Materiales de construcción

En la historia humana el hombre ha usado diferentes materiales para construir su vivienda,  y todos los edificios públicos que le permiten interactuar con su comunidad. Entre estos encontramos algunos de tipo primitivo como el uso del barro o arcilla, muy usado por nuestros indígenas, la piedra, la paja para los techos, etc., otros  son de tipo tradicional dependiendo mas del sitio y su abundancia, en neustro país ha sido tradicional el uso de la guadua, pues resulta altamente eficiente no en vano se le ha dado el nombre del acero vegetal, todavia hoy se usa en construcciones campesinas, y con tratamiento adecuado vemos en las ciudades construcciones magnificas hechas de guadua, como iglesias, puentes, chalets, etc., la madera ha sido otra material muy usado, además de ser de gran belleza, desafortunadamente la tala intensiva hace que este material sea mas escaso y costoso, y tenemos de igual forma los materiales modernos que han sido proporcionados luego de procesos tecnológicos que han permitido transformar sustancias de tipo natural en materiales mas eficientes y resistentes, es el caso del acero, el plástico y otros. Así que amigos los invito a conocer algunos de estos materiales y la forma como se pueden usar en la construcción.

Historia de los materiales de construcción[1]

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 condición. Las primeras edades en las que se clasifica nuestra historia llevan sus nombres de acuerdo al material desarrollado y que significó una época en nuestra evolución. La edad de piedra con las primeras herramientas y armas para cazar fabricadas en ese material, la edad de bronce en la que se descubre la ductilidad y multiplicidad de ese material, seguida de la edad de hierro en la que este reemplaza al bronce por ser un material más fuerte y con más aplicaciones, etc. Los productos de los que se ha servido el hombre a lo largo de la historia para mejorar su nivel de vida o simplemente para subsistir han sido y son fabricados a base de materiales, se podría decir que estos están alrededor de nosotros estemos donde estemos. De ellos depende en parte nuestra existencia. Hay muchos más materiales de los que utilizamos día a día, los que vemos en las ciudades o los que utilizamos en nuestro quehacer diario.

Tipos de materiales

Los materiales están divididos en tres grupos principales: materiales metálicos, poliméricos, y cerámicos.

Materiales metálicos: Estos son sustancias inorgánicas compuestas de uno o más elementos metálicos, pudiendo contener algunos elementos no metálicos, como el carbono. (Hierro, cobre, aluminio, níquel y titanio).

Materiales cerámicos: Los materiales de cerámica, como los ladrillos, el vidrio la loza, los aislantes y los abrasivos, tienen escasa conductividad tanto eléctrica como térmica y aunque pueden tener buena resistencia y dureza son deficientes en ductilidad y resistencia al impacto.

Materiales poliméricos: En estos se incluyen el caucho (el hule), los plásticos y muchos tipos de adhesivos. Se producen creando grandes estructuras moleculares a partir de moléculas orgánicas obtenidas del petróleo o productos agrícolas. [1]

1 Arcilla

La arcilla es una sustancia mineral, combinación de sílice y alúmina, que mezclada con agua se hace maleable y plástica. Al secarse, sea por medios naturales o en hornos especiales para su cocción, se endurece perdiendo la propiedad plástica. Al combinar la arcilla con otros materiales como la paja, se le da la propiedad de soportar la flexión, ya que por naturaleza puede soportar el peso de una construcción no muy alta y en caso de sismo debe entrar a actuar un componente que contrarreste los movimientos laterales y le de mayor consistencia: la paja. En Colombia pasa de utilizarse en la arquitectura colonial en las ciudades para luego hacerlo básicamente en los campos, aunque cada vez con menor frecuencia. Sin duda vino a constituir parte de nuestra herencia y memoria histórica.

2. Tapia pisada

Este es un procedimiento por medio del cual se construyen objetos con arcilla, sin sostenerlas con piezas de madera y sin mezclarlas con paja o relleno. Este método consiste en apisonar capa por capa de arcilla en medio de dos tablones con el espesor de los muros de piedra. Al apisonarse la tierra forma una masa compacta y homogénea que puede ser elevada a la altura necesaria. La tierra utilizada se extrae directamente del suelo del lugar. Las ventajas de este tipo de construcciones son a rapidez en la construcción, un costo bajo, aislamiento térmico y acústico, resistencia al fuego, solidez y durabilidad. Hoy en día la concepción de anchos muros que nos den protección no está tan arraigada como en el pasado, sin embargo para llegar a ese punto pasó mucho tiempo, teniendo en cuenta que en otros países los muros son cada vez más delgados y se usan nuevos materiales y técnicas de construcción. Antes se contaba con gran cantidad de espacio libre lo que permitía que en un piso o a lo sumo en dos se desarrollaran los edificios (de proporciones inmensas) [1]

3. Arena

Es un material que constituye gran parte de los suelos, también se le encuentra en el curso natural de muchos ríos, orillas de lagos, costas y en terrenos áridos. En la fabricación de vidrio se utiliza un tipo especial de arena al igual que en la fabricación de cementos y yesos en la industria de la construcción, por lo cual es un material fundamental en el desarrollo de casi cualquier obra civil. [1]

4. Asfalto

En la antigüedad se usaba como material de construcción primordialmente para impermeabilizar. Hoy se usa mayormente como derivado del petróleo, sin embargo se encuentra en estado natural a partir de residuos de este último. Es una sustancia negra, pegajosa, sólida o semisólida dependiendo de la temperatura a la que se encuentre. Se utiliza para pavimentar vías, impermeabilizar techos y otros y en la fabricación de baldosas, pisos y tejas. También es materia prima en la fabricación de pinturas y lacas.

5 Paja

La paja como se menciono antes proporcionó en las construcciones con arcilla la posibilidad de soportar esfuerzos laterales ejercidos por la naturaleza en una construcción, como la flexión. También se usa sobre las cubiertas por ser un material impermeable. En casi todas las construcciones indígenas de nuestra cultura se usó como aislante térmico y contra las lluvias proporcionando un techo seguro y unas viviendas secas. Junto con la arcilla se ha usado antes de la colonización. En la actualidad, sobre las cubiertas de casas campestres proporciona un aire cálido a las construcciones; en las ciudades se usa con poca frecuencia y en la zona costera con los mismos beneficios con los que se usaba antes y ahora por los indígenas.

6 . Aglomerantes (cal, yeso, arenas y cementos)

6.1 La cal

La cal es un elemento cáustico, muy blanco en estado puro, que proviene de la calcinación de la piedra caliza. La cal común es el óxido de calcio de fórmula CaO, también conocido como cal viva. Es un material muy utilizado en construcción y en otras actividades humanas. Como producto comercial, normalmente contiene también óxido de magnesio, óxido de silicio y pequeñas cantidades de óxidos de aluminio y hierro. [2]

6.2 Yesos

Yesos: este mineral posee distintos orígenes por lo que existen numerosos yacimientos. Amasado con agua se convierte en una sustancia sólida; de esta manera se usa en construcción y en bellas artes. Su endurecimiento se logra de 5 a 15 minutos luego de haberle agregado el agua, pero este proceso se puede adelantar o retrasar agregando otros componentes (acelerantes),

6.3 Concreto

Es el producto resultante de la mezcla de un aglomerante (generalmente cemento, arena grava o piedra machacada) y agua que al fraguar (solidificarse, cuajarse o trabarse ciertos materiales) adquiere una resistencia similar a la de las mejores piedras encontradas en la naturaleza. Según su composición o su función mecánica los concretos se denominan como: | Concreto ordinario: utilizado en reparaciones domésticas. | Concreto en masa: destinado a soportar grandes cargas sin tener armaduras (esqueletos metálicos) de ningún tipo. | Concreto armado: en el cual hay colocada una armadura de acero que aporta al producto final la capacidad de soportar esfuerzos de flexión. El concreto armado es talvez el más popular por su capacidad de adaptarse a cualquier forma geométrica, contribuyendo al diseño de edificios de mayor durabilidad. En Colombia se construyeron a finales de los años 40 y subsiguientes, grandes y memorables obras como estadios, terminales y edificios con importantes innovaciones estéticas y estructurales en el país. Otros tipos de concreto son el pretensado, el mixto o el ciclópeo. Es muy importante anotar que este material tiene buena respuesta a la acción del fuego (soportándolo). Uno de los inconvenientes de este es que las piezas (columnas y vigas) deben tener tamaños más grandes y en consecuencia mayor peso propio y menor rapidez de ejecución. [1]
7.  Madera

La madera es una materia de gran importancia para el hombre; durante siglos le proporcionó abrigo, muebles, vehículos de transporte y otras usos. Hoy día muchas de ellas se hacen con metales, por costos, peso y rendimiento, sin embargo aún es de gran importancia. Características como la flexibilidad y soporte de cargas de compresión a lo largo de sus fibras, constituyen su naturaleza y aportan soluciones a los espacios habitados por el hombre. De manera industrializada la madera se manipula en los aserraderos, lugares a los que llegan grandes cantidades de árboles talados para su procesamiento y corte dependiendo del uso que van a tener. La calidad de las distintas maderas las destina a diferentes usos. Teniendo en cuenta su estructura, las hay duras, semiduras y blandas. Las maderas blandas se usan en la carpintería ordinaria, las semiduras y duras en carpintería general y en obra, construcciones civiles, navales y otras. También se las clasifica en maderas claras y oscuras para posibilidades estéticas y distintos veteados.

8. Maderas contrachapadas

Este es un material sintético constituido por tres o más hojas delgadas de madera, llamadas enchapados; las láminas se ubican de manera que las vetas de una queden perpendiculares a las adyacentes; así se forma un tablero estable en cualquier dirección. Hasta la década de 1930 fue otro laminado, pero cuando se fabricó impermeable, se convirtió en un material de construcción confiable para la elaboración de puertas y exteriores.

9. Guadua

Esta es una madera de forma cilíndrica, hueca, en una enorme variedad de diámetros y longitudes, con membranas intermedias fáciles de perforar y muy fibrosas, lo que da una gran capacidad de resistencia a la compresión y mucha flexibilidad. La guadua puede ser utilizada para todas las partes de la casa a excepción de la chimenea y el fogón. En la mayoría de los casos, sin embargo, es combinada con otros materiales de construcción tales como madera, arcilla, cal, cemento y hierro galvanizado; de acuerdo a su relativa eficacia, disponibilidad y costo. Con el uso de este recurso se busca asegurar su producción y evitar su extinción reforestando en la zona donde se produce, ya que hace parte de nuestro patrimonio forestal. En su uso arquitectónico se recomienda la simetría para evitar la torsión horizontal de la construcción. La esterilla obtenida después de desarrollar un trozo de guadua y volverlo plano (30- 40cm); se emplea en el cubrimiento interior y exterior de las paredes. Es ideal para construir en condiciones topográficas difíciles; también se utiliza para fabricar casetones que son como cajas sin tapa, usadas para fundir placas de concreto que no sean macizas, (para aligerarlas).

10. Adoquín [1]

Los adoquines son piedras o bloques de ladrillo labrados que sirven para pavimentar. Hoy en día es común verlos en algunas calles céntricas de nuestras ciudades y pueblos utilizándose para mejorar la apariencia estética de las calles y para dar prelación al peatón sobre el vehiculo, recordando que en la época de la Colonia eran usados en calles principales en las que por supuesto no transitaban vehículos a motor. Los carros deben circular a una velocidad bastante menor a la que se desplazan sobre el pavimento normal diseñado para las grandes autopistas

11. Teja de barro [1]

La teja de barro es una pieza de este material hecha en forma de canal; usada para cubrir exteriormente los techos y no permitir la entrada de agua de lluvia a un espacio dejándola escurrir. En la época de la colonia se utilizaban casi en todas las construcciones formando así parte de nuestra identidad; todos las recordamos. Las tejas son delgadas placas (planas o curvas) de tierra arcillosa mezcladas habitualmente con arena, que se endurecen por cocción. Aun se usan en algunas construcciones pero con un fin puramente estético.

12. El ladrillo

Es una masa de arcilla (o arcilla y arena) en forma de paralelepípido rectangular, que luego de cocida sirve para construir muros. La primera operación a la que se somete la masa es la purificación que consiste en separar las materias extrañas, la segunda es la pudrición que se logra amontonando los trozos y esperando a que a la intemperie haga una reacción química luego de lo que se somete a cocción. Este es uno de los elementos más importantes de la construcción, sobre todo en países como el nuestro donde forma parte de nuestra identidad. Existen macizos, huecos, perforados y especiales y con el se construyen muros, paredes, pilares, arcos, bóvedas, etc., y se pueden ver en nuestras calles con mucha frecuencia casas y edificios con ese acabado y color característicos

13. Pisos blandos Los pisos blandos se caracterizan por encontrarse en espacios interiores.

13.1 Vinisol: estos pisos son generalmente aislantes de la electricidad, no son inflamables a pesar de ser derivados del petróleo; normalmente son de tráfico liviano y se instalan con pegante a una superficie lisa para evitar hendiduras o turupes; vienen de 1 a 3 mlm de espesor y este depende del tráfico al que se vayan a someter. Las ventajas de este piso son las diversas texturas y tamaños, además de ser aislantes eléctricos y estáticos.

13.2 Alfombras: se clasifican en dos grupos, las de polipropileno y las de nylon. Las de polipropileno son generalmente de tráfico pesado y vienen argolladas, normalmente el color viene de su fibra, se utilizan en bancos y oficinas en general. Las de nylon son para trabajo liviano y pesado pero a diferencia de las primeras, se cortan y el color se le puede dar al gusto del cliente; también vienen argolladas y unas son de mayor espesor que otras (altura de fibra y densidad de esta por cm. Cúbico), lo que trae consigo una mayor duración.

13.3 Pisos de Madera: estos pisos son de maderas especiales y se clasifican en dos: artesanal e industrial.

13.4 Artesanal: vienen para ser instalados por tablas sobre listones que soportan la madera. Su instalación se hace incrustando tablón por tablón y asegurándolos con puntillas. [1]

14. Pisos duros A diferencia de los pisos blandos, los duros se usan tanto en interiores como en espacios exteriores por su mayor resistencia.

 14.1 Mármol: esta es una piedra sacada de las diversas montañas del mundo, su clase y nombre dependen de la región de donde se extraen, por ejemplo el verde huila. En nuestro país se clasifican en tres tipos: travertino, mármol y granito. El travertino es un piso poroso y bello a la vista que se utiliza normalmente para tráfico pesado. El mármol es de tráfico medio muy bonito a la vista, normalmente brillante y que se puede pulir para reconstruir su brillo.

14.2 Piedra: este es un material natural que viene en colores claros. Se utiliza pulida y sin pulir y se caracteriza por ser porosa. Su instalación se hace con mortero (cemento) en su superficie inferior sobre una superficie corrugada, es ideal en exteriores ya que resiste la erosión y no se descompone con facilidad.

14.3  Cerámica: Las cerámicas están hechas de arcilla cubierta con una capa de esmalte de uno y medio mlm de espesor en una de sus superficies, es de tráfico liviano, frágil y se puede conseguir en diversos tamaños; se instala sobre una superficie lisa para que no se quiebre, sin embargo su durabilidad no es tan grande.

14.4 Granito: el granito es una roca de grano grueso, mediano o fino que se puede usar en varias etapas de una construcción, tales como cimientos (tamaños medianos), en concretos (machacado) y en pavimentos (grandes fragmentos) al igual que en adoquines.

14.5 Vibroprensados: Esta es una mezcla de varios materiales que dan una característica especial al piso de acuerdo a los que se usen. En los fundidos en sitio usualmente se utiliza el retal de mármol o granito; este se funde en los pisos instalado con una mezcla de marmolina y cemento blanco

14.6 Tabletas: en su fabricación se hacen de manera prensada con los trozos pequeños de mármol sobrante; se mezclan con cemento blanco y se prensan a 40 toneladas de presión, luego se ubican en moldes y son cortados a necesidad del usuario, casi siempre de 2 cm. de grosor. La otra tableta prensada es la de piedra, solo que esta es más pesada y su superficie es en concreto y su espesor es de 3cm.

15. Tejas de asbesto-cemento

Estas son tal vez las tejas más populares en nuestro país. Son placas de fibrocemento onduladas, lo suficientemente resistentes para prestar el servicio para el cual fueron diseñadas. Es una solución económica para cubiertas y presenta las siguientes ventajas: inalterable, aislante térmico, incombustible, impermeable, económico, resistente y liviana. Esta teja se encuentra en el mercado con distintas especificaciones. Cabe anotar que todas las tejas deben ser impermeables. Estas se someten a pruebas de humedad para saber hasta que punto pueden soportar la acción del agua.

16. Tejas plásticas

Esta cubierta se presenta del mismo modo que la de fibrocemento, se diferencia de esta última en la medida del ancho: la plástica es de 92cm, la de fibrocemento es de 100cm. Las tejas plásticas son traslucidas y se encuentran en el mercado en colores: marfil, lila, azul y verde. Las especificaciones técnicas y la instalación son similares a las de fibrocemento. [1]

17. Vidrio

El vidrio es una sustancia dura, frágil y transparente por lo común de brillo especial, formada por la combinación de sílice, potasa y otras sustancias luego horneadas, el proceso de su elaboración es bastante complejo pero en resumen La sílice es el vitrificante natural, al fundirse se mejoran las propiedades de moldeo y al agregarse un estabilizante se mejora su durabilidad, esto para la construcción. Para ventanas se usa desde el siglo I. Se hacían cilindros huecos que luego se cortaban y apisonaban formando una lámina. Hoy casi todos los vidrios de ventana se hacen con máquina, mediante una técnica conocida como estirado vertical y existen muchas variedades de este. Las posibilidades estéticas del vidrio son amplísimas, de variadas dimensiones y formas, colores, hoy en día han pasado a ser en algunas ocasiones la cara total de edificaciones, antes llenaban pequeños vanos en la Colonia. Ahora llenan fachadas totalmente al igual que divisiones interiores. Se ha dado incluso el caso de una vivienda hecha enteramente de vidrio.[1]

18 Aluminio

El aluminio es el elemento metálico más abundante sobre la faz de la tierra y en peso representa el 8% de la parte exterior de la corteza terrestre. Fue fabricado industrialmente en 1854, además de producirse para la elaboración de automóviles, aviones, barcos y otros vehículos, se usa cada vez con más frecuencia en arquitectura con propósitos estructurales y estéticos porque es flexible y moldeable. Es importante mencionar que con aleaciones se le puede aumentar su resistencia y fuerza. Se usa mucho en la actualidad en el recubrimiento de fachadas, proporciona unos excelentes acabados aprovechando su color natural plateado, estos se pueden ver en algunos de los edificios que acompañan a las bombas de gasolina, como también en oficinas y otros. Reducido a polvo se incorpora a pinturas y lacas. [3]

19. Acrílico

Las resinas acrílicas, llamadas también acrílicos, se obtienen por la manipulación de los acrilatos u otros monómeros que contengan el grupo acrílico. Los compuestos acrílicos son termoplásticos (capaces de ablandarse o derretirse con el calor y volverse a endurecer con el frío), impermeables al agua, y tienen densidades bajas. También se usan en la fabricación de pinturas que secan rápidamente, sin cambiar de color y no oscurecen con el tiempo. Se los usa mayormente en la fabricación de cubiertas y cerramientos de lugares como piscinas en donde por su transparencia y resistencia a la intemperie, ya que permiten que entre al lugar la luz natural sin gastar energía adicional, son muy apetecidos.[4]

20. Yeso cartón

Los materiales delgados y en forma de láminas conocidos como aglomerados de fibra cubren rápidamente grandes áreas y quedan listos para pintar exterior e interiormente muros y techos. Los primeros aglomerados de fibra se hicieron de cartón muy pesado, luego apareció el cartón yeso (tipo sándwich) que consiste en un núcleo delgado de yeso recubierto con caras de papel grueso. En su interior hay un espacio hueco por lo que recibe el nombre de sándwich, con este tipo de muros se pueden obtener divisiones muy delgadas sin perder resistencia además de resistentes al fuego, sin embargo en nuestro país la idiosincrasia aún hoy de día el material no haya sido aceptado del todo, por la creencia de que solo pueden sostener a una construcción los muros gruesos, sin embargo en algunos edificios públicos, oficinas y demás se pueden ver aunque no con la frecuencia con la que deberían. [5]

21. El Acero como material de construcción es muy utilizado debido a su rápida colocación, y sus óptimas propiedades a Tracción. En los últimos años se ha encarecido mucho el acero por lo que es un material no-económico y desde el punto de vista medioambiental, su producción conlleva un alto gasto energético, pero al ser un producto industrial su calidad es buena y su aplicación como armadura para Hormigón es extendida en todo el mundo.  La dureza, puede prever de una catástrofe producida por una concentración de tensiones puntuales. Coste por el material y transporte (debido al peso) aumentan con aceros de bajo límite elástico, por la necesidad de piezas de dimensiones grandes. Los costes de mantenimiento se reducirán si el acero no se Oxida. Se puede mejorar: 1) Pintando, 2) Recubrimiento metálico, 3) Protección catódica, 4) Añadiendo la aleación Cobre o Cromo (el coste de estos aceros es de un 20%,pero no necesita mantenimiento). [6]

Materiales para la construcción en el siglo XXI en el mundo

Cada vez se logran mayores distancias entre apoyos en los puentes, estadios y cualquier estructura. Cada vez las construcciones responden mejor a los fenómenos naturales, son más livianas, etc. Esto se puede ver casi en todos los eventos internacionales en los que cada país (cuando tiene los medios económicos necesarios) presenta al mundo escenarios con características constructivas hace años no pensadas, y esto gracias a los materiales, en los que se trabaja día a día. Se puede afirmar que las estructuras metálicas tendrán larga vida, así mismo las aleaciones, buscando nuevas mejoras de características de los materiales, buscadas por los ingenieros y pensando siempre en el confort, la palabra clave cuando se habla de adelantos en materiales usados en la construcción llamada a solucionar los problemas espaciales del hombre. Así mismo los materiales traslucidos que dan privacidad y a la vez permiten ver todo como si no existieran muros, de gran resistencia y cada vez de mayores tamaños, los plásticos que tienen nuevas aplicaciones cada día, son los que darán muy seguramente la pauta en construcción en este siglo. [1]

Actividades

Ahora que conoces algunos de los materiales que existen para la construcción, realiza:

1. Un resumen en el cuaderno de las principales caracteristicas de estos materiales

2. Indaga en internet sobre el proceso para la elaboración de:  vidrio, el acero y el plástico

3. Indaga cómo es el proceso de preservación o mantenimiento que se debe hacer a una construcción que se ha hecho con materiales tradicionales como: el bahareque, guadua, techos con paja, paredes de barro etc. muy típicas en nuestras construcciones campesinas.

4. Vea los siguientes videos que te ayudarán a comprender unpoco más estos procesos de elaboración de materiales de construcción.

Cómo se hace: el vidrio
Cómo se hace: el acero
Cómo se hace: el cemento

Fuentes:

[1] Guía temática de materiales y construcción Edición original: Biblioteca Virtual del Banco de la República, 2005. http://www.banrepcultural.org/blaavirtual/ayudadetareas/matcon/indice.htm

[2] http://www.misrespuestas.com/que-es-la-cal.html

[3] http://www.banrepcultural.org/blaavirtual/ayudadetareas/matcon/matcon20.htm

[4] http://www.banrepcultural.org/blaavirtual/ayudadetareas/matcon/matcon21.htm

[5] http://www.banrepcultural.org/blaavirtual/ayudadetareas/matcon/matcon22.htm

[6] http://www.construmatica.com/construpedia/El_Acero_en_Construcci%C3%B3n_para_el_Desarrollo

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