TEMA 2: MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN Y PLÁSTICOS

Transcripción

1 TEMA 2: MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN Y PLÁSTICOS 1. Materiales de construcción a. Materiales pétreos I. Características II. Productos y aplicaciones b. Materiales cerámicos I. Elaboración II. Características III. Productos y aplicaciones c. Materiales aglomerantes I. Productos y aplicaciones d. Materiales auxiliares I. Productos y aplicaciones 2. Materiales plásticos a. Obtención b. Propiedades c. Tipos y aplicaciones I. Termoestables II. Termoplásticos III. Elastómeros 3. Ejercicios 1

2 1. Materiales de construcción La mayoría proceden de minerales y rocas que se encuentran en la naturaleza, según sea su naturaleza y forma los podemos encontrar en: Graveras: De ellas se obtienen cantos rodados. Éstos pueden haber sido transportados por glaciares, corrientes de ríos, lagos o aguas subterráneas. Barreros: De ellos se obtiene arcilla, que es una mezcla de partículas de roca inferiores a 0,0039 mm de diámetro y barro que es una mezcla de arcilla, polvo y agua. Canteras: De ellas se obtienen rocas como el granito, la pizarra, el mármol o piedras calizas. 2

3 a) Materiales pétreos DEPARTAMENTO DE TECNOLOGIA IES ANTONIO SEQUEROS I) CARACTERÍSTICAS Son resistentes y duraderos Apenas necesitan mantenimiento posterior La mayoría son impermeables Son abundantes y de fácil acceso Su extracción es cara y consume mucha energía II) PRODUCTOS Y APLICACIONES Piedra bruta: Se emplea en cimientos, suelos y muros. Sillar: Es una piedra labrada generalmente en forma de paralelepípedo, y que debido a su peso se debe manipular con maquinaria Piedra impermeable: Como el granito y la pizarra, empleadas en muros y techos 3

4 Grava: Son piedras comprendidas entre 2 y 64 mm, pueden ser naturales (cantos rodados) o producidas por el hombre (piedra partida), se usa para la fabricación de hormigón, terrazo y como filtrante entre otros usos. Arena: Son piedras comprendidas entre 0,0625 y 2mm, se utiliza para fabricación de mortero, hormigón, etc. Polvos de piedra caliza: Se utiliza en la elaboración de cal y cemento. Partícula Arcillas Limos Arenas Gravas Cantos rodados Bloques Tamaño < 0,0039 mm 0,0039-0,0625 mm 0, mm 2-64 mm mm >256 mm b) Materiales cerámicos I) ELABORACIÓN Se basa en que cuando la arcilla se calienta a temperaturas entre 850 a 1000 o C pierde su plasticidad endureciéndose y obteniendo propiedades muy interesantes que expondremos luego. La elaboración consta de varias fases: Molienda y limpieza de las materias primas Mezcla y amasado con agua Moldeo de las piezas Secado: natural (lugares aireados y cálidos) o artificial (corrientes de aire caliente) Cocción. Dependiendo del tiempo y la temperatura de cocción, el material tendrá unas propiedades u otras Tratamientos superficiales. Como el pintado, esmaltado, vitrificado, etc. 4

5 II) CARACTERÍSTICAS Resisten bien la compresión, la erosión y la humedad (sin que cambien su forma) Proporcionan aislamiento térmico Son duros pero frágiles Resisten bien los agentes atmosféricos, pueden permanecer a la interperie sin necesidad de protección Admiten con facilidad diferentes tipos de acabados que mejoren sus propiedades y aspecto III) PRODUCTOS Y APLICACIONES TEJAS. Se emplean para cubiertas de edificios Mixta Plana Árabe LADRILLOS. Los primeros que existieron eran de adobe, que es una mezcla de arcilla y paja secada al sol. Actualmente existen diversos tipos: o Macizos y huecos: Para construcciones normales de mampostería 5

6 o Ladrillos de fachadas: Tienen acabados superficiales más duraderos e impermeables. o Bovedillas perforadas: Es el bloque de material cerámico que se utiliza para cubrir el espacio entre dos vigas reduciendo el peso de los forjados. AZULEJOS. Están formados por dos capas, una gruesa de arcilla llamada galleta, y otra fina de esmalte vitrificado que le proporciona impermeabilidad y resistencia al desgaste BALDOSAS. Son galletas de azulejo sin recubrimiento vitrificado, se emplean para el suelo. GRES. Provine del francés grès (arenisca). Se obtiene por cocción hasta el punto de vitrificación. Es un material de gran dureza, resistencia, impermeable y refractario (aguanta alta temperaturas sin descomponerse) 6

7 PORCELANA. Es un producto tradicionalmente blanco, duro y translúcido. Se obtiene a partir de una pasta muy elaborada a base de caolín, feldespato y cuarzo. Se someten a dos cocciones la primera a menor temperatura, y la segunda a mayor, para conseguir el vidriado. c) Materiales aglomerantes Son materiales que al mezclarse con agua fraguan, es decir, se endurecen, por lo que se emplean para unir otros tipos de materiales de construcción. Hay dos tipos: a) Aglomerantes aéreos: sólo fraguan en contacto con el aire. Los más importantes son el yeso, el barro o la cal aérea. b) Aglomerantes hidráulicos: pueden fraguar en contacto con el aire o con un medio húmedo. Los más importantes son el cemento y la cal hidráulica. 7

8 I) PRODUCTOS Y APLICACIONES EL BARRO. Es el más antiguo de los aglomerantes. Tiene escasa resistencia, endurece por la evaporación del agua que contiene. EL YESO. Se fabrica por calentamiento de la piedra de yeso (aljez), dependiendo del agua que se le quite a la piedra de yeso (temperatura a que es sometida) obtendremos varias clases de yeso con distintas propiedades. o Entre sus propiedades están: fraguado rápido, poco impermeable, alta adherencia en materiales pétreos y metálicos, buena resistencia al fuego (se considera buen aislante térmico y acústico) o Sus principales aplicaciones son: piezas de escayola, elaboración de morteros, paneles de yeso, yeso ortopédico. CAL. Hay dos tipos de cal, la cal viva y la cal apagada o hidratada. La cal viva se obtiene cociendo la piedra caliza en un horno a unos 900 o C. Si se mezcla con agua en igual proporción se produce cal hidratada. o La cal viva tiene innumerables aplicaciones en la industria, construcción y protección del medio ambiente. En la construcción se emplea para: secar suelos húmedos, descongelar suelos helados, prefabricados de hormigón celular, etc. o La cal hidratada también se aplica en innumerables tipos de industria. En la construcción se usa en fabricación de morteros y como lechada de cal para pintar muros. 8

9 PIEDRA CALIZA CAL VIVA CAL HIDRATADA CEMENTO. Es una mezcla de caliza, arcilla y yeso. Primero se trituran los minerales, se calientan y se mezclan. Luego se muelen finamente, para dar ese polvo gris característico. De los innumerables tipos de cemento que hay el más popular es el Portland, que debe su nombre a su similitud a una piedra muy usada en Inglaterra que provenía de la isla de Portland. El cemento tiene la propiedad de fraguar y adquirir mucha dureza y consistencia. HORMIGÓN. La unión del cemento con arena y agua se denomina mortero. Si además le echamos grava obtenemos el hormigón. Hay otros tipos de hormigones que no utilizan cemento, como el hormigón asfáltico que usa betún. La principal característica del hormigón es que resiste muy bien la compresión, pero no así otro tipo de esfuerzos, por lo que es habitual usarlo asociado a ciertas armaduras de acero, constituyendo el hormigón armado, con lo que se mejora su resistencia frente a la tracción principalmente. 9

10 d) Materiales auxiliares I) PRODUCTOS Y APLICACIONES EL VIDRIO. El vidrio se obtiene al mezclar arena de sílice, carbonato de sodio y caliza a unos 1500 o C. El vidrio antes de enfriarse es un material pastoso, el cual se puede laminar y moldear en multitud de formas. En construcción se emplea el vidrio laminado (para ventanas y cerramientos) y los espejos. PRODUCTOS BITUMIONOSOS. Pueden ser naturales o artificiales (obtenidos a partir del petróleo). Los más importantes son el alquitrán (se usa en pavimentación, impermeabilizante, jabones, pinturas, cigarros, etc.), la brea (impermeabilizante, pinturas y jabones) y los asfaltos (impermeabilizante y pavimentos) 10

11 ALQUITRÁN 2. Materiales plásticos Deben su nombre por tener bastante flexibilidad y elasticidad, y poder tomar formas muy variadas. a) Obtención Los plásticos se obtienen mediante el proceso de polimerización, que básicamente consiste en unir moléculas de bajo peso molecular, llamadas monómeros, para originar macromoléculas denominadas polímeros. Por ejemplo el polietileno se consigue uniendo muchos monómeros de etileno. b) Propiedades Poseen las siguientes propiedades características: Bajos costes de producción Baja densidad Son impermeables No conducen la electricidad, siendo empleados como aislantes. Son malos conductores del calor, es decir buenos aislantes térmicos. Tienen reducida resistencia al calor. 11

12 Casi todos desprenden gases tóxicos al quemarse. Son resistentes a la corrosión y a la intemperie. Tienen elevada resistencia al ataque químico de ácidos y bases. Algunos son fácilmente reciclables. Son fáciles de trabajar. No son biodegradables. c) Tipos y aplicaciones Los plásticos se pueden clasificar de numerosas formas: en función de su estructura, de su comportamiento frente al calor, de sus propiedades mecánicas, de sus aplicaciones, etc. La principal clasificación es en función de su estructura química: termoestables, termoplásticos y elastómeros. I) TERMOESTABLES Son aquellos que pueden ser moldeados una sola vez por la acción del calor. Cuando se enfrían, se endurecen y no pueden volver a fundirse, pues se degradarían. Son duros, frágiles e insolubles. Entre ellos tenemos: BAQUELITA. Es un buen aislante térmico y eléctrico. Se usa para mangos de cazos y sartenes, mangos de soldadores, etc MELAMINA. Es incolora aunque se puede teñir con colores. Es buen aislante térmico y eléctrico, y más dura que la bakelita. Se usa en la fabricación de vajillas, encimeras, recubrimientos de madera, etc POLIÉSTER. Placas transparentes para cubiertas y tejados, prendas de vestir, etc 12

13 BAQUELITA MELAMINA POLIÉSTER II) TERMOPLÁSTICOS Se ablandan por la acción del calor y vuelven a endurecerse cuando se enfrían. Este proceso puede repetirse indefinidamente, de forma que los objetos ya elaborados es posible utilizarlos como materia prima en la fabricación de nuevos objetos. Son blandos y flexibles. Entre ellos tenemos: POLIETILENO. Existen dos tipos el de baja densidad que se emplea como aislante en cables eléctricos y el de alta densidad que se usa en botellas, envases, depósitos y recipientes en general. POLIPROPILENO. Cubiertos desechables, sillas apilables, etc PVC (CLORURO DE POLIVINILO). Tuberías, ventanas, recubrimiento de cables, etc POLIESTIRENO. Su forma más común es el expandido (POREXPÁN), que se emplea como aislante térmico y acústico. NAILON. Ropa, cepillos, medias, alfombras, etc POLIETILENO POLIPROPILENO PVC POREXPAN NAILON 13

14 III) ELASTÓMEROS Los polímeros elastómeros se caracterizan por su elevada elasticidad. Para mejorar sus propiedades se someten a un proceso denominado vulcanización, consistente en añadir pequeñas cantidades de azufre. Entre ellos tenemos: LÁTEX. Sondas sanitarias, colchones, preservativos, etc GOMA SINTÉTICA. Neumáticos de coches, juntas y aislamientos, etc NEOPRENO. Trajes de submarinismo, aislante eléctrico, etc LÁTEX GOMA SINTÉTICA NEOPRENO 14

15 3. Ejercicios 1) Enumera 5 materiales naturales empleados en la construcción y otros cinco obtenidos por procesos industriales 2) A partir de qué productos se obtiene el vidrio? 3) Relaciona cada material de construcción con los productos de que se compone: Cemento Arena Caliza Sílice Mortero Cemento Arcilla Carbonato de sodio Hormigón Agua 15

16 Grava Vidrio Yeso 4) Clasifica los siguientes plásticos según sean termoplásticos, termoestables o elastómeros. Poliestireno, Látex, PVC, Polietileno, Melamina, Neopreno, Poliéster, Goma sintética, Polipropileno. 5) Busca información y localiza el número y símbolo de reciclaje de los siguientes objetos de plástico: OBJETO Nº SÍMBOLO TIPO DE PLÁSTICO Botella de refresco Bolsa de supermercado Ventana Vaso de usar y tirar Garrafa de aceite de automóvil Canalón de desagüe Tapón de rosca Interruptor 16

17 de la luz Bolígrafo 6) Qué tipo de materiales se obtienen de las graveras, barreros y canteras respectivamente? 7) Escribe tres características de los materiales pétreos 8) Qué es un sillar? 9) Para qué usos se emplea la grava? 10) Cuáles son las fases para fabricar los productos cerámicos? 11) Escribe tres características de los productos cerámicos 12) En qué se diferencian los ladrillos normales de los de las fachadas? 13) Para qué se usan las bovedillas perforadas? 14) Qué dos capas componen un azulejo? 15) Define los materiales aglomerantes 16) En qué se diferencian los aglomerantes aéreos de los hidráulicos? 17) Di dos propiedades del yeso y dos aplicaciones 18) Escribe una aplicación de la cal viva y otra de la cal hidratada 19) De qué elementos se compone el cemento y cuál es su propiedad fundamental? 20) Por qué es mejor el hormigón armado que el hormigón normal? 21) Di tres usos del alquitrán 22) Por qué se le llama polímeros también a los plásticos? 23) En qué tres grandes grupos se puede clasificar a los materiales plásticos? Escribe las características fundamentales de cada grupo. 24) Escribe 6 propiedades de los plásticos 25) Di un uso de la melanina, baquelita y poliéster respectivamente 26) Escribe un uso del polietileno, polipropileno, poliestireno, PVC y nailon, respectivamente. 27) De qué material se fabrica un traje de submarinismo? Y un neumático de un coche? 17

18 28) En qué consiste el vulcanizado? DEPARTAMENTO DE TECNOLOGIA IES ANTONIO SEQUEROS 18