agua = 3 x o,20 = 0,80 m3
El agua va en proporción mínima como se mencionó anteriormente.
Dosificación en Peso
Se determina calculando la densidad aparente del mortero pesando los componentes ç, las cantidades par obtener 1 m3 de mortero serán las siguientes:
Cemento = G / ( 1 + K + W) kg / m3 Agregado = Z + K
Agua = Z + W
Donde: G = Peso de 1 m3 1 : K : W = relación de mezcla de los componentes.
Clases de Morteros
Mortero de yeso: con yeso ó estuco, que es de fraguado rápido, se hace una pasta, amasándose con agua. Debido al fraguado rápido, no da tiempo de amasarlo. La cantidad finura. En las ampliaciones corrientes se suele prepara con el 50% de agua; en agua; en el estuco 60% y moldeo 70%. Cuando se le agrega mucha cantidad de agua, forma una fachada que sólo se usa para blanqueos.
El proceso utilizado es el siguiente: se vierte el yeso sobre agua dispuesta en usan batea o artesa, mezclando rápidamente y procurando no se formen grumos y burbujas. Para Morteros de cal: se emplean dosificaciones de 1 volumen de cal grasa en pasta por 2 a 4 partes en volumen de arena. En la tabla 3 se encuentran las diferentes dosificaciones para morteros de cal.
Tipo Dosificación en volúmenes de obra
335 Kg 1 : 1 240 Kg 1 : 2 190 Kg 1 : 3 160 Kg 1 : 4 135 Kg 1 : 5 Tabla 3 a Morteros de cal grasa
Cal grasa es aquella que se produce al calcinarse la caliza primitiva, es blanda y de color blanco; su peso específico es de 2,25 y densidad aparente 0,4. Se usa cal grasa con dosificaciones de 1 : 2 y 1 : 3 para enlucidos de paredes y muros y 1 : 4 para cimientos y mampostería. El amasado se realiza vaciando la arena sobre la cal, revolviendo hasta obtener una mezcla homogénea posible, con movimientos de vaivén, añadiendo agua poco a poco.
Morteros Hidráulicos: son obtenidos con cementos y cales hidráulicas. Pueden fraguar en aire o en agua. La dosificación varía de acuerdo con la aplicación que ha de de tener el mortero y resistencia que se desee. Con cementos de fraguado rápido se emplean dosificaciones que se aprecian en la tabla 4.
CLASE DE OBRA KILOGRAMOS DE CEMENTO
POR m3 DE ARENA
Estucos de depósitos impermeables 1600
Estucos de muros y obras a la intemperie 500
Muros y bóvedas expuestas a la humedad 280
Fabricas ordinarias y hormigón en masa 220
Tabla 4
Morteros hidráulicos – Cementos de Fraguado rapido
Con cales hidráulicas varía de acuerdo a si se quiere mediana o totalmente hidráulicas, las dosificaciones que pueden usarse. (ver tabla 5). Con el cemento Pórtland se pueden emplear proporciones de 1:1 en morteros líquidos para rellenos de juntas o grietas. La relación 1:2 en morteros muy resistentes, como pavimentos y estucos de depósitos. La relación 1:3 ó 4 en trabajos corrientes de obra de fábrica, mampostería, cementaciones, estucos a la intemperie, etc. La tabla 8 indica dosificaciones que pueden emplearse.
CLASE DE OBRA CAL POR cm3 DE AGUA
Medianamente Hidráulica (Kg) Totalmente Hidráulica (Kg) Estucos 500 - 600 600 – 1000 Rellenos 360 – 400 400 – 500 Muros de Ladrillo 300 – 360 350 – 400 Muros de Piedra 260 - 300 300 – 350 Tabla 5
CLASE DE OBRA KILOGRAMOS DE CEMENTO POR M3 DE ARENA Fortificaciones, obras marítimas e
impermeabilizables 1000 – 1200 Enlucidos de pavimentos 550 – 1000 Enlucidos verticales 370 – 500 Obras hidráulicas 400 – 450 Fabricas corrientes 250 – 200
En sustituciones de los morteros ordinarios
150 - 200 Tabla 6
Morteros con cemento portland
Amasado ó mezcla del Mortero
Para pequeñas cantidades o en obras de poca importancia se hace a mano mezclando el cemento y la arena o agregando en seco hasta alcanzar un color homogéneo. Luego se hace un montón, al cual se le practica un hueco en el centro y vierte agua. Se bate con cuidado par no derramar el agua y cuando el agua ha sido absorbida por la mezcla, se dan varias vueltas de pala hasta quedar bien empastado.
El amasado mecánico se hace mediante molinos, que además de mezclar trituran.
Los molinos amasadores (Fig. 11) se componen de una cubeta giratoria mediante un engranaje y dos rulos de eje horizontal, que se pueden subir o bajar, según la capa de mortero, el cual es volteado por unas paletas y dirigido debajo de los cilindros.
FIGURA 11 FIGURA 12
MOLINOS AMASADORES AMASADORES DE MORTEROS
Las amasadoras de morteros (fig. 12) constan de un cilindro horizontal, en cuyo interior se mueve un árbol provisto de aspas que baten la mezcla, logrando un amasado continuo entrando los componentes por un extremo y saliendo por el otro.
La Puesta en obra de los morteros hidráulicos debe ser lo antes posible, porque puede influir el frío o el calor en su fraguado, haciendo que se evapore o hiele el agua.
