Material de construcción

Pila de ladrillos de barro cocido.

El material de construcción es una materia prima o, con más frecuencia, un producto elaborado empleado en la construcción de edificios u obras de ingeniería civil.

Los materiales de construcción son los componentes de los elementos constructivos y arquitectónicos de una edificación o de una construcción. Los materiales con los que están construidos y decorados los edificios, especialmente los edificios históricos, suelen componer un fiel retrato del territorio en el que estos se asientan. A veces, a un ojo experto le basta observar los edificios para deducir lo esencial del paisaje que los enmarca.

Desde sus comienzos, el ser humano ha modificado su entorno para adaptarlo a sus necesidades. Para ello ha hecho uso de todo tipo de materiales naturales: los primeros materiales empleados por el hombre fueron el barro, la piedra, y fibras vegetales como madera o paja. Con el paso del tiempo y el desarrollo de la tecnología, esos materiales naturales se han ido transformando en distintos productos mediante procesos de manufactura de creciente sofisticación. Algunos materiales naturales sin procesar son la piedra, madera, arcilla, metal, agua. Productos elaborados a partir de ellas son el yeso, cemento, acero, vidrio, ladrillo. Atendiendo a la materia prima utilizada para su fabricación, los materiales de construcción se pueden clasificar en diversos grupos.

Es posible encontrar un mismo material englobado en distintas categorías: por ejemplo, la arena puede encontrarse como material de construcción (lechos o camas de arena bajo algunos tipos de pavimento), o como parte integrante de otros materiales de construcción (como los morteros), o como materia prima para la elaboración de un material de construcción distinto (el vidrio, o la fibra de vidrio).

Los primeros "materiales manufacturados" por el hombre probablemente hayan sido los ladrillos de barro (adobe), que se remontan hasta el 13 000 a. C, mientras que los primeros ladrillos de arcilla cocida que se conocen datan del 4000 a. C.

Entre los primeros materiales habría que mencionar también tejidos y pieles, empleados como envolventes en las tiendas, o a modo de puertas y ventanas primitivas.

En la teoría contemporánea de la construcción arquitectónica, se reconoce un proceso de transición desde sistemas monomateriales y homogéneos —en los que un único material resolvía de manera simultánea la estructura, el cerramiento y la expresión formal— hacia modelos basados en la especialización y diferenciación de los materiales según su función específica. Esta evolución implica el abandono de la masa continua como principio constructivo dominante y la adopción de un sistema estratificado, en el cual cada componente responde a requerimientos estructurales, térmicos, mecánicos y de protección específicos. En este contexto, la envolvente deja de concebirse como un límite uniforme para transformarse en un conjunto complejo de capas diferenciadas, articulando la separación entre núcleo portante y piel exterior, característica de la construcción contemporánea.

Propiedades generales

Los materiales de construcción se emplean en grandes cantidades, por lo que deben provenir de materias primas abundantes y de bajo costo. Por ello, la mayoría de los materiales de construcción se elaboran a partir de materiales de gran disponibilidad como arena, arcilla o piedra.

Además, es conveniente que los procesos de manufactura requeridos consuman poca energía y no sean excesivamente elaborados. Esta es la razón por la que el vidrio es considerablemente más caro que el ladrillo, proviniendo ambos de materias primas tan comunes como la arena y la arcilla, respectivamente.

Los materiales de construcción tienen como característica común el ser duraderos. Dependiendo de su uso, además deberán satisfacer otros requisitos tales como la dureza, la resistencia mecánica, la resistencia al fuego, o la facilidad de limpieza.

Por norma general, ningún material de construcción cumple simultáneamente todas las necesidades requeridas: la disciplina de la construcción es la encargada de combinar los materiales para satisfacer adecuadamente dichas necesidades.

Con objeto de utilizar y combinar adecuadamente los materiales de construcción, los proyectistas deben conocer sus propiedades. Entre las distintas propiedades de los materiales se encuentran las siguientes:

• Densidad: relación entre la masa y el volumen.
• Higroscopicidad: capacidad para absorber el agua.
• Coeficiente de dilatación: variación de tamaño en función de la temperatura.
• Conductividad térmica: facilidad con que un material permite el paso del calor.
• Resistencia mecánica: capacidad de los materiales para soportar esfuerzos.
• Elasticidad: capacidad para recuperar la forma original al desaparecer el esfuerzo.
• Plasticidad: deformación permanente del material ante una carga o esfuerzo.
• Rigidez: la resistencia de un material a la deformación.

Regulación

En los países desarrollados, los materiales de construcción están regulados por una serie de códigos y normativas que definen las características que deben cumplir, así como su ámbito de aplicación.

El propósito de esta regulación es doble: por un lado garantiza unos niveles de calidad mínimos en la construcción, y por otro permite a los arquitectos e ingenieros conocer de forma más precisa el comportamiento y características de los materiales empleados.

Las normas internacionales más empleadas para regular los materiales de construcción son las normas ISO.

En España existe la entidad certificadora AENOR con el mismo propósito.

Nomenclatura

Puesto que los productos deben pasar unos controles de calidad antes de poder ser utilizados, la totalidad de los materiales empleados hoy día en la construcción están suministrados por empresas. Para los materiales más comunes existen multitud de fábricas y marcas comerciales, por lo que el nombre genérico del material se respeta (cemento, ladrillo, etc). Sin embargo, cuando el fabricante posee una parte importante del mercado, es común que el nombre genérico sea sustituido por el de la marca dominante. Este es el caso del fibrocemento (Uralita), del cartón yeso (Pladur), o de los suelos laminados (Pergo). Tampoco es inusual que determinados productos, bien sea por ser más específicos, minoritarios, o recientes, solo sean suministrados por un fabricante. En estos casos, no siempre existe un nombre genérico para el material, que recibe entonces el nombre o marca con el que se comercializa. Esta situación se produce frecuentemente en materiales compuestos (como en algunos paneles sandwich) o en composites muy especializados.

Roca

La roca o piedra se puede utilizar directamente sin tratar, o como materia prima para crear otros materiales. Entre los tipos de piedra más empleados en construcción destacan:

• Granito, tradicionalmente usado en toda clase de muros y edificaciones, actualmente se usa principalmente en suelos (en forma de losas), aplacados y encimeras. De esta piedra suele fabricarse el:
  • Adoquín, ladrillo de piedra con el que se pavimentan algunas calzadas.
• Mármol, piedra muy apreciada por su estética, se emplea en revestimientos. En forma de losa o baldosa.
• Pizarra, alternativa a la teja en la edificación tradicional. También usada en suelos.
• Caliza, piedra más usada en el pasado que en la actualidad, para paredes y muros.
• Arenisca, piedra compuesta de arena cementada, ha sido un popular material de construcción desde la antigüedad.

La piedra en forma de guijarros redondeados se utiliza como acabado protector en algunas cubiertas planas, y como pavimento en exteriores. También es parte constitutiva del hormigón

• Grava, normalmente canto rodado.

Arena

Se emplea arena como parte de morteros y hormigones.

• Arena

El principal componente de la arena es la sílice o dióxido de silicio (SiO₂). De este compuesto químico se obtiene:

• Vidrio, material transparente obtenido del fundido de sílice.
• Fibra de vidrio, utilizada como aislante térmico o como componente estructural (GRC, GRP)
• Vidrio celular, un vidrio con burbujas utilizado como aislante eléctrico.

Cerámicos

La arcilla es químicamente similar a la arena: contiene, además de dióxido de silicio, óxidos de aluminio y agua. Su granulometría es mucho más fina, y cuando está húmeda es de consistencia plástica. La arcilla mezclada con polvo y otros elementos del propio suelo forma el barro, material que se utiliza de diversas formas:

• Barro, compactado "in situ" produce tapial
• Cob, mezcla de barro, arena y paja que se aplica a mano para construir muros.
• Adobe, ladrillos de barro, o barro y paja, secados al sol.

Cuando la arcilla se calienta a elevadas temperaturas (900 °C o más), esta se endurece, creando los materiales cerámicos:

• Ladrillo, ortoedro que conforma la mayoría de paredes y muros.
• Teja, pieza cerámica destinada a canalizar el agua de lluvia hacia el exterior de los edificios.
• Gres, de gran dureza, empleado en pavimentos y revestimientos de paredes. En formato pequeño se denomina gresite.
• Azulejo, cerámica esmaltada, de múltiples aplicaciones como revestimiento.

De un tipo de arcilla muy fina llamada bentonita se obtiene:

• Lodo bentonítico, sustancia muy fluida empleada para contener tierras y zanjas durante las tareas de cimentación.

Conglomerantes

Mediante la pulverización y tratamiento de distintos tipos de piedra se obtiene la materia prima para fabricar la práctica totalidad de los conglomerantes utilizados en construcción.

Cal

• Cal, Óxido de calcio (CaO) utilizado como conglomerante en morteros, o como acabado protector.

Yeso

• Yeso, sulfato de calcio semihidratado (CaSO₄ · ¹⁄₂H₂O), forma los guarnecidos y enlucidos.
  • Escayola, yeso de gran pureza utilizado en falsos techos y molduras.

Cartón yeso

El yeso también se combina con el cartón para formar un material de construcción de gran popularidad en la construcción actual, frecuentemente utilizado en la elaboración de tabiques: el cartón yeso, denominado popularmente Pladur por asimilación con su principal empresa distribuidora, es también conocido como Panel Yeso.

Pared de cartón yeso.

El cartón yeso, tabla yeso o PYL (placa de yeso laminado, el nombre genérico oficial), también conocido por los nombres comerciales de Pladur, Durlock, Gyplac, Tablaroca, volcanita o drywall, es un material de construcción utilizado para la ejecución de paredes interiores, revestimientos de techos y paredes y para reducir la altura mediante falsos techos. Suele utilizarse en forma de placas, paneles o tableros industrializados. Consiste en una placa de yeso laminado entre dos capas de cartón, por lo que sus componentes son generalmente yeso y celulosa, aprovechándose de la buena resistencia a la compresión del yeso con la buena resistencia a la flexión que le da el sándwich de cartón. El montaje de las estructuras suele realizarse con perfiles de acero galvanizado de muy bajo peso y espesor.

Drywall no es una placa de cartón yeso sino un sistema constructivo en seco que tiene componentes, perfiles de acero galvanizado que, según su modulación, formarán el alma estructural de una pared, muro u otro según la necesidad a desarrollar. Esta estructura o alma va a ser revestida con placas de cartón yeso que solo sirven para interiores, ya que para los exteriores se utilizan placas de fibrocemento. Ambas tienen su propia fijación, del mismo modo las estructuras las que tienen sus propios elementos de fijación y anclajes.

Historia

Sackett Board (el primer drywall) fue inventado en 1894 por Augustine Sackett y Fred Kane, graduados del Instituto Politécnico Rensselaer. Se hizo colocando capas de yeso dentro de cuatro capas de papel de fieltro de lana. Las hojas tenían 914 mm × 914 mm × 6 mm (36 por 36 por 1 ⁄ 4 de pulgada) de espesor con bordes abiertos (sin cinta adhesiva).

El panel de yeso evolucionó entre 1910 y 1930, comenzando con los bordes del panel envuelto y la eliminación de las dos capas internas de papel de fieltro en favor de los revestimientos a base de papel. En 1910, United States Gypsum Corporation compró Sackett Plaster Board Company y en 1917 introdujo Sheetrock.

Proporcionando eficiencia en la instalación, se desarrolló adicionalmente como una medida de resistencia al fuego. Más tarde, la tecnología de inclusión de aire hizo que las tablas fueran más livianas y menos frágiles, y los materiales y sistemas de tratamiento de juntas también evolucionaron.

Propiedades

Las placas de cartón yeso se fabrican en una anchura estandarizada 1,20 metros y diferentes longitudes de 2, 2,5, 2,6, 2,7, 2,8 y 3 metros. Los fabricantes pueden cambiar la longitud de la placa a las dimensiones del cliente para pedidos suficientemente grandes. Se comercializan en diferentes espesores (10, 12,5, 15 y 18 mm), aunque para grandes espesores es habitual superponer varias placas de pequeño espesor, colocadas «a mata juntas».

Los tableros de yeso poseen un núcleo cortafuego encapsulado en grueso papel, generalmente papel reciclado, de acabado natural en la cara frontal y de un papel duro en la parte posterior, lo cual permite maniobrar y cortar fácilmente, con cortador o navaja, facilitando así su instalación y la aplicación inmediata de cualquier tipo de recubrimiento o acabado (pintura, pasta, azulejo, etc.) Las juntas (uniones entre las placas de tableros de yeso) tratadas correctamente durante el proceso de instalación evita el agrietamiento causado por movimientos de los bastidores.

Además de las placas de cartón yeso para uso normal, existen placas modificadas para usos especiales.

Resistencia al fuego

El cartón yeso no es inflamable, es decir, no se incendia aun expuesto al fuego directo. Está hecho de sulfato de calcio hidratado (CaSO₄ + H₂O) y otros compuestos. Al exponerse al fuego, el sulfato de calcio pierde las moléculas de agua por evaporación, retardando la propagación del fuego por varios minutos. Al secarse o deshidratarse el sulfato de calcio se desintegra (craquela) y la placa se desmorona permitiendo finalmente el paso del fuego al otro lado de la pared.

Para servir de barrera contra el fuego necesita ser instalado correctamente, pues cualquier perforación o espacio pequeño permitirá el paso del fuego aun cuando la placa no se haya desintegrado.

Una placa más gruesa resiste más tiempo el embate del fuego que otra del mismo tipo pero más delgada. Dos placas instaladas una sobre la otra también ofrecen mayor resistencia al fuego, en estos casos es recomendable que los empalmes estén alternados para ofrecer mayor resistencia. Existen versiones especiales fabricada con compuestos que resisten más tiempo al fuego.

De acuerdo con lo publicado en el manual [1] de USG o en España la UNE EN 102.043, se necesitan ciertas especificaciones para el correcto ensamblaje de una estructura resistente al fuego, los grados de resistencia van desde 30 minutos hasta varias horas, los paneles a utilizar deben de cumplir con las regulaciones requeridas.

Para una resistencia de 30 minutos se usan dos paneles de 5/8 pulgada de espesor en cada lado de la estructura conformada por un canal metálico superior, un canal inferior y postes metálicos de calibre 25 como mínimo, espaciados a 24 pulgada como máximo.

Para paredes con resistencia al fuego de una hora se usa la misma estructura metálica y paneles de tablaroca tipo x con un espesor de 5/8 que son más compactas en su composición, en cada lado de la estructura metálica.

Al aumentar la cantidad de paneles de tablaroca adheridos a cada lado de la estructura se aumenta la resistencia de la misma al fuego, esto con la finalidad de poder salvaguardar la integridad de las personas que ocupan los espacios protegidos por estas limitantes.

Aislamiento acústico

Las placas de yeso tiene una masa muy reducida, por lo que por sí solas no proporcionan un gran aislamiento acústico. Este aislamiento se suele obtener mediante la colocación de un material absorbente colocado en el interior de la cámara del panel, o bien entre la placa de trasdosado y el elemento de soporte.

El sonido se propaga a través de materiales sólidos como pueden ser estructuras metálicas que soportan las placas o a través de los huecos que quedan sobre los plafones. Por lo tanto es importante que el tratamiento antisonido sea un proyecto conjunto de paredes, estructuras y techos para tener una mayor efectividad.

Aislamiento térmico

Las placas de yeso por sí solas no son buenas aisladoras de temperatura. Debido a su espesor delgado, el calor o frío fácilmente penetra de un lado al otro la placa de yeso. Para obtener un buen aislamiento térmico, es necesario recubrir el interior de los muros o techos con aislamiento térmico de fibra de vidrio, placas sólidas de espuma u otros materiales.

Resistencia a la humedad

Existen placas de yeso resistentes a la humedad, que se emplean en locales húmedos como baños, cuartos de limpieza, cocinas, etc., en los que puede haber zonas expuestas a salpicaduras ocasionales. Las placas de yeso resistentes a la humedad están fabricadas con papel tratado que retarda la absorción del agua y el crecimiento de hongos. Además el núcleo de la placa contiene aditivos especiales para que no se manchen ni se desintegren. Las placas están diseñadas para resistir salpicaduras ocasionales de agua pero no están recomendadas para estar expuestas a la lluvia ni en contacto directo o constante con agua o vapor como regaderas, duchas o saunas.

Se puede instalar en baños y cocinas del hogar sin ningún problema mientras tenga una capa anti moho y se deberá retirar y cambiar. Para la decoración se puede pegar azulejo al mismo muro pero se debe de hacer con un adhesivo especial para ese tipo de sistema como morteros-cola específicos para PYL.

Otras aplicaciones

La resistencia de un muro de yeso es fuerte debido a que tiene instalado en la parte trasera tres postes metálicos. Su diseño permite colgar cuadros, muebles de cocina, repisas, pantallas, etc., usando los taquetes adecuados. El muro es más fácil de resanar si se daña.

Montaje

El montaje de los paneles se realiza con perfiles de acero de muy bajo espesor. La estructura típica para un panel divisorio se compone de dos soleras y diversos montantes dispuestos cada 40 centímetros. Las placas de yeso se fijan a los montantes utilizando tornillos autoperforantes de punta aguja.

Cemento

• Cemento, producto de la calcinación de piedra caliza y otros óxidos.

El cemento se usa como conglomerante en diversos tipos de materiales:

• Terrazo, normalmente en forma de baldosas, utiliza piedras de mármol como árido.
• Piedra artificial, piezas prefabricadas con cemento y diversos tipos de piedra.
• Fibrocemento, lámina formada por cemento y fibras prensadas. Antiguamente de amianto, actualmente de fibra de vidrio.

El cemento mezclado con arena forma el mortero: una pasta empleada para fijar todo tipo de materiales (ladrillos, baldosas, etc), y también como material de revestimiento (enfoscado) cuando yeso y cal no son adecuados, como por ejemplo en exteriores, o cuando se precisa una elevada resistencia o dureza.

• Mortero
  • Mortero monocapa, un mortero prefabricado, coloreado en masa mediante aditivos

Hormigón

El cemento mezclado con arena y grava forma:

• Hormigón, que puede utilizarse solo o armado.
  • Hormigón simple, empleado solo como relleno.
  • Hormigón armado, el sistema más utilizado para erigir estructuras
  • Hormigón preforzado,
  • GRC, un hormigón de árido fino armado con fibra de vidrio
  • Bloque de hormigón, similar a un ladrillo grande, pero fabricado con hormigón.

Otro material de origen pétreo se consigue al fundir y estirar basalto, generando:

• Lana de roca, usado en mantas o planchas rígidas como aislante térmico.

Orgánico

Fundamentalmente la madera y sus derivados, aunque también se utilizan o se han utilizado otros elementos orgánicos vegetales, como paja, bambú, corcho, lino, elementos textiles o incluso pieles animales.

• Madera
• Contrachapado
• OSB
• Tablero aglomerado
• Madera cemento
• Linóleo suelo laminar creado con aceite de lino y harinas de madera o corcho sobre una base de tela.
• Guadua

Poliméricos

Fundamentalmente plásticos derivados del petróleo, aunque frecuentemente también se pueden sintetizar. Son muy empleados en la construcción debido a su inalterabilidad, lo que al mismo tiempo los convierte en materiales muy poco ecológicos por la dificultad a la hora de reciclarlos.

También se utilizan alquitranes y otros polímeros y productos sintéticos de diversa naturaleza. Los materiales obtenidos se usan en casi todas las formas imaginables: aglomerantes, sellantes, impermeabilizantes, aislantes, o también en forma de pinturas, esmaltes, barnices y lasures.

• PVC o policloruro de vinilo, con el que se fabrican carpinterías y redes de saneamiento, entre otros.
  • Suelos vinílicos, normalmente comercializados en forma de láminas continuas.
• Polietileno. En su versión de alta densidad (HDPE o PEAD) es muy usado como barrera de vapor, aunque tiene también otros usos.
• Poliestireno empleado como aislante térmico
  • Poliestireno expandido material de relleno de buen aislamiento térmico.
  • Poliestireno extrusionado, aislante térmico impermeable
• Polipropileno como sellante, en canalizaciones diversas, y en geotextiles
• Poliuretano, en forma de espuma se emplea como aislante térmico. Otras formulaciones tienen diversos usos.
• Poliéster, con él se fabrican algunos geotextiles.
• ETFE, como alternativa al vidrio en cerramientos, entre otros.
• EPDM, como lámina impermeabilizante y en juntas estancas.
• Neopreno, como junta estanca, y como "alma" de algunos paneles sandwich.
• Resina epoxi, en pinturas, y como aglomerante en terrazos y productos de madera.
• Acrílicos, derivados del propileno de diversa composición y usos:
  • Metacrilato, plástico que en forma trasparente puede sustituir al vidrio.
  • Pintura acrílica, de diversas composiciones.
• Silicona, polímero del silicio, usado principalmente como sellante e impermeabilizante.
• Asfalto en carreteras, y como impermeabilizante en forma de lámina y de imprimación.

Metal

Los metales más utilizados en construcción son el hierro y el aluminio.

Acero

El hierro se alea con carbono para formar acero, empleado para estructuras, ya sea por sí solo o con hormigón, formando entonces el hormigón armado:

• Perfiles metálicos
• Varillas
• Acero inoxidable
• Acero corten

Otros metales

Otros metales empleados en construcción:

• Aluminio, en carpinterías y paneles solares.
• Zinc, en cubiertas.
• Titanio, revestimiento inoxidable de reciente aparición.
• Cobre, esencialmente en instalaciones de electricidad y fontanería.
• Plomo, en instalaciones de fontanería antiguas. La ley obliga a su retirada, por ser perjudicial para la salud.
• Hierro

Véase también

• Arquitectura

Enlaces externos

• Reglamento por el que se establecen condiciones armonizadas para la comercialización de productos de construcción y se deroga la Directiva 89/106/CEE del Consejo
• Directiva 89/106/CEE del Consejo de 21 de diciembre de 1988 relativa a la aproximación de las disposiciones legales, reglamentarias y administrativas de los Estados Miembros sobre los productos de construcción. (derogada)
• La Directiva de productos de construcción, una visión global.
• Materiales de Construcción. Revista científica editada por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas.
• Informes de la Construcción. Revista científica editada por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas.

• Materiales de Construcción - Universidad de Salamanca