Materiales para la Construcción

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(1)MATERIALES PARA LA CONSTRUCCIÓN Dr. Ing. Sergio Betancourt Rodríguez.

(2) UNIVERSIDAD CENTRAL “Marta Abreu” DE LAS VILLAS. FACULTAD DE CONSTRUCCIONES. MATERIALES PARA LA CONSTRUCCIÓN. Santa Clara, Cuba, noviembre de 2017.

(3) Edición: Miriam Artiles Castro Corrección: Liset Ravelo Romero. Sergio Betancourt Rodríguez, 2017. Editorial Feijóo, 2017 ISBN: 978-959-312-357-0. Editorial Samuel Feijóo, Universidad Central «Marta Abreu» de Las Villas, Carretera a Camajuaní, km 5 ½, Santa Clara, Villa Clara, Cuba. CP 54830.

(4) PRESENTACIÓN Esta primera edición del libro Materiales para la Construcción se ha elaborado a partir de distintos documentos docentes, resultado del proceso de impartición de la asignatura Materiales y productos de la construcción, en las carreras de Ingeniería Civil e Ingeniería Hidráulica, por más de veinte cursos, en la Facultad de Construcciones de la Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas. Las fuentes principales a partir de las cuales se efectuó la redacción del libro fueron los planes de clase, que han sido usados por más de quince generaciones de graduados universitarios.. El contenido expuesto en la obra no constituye, en modo alguno, aporte científico notable del autor, sino simplemente un arreglo metodológico de los contenidos de materiales de construcción, teniendo en cuenta la amplia experiencia del profesor, quien ha impartido esta y otras materias por más de cuarenta años. Se ha basado en la literatura científica que se ha considerado más apropiada, acorde con los objetivos perseguidos en el curso.. Aunque ciertamente es bien conocido que existen varios libros disponibles sobre la materia, la mayoría no se adapta a las condiciones particulares de Cuba, ni a los objetivos perseguidos por la asignatura en las carreras de Ingeniería Civil e Ingeniería Hidráulica que se imparten en la actualidad. El material está escrito en forma de libro de texto, adaptado a las necesidades, lo suficientemente accesible, pero con un nivel científico que permite la formación básica de los estudiantes en esta materia.. Aprovechando la experiencia acumulada en la impartición docente de la materia durante muchos años, se ha concebido un material didáctico, sencillo y ameno, pero que facilita el logro de los objetivos previstos en los programas de las asignaturas correspondientes. Así, se han incluido, además, un grupo de preguntas de autoevaluación en cada uno de los temas, que sirve como orientación al estudiante sobre cómo enfocar el estudio y el modo en que pudiera evaluarse la materia en los exámenes..

(5) Semblanza del autor Sergio Betancourt Rodríguez Ingeniero civil, Profesor titular de la Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas (UCLV), doctor en Ciencias Técnicas. Ha sido profesor de Materiales de la Construcción, Tecnología del Hormigón, Tecnología de la Construcción, Geología para ingenieros, entre otras muchas materias en la Educación Superior, por más de 40 años. Además, ha impartido cuarenta y dos cursos de postgrado relacionados con temáticas de materiales de construcción y tecnología del hormigón. En la actualidad es Jefe de la Línea de Investigación de Materiales de Construcción en la Facultad de Construcciones de la UCLV y se ha desempeñado como Vicedecano Docente durante más de diez años en dicha institución. Es miembro de los Comités Académicos de dos programas de maestría y profesor de diversos cursos en tres de los programas de maestría de la UCLV. Es miembro permanente del Tribunal Nacional de Grados Científicos (Construcciones e Hidráulica) de la República de Cuba, profesional de alto nivel de la UNAICC, profesor Consultante de la UCLV y miembro del Grupo de expertos del Programa de Ciencia, Tecnología e Innovación titulado “Caracterización integral de la Geología en Cuba”. Logró el premio “Vida y Obra” de la Unión Nacional de Arquitectos e Ingenieros de la Construcción de Cuba (UNAICC) en la provincia de Villa Clara en 2015 y Premio Nacional en 2017. Es autor de setenta y una publicaciones científicas y docentes, entre ellas tres libros de texto, y ha desarrollado más de una docena de misiones técnico-científicas en distintos países, relacionadas con materiales de construcción. Por su labor científica y académica en la Educación Superior cubana ha sido merecedor de treinta y tres premios y reconocimientos..

(6) Contenido. 1. CAPÍTULO I. Introducción ..................................................................................11 1.1. Materiales de Construcción. Generalidades .....................................................11. 1.2. Materia prima, materiales, productos y elementos constructivos. Funciones de los materiales de construcción ....................................................................13. 1.3. Evolución histórica de los materiales y técnicas de construcción ................15. 1.4. Materiales de construcción y Ciencia de los materiales .................................20. 1.5. Sistemas de unidades ........................................................................................23. 1.6. Normalización y normas técnicas .....................................................................28. 1.7. Bibliografía ..........................................................................................................31. 1.8. Preguntas para la auto-evaluación ....................................................................32. 2. CAPÍTULO II. Composición y estructura de los materiales de construcción 33 2.1. Introducción ........................................................................................................33. 2.2. Los átomos. Estructura del átomo ....................................................................33. 2.3. Tabla periódica de los elementos ......................................................................36. 2.4. Enlace químico. Tipos de enlaces .....................................................................40. 2.5. Composición de los materiales de construcción .............................................43. 2.5.1. Composición química .............................................................................................. 43. 2.5.2. Composición mineralógica ..................................................................................... 44. 2.5.3. Composición de fases ............................................................................................. 47. 2.6. Estructura de los materiales de construcción..................................................48. 2.6.1. Macro-estructura ...................................................................................................... 48. 2.6.2. Micro-estructura ....................................................................................................... 50. 2.6.3. Estructura interna .................................................................................................... 51. 2.7. Clasificación de los materiales de construcción .............................................57. 2.7.1. Metales ...................................................................................................................... 57. 2.7.2. Polímeros .................................................................................................................. 58. 2.7.3. Cerámicos ................................................................................................................. 60. 2.7.4. Materiales compuestos ............................................................................................ 61. 2.8. Influencia de la composición y estructura de los materiales en su comportamiento ..................................................................................................62.

(7) 2.9. Formas de uso de los materiales de construcción ..........................................65. 2.10 Bibliografía ..........................................................................................................66 2.11 Preguntas para la auto-evaluación ....................................................................67 3. CAPÍTULO III. Técnicas instrumentales de investigación ...............................69 3.1. Generalidades .....................................................................................................69. 3.2. Técnicas de análisis químico .............................................................................72. 3.3. Técnicas de microscopía óptica ........................................................................74. 3.3.1. El microscopio de luz polarizada ............................................................................ 74. 3.3.2. La preparación de la muestra de estudio............................................................... 75. 3.3.3. La microscopia óptica de luz polarizada. Fundamentos ...................................... 79. 3.4. Técnicas de análisis térmico..............................................................................81. 3.4.1. Termogravimetría (TG) ............................................................................................. 82. 3.4.2. Análisis térmico diferencial. ATD (DTA)................................................................. 84. 3.4.3. Calorimetría isotérmica ........................................................................................... 85. 3.4.4. Calorimetría de escaneo diferencial. CED (DSC) .................................................. 86. 3.5. Técnicas de rayos-X ...........................................................................................87. 3.6. Técnicas de microscopía electrónica ................................................................93. 3.6.1. Microscopio electrónico de transmisión (MET/TEM) ............................................ 95. 3.6.2. Microscopio electrónico de barrido /Scanning/. (MEB/SEM) ............................... 95. 3.7. Bibliografía ........................................................................................................103. 3.8. Preguntas para la auto-evaluación ..................................................................104. 4. CAPÍTULO IV. Propiedades de los materiales de construcción ...................108 4.1. Generalidades ...................................................................................................108. 4.2. Características organolépticas de los materiales ..........................................109. 4.3. Propiedades físicas de los materiales de construcción ................................109. 4.3.1. Propiedades termo-técnicas de los materiales ................................................... 110. 4.3.2. Propiedades hidro-físicas de los materiales ....................................................... 113. 4.4. Propiedades mecánicas de los materiales de construcción. ........................120. 4.5. Parámetros del estado de los materiales (Propiedades relacionadas con la masa, el peso y el volumen) ............................................................................124. 4.5.1. Densidad ................................................................................................................. 127. 4.5.2. Masa volumétrica ................................................................................................... 130. 4.5.3. Masa volumétrica unitaria en materiales a granel (Peso Unitario o Masa Unitaria) .................................................................................................................. 132. 4.5.4. Humedad ................................................................................................................. 136.

(8) 4.5.5. Porosidad y compacidad ....................................................................................... 136. 4.5.6. Volumen de los espacios inter-granulares en un material a granel .................. 136. 4.5.7. Superficie específica .............................................................................................. 137. 4.6. Bibliografía ........................................................................................................139. 4.7. Preguntas para la auto-evaluación ..................................................................140. 5. CAPÍTULO V. Materiales pétreos naturales ....................................................143 5.1. Generalidades ...................................................................................................143. 5.2. Materiales pétreos naturales ............................................................................143. 5.3. Principales tipos de rocas ................................................................................144. 5.3.1. Las rocas ígneas .................................................................................................... 145. 5.3.2. Las rocas sedimentarias ....................................................................................... 147. 5.3.3. Las rocas metamórficas ........................................................................................ 149. 5.4. Formas de uso de las rocas en la construcción ............................................150. 5.5. Los áridos ..........................................................................................................153. 5.5.1. Propiedades de los áridos ..................................................................................... 154. 5.5.2. Explotación de canteras ........................................................................................ 160. 5.5.3. La opción del reciclaje de escombros ................................................................. 176. 5.6. Composición granulométrica...........................................................................178. 5.6.1. Tamizado ................................................................................................................. 179. 5.6.2. Representación gráfica de la granulometría ....................................................... 183. 5.6.3. Tamaño máximo y módulo de finura .................................................................... 185. 5.7. Mezclas de áridos .............................................................................................187. 5.7.1. Métodos para combinar áridos ............................................................................. 189. 5.8. Bibliografía ........................................................................................................202. 5.9. Preguntas para la auto-evaluación ..................................................................203. 6. CAPÍTULO VI. Materiales pétreos artificiales .................................................209 6.1. Productos cerámicos. Generalidades .............................................................209. 6.1.1. Materias primas ...................................................................................................... 209. 6.1.2. Proceso de fabricación de los productos cerámicos ......................................... 215. 6.1.3. Propiedades de los artículos cerámicos .............................................................. 223. 6.1.4. Tipos de materiales cerámicos ............................................................................. 223. 6.1.5. Principales productos cerámicos usados en la construcción........................... 225. 6.2. El vidrio ..............................................................................................................228. 6.2.1. Reseña Histórica .................................................................................................... 228.

(9) 6.2.2. Materias primas ...................................................................................................... 229. 6.2.3. Proceso de fabricación. ......................................................................................... 229. 6.2.4. Propiedades del vidrio como material de construcción ..................................... 230. 6.3. Bibliografía ........................................................................................................232. 6.4. Preguntas para la auto-evaluación ..................................................................233. 7. CAPÍTULO VII. Materiales aglomerantes ........................................................236 7.1. Introducción ......................................................................................................236. 7.2. El yeso de construcción ...................................................................................236. 7.2.1. Materia prima .......................................................................................................... 237. 7.2.2. Fabricación del yeso .............................................................................................. 239. 7.2.3. Propiedades del yeso ............................................................................................ 240. 7.2.4. Variedades de yeso ................................................................................................ 242. 7.2.5. Yeso procedente de la desulfuración de los gases de escape .......................... 244. 7.2.6. Campo de aplicación ............................................................................................. 246. 8. CAPÍTULO VIII. La cal .......................................................................................248 8.1.1. Definición, obtención y tipos de cal ..................................................................... 248. 8.1.2. Propiedades de la cal ............................................................................................. 252. 8.1.3. Apagado y fraguado de la cal. .............................................................................. 252. 8.1.4. Comportamiento químico de la cal ....................................................................... 255. 8.1.5. Usos de la cal ......................................................................................................... 259. 9. CAPÍTULO IX. Cemento Portland ....................................................................261 9.1. Generalidades. ..................................................................................................261. 9.2. Producción de cemento en el mundo .............................................................262. 9.3. El cemento Portland en Cuba ..........................................................................264. 9.4. Composición química del cemento Portland..................................................265. 9.5. Características químicas de las materias primas. .........................................266. 9.6. Fabricación del cemento Portland ...................................................................267. 7.1.2. Aspectos medioambientales ................................................................................. 280. 7.1.3. Composición mineralógica del cemento Portland .............................................. 282. 7.1.4. Composición potencial del CPO ........................................................................... 288. 7.1.5. Reacciones de fraguado del CPO ......................................................................... 290. 7.1.6. Propiedades del cemento ...................................................................................... 299. 7.1.7. Almacenamiento ..................................................................................................... 303. 7.1.8. Requerimientos químicos del cemento. Significado práctico ........................... 304. 9.7. Cementos puzolánicos .....................................................................................305.

(10) 9.7.1. Las puzolanas. Definición, composición y origen .............................................. 305. 9.7.2. Clasificación de las puzolanas. ............................................................................ 306. 9.7.3. Composición química y estructura de las puzolanas ......................................... 308. 9.7.4. La actividad puzolánica. ........................................................................................ 310. 9.7.5. Los cementos puzolánicos ................................................................................... 311. 9.8. Otros tipos de cementos ..................................................................................315. 9.8.1. Cemento Blanco ..................................................................................................... 315. 9.8.2. Cemento de albañilería .......................................................................................... 317. 9.8.3. Cemento aluminoso ............................................................................................... 317. 9.8.4. Cemento de bajo carbono (LC3) ........................................................................... 318. 9.8.5. Cementos de alinita ............................................................................................... 319. 9.8.6. Cemento de escorias ............................................................................................. 320. 9.9. Bibliografía ........................................................................................................320. 9.10 Preguntas para la auto-evaluación ..................................................................323.

(11) 1. CAPÍTULO I. Introducción. 1.1 Materiales de Construcción. Generalidades La industria de la construcción ha desempeñado y desempeña un rol fundamental en la sociedad de todos los tiempos, gracias a ella se logra la construcción de obras de distinto tipo y carácter, como viales, hidráulicas, edificaciones sociales, industriales, viviendas, de la defensa, etc. Toda edificación se ejecuta o está hecha con materiales de construcción, de modo que, en esencia, los materiales constituyen la base de toda construcción, de ahí su importancia cardinal.. Las construcciones se conciben a partir de un proyecto que debe estar en correspondencia con las funciones previstas por el inversionista y realizarse de acuerdo con las tecnologías y técnicas disponibles por el constructor. Desde el mismo proyecto, ya deben irse definiendo los materiales a emplear, en función de las condiciones de utilización y las técnicas disponibles. El término “tecnología” se define como método o procedimiento para efectuar algo, considerando además los medios para ello, como son los instrumentos, herramientas y máquinas vinculados al método o procedimiento, y a los materiales que se transforman. Incluye los conocimientos científicos que deben ser adquiridos, así como los que forman parte de la cultura de la sociedad en general: empresa, grupo de trabajo o trabajador en particular. El concepto hay que vincularlo con un objetivo específico que, en el caso de la tecnología de la construcción, es el de construir, producir y comercializar obras o elementos de obra1.. Las técnicas de construcción, se refieren a los equipos, herramientas, mano de obra especializada y métodos de trabajo que son utilizados en la ejecución de los distintos elementos constructivos de una obra, proceso que debe realizarse explotando al máximo las potencialidades de cada uno de los materiales de construcción. La conjugación armónica de las tecnologías y técnicas constructivas asociados a los materiales usados en. 1. Documento base del Plan de Estudio E de la Carrera de Ingeniería Civil, La Habana, 2017..

(12) la obra, propicia el logro de proyectos más racionales, incluyendo el menor impacto ambiental posible, que son elementos básicos de la sustentabilidad.. El conocimiento del comportamiento de los materiales de construcción por parte de los proyectistas, constituye una premisa imprescindible para la selección adecuada de los mismos en función de sus condiciones de utilización, puesta en obra y correcta explotación. Resulta evidente, que el conocimiento de las propiedades o parámetros técnicos de los distintos materiales de construcción, es básico para la correcta aplicación de las distintas tecnologías y técnicas de construcción. Sin el dominio de tales conocimientos es difícil llegar a lograr la construcción de una obra que garantice estabilidad, funcionalidad y racionalidad económica, incluyéndose también los aspectos relacionados con la protección ambiental.. Las propiedades de los materiales determinan en gran medida su campo de aplicación, así por ejemplo, los materiales pétreos, que se caracterizan por lo general por poseer elevada resistencia mecánica a la compresión, buena resistencia a los agentes del intemperismo, elevada masa unitaria, etc., son muy recomendables para elementos constructivos que han de soportar elevados esfuerzos de compresión, que han de soportar las inclemencias del tiempo o que demanden de gran estabilidad por su elevada masa.. Para lograr el desempeño satisfactorio de los diferentes elementos constructivos de una obra, deben elegirse los materiales que en cada caso cumplan las funciones que se han concebido. Toda construcción tiene una función resistente que cumplir2, para ello los materiales a usar deben ser, de por sí, resistentes. En elementos como columnas y otros sometidos a esfuerzos de compresión, han de usarse materiales resistentes a ese tipo de esfuerzo; en elementos como pisos, pavimentos etc., deberán emplearse materiales resistentes a la abrasión, etc. Por otra parte, en muchas obras la función estética adquiere carácter primario, por ejemplo, en monumentos, aunque ciertamente conviene que en la mayoría de los casos se tenga presente este factor. Es así que se deben seleccionar los materiales más apropiados para que, en función de su color, textura, etc., logren satisfacer. 2. Torroja, Eduardo. Razón y ser de los tipos estructurales. Asociación de estudiantes de tecnología. PUBLICACIONES. 1962..

(13) este requerimiento. No menos importantes son los requisitos de facilidad de limpieza o higiénicos, exigibles a los elementos que se usan en instalaciones hospitalarias, industria farmacéutica, de alimentos, u otras, para los cuales han de utilizarse materiales de particular desempeño.. Otros dos aspectos a considerar, y que lamentablemente no se han tenido en cuenta en toda su magnitud en los últimos tiempos en Cuba, son los factores económicos y de durabilidad. En la actualidad resulta imperativa la adopción de medidas para mitigar los efectos del acelerado deterioro que sufren las construcciones como resultado de la agresividad del ambiente donde se encuentran, así como las acciones constructivas para recuperar el estado físico deseado en dichas obras. La selección adecuada de materiales resistentes a dichos ambientes, así como la concepción y diseño de materiales apropiados, es un reto para proyectistas, inversionistas y constructores, en el empeño de mejorar la durabilidad de las construcciones. El factor económico es muchas veces minimizado a costos de construcción, sin tener en cuenta que deben considerarse los costos de mantenimiento, que pueden ser muy diferentes de un material a otro. En resumen, en la selección de los materiales de construcción para una aplicación dada, debe buscarse compromiso entre los distintos factores descritos, de manera que se tenga un balance adecuado en seguridad, funcionalidad, durabilidad, economía y estética.. No debe olvidarse el hecho de que para lograr un proyecto sustentable deben conjugarse todos los aspectos señalados, incluyendo no solamente la selección de los materiales, sino también la adecuada compatibilidad entre los materiales, mano de obra, técnicas constructivas, impacto ambiental, etc., en los que tanto proyectistas, inversionistas, constructores y suministradores, tienen responsabilidad.. En consonancia con lo expuesto, en todos los países, la disciplina Materiales de Construcción se encuentra incluida, de una u otra manera, en los planes de estudio de las carreras relacionadas con la construcción: ingeniería civil, ingeniería hidráulica, arquitectura y otras muchas. Temas relacionados con las propiedades, impacto ambiental, materias primas, procesos de fabricación de los materiales de uso más frecuente, etc., son de obligada inclusión en los programas de los cursos que se imparten en dichas carreras..

(14) 1.2 Materia prima, materiales, productos y elementos constructivos. Funciones de los materiales de construcción De manera general las edificaciones, de acuerdo con su tipología estructural, están compuestas por distintos elementos constructivos, como cimientos, columnas, vigas, losas, muros, etc. Tales elementos están constituidos por productos y/o materiales de construcción, elaborados a partir de determinadas materias primas. Es así que resulta conveniente para el correcto entendimiento, distinguir claramente estos conceptos básicos que serán utilizados con mucha frecuencia en este libro. Un muro hecho a base de bloques huecos de hormigón puede servir como ejemplo, de manera didáctica, para comprender sus diferencias; en este caso el muro es el elemento constructivo, los bloques son productos de la construcción, que están hechos a base de hormigón, que es el material de construcción, que a su vez se produce con cemento, áridos y agua, que son sus materias primas. Debe aclararse que estos conceptos son muy relativos, así en el ejemplo expuesto, la arena es una materia prima, sin embargo, cuando se utiliza como lecho filtrante en una planta de tratamiento de agua, es un material de construcción.. Tanto los elementos constructivos como los materiales, productos o materias primas, poseen funciones específicas. En dependencia de las propiedades de los materiales, los mismos pueden desempeñar distintas funciones en los elementos de la construcción donde se utilizan, de manera tal que es muy conveniente seleccionar adecuadamente los materiales a emplear para que satisfagan las exigencias del proyecto. Clásicamente, se reconocen cuatro funciones básicas de los materiales: mecánica, física, constructiva y plástica.. La función mecánica se refiere esencialmente a su capacidad resistente a los esfuerzos mecánicos: de compresión, tracción, torsión, etc. derivados de la acción de los distintos tipos de cargas, y se requiere mayormente en aquellos materiales que componen a los elementos estructurales, aunque ciertamente la mayoría de los materiales deben resistir la acción de determinadas cargas mecánicas indirectas, al menos su peso propio..

(15) Por su parte, la función física se relaciona con el comportamiento del material ante efectos térmicos, acústicos, ópticos, etc. Para obras o partes de ellas, donde las condiciones de utilización impongan temperaturas anormales (muy altas o muy bajas), se han de utilizar materiales que soporten las mismas. Por ejemplo, para la construcción de hornos, chimeneas, incineradores y otros, deben utilizarse materiales con propiedades refractarias. Para el caso de obras donde se presentan temperaturas criogénicas, como las plantas de procesamiento de gas licuado, la mayoría de los materiales se tornan quebradizos, los aceros al carbono y algunos plásticos se quiebran, por lo que deben seleccionarme materiales especiales capaces de resistir esas condiciones. En ocasiones se requiere aislamiento térmico, debiéndose seleccionar materiales que cumplan esta función, problema frecuente tanto en países muy fríos, como muy cálidos. En otros casos se requiere la protección de las personas contra radiaciones atómicas (instalaciones hospitalarias, reactores atómicos, etc.), exigiéndose entonces materiales que cumplan esta función.. Muchos elementos constructivos están destinados a cerrar espacios, otros a la protección contra el sol, la lluvia, nevadas, ruidos, etc., necesitándose entonces materiales que cumplan a cabalidad dichas funciones.. Muy importante en todo proyecto es considerar la función constructiva de los materiales, entre lo que cabe considerar su facilidad de trabajo, los requerimientos de calificación de los operarios, la complejidad de los equipos, herramientas, exigencia de medios de protección, etc. Estos factores que se han mencionado influyen decisivamente en la velocidad de ejecución, calidad, seguridad y eficiencia de la construcción.. La función plástica se relaciona con la aptitud del material para lograr las formas deseadas, los colores y texturas que exija el proyecto, etc. La facilidad de conformación del material puede decidir la aptitud de un cierto material para una aplicación dada, por ejemplo, los materiales que pasan por un estado más o menos líquido, como los metales en estado de fusión, el hormigón, los plásticos, etc., admiten la conformación por moldeo, que agiliza la ejecución y facilita el empleo de técnicas mecanizadas. El logro de diferentes tipos de texturas en el acabado superficial de los elementos de revestimiento, condiciona en gran.

(16) medida su facilidad de limpieza, su aspecto estético, etc. Por ejemplo, la selección de un tipo de losa para el revestimiento de un piso o de un paramento (terrazo, gres cerámico, mármol, caliza, etc.) se debe realizar tomando en cuenta la función plástica, entre otras.. Por otra parte, el factor económico, considerado por algunos autores como otra función, debe ser tomado en cuenta en todos los casos, y en el análisis de la selección de los materiales para el cumplimiento de las funciones descritas. Aspectos tales como los precios, distancias de transporte, complejidad de puesta en obra y costos de mantenimiento, son algunos de los elementos a considerar en la selección de los materiales a utilizar en una aplicación dada.. 1.3 Evolución histórica de los materiales y técnicas de construcción Como cabe suponer, la evolución de las técnicas y materiales de construcción han estado relacionadas con el desarrollo del conocimiento de la humanidad. El perfeccionamiento de las técnicas fue dando la posibilidad de lograr el procesamiento de materiales de mejores prestaciones, y a la vez fue permitiendo la elaboración de herramientas capaces de trabajar otros materiales, que hasta ese momento resultaba prácticamente imposible.. En la prehistoria, el hombre primitivo inicialmente debió haber buscado refugio en las cavernas y otros accidentes naturales, por lo que realmente no elaboraba materiales de construcción, sino que utilizaba los que la naturaleza les proveía. No obstante, debió utilizar materiales naturales como las ramas y otras partes componentes de los árboles, las piedras y el barro, para el mejoramiento de las condiciones de sus refugios o para la ejecución de rudimentarias construcciones. La elaboración de herramientas constituyó un hito importante en la posibilidad de transformación de los materiales naturales de que disponía. Por ejemplo, la utilización de rocas como el pedernal (sílex), la obsidiana y otras, que, por su elevada dureza, al fracturarse proporcionan aristas agudas con filo, permitió su empleo como herramientas, que a su vez facilitó la trasformación de materiales como la madera y la piedra, para sus construcciones y objetos de uso general (doméstico, para cultivo, para la caza, la pesca, etc.)..

(17) Dadas las favorables propiedades de la madera, como su facilidad de trabajo, buena resistencia a la flexión, ligereza, etc., fue este el principal material que se utilizó para las soluciones de cubierta. Por otra parte, la disponibilidad de las rocas y su particular comportamiento mecánico y durable fue aprovechada, para en conjunto con ramas, cañas, hojas de los árboles, etc., cerrar espacios que le permitieran protegerse del frío, las lluvias, el sol, y en general de las inclemencias del tiempo. La mezcla de suelos arcillosos con agua brindó la posibilidad de utilizar argamasas para el mejoramiento de las condiciones de los rústicos pisos y paredes.. Los antiguos egipcios utilizaron con preferencia la piedra para la construcción de sus monumentales obras funerarias, mientras que en las viviendas utilizaron mayormente el adobe y la madera, que era escasa y de mala calidad.. Los griegos también utilizaron la piedra como material de construcción para sus obras religiosas, como en el Partenón, donde se utilizó el mármol blanco procedente de canteras en el Monte Pentélico, ubicado al noreste de Atenas. En las viviendas se utilizaron bloques de barro secados al sol y madera para las cubiertas.. Las edificaciones realizadas por los romanos fueron erigidas con los mismos materiales que utilizaron los griegos y los etruscos, como la piedra caliza, travertinos, etc., que fueron usadas en forma de placas para cubiertas y en forma de bloques o sillares para las paredes. En muchas partes, dada la abundancia de distintos tipos de rocas volcánicas, se utilizó la piedra pómez, de gran ligereza.. Cuando el hombre aprendió a utilizar el fuego, a obtenerlo, transportarlo, etc., pudo utilizarlo no solamente para la cocción de los alimentos, la protección contra depredadores o para combatir el frío, sino que también le permitió la transformación de muchos materiales naturales. y. la. obtención. de. herramientas. mejor. elaboradas.. Más. adelante,. presumiblemente de manera accidental, descubrió la transformación que sufre el barro de pasar a un material pétreo cuando se cuece, comenzando así la primitiva alfarería. Esta técnica pudo perfeccionarse progresivamente, con el mejoramiento de la calidad de los.

(18) hornos, para la fabricación de ciertos materiales cerámicos, de calidad muy superior a los antes obtenidos.. Aunque el carácter aglomerante del yeso calcinado debió haber sido descubierto casualmente, su producción con fines constructivos pudo haberse realizado con la utilización de hornos rústicos, teniendo en cuenta que las temperaturas requeridas para la obtención de este aglomerante son relativamente bajas y fácilmente logrables usando leña como combustible. En algunas pirámides egipcias, como la Gran Pirámide de Guiza (3000 años a. C., ya se utilizó el yeso para el sellado de juntas.. La invención de la rueda, alrededor de 3500 años a. C., tuvo un significado importante en el desarrollo de las técnicas constructivas, facilitando los procesos de acarreo y transporte de materias primas, materiales, etc.. Un salto significativo en el desarrollo de las técnicas y materiales de construcción ocurrió al pasar a la edad de los metales. El cobre fue el primer metal utilizado por hombre (aproximadamente 7000 años a. C.), dado principalmente por el hecho de que existe el cobre en su estado nativo (más o menos puro) y porque el mismo puede trabajarse a temperaturas relativamente bajas comparado con otros metales como el hierro. El uso del cobre permitió entonces la elaboración de herramientas más efectivas y duraderas, pudiéndose así trabajar materiales más duros. El perfeccionamiento de los procesos metalúrgicos con el cobre dio lugar a la fabricación de aleaciones como el bronce, logrado en Bang Chieng (Tailandia) unos 4500 años a. C. El bronce, aleación obtenida de una combinación de cobre y estaño, es un metal más duro y resistente que el cobre y posibilitó mejorar la calidad de las armas y herramientas.. Aunque todo parece indicar que la cal fue descubierta por los griegos, fueron los romanos los que hicieron los mayores aportes en la tecnología de la cal como material de construcción. Desarrollaron no solamente los hornos para su producción, sino también sus técnicas de aplicación y formas de empleo. Muy destacados fueron los estudios realizados por Marcus Vitruvius Pollio (siglo I a. C.) sobre los morteros y hormigones confeccionados.

(19) a base de cal y ceniza volcánica del monte Vesubio, que por sus características serían llamadas hoy puzolanas.. Importante aporte al desarrollo de los materiales y tecnologías de la construcción hicieron las civilizaciones griega y romana (Lamprecht, 19873). Los orígenes de la construcción en hormigón, al igual que tantas otras técnicas constructivas, se remontan a las obras realizadas por los romanos hace alrededor de dos mil años, quienes desarrollaron el opus caementitium, embrión de lo hoy se denomina hormigón. Este material consistía, principalmente, de fragmentos cerámicos incrustados en un mortero elaborado a base de arena volcánica y cal.. El desarrollo de los hornos de fundición de metales permitió la siderurgia o metalurgia del hierro, metal mucho más duro que el bronce, lográndose así herramientas y equipos más resistentes que facilitaron el procesamiento y empleo de materiales tan resistentes y abundantes como la piedra, en forma de losas y bloques. Con la invención y desarrollo del alto horno (1350), se logró la producción a gran escala del hierro, con un impacto notable en los procesos productivos de la época, incluyendo los materiales de construcción.. La invención de la máquina de vapor (James Watt, 1736 - Hansworth Birmingham, 1819) constituyó un hito en el desarrollo de la humanidad y trajo como consecuencia la llamada revolución industrial. El empleo de la máquina de vapor permitió la construcción de equipos de mayor capacidad, propiciando mayor productividad en los procesos, con menor uso de fuerza humana o animal. Los avances tecnológicos de la época posibilitaron el perfeccionamiento de los procesos metalúrgicos, obteniéndose metales con mejores propiedades.. El surgimiento del cemento Portland, patentado por el albañil inglés Joseph Aspdin, el 21 de octubre de 18244, constituyó un hecho de notable trascendencia en la vida del hombre, imponiéndose como material aglomerante por excelencia, hasta nuestra época. La 3. Lamprecht, H. O. Opus Caementitium: Bautechnik der Römer / H. O. Lamprech. -- 3. ed. -- Düsseldorf: Beton Verlag, 1987. -- 224 p. 4 Cuevas Toraya, Juan de las. 100 años del cemento Portland cubano / Juan de las Cuevas Toraya. -- La Habana: Ministerio de la Industria de Materiales de Construcción, 1995. -- 132 p..

(20) producción y empleo del cemento Portland se generalizó en el mundo gracias a sus excepcionales propiedades físicas, mecánicas y resistencia a la intemperie, así como por la relativa abundancia y distribución de sus materias primas básicas.. El hormigón hidráulico fabricado con el empleo de cemento Portland como aglomerante, posee el inconveniente de la mayoría de los materiales pétreos, elevada masa volumétrica y relativamente baja resistencia a la tracción, por lo que no resulta apropiado para elementos estructurales que se encuentren sometidos a esfuerzos de tracción o flexión. Dada esta limitante, a finales del siglo XIX se propuso incorporar barras de refuerzo de acero para que, en trabajo conjunto, los elementos fabricados tuvieran capacidad resistente a los esfuerzos de tracción, material conocido como hormigón armado. De esa manera, ya en 1910 el hormigón armado era una tecnología de uso frecuente en la construcción.. Aunque el automóvil se inventó en 1855, su producción a escala industrial la logra Henry Ford en 1908, hecho que demandó progresivamente la construcción de carreteras. A su vez, esto demandó gran cantidad de materiales de construcción para su ejecución, como áridos y asfaltos para la pavimentación. En sus inicios los asfaltos utilizados eran de fuentes naturales, como lagos y emanaciones, pero más tarde, dada la demanda de gasolina para los automóviles, obtenida por la destilación artificial del petróleo, se utilizó el asfalto procedente de dicho proceso.. Muchos avances se sucedieron en la tecnología del hormigón hidráulico, en lo que tuvo mucho que ver el desarrollo de los químicos para el hormigón. En particular los denominados aditivos químicos para el hormigón, que comenzaron a utilizarse alrededor del 1885, con el descubrimiento de las propiedades acelerantes del cloruro de calcio en las mezclas a base de cemento Portland, aunque ciertamente el primer aditivo químico propiamente dicho, el Plastiment,5 se produjo por primera vez en 1930 por la firma Sika.. 5. Plastiment: aditivo plastificante para las mezclas a base de cemento Portland. Es un producto que permite la reducción del contenido de agua en los hormigones y morteros, sin perjudicar su movilidad o consistencia, lo cual permite lograr hormigones más resistentes o disminuir el consumo de cemento manteniendo la resistencia mecánica..

(21) El surgimiento de los materiales plásticos y otros materiales poliméricos, como los distintos tipos de resinas, revolucionó la industria de materiales de la construcción en el mundo, proporcionando materiales con propiedades excepcionales, reciclables, de menor impacto ambiental y con menor energía incorporada.. En el 2001 nace una nueva ciencia, la Nanotecnología, que es la que trata sobre la tecnología de los materiales, en los que el orden de magnitud de las dimensiones se mide en nanómetros. La aplicación de esta tecnología ha permitido la creación de nuevos materiales con propiedades impresionantes, antes no concebidas en los materiales tradicionales. Ejemplo de ellos es el grafeno (forma alotrópica6 del carbono), material de dureza semejante a la del diamante, pero de extraordinaria ligereza y otras propiedades técnicas muy apreciadas en distintas esferas de la sociedad.. 1.4 Materiales de construcción y Ciencia de los materiales Los materiales de construcción son estudiados por distintas ciencias, cada una de ellas con su propio alcance, métodos y objetivos. Así, en Materiales de Construcción se trata sobre la descripción de los principales materiales que se utilizan en esta industria, los procesos de obtención que se emplean (incluyendo sus materias primas), los aspectos tecnológicos involucrados en sus propiedades y desempeño general, las técnicas, ensayos y control de calidad de los mismos, etc., todo ello con el propósito de su utilización más racional, siguiendo las normas técnicas correspondientes. Pone especial énfasis en aquellos materiales donde el ingeniero, arquitecto o constructor en general, tiene la responsabilidad de su fabricación, como el caso del hormigón hidráulico, el hormigón asfáltico, etc.. La ciencia Materiales de Construcción constituye un campo multidisciplinario muy amplio, donde se emplean conocimientos de Química, Física, Geología, Mineralogía, Ciencia de los Materiales, Físico-Química y otras. Constituye una ciencia básica para los arquitectos, ingenieros civiles, hidráulicos y constructores en general.. 6. Alotropía. Es la propiedad que tienen algunos elementos de presentarse estructurado de distinta manera y como consecuencia con diferentes propiedades..

(22) La Ciencia de los Materiales contemporánea, se encarga del estudio de las relaciones existentes entre la composición y estructura de los materiales, por una parte, y sus propiedades, por otra, siendo esta la base sobre la que se sustenta la Ingeniería de Materiales, que tiene como objetivo central la creación de nuevos materiales a través de la síntesis7 y el procesamiento. O sea que, a partir del desempeño deseado, se concibe una cierta composición con una cierta estructura (que es el nuevo material). Tales avances se pueden lograr a partir del estudio de las relaciones entre la composición y estructura, por una parte, y sus propiedades y desempeño por otra, sentándose las pautas para brindar recomendaciones prácticas de cómo realizar su procesamiento tecnológico, que es en definitiva lo que decide su aplicación práctica.. Los métodos y técnicas de estudio empleados por la Ciencia de Materiales, difiere de los empleados en Materiales de Construcción, en que en la primera se precisan técnicas instrumentales más específicas para el estudio de la composición y la estructura, mientras que en la segunda se prioriza la determinación de las propiedades mediante ensayos físicomecánicos, por ejemplo, la determinación de la resistencia mecánica (a la compresión, tracción, etc.), la capacidad de absorción, permeabilidad, etc., que son parámetros clave para el diseño de los elementos estructurales de cualquier obra. También se investigan las propiedades de las materias primas para la fabricación de materiales y productos, como por ejemplo la evaluación de los parámetros de una arena, una grava o el propio cemento, para la producción de hormigones, etc. No obstante, ello no significa que en Materiales de Construcción no se utilicen métodos y técnicas propias de la Ciencia de Materiales, que faciliten la solución de los problemas que se presenten. Además, indudablemente existen problemas, que, por su naturaleza y complejidad, su solución requiere de la actuación conjunta de ambas ciencias.. Particular importancia ha adquirido en las últimas décadas la nanotecnología, a partir de la cual ha sido posible la creación de nuevos materiales, como los nanotubos de carbono, en los que la concepción de la microestructura ha jugado un papel determinante.. 7. Síntesis: se utiliza aquí la acepción que se refiere a cómo se fabrica un determinado material a partir de ciertas sustancias químicas..

(23) La investigación de la Ciencia de los Materiales abarca aspectos relacionados con la composición química, propiedades mecánicas, corrosión y comportamiento en ambientes agresivos, análisis de fallos, etc. Tales ensayos pueden ser realizados, lo mismo sobre las materias primas, materiales o sobre los propios productos.. Ciencia de los Materiales e Ingeniería de Materiales, constituyen campos interdisciplinarios que engloban a las propiedades de los materiales y sus aplicaciones a varias áreas de la ciencia e ingeniería. Ellas se apoyan en elementos aportados por la Física Aplicada, la Química, así como de las Ingenierías Química, Mecánica, Civil y Eléctrica. Con significativa atención en recientes años a la nano-ciencia y a la nano-tecnología, la Ciencia de los Materiales se ha puesto a la vanguardia en muchas universidades y centros de investigación en el desarrollo de nuevos materiales.. El estudio de la microestructura de los materiales es clave para pasar, desde las relaciones empíricas, hacia un entendimiento de los nexos entre los procesos de fabricación y las propiedades. De ahí la importancia del empleo de técnicas instrumentales de investigación que permitan la caracterización más completa de los materiales de construcción.. El desempeño en una aplicación dada de un material, depende directamente de sus propiedades, mientras que éstas están determinadas por la composición y estructura que se logre en su procesamiento o proceso de producción. Como puede apreciarse, existe una relación muy estrecha entre estos cuatro elementos, lo que ha servido de base para conformar un tetraedro imaginario, que representa muy bien la esencia de la Ciencia de los Materiales, en el que en cada vértice se ubica uno de los elementos señalados. A tal figura imaginaria se le ha denominado “tetraedro de la Ciencia de los Materiales”, el cual se representa en la Figura No. 1.1..

(24) Fig. 1.1 Tetraedro de la Ciencia de los Materiales. (Fuente8). La caracterización del material se refiere a la determinación de su composición, estructura, propiedades físicas, mecánicas, químicas, etc., todo lo cual sirve como criterio para dictar conformidad, para la adopción de medidas de corrección en los procesos de fabricación o para proyectar la investigación para el perfeccionamiento, en la dirección apropiada.. 1.5 Sistemas de unidades Entre los sistemas de unidades que más se utilizan o han sido utilizados se encuentran el sistema inglés (con más precisión sistema pulgada-libra), el sistema métrico decimal y el sistema internacional de unidades. El sistema inglés, que fuera muy utilizado en Cuba hasta la década del 1950 y que todavía se mantiene en algunos países, emplea la yarda, el pie, y la pulgada como unidades de longitud; libra para la masa, consecuentemente libra por pulgada cuadrada (psi) para la presión, así como grado Fahrenheit para la temperatura, entre otros. El sistema métrico utiliza el metro (y sus múltiplos: decímetro, centímetro, milímetro, etc.) para la longitud, kilogramo (y sus múltiplos: tonelada, miligramo, etc.) para la masa, litro (y sus múltiplos para el volumen), kilogramo-fuerza por unidad de área para la presión, grados Celsius para la temperatura, etc. El sistema internacional de unidades. 8. https://www.google.com.cu/search?q=tetraedro+ciencia+de+los+materiales+ppt&dcr=0&tbm=isch&source=iu&ictx=1&fir=xM4gq 3tfiTsXAM%253A%252CyFy-qy0l5OW-NM%252C_&usg=__cdKhWjkbb2jAaMl8tRkuXQf5f0%3D&sa=X&ved=0ahUKEwj2wrSfhKvZAhWJuVMKHSG7BFAQ9QEIWzAJ#imgrc=xM4gq3tfiTsXAM: Accedido: 16/02/2016. Nota:. se realizó la traducción al español..

(25) (SI), fue aprobado en la Conferencia General de Pesos y Medidas de 1960 y fue adoptado en Cuba en el año 1982, mediante el Decreto Ley No. 62 de 30 de diciembre de 1982. La abreviatura (SI), derivada del francés "Système International d´Unités," se utiliza en todos los idiomas9.. El Sistema Internacional de Unidades (SI) está basado en siete unidades fundamentales (unidades base), dos unidades suplementarias y un conjunto de unidades derivadas que son combinaciones de las unidades base. En la Tabla No. 1.1 se muestran las siete unidades básicas del SI.. Tabla No. 1.1 Unidades básicas del sistema Internacional de Unidades MAGNITUD. NOMBRE. SÍMBOLO. Longitud. metro. m. Masa. kilogramo. kg. Tiempo. segundo. s. Corriente eléctrica. ampere. A. Temperatura termodinámica. kelvin. K. Cantidad de sustancia. mole. mol. Intensidad luminosa. candela. cd. Las unidades derivadas, expresadas a partir de unidades básicas y suplementarias del Sistema Internacional de Unidades se muestran en las Tablas No. 1.2 y No. 1.3.. Tabla No. 1.2. Unidades derivadas del sistema Internacional de Unidades. 9. Milton, Hans J. Práctica recomendada para el uso de unidades métricas (SI) en el diseño y construcción de edificios. U.S. DEPARTMENT OF COMMERCE, NATIONAL BUREAU OF STANDARDS, Ernest Ambler, Acting Director. Publicación abril 1977 – Re-impresión con correcciones junio 1977..

(26) MAGNITUD. NOMBRE. SÍMBOLO. Superficie. metro cuadrado. m2. Volumen. metro cúbico. m3. Velocidad. metro por segundo. m/s. Aceleración. metro por segundo cuadrado. m/s2. Número de ondas. metro a la potencia menos uno. m-1. Masa en volumen. kilogramo por metro cúbico. kg/m3. Velocidad angular. radián por segundo. rad/s. Aceleración angular. radián por segundo cuadrado. rad/s2. Tabla No. 1.3. Unidades del SI derivadas, con nombres y símbolos especiales MAGNITUD. NOMBRE SÍMBOLO. EXPRESIÓN. EXPRESIÓN. EN OTRAS. EN UNIDADES. UNIDADES SI. SI BÁSICAS. Frecuencia. hertz. Hz. s-1. Fuerza. newton. N. m·kg·s-2. Presión. pascal. Pa. N·m-2. m-1·kg·s-2. Energía, trabajo,. joule. J. N·m. m2·kg·s-2. watt. W. J·s-1. m2·kg·s-3. cantidad de calor Potencia. Cantidad de electricidad coulomb. C. s·A. carga eléctrica Potencial eléctrico. volt. V. W·A-1. m2·kg·s-3·A-1. ohm. Ω. V·A-1. m2·kg·s-3·A-2. fuerza electromotriz Resistencia eléctrica.

(27) Capacidad eléctrica. farad. F. C·V-1. m-2·kg-1·s4·A2. Flujo magnético. weber. Wb. V·s. m2·kg·s-2·A-1. Inducción magnética. tesla. T. Wb·m-2. kg·s-2·A-1. Inductancia. henry. H. Wb·A-1. m2·kg s-2·A-2. Como resulta evidente, las distintas generaciones de profesionales se han formado y han desarrollado su profesión en distintas etapas, en las que ha imperado uno u otro sistema de unidades, por lo que cada cual se encontrará más familiarizado con las unidades del sistema con que se formó. Por eso, aunque en la actualidad esté establecido el uso del SI, conviene conocer las equivalencias, al menos de las unidades más empleadas en cada una de las disciplinas, de manera tal que exista un buen entendimiento entre todos y que la amplia literatura científico-técnica escrita con anterioridad al establecimiento del SI, pueda ser explotada adecuadamente. Algunas de las equivalencias de las unidades más empleadas en materiales de construcción se muestran en la Tabla No. 1.4.. Tabla 1.4 Equivalencias de algunas unidades Sistema. Equivale en el. Internacional. sistema inglés a:. Masa. 1 kg. 2,204 62 lb. Fuerza. 1N. 0,224 809 lbf. Presión. 1 MPa. 145,038 lbf⁄in2. Masa por unidad de volumen. 1 kg/m3. 0,062 428 lb⁄ft3. Magnitud. El uso correcto de la terminología, así como de los símbolos, es extremadamente importante en el trabajo con los sistemas de medidas, particularmente con el Sistema Internacional, ya que un simple cambio en los símbolos usados puede cambiar totalmente el significado de una expresión o de un texto dado. Es muy frecuente observar errores en la utilización de términos y símbolos del Sistema Internacional de Unidades, por lo que se considera oportuno describir aquí, aunque de manera muy breve, la forma correcta de uso de los mismos. En la Tabla 1.5 se muestran ejemplos del uso correcto e incorrecto de las unidades del SI..

(28) Tabla 1.5 Ejemplos del uso correcto e incorrecto de las unidades del SI USO DE UNIDADES EN EL SISTEMA INTERNACIONAL CORRECTO. INCORRECTO. El Sistema Internacional usa símbolos, no abreviaturas, por tanto no se escribe punto al final: SI, m, A. S.I., m.; Amp., amp.. Las unidades del SI se escriben con letra minúscula (excepto al inicio de oración) y los prefijos no se separan por guion: pascal, metro, kilómetro, grado Celsius* Pascal, Metro, kilo-metro, Watt, grado 1. celsius* 1. Los símbolos de las unidades se escriben con minúscula, excepto los que provienen de nombres propios: Pa, m, A, W, L* 1, oC. pa, M, a, w, l* 1. Siempre dejar espacio entre el valor y el símbolo: 10 m, 40 W, 20 oC, 150,0 MPa, 50 N. 10m, 40W, 20oC, 20o C, 150,0MPa, 50N. Los símbolos de unidades se mantienen tanto en singular como en plural: 1 kg, 100 kg. 100 kgs. No usar símbolos y nombres de unidades en la misma expresión: m/s, kg/m3 *1. m/segundo, kilogramo/ m3. Excepción. Finalmente, dado su amplio uso, conviene recordar los múltiplos y submúltiplos decimales, así como los prefijos, símbolos y factores utilizados, los cuales se presentan en la Tabla No. 1.6.. Tabla No. 1.6 Múltiplos y submúltiplos decimales. Prefijos, símbolos y factores utilizados en el SI FACTOR. PREFIJO. SÍMBOLO. FACTOR. PREFIJO. SÍMBOLO.

(29) 1024. Yotta. Y. 10-1. deci. d. 1021. Zeta. Z. 10-2. centi. c. 1018. Exa. E. 10-3. mili. m. 1015. Peta. P. 10-6. micro. μ. 1012. Tera. T. 10-9. nano. n. 109. Giga. G. 10-12. pico. p. 106. Mega. M. 10-15. femto. f. 103. Kilo. k. 10-18. atto. a. 102. Hecto. h. 10-21. zepto. z. 101. Deca. da. 10-24. yocto. y. 1.6 Normalización y normas técnicas La Organización Internacional de Normalización, ISO, ha definido la normalización como: el proceso de formular y aplicar reglas con el propósito de establecer un orden en una actividad específica, para beneficio y con la colaboración de todos los interesados y en particular, para la obtención de una economía óptima de conjunto, respetando las exigencias funcionales y de seguridad. Debe basarse en resultados ciertos, obtenidos por la ciencia, la técnica y la experiencia; debe fijar las bases, no solamente para el presente, sino también para el desarrollo futuro y debe estar de acuerdo con el progreso. La NC 1:200510 define el concepto de norma como un documento establecido por consenso y aprobado por un organismo reconocido, que proporciona, para un uso común y repetido, reglas, directrices o características para actividades o sus resultados, dirigidas a la obtención del grado óptimo de orden en un contexto dado.. 10. NC No 1:2005. Reglas para la estructura, redacción y edición de las normas cubanas y otros documentos normativos relacionados. Página 8..

(30) Existen diferentes tipos de normas, como las de ensayo, las de especificaciones y las de cálculo. Las normas de ensayo son muy utilizadas en Materiales de Construcción, pues en ellas se establecen los requerimientos básicos para la realización de un ensayo, como: objetivos, especificaciones de los aparatos y utensilios, materiales y reactivos, la técnica operatoria, y la manera de expresión de los resultados. Las normas de especificaciones, como su nombre lo indica, brinda las especificaciones técnicas que debe cumplir un determinado material o producto, como por ejemplo la NC 95:2011 Cemento Portland. Especificaciones.. La Oficina Nacional de Normalización (NC), es el Organismo Nacional de Normalización de la República de Cuba que representa al país ante las Organizaciones Internacionales y Regionales de Normalización. Esta oficina tiene como objetivo fomentar la eficaz elaboración y el cumplimiento de las normas y otros documentos normativos, así como promover el uso de los mismos para contribuir al aumento de la disciplina tecnológica y la eficiencia de la producción y los servicios, posibilitar la introducción del avance científicotécnico, facilitar el comercio, la protección al consumidor, la salud, la seguridad y el medio ambiente (Standards 2001).. La elaboración de una norma es una obra de carácter eminentemente colectivo, en la cual deben participar todos los interesados en discusión franca y libre que garantice el consenso general. La preparación de las Normas Cubanas se realiza generalmente a través de los Comités Técnicos de Normalización. La aprobación de las Normas Cubanas es competencia de la Oficina Nacional de Normalización y se basa en evidencias de consenso.. Cuando se considera oportuno, los Comités Técnicos de Normalización pueden aprobar la adopción de normas extranjeras que se adapten a las condiciones del país, para lo cual existe un procedimiento establecido.. Las normas técnicas cubanas se designan con las letras NC seguidas del número que las identifica, después de dos puntos, el año de aprobación y seguidamente el título de la norma: Por ejemplo, NC 251:2013 Áridos para hormigones hidráulicos – Requisitos, que es una norma de especificaciones que establece los requisitos de los áridos para la producción.

(31) de hormigones hidráulicos. Es importante en todo momento conocer las normas que se encuentran vigentes, precisando el año, pues al modificarse el número de identificación permanece fijo y el año se modifica.. Una manera práctica de conocer la vigencia de las normas es accediendo al sitio Web Normas Cubanas Online11. Este sitio ha sido creado con el propósito de brindar toda la información necesaria sobre las normas cubanas.. La mayoría de los países poseen sus propias normas técnicas, existiendo algunas de ellas que por su prestigio y reconocimiento entre los profesionales se toman muchas veces como referencia. Por ejemplo, las normas europeas (EN), las normas norteamericanas de la ASTM (American Society for Testing and Materials), las normas DIN alemanas (Deutsches Institut für Normung), las normas inglesas BS (British Standards), COVENIN de Venezuela, UNE de España, AFNOR de Francia (Association française de Normalisation), etc.. Por otra parte, también existen normas de carácter internacional, como las normas ISO (International Standard Organization). Las normas ISO se crearon con la finalidad de ofrecer orientación, coordinación, simplificación y unificación de criterios de las empresas y organizaciones con el objetivo de reducir costes y aumentar la efectividad, así como estandarizar las normas de productos y servicios para las organizaciones internacionales12. Muchas normas internacionales han sido adoptadas en Cuba, por ejemplo, la NC ISO 19207: 2013 Ensayos al hormigón - Parte 7: Ensayos no destructivos sobre hormigón endurecido.. A nivel internacional existen otros Organismos cuyo ámbito se restringe a ciertas áreas o zonas de la Tierra, como ocurre con el CEN. Por tanto, se encuentra la COPANT (Comisión Panamericana de Normas Técnicas), fundada en 1961, con 15 miembros titulares, entre los que se encuentran Estados Unidos, México y la mayor parte de los países 11. www.nconline.cubaindustria.cu. Accediendo a dicho sitio se puede conocer información actualizada y confiable sobre las normas cubanas que se encuentran vigentes, o descargar normas, con su correspondiente abono. 12 https://www.isotools.org/2015/03/19/que-son-las-normas-iso-y-cual-es-su-finalidad/ Accedido 15/02/2017..

(32) sudamericanos. Todos ellos están representados a través de sus respectivos Institutos de Normalización. También, en 1966 se fundó la ASAC (Comité Consultivo de Normas Asiáticas), que engloba prácticamente a todos los países asiáticos, incluyendo Australia. Luego en 1967 se creó la ASMO (Organización Árabe de Normalización y Metrología), cuyos miembros son la mayoría de los países árabes del Próximo Oriente.. El objetivo o la política de todos ellos es hacer el mayor uso posible de las normas ISO (de la que suelen ser miembros), con las modificaciones o adiciones estrictamente necesarias para que respondan a las necesidades de sus respectivas comunidades. Como resumen, se concluye que el gran Organismo Internacional es la ISO que, con la colaboración de unos 2 000 organismos técnicos y más de 100 000 especialistas del mundo entero, ha publicado ya unas 5 000 normas, en sus tres lenguas oficiales (inglés, francés y ruso). (Santamaría, 1982). 1.7 Bibliografía  Milton, H., J. Práctica recomendada para el uso de unidades métricas (SI) en el diseño y construcción de edificios. National Bureau of Standards, Washington, D.C. 20234, 1977.  Torroja, Eduardo. Razón y ser de los tipos estructurales. Asociación de estudiantes de tecnología. PUBLICACIONES. 1962.  Cuevas Toraya, Juan de las. 100 años del cemento Portland cubano / Juan de las Cuevas Toraya. -- La Habana: Ministerio de la Industria de Materiales de Construcción, 1995. -- 132 p.  MES. Plan de estudio E. Carrera Ingeniería Civil. La Habana, 2017.  Aguado Crespo, F. Materiales de Construcción. Ediciones ISPJAE, La Habana, 1982.  Santamaría, F. S. 1982. La Normalización Nacional e Internacional de cementos. Consejo Superior de Investigaciones Científicas, Materiales de Construcción N." 188 - 1982..

(33) 1.8 Preguntas para la auto-evaluación 1. ¿Qué aspectos distinguen a la ciencia Materiales de Construcción de la Ciencia de los Materiales? 2. ¿Qué diferencias encuentra usted entre los conceptos de materia prima, material y producto? Ilustre su explicación con el uso de ejemplos. 3. ¿Es el cemento una materia prima, un material o un producto? Explique. 4. ¿Qué importancia aprecia usted en la normalización? ¿Qué es una norma de ensayo? 5. Enumere los errores que se han cometido en la redacción del siguiente fragmento: Un camión acarrea 5000 Kg de piedra, la cual posee una resistencia de 30 megapascales a 1500 M. de distancia de la obra..

(34) 2 CAPÍTULO II. Composición y estructura de los materiales de construcción 2.1 Introducción Cuando se observa una edificación cualquiera, ya sea de carácter social, industrial, etc., se puede apreciar una enorme variedad de materiales y productos de la construcción, muchos de los cuales pueden identificarse fácilmente, incluso por personas no especialistas en la materia. Ejemplos de ellos son los ladrillos cerámicos utilizados en los muros, las barras de acero (comúnmente denominadas cabillas en Cuba o varillas en muchos países latinoamericanos) usadas como refuerzo en el hormigón armado, el cemento ordinario, el hormigón (que forma parte de las losas, las columnas, aceras, etc.), las losetas de gres cerámico del piso, la madera, etc. Cada uno de ellos tiene sus propias funciones en la obra y precisamente sus propiedades deben corresponderse con el papel que desempeñan los elementos donde se encuentran.. Los materiales, independientemente de su tipo, están constituidos por partículas, tanto en el nivel macro, como micro-estructural, además de sus átomos y las partículas subatómicas. La investigación de materiales comunes como los suelos, rocas, materiales cerámicos, metales, plásticos, composites, etc., de particular importancia en la construcción, centra su atención en sus propiedades, pero no se debe olvidar que ellas dependen en gran medida de la composición y estructura lograda en su procesamiento.. 2.2 Los átomos. Estructura del átomo Los materiales de construcción y todos los objetos o sustancias que nos rodean se encuentran formados por átomos de los diferentes elementos químicos. Un átomo es la unidad más pequeña de la sustancia que tiene las propiedades de un elemento químico. Los átomos están formados por un núcleo formado por neutrones y protones con una carga neta positiva, que se encuentra localizado en una región muy reducida y que posee prácticamente toda la masa del átomo. En órbitas a su alrededor giran los electrones, que.