MATERIALES DERIVADOS DE LA ARCILLA
CONTENIDO
INTRODUCCION ..............................................................................................................................7 1.
OBJETIVOS ...............................................................................................................................9
1.1.
Objetivo General ....................................................................................................................9
1.2.
Objetivo específicos ..............................................................................................................9
2.
GENERALIDADES .................................................................................................................
10
2.1.
HSTORIA .............................................................................................................................
10
2.2.
Concepto .............................................................................................................................
11
2.3.
Propiedades ........................................................................................................................
12
2.4.
Extracción de Arcilla ..........................................................................................................
13
2.5.
Preparación de la Arcilla ...................................................................................................
13
2.6.
Moldeado .............................................................................................................................
14
2.7.
Ventajas ...............................................................................................................................
15
3.
MATERIALES DERIVADOS DE LA ARCILLA ..................................................................
16
3.1. Arcilla mezclada mezclada con polvo polvo y otros elementos elementos del suelo suelo .............................................. 3.1.1.
Barro.................................................................................................................................
16
16
3.1.1.1.
El barro en la construcción .......................................................................................
3.1.1.2.
Características Característ icas del barro como material de construcción ...................................
3.1.1.3.
Tapia.............................................................................................................................
17 17
18
3.1.1.3.1.
Características ........................................................................................................
18
3.1.1.3.2.
Propiedades ............................................................................................................
19
3.1.1.3.3.
Beneficios de la tierra prensada: .........................................................................
3.1.2.
Cob ...................................................................................................................................
19 20
3.1.2.1.
Historia y uso ..............................................................................................................
21
3.1.2.2.
Técnica.........................................................................................................................
22
Adobe ...............................................................................................................................
23
3.1.3. 3.1.3.1.
Características ............................................................................................................
24
CONTENIDO
INTRODUCCION ..............................................................................................................................7 1.
OBJETIVOS ...............................................................................................................................9
1.1.
Objetivo General ....................................................................................................................9
1.2.
Objetivo específicos ..............................................................................................................9
2.
GENERALIDADES .................................................................................................................
10
2.1.
HSTORIA .............................................................................................................................
10
2.2.
Concepto .............................................................................................................................
11
2.3.
Propiedades ........................................................................................................................
12
2.4.
Extracción de Arcilla ..........................................................................................................
13
2.5.
Preparación de la Arcilla ...................................................................................................
13
2.6.
Moldeado .............................................................................................................................
14
2.7.
Ventajas ...............................................................................................................................
15
3.
MATERIALES DERIVADOS DE LA ARCILLA ..................................................................
16
3.1. Arcilla mezclada mezclada con polvo polvo y otros elementos elementos del suelo suelo .............................................. 3.1.1.
Barro.................................................................................................................................
16
16
3.1.1.1.
El barro en la construcción .......................................................................................
3.1.1.2.
Características Característ icas del barro como material de construcción ...................................
3.1.1.3.
Tapia.............................................................................................................................
17 17
18
3.1.1.3.1.
Características ........................................................................................................
18
3.1.1.3.2.
Propiedades ............................................................................................................
19
3.1.1.3.3.
Beneficios de la tierra prensada: .........................................................................
3.1.2.
Cob ...................................................................................................................................
19 20
3.1.2.1.
Historia y uso ..............................................................................................................
21
3.1.2.2.
Técnica.........................................................................................................................
22
Adobe ...............................................................................................................................
23
3.1.3. 3.1.3.1.
Características ............................................................................................................
24
3.1.3.2.
Construcciones con adobes .....................................................................................
25
3.2. Arcilla cocida cocida .......................................................................................................................
26
3.2.1.
26
Ladrillo..............................................................................................................................
3.2.1.1. 3.2.1.1.1.
Fabricación de ladrillo ................................................................................................
27
Proceso de elaboración .........................................................................................
27
3.2.1.2.
Geometría ....................................................................................................................
30
3.2.1.3.
Tipo de ladrillos ...........................................................................................................
31
3.2.1.3.1.
Ladrillo común (tipo M) ..........................................................................................
31
3.2.1.3.2.
Ladrillo hueco (tipo H) ............................................................................................
31
3.2.1.3.3.
Ladrillo perforado (tipo P) ......................................................................................
32
3.2.1.3.4.
El ladrillo llamado “cara vista “. (tipo V)
3.2.1.3.5.
Ladrillo refractario ...................................................................................................
3.2.1.4.
.............................................................. 32 32
Aparejos .......................................................................................................................
33
3.2.1.4.1.
Aparejo a sogas ......................................................................................................
34
3.2.1.4.2.
Aparejo a tizones o la la española española ...........................................................................
34
3.2.1.4.3.
Aparejo a sardinel ..................................................................................................
35
3.2.1.4.4.
Aparejo ingles ingles .........................................................................................................
35
3.2.1.4.5.
Aparejo en en panderete panderete ............................................................................................
36
3.2.1.4.6.
Aparejo palomero palomero ...................................................................................................
37
3.2.1.5. 3.2.2.
Usos .............................................................................................................................
37
Teja...................................................................................................................................
37
3.2.2.1.
Características ............................................................................................................
38
3.2.2.2.
Tipos .............................................................................................................................
39
3.2.2.2.1.
Curva o colonial ......................................................................................................
39
3.2.2.2.2.
Plana o francesa .....................................................................................................
40
3.2.2.2.3.
Flamenca o española ............................................................................................
40
3.2.2.2.4.
Tejas de anclaje: ....................................................................................................
41
3.2.2.3.
¿Por qué elegir tejas de arcilla? ..............................................................................
41
3.2.2.4.
¿Por qué no elegir tejas de arcilla? ........................................................................
41
3.2.3.
Gres:.................................................................................................................................
42
3.2.3.1.
Fabricación ..................................................................................................................
42
3.2.3.2.
Propiedades del gres .................................................................................................
44
3.2.3.3.
Aplicaciones Aplicaciones del gres .................................................................................................
44
3.2.3.3.1.
Baldosas: .................................................................................................................
44
3.2.3.3.2.
Tubos .......................................................................................................................
46
Ventajas .......................................................................................................................
47
Azulejos ...........................................................................................................................
48
3.2.3.4. 3.2.4. 3.2.4.1.
Proceso de fabricación ..............................................................................................
48
3.2.4.2.
Ventajas .......................................................................................................................
49
3.2.5.
Las porcelanas ...............................................................................................................
50
3.2.6.
Los refractarios ...............................................................................................................
51
3.2.7.
Abrasivos: Abrasivos: ........................................................................................................................
52
Bentonita: .............................................................................................................................
53
Lodo bentonitico .............................................................................................................
53
3.3. 3.3.1.
3.3.1.1. 3.4.
Aplicaciones Aplicaciones de lodo bentonítico bentonítico .............................................................................
Bioconstrucción ..................................................................................................................
3.4.1.
Materiales propios de la bioconstruccion ...................................................................
54 54 55
3.4.1.1.
Aislamientos Aislamientos ................................................................................................................
56
3.4.1.2.
Sistemas constructivos ..............................................................................................
56
4.
CONCLUSIONES ...................................................................................................................
58
5.
BIBLIOGRAFIA .......................................................................................................................
59
LISTA DE FIGURASY TABLAS
Figura 1 Construccion de muros en adobes .......... 2Error! Bookmark not defined. Figura 2 diagrama fabricacion de ladrillos .............. Error! Bookmark not defined. 0 Figura 3 Nomenclatura de las caras y dimensiones de un ladrillo Error! Bookmark not define Figura 4 Aparejo a sogas ....................................... ....................................... 3 Error! Bookmark not defined. Figura 5 Aparejo a tizones ..................................... ..................................... Error! Bookmark not defined. 5 Figura 6 Aparejo a sardinel ................................... ................................... 3 Error! Bookmark not defined. Figura 7 Aparejo ingles .......................................... .......................................... 3 Error! Bookmark not defined. Figura 8 Aparejo panderete ................................... ................................... 3 Error! Bookmark not defined. Figura 9 Aparejo palomero .................................... .................................... 3 Error! Bookmark not defined. Figura 10 Teja colonia .............................................. .............................................. Error! Bookmark not defined. Tabla 1 caracterisitcas de la teja .............................. .............................. Error! Bookmark not defined. Figura 11 Teja francesa ...................................... ............................................................... ................................................... .......................... 40 Figura 12 Teja española .................................................. ............................................................................ ...................................... ............ 40 Figura 13 Aplicaciones del Gres Gre s .................................................. ............................................................................ .......................... 44 Figura 14 Tubos de gres .................................................. ............................................................................ ...................................... ............ 46 Figura 15 1 5 Azulejos .................................. ........................................................... .................................................. ...................................... ............. 48 Figura 16 Porcelanas ................................................... ............................................................................ .......................................... ................. 50 Figura 17 Refractarios .................................................. ............................................................................ .......................................... ................ 51 Figura 18 1 8 Abrasivos ................................................. .......................................................................... .............................................. ..................... 52
INTRODUCCION
La humanidad desde hace muchos años descubrió las propiedades de un material muy importante como lo es la arcilla la cual permitió fabricar instrumentos tales como vasijas, además utilizaron para hacer construcciones en tapial, adobe. La arcilla está constituida con agregados de silicatos de aluminios hidratados, procedentes de la descomposición de minerales de aluminio. Presenta diversas coloraciones según las impurezas que contiene, siendo blanca cuando es pura. Surge de la descomposición de rocas que contienen feldespato, originada en un proceso natural que dura decenas de miles de años. Algunas propiedades de la arcilla son: la plasticidad ya que al contacto con el agua se vuelve moldeable tomando la forma que se desee; merma ya que al estar en presencia de agua presenta un encogimiento; refractariedad
resisten los
aumentos de temperatura sin sufrir variaciones; porosidad este depende de la consistencia más o menos compacta que adopta el cuerpo cerámico después de la cocción Las arcillas que cuecen abaja temperatura tienen un índice más elevado de absorción puesto que son más porosas; color presentan coloraciones diversas después de la cocción debido a la presencia en ellas de óxido de hierro, carbonato cálcico. Para ser procesada la arcilla es necesario llevar acabo algunos procesos desde el transporte desde el lugar de recolección, hasta proceso de cocción, moldeo. Ya que la arcilla cuanta con numerosas características también cuenta con numerosas formas por dicha razón encontramos que podemos sacar diferentes materiales para la rama de la construcción de este elemento. Para clasificarlos los podemos dividir en los que la arcilla mezclada con polvo y otros elementos de la naturaleza en este grupo encontramos el barro que esencialmente arcilla con combinaciones en polvo, El barro apilado a mano (cob), en forma de ladrillos (adobe), o compactado (tapial) es una forma barata y muy poco tecnificada de
7
crear paredes y muros; el otro grupo es la arcilla cocida en el cual encontramos los ladrillos que son los elementos más utilizados en la construcción y por consiguiente se encuentran en diferentes tamaños y características según el uso que se quiera además se encuentran técnicas para ser colocados llamados aparejos en los cuales existen diferentes. Otros elementos en este grupo encontramos las tejas utilizadas en las cubiertas y las cuales existen diferentes por forma. También existen materiales cerámicos como los son azulejos que son piezas de pasta de cerámica, también la porcelana, además de estos encontramos unas técnicas utilizadas con este mismo material como es la bioconstruccion en la cual la arcilla es muy utilizada.
8
1. OBJETIVOS 1.1.
Objetivo General
Determinar las propiedades de la arcilla como materia prima y material de construcción, así mismo explicar cada uno de los materiales de construcción derivados de esta materia prima. 1.2.
Objetivo específicos
Definir las características de la acilla como materia prima y material de construcción.
Especificar los materiales derivados de la arcilla, teniendo en cuenta la forma de tratamiento a la misma y el tipo utilizado para la fabricación de cada uno.
Dar a conocer las formas en que la arcilla actúa dentro de la construcción actual.
9
2. GENERALIDADES
2.1.
HSTORIA
La arcilla tiene propiedades plásticas, lo que significa que al humedecerla puede ser modelada fácilmente. Al secarse se torna firme y cuando se somete a altas temperaturas acaecen reacciones químicas que, entre otros cambios, causan que la arcilla se convierta en un material permanentemente rígido, denominado cerámica. La humanidad descubrió las útiles propiedades de la arcilla en tiempos prehistóricos, y los recipientes más antiguos descubiertos son las vasijas elaboradas con arcilla. También se utilizó, desde la prehistoria, para construir edificaciones de tapial, adobe y posteriormente ladrillo; elemento de construcción cuyo uso aún perdura. La arcilla fue utilizada en la antigüedad también como soporte de escritura. Miles de años adC la escritura cuneiforme fue inscrita en tablillas de arcilla. Las arcilla cocida al fuego, la cerámica, es uno de los medios más baratos de producir objetos de uso cotidiano, y una de las materias primas utilizada profusamente, aun hoy en día. Ladrillos, vasijas, platos, objetos de arte, e incluso sarcófagos o instrumentos musicales, tales como la ocarina, fueron modelados con arcilla. La arcilla también se utiliza en muchos procesos industriales, tales como la producción de cemento, elaboración de papel, y obtención de sustancias de filtrado. Los arqueólogos utilizan las características magnéticas de la arcilla cocida encontrada en bases de hogueras, hornos, etc, para fechar los elementos arcillosos que han permanecido con la misma orientación, y compararlos con otros periodos históricos.
10
2.2.
Concepto Arcilla
Como materia prima la arcilla en Colombia tenemos las mejores arcillas del mundo con la que elaboramos toda clase de productos derivados como la teja española, la arcilla está constituida por agregados de silicatos de aluminio hidratados, procedentes de la descomposición de minerales de aluminio. Presenta diversas coloraciones según las impurezas que contiene, siendo blanca cuando es pura. Surge de la descomposición de rocas que contienen feldespato, originada en un proceso
natural
que
dura
decenas
de
miles
de
años.
Físicamente se considera un coloide, de partículas extremadamente pequeñas y superficie lisa. El diámetro de las partículas de la arcilla es inferior a 0, 002 mm. En la fracción textural arcilla puede haber partículas no minerales, los fitolitos. Químicamente es un silicato hidratado de alúmina, cuya fórmula es: Al2O3
·
2SiO2
·
H2O
Se caracteriza por adquirir plasticidad al ser mezclada con agua, y también sonoridad y dureza al calentarla por encima de 800º C. La arcilla endurecida mediante la acción del fuego fue la primera cerámica elaborada por el hombre, y aún es uno de los materiales más baratos y de uso más amplio. Ladrillos, utensilios de cocina, objetos de arte e incluso instrumentos musicales como la ocarina son elaborados con arcilla. También se la utiliza en muchos procesos industriales, tales como en la elaboración de papel, producción de cemento y procesos químicos.
11
2.3.
Propiedades
PLASTICIDAD: Mediante la adición de una cierta cantidad de agua, la arcilla
puede adquirir la forma que uno desee. Esto puede ser debido a la figura del grano (cuanto más pequeña y aplanada), la atracción química entre las partículas, la materia carbonosa así como una cantidad adecuada de materia orgánica.
MERMA: Debido a la evaporación del agua contenida en la pasta se produce un
encogimiento o merma durante el secado.
REFRACTARIEDAD:
Todas las arcillas son refractarias, es decir resisten los
aumentos de temperatura sin sufrir variaciones, aunque cada tipo de arcilla tiene una temperatura de cocción.
POROSIDAD: El grado de porosidad varía según el tipo de arcilla. Esta depende
de la consistencia más o menos compacta que adopta el cuerpo cerámico después de la cocción Las arcillas que cuecen abaja temperatura tienen un índice más elevado de absorción puesto que son más porosas.
COLOR: Las arcillas presentan coloraciones diversas después de la cocción
debido a la presencia en ellas de óxido de hierro, carbonato cálcico
12
2.4.
Extracción de Arcilla
• Los depósitos de arcilla se encuentran al pie de colinas o en tierra agrícolas
cercanas a ríos (lo cual naturalmente generan intereses conflictivos entre el empleo de la tierra para fabricación de ladrillos y para la agricultura). • Los criterios para seleccionar una localización adecuada son la calidad de la
arcilla, disponibilidad a nivel superficial y la cercanía de una carretera transitable para el transporte. • La excavación manual en plantas de producción de pequ eña y mediana escala
generalmente se realiza a una profundidad menor de 2 m. (Después de excavar grandes áreas, estas pueden volver a emplearse para la agricultura.). • Para plantas de fabricación de ladrillos en gran escala se necesitan métodos
mecánicos que emplean dragalinas y excavadoras de cucharas de diferentes tipos. Estos métodos requieren proporcionalmente menos área de excavación, pero hacen cortes profundos en el paisaje. 2.5.
Preparación de la Arcilla
• Esto incluye la selección, trituración, cernido y proporcionamiento, antes que el
material sea mezclado, humedecido y atemperado. • La selección se realiza recogiendo las raíces, piedras, pedazos de caliza, etc., o
en algunos casos lavando el suelo. • La trituración es necesaria pues la arcilla seca us ualmente forma terrones duros
En laboratorios es común machacarla manualmente. Sin embargo, se han desarrollado máquinas trituradoras simples intensivas en mano de obra • El
13
cernido es necesario para retirar todas las partículas más grandes de 5 mm. Para ladrillos, o de 0.6 mm. Para tejas de techo. • El proporcionamiento es requerido si la distribución granulométrica o el contenido
de arcilla es insatisfactorio. En algunos casos se añade a la arcilla cascara de arroz que sirve como combustible, para obtener ladrillos más livianos y más uniformemente cocidos. • Es necesario un mezclado completo y una correcta cantidad de agua. Ya que el
mezclado manual (tradicionalmente pisoteando con pies descalzos) es laborioso y a menudo insatisfactorio, se prefieren mezcladores accionados con motor. El esfuerzo para el mezclado puede reducirse enormemente permitiendo que el agua se filtre a través de la estructura de arcilla por algunos días o incluso meses. Este proceso, conocido como «atemperamiento», permite que se realicen cambios químicos y físicos, mejorando las características para su moldeado. La arcilla debe mantenerse cubierta para evitar un secado prematuro. 2.6.
Moldeado
En esta etapa se condiciona la obtención de las formas moldeadas a la consistencia de la pasta y a la forma y el tamaño de los objetos que se van ha obtener, generalmente se realiza por extrusión. En este proceso para que se puedan obtener buenos productos extruidos, es imprescindible que la arcilla tenga la correspondiente plasticidad. El comportamiento de una arcilla durante el moldeo viene determinado por su plasticidad, obteniéndose precisamente los mejores resultados con arcillas de plasticidad media. Tanto las arcillas de plasticidad elevada, ricas en coloides, como las arcillas de baja plasticidad, suelen dar problemas en la extrusión.
14
Con las arcillas magras o de baja plasticidad, es difícil mantener la humedad de moldeo dentro de unos límites correctos, ya que las variantes que admite son muy reducidas (extrusión suave con materiales huecos tipo Europeo). Si se trabaja con un ligero exceso de humedad, las piezas que se extruyen se deforman al avanzar sobre las mesas de rodillos, formando "pata de elefante", y si, por el contrario, falta humedad en la arcilla, aparecen dentellados en las piezas huecas y el cortador desmorona los tabiques. En arcillas de plasticidad elevada y sobre todo arcillas ricas coloides, con humedad de moldeo comprendidas entre 25 - 40%, el rendimiento de la maquina puede quedar reducido entre el 10 y el 20% de su valor nominal al pegarse el material en las hélices reduciendo sensiblemente su capacidad. El proceso de extrusión se realiza en prensas horizontales o verticales donde la arcilla mediante el empuje proporcionado al vacío por un pistón o por un tornillo sinfín es forzada a pasar, por una boquilla que presenta variaciones según el producto terminado (bloque, teja, tubo, tolete, etc). Los ladrillos, baldosas, toletes, bloques y demás piezas de mampostería se obtienen mediante una extrusora horizontal. Los tubos de gres se fabrican utilizando extrusoras verticales u horizontales donde se varia las boquillas para la obtención de tubos de diferente diámetro. 2.7.
Ventajas
• Los productos de arcilla cocida pueden tener altas resistencias a compresión,
incluso cuando están húmedos, y por tanto son resistentes a los impactos y a la erosión.
15
• La porosidad de la arcilla quemada permite movimientos de humedad, sin
producir cambios dimensionales significativos. Las construcciones de tejas y ladrillos pueden «respirar». • Los ladrillos sólidos tienen una alta capacidad térmica, necesaria para la mayoría
de los climas, excepto para las zonas predominantemente húmedas; los ladrillos perforados (con perforaciones verticales) pueden emplearse para muros con cavidad,
que
proporcionan
aislamiento
térmico,
o
(con
perforaciones
perpendiculares a la cara del muro) para muros con ventilación o rejilla. • Los productos de arcilla cocida proporcionan un a excelente resistencia al fuego. • Los ladrillos y tejas son resistentes a los agentes atmosféricos y pueden
permanecer sin ninguna protección superficial, con lo cual se ahorran costos. Sin embargo, las obras de ladrillos expuestos a menudo son considerados sin acabado y, por lo tanto, no siempre son aceptados. • Los ladrillos rotos y de mala calidad son usados para otros propósitos, por lo
tanto no se desperdician. • El proceso de producción puede ser extremadamente intensivo en mano de obra
y crear muchos puestos de trabajo incluso para trabajadores no capacitados. 3. MATERIALES DERIVADOS DE LA ARCILLA 3.1.
Arcilla mezclada con polvo y otros elementos del suelo
3.1.1. Barro
El barro o lodo, es una mezcla líquida o semilíquida de agua y tierra o sedimentos. Geológicamente hablando, el barro es una mezcla de agua y partículas de polvo y 16
arcilla. Los depósitos de barro antiguos se endurecen con el paso del tiempo geológico hasta convertirse en lutita 3.1.1.1.
El barro en la construcción
El barro es uno de los primeros materiales usados por el hombre para construir refugios. El barro apilado a mano (cob), en forma de ladrillos (adobe), o compactado (tapial) es una forma barata y muy poco tecnificada de crear paredes y muros, por lo que ha sido ampliamente utilizado por las civilizaciones antiguas así como por las culturas ubicadas en entornos desérticos, donde escasea la piedra y la madera. Se cree que fue creado cerca de los 2400 A.C. 3.1.1.2.
Características del barro como material de construcción
El barro constituye una excelente materia prima para la construcción. Es el resultado de una lenta eflorescencia de feldespato, cuarzo y mica. Es abundante, económico y reciclable, excelente para regular el control de las variaciones de la temperatura ambiental en una habitación. Mezclado con fibra provee aislamiento acustico y térmico, absorbe olores y no es atacado por el fuego. Y, como se verá en páginas subsiguientes, constituye un factor de estímulo a la creatividad, la estética y la flexibilidad de la obra arquitectónica. En aquellos sitios de clima lluvioso, donde el secado tradicional del barro utilizando el calor del sol es problemático el uso del barro deriva hacia la tierra apisonada para la construcción de muros y paredes, lo cual exije su propia técnica constructiva. En las áreas tropicales caribeñas y en algunas zonas de la costa peruana se utilizaba hasta hace relativamente poco tiempo la tecnología de barro aplicado en paredes sobre una estructura de caña. Este sistema denominado "bahareque",
17
"bajareque" o "pajareque" se utiliza también en algunas regiones de España, constituyéndose en una solución climática satisfactoria aunque adoleciendo de otros defectos que han marginado gradual, y a veces injustamente, su uso. 3.1.1.3.
Tapia
Se denomina tapia a una antigua técnica consistente en construir muros con tierra arcillosa (barro), compactada a golpes mediante un "pisón", empleando un encofrado deslizante para contenerla. El encofrado suele ser de madera, aunque también puede ser metálico. En el proceso, se van colocando dos maderas paralelas, entre las que vierte tierra en tongadas de 10 ó 15 cm, y se compactada mediante apisonado. Posteriormente se corre el encofrado a otra posición para seguir con el muro. La tierra compactada se deseca al sol, y una vez que la tapia o tapial queda levantado, las puertas y ventanas se abren a cincel. 3.1.1.3.1. Características
El tapial tiene una densidad de entre 1.800 y 2.100 kg/m 3, y una resistencia a compresión en torno a 15 kg/cm 2, si bien esta resistencia depende mucho del tipo de tapial y su composición, pudiendo existir oscilaciones normalmente no superiores al 30%. Su estabilidad dimensional es muy buena (0,012 mm/m °C), y también sus propiedades como aislamiento térmico y acústico: un muro de 40 cm atenúa el ruido en 56 dB, y la gran inercia térmica de este sistema constructivo le permite permanecer fresco durante el día, y soltar el calor acumulado durante la noche.
18
Como desventaja, el tapial resiste muy mal la tracción, por lo que es frecuente que se fisure con el tiempo. 3.1.1.3.2. Propiedades
Las construcciones llevadas a cabo con esta técnica tienen propiedades bioclimáticas ya que hacen "efecto botijo" o "vasija de barro",[cita requerida] manteniendo una temperatura relativamente estable en su interior durante todo el año, tanto en verano con calor extremo, como en invierno con un frío intenso. En los trópicos la temperatura interna media del año es de unos 25º C, independientemente de las temperaturas externas. Por su contenido energético extremadamente bajo, en la actualidad se vislumbra como una técnica constructiva que minimiza el impacto ambiental y las emisiones de gases de efecto invernadero: uno de los principales postulados de la Arquitectura sustentable. 3.1.1.3.3. Beneficios de la tierra prensada:
La tierra prensada posee una muy elevada masa térmica (es decir, habilidad para almacenar calor). En los países de clima frío, esto constituye un invaluable recurso en los diseños de sistemas pasivos de energía solar. Durante el invierno, la pared actúa como un acumulador de energía calórica a los rayos del sol, que luego irradia al interior de la edificación compensando el incremento de frio en la temperatura ambiental y actuando como un regulador climático en la edificación. Durante el verano, el diseñador debe prever adecuada protección solar sobre las paredes (prolongación de quiebrasoles y otros recursos que impidan el recalentamiento excesivo de las paredes de la edificación). De existir una marcada caída de temperaturas nocturnas con relación a las diurnas las paredes 19
"respirarán" hacia afuera el exceso de calor acumulado durante el día antes de que el mismo haya logrado penetrar al interior de la edificación. Un manejo apropiado de la ventilación de los espacios de la vivienda puede mantenerlos frescos durante las horas diurnas. Otros beneficios incluyen: el uso de la tierra como recurso afin al ambiente; bajo mantenimiento; solidez y sentido de estabilidad y permanencia derivado de la forma construída; ambiente saludable interno; ahorros y economías en cuanto a la administración del sistema de aire acondicionado de la edificación; adecuada protección climática, paredes contra incombustibles y protección a la penetración de insectos a su interior. 3.1.2. Cob
El cob es un material de construcción cuyos componentes son arcilla, arena, paja y barro común de tierra. En tal sentido el cob es muy semejante al adobe y al tapial, teniendo aproximadamente las mismas proporciones de materiales constituyentes. El proceso de fabricación del cob permite que las construcciones realizadas no requieran ser transformadas previamente en ladrillos, sino que, al igual que en el tapial, el conjunto se construye a partir de los cimientos, en muros de un solo bloque. Según sus promotores, el cob es incombustible y resulta antisísmico; lo innegable es que se trata de un material muy económico, ecológico, resistente a los agentes climáticos y, por su ductilidad, fácilmente trabajable y moldeable. El cob, dada su ya indicada ductilidad, puede asimismo ser utilizado para crear formas artísticas, esculturales y está siendo reconsiderado desde fines del siglo
20
XX e inicios del presente siglo XXI como un modo bastante natural y muy eficaz de edificación para viviendas.
3.1.2.1.
Historia y uso
El cob es un material de construcción muy antiguo (existe, junto con el adobe y el tapial, ya desde al menos inicios del neolítico, aproximadamente entre 10.000 a 8.000 años a.C.) utilizado en la prehistoria por algunas poblaciones humanas sedentarizadas. Las estructuras de tierra (cob o mismo material con diversos nombres) se pueden encontrar en zonas muy distantes entre sí, diversas culturas, y los más distintos climas. En el actual estado llamado Reino Unido es frecuente ver casas y cottages de cob en el Devon, y el país de Cornualles. En el país de Gales (principalmente en el valle de Glamorgan y la Península de Gower. En la bahía de Donegal del Ulster (Irlanda del Norte) y ya dentro del actual territorio soberano de Irlanda en el sudoeste, especialmente en el Munster; también se encuentran muchas edificaciones de cob en el Finisterre de Bretaña en donde existen hogares aún habitados construidos hace 500 años. Muchos antiguos edificios de tierra persisten actualmente en África, Medio Oriente y algunas zonas de los Estados Unidos (cob tipo británico en antiguas casas de Nueva Inglaterra y "cob" prehispánico, adobe y tapial en el Oeste, principalmente entre los taos del norte de Nuevo México). En general, la construcción con tierra tipo cob es más propia de climas húmedos, mientras que la técnica del adobe y el tapial es característica de climas más secos y soleados. Esto se debe a las dificultades para secar los ladrillos o adobes en los climas más lluviosos.
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3.1.2.2.
Técnica
Tal como se ha indicado al inicio, el cob puede parecer muy semejante al adobe, sin embargo a diferencia del adobe, el cob no requiere de ladrillos o bloques premoldeados ni una posterior sillería en donde se asientan los ladrillos (ya que éstos en el cob no existen). A su vez, la diferencia con el tapial es el proceso de compactado, que en el cob es más rústico, pues la mezcla se compacta en el suelo, mientras que en el tapial la tierra se encofra y se compacta "in situ" sobre el propio muro. Tradicionalmente el cob es una mezcla de arcilla con paja y agua establecida sobre sólidos cimientos cavados (preferentemente sobre un suelo con subsuelo rocoso). Para homogeneizar y compactar tal mezcla se utilizaban bueyes que la pisoteaban (práctica denominada cobbing). Posteriormente, cuando la masa tomaba la suficiente consistencia y homogeneidad, los trabajadores iban alzando y modelando las paredes. La elevación de las paredes progresa según el tiempo de presecado que tuvo la mezcla (si está demasiado húmeda no sirve; si está demasiado seca tampoco: debe tener una consistencia moldeable aunque no delicuescente). Después del secado y suficiente consolidación de las paredes, el paso siguiente es el "ajuste" o precisado de tales paredes. En efecto, las paredes se ajustan a (relativamente) pocos elementos estructurales, como jambas y dinteles con las que se realizan las puertas, colocadas como estructurantes o elementos de consolidación, por medio de los cuales las paredes toman las formas definitivas. El material y espesor de estas paredes con alto valor de aislamiento térmico facilita que las temperaturas en los interiores se mantengan bastante estables: en verano o durante los días cálidos bastante frescas, y cálidas en los días fríos.
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Llama la atención del cob que pese a los materiales con los que se compone, éste se mantenga perfectamente firme en climas muy húmedos y lluviosos. Aunque no es indispensable, al cob se le suele dar un acabado con revoco o con cal, según las costumbres tradicionales o los gustos personales. Se pueden realizar fácilmente relieves artísticos en las paredes, siempre y cuando estos no sean bajorrelieves muy profundos que puedan debilitar la estructura. En la actualidad el trabajo de los bueyes para el cobbing es fácilmente substituido por máquinas, aunque en lugar de ellas tal cobbing suele ser efectuado por los seres humanos en cooperativa.
3.1.3. Adobe
Figura 1: Construcción de un muro de adobes
(Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:02_adobes_02_2006.jpg)
El adobe es una pieza para construcción hecha de una masa de barro (arcilla y arena) mezclada con paja, moldeada en forma de ladrillo y secada al sol; con ellos se construyen paredes y muros de variadas edificaciones. Sus dimensiones varían según su uso. Su preparación es muy parecida a la del ladrillo, aunque no se mete a cocimiento y la elección de la tierra no tiene tantas exigencias en cuanto a calidad.
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La pasta se prepara en una alberca y luego de agregarle la paja y los otros ingredientes, se amasa bien. Cuando tiene la debida consistencia, se vierte en gradillas o moldes de la forma requerida y se deja secar. Luego de esto, se sacan los adobes de los moldes y se ponen al sol, hasta que la sequedad llegue a su grado máximo. Muchos expertos, aconsenjan no usarlos hasta largo tiempo después de fabricados, pero siempre son muy inferiores al ladrillo en cuanto a la resistencia que ofrecen a las lluvias. Este solo se usa en obras sencillas y menores, como por ejemplo: chozas, cabañas, tapias, cercas, galpores, cercas, etc. En la antigüedad tuvo un uso muy difundido entre babilonios, egipcios y griegos. 3.1.3.1.
Características
Se elabora con una mezcla de un 20% de arcilla y un 80% de arena y agua, se introduce en moldes, y luego se deja secar al sol por lo general unos 25 a 30 días. Para evitar que se agriete al secar se añaden a la masa paja, crin de caballo, heno seco, que sirven como armadura. Las dimensiones adecuadas deben ser tales que el albañil pueda manejarlo con una sola mano, normalmente son de unos 6 x 15 x 30 cm. Actualmente se fabrican de manera más certera con respecto a la composición, y suelen tener un veinte por ciento de arcillas y un ochenta por ciento de arena, eso en función de la composición del suelo, cuanto más arcilloso mas arena se agrega, sin agregar paja u otros elementos a la mezcla. Las investigaciones han mostrado que la inclusión de fibras vegetales puede servir como atracción para las
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termitas y además, si el secado del adobe sin fibras ocurre en la sombra, la retracción es menor. Tiene una gran inercia térmica, por lo que sirve de regulador de la temperatura interna; en verano conserva el frescor, y durante el invierno el calor. Frente al tapial, que es semejante pero puesto en obra en masa, con encofrados, tiene la ventaja de que requiere mucho menos tiempo de preparación.
3.1.3.2.
Construcciones con adobes
La construcción con adobes presenta la ventaja de su similitud formal, constructiva y estética con el ladrillo de campo cocido. En caso de disponer de mucha mano de obra, especializada o no, esta técnica es muy adecuada en función de los procesos de fabricación que permiten la integración de gran cantidad de personas durante el pisado y moldeado aunque se debe tener en cuenta aquí es el control durante la producción para minimizar la variación de las dimensiones y la forma irregular de las piezas. Los muros de adobes presentan muy buenas condiciones de aislamiento acústico y térmico debido a las características del material y los espesores utilizados. Las desventajas de esta técnica están en función del propio proceso de fabricación que puede resultar lento ya que se requieren dos o tres semanas para poder utilizar las piezas en caso de que la producción se haga en obra. El proceso también depende de las áreas de pisado, secado y acopio, que comandarán la continuidad de producción mientras se espera que se sequen las piezas anteriores. Por lo tanto, esta técnica requiere cierta previsión de infraestructura para contar con superficies horizontales y limpias, y zonas protegidas para evitar que el agua de lluvia afecte a la producción.
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Las fallas comunes en las construcciones con adobes pueden ser reducidas mediante los controles de la tierra y los estabilizantes utilizados, el dimensionado adecuado de las piezas y los muros, el dimensionado adecuado de la estructura, tanto de la cimentación como del muro portante, o las vigas y pilares y la protección frente a la lluvia y a la humedad natural del terreno. Tanto las ventajas o desventajas se deben tener en cuenta como datos de la realidad pero las condicionantes propias de la obra serán las que determinen la viabilidad de los procesos o no. 3.2.
Arcilla cocida
3.2.1. Ladrillo
El ladrillo es un componente cerámico artificial de construcción, compuesto básicamente por arcilla cocida y con forma ortoédrica. El ladrillo se emplea para la construcción en diversos elementos constructivos, como muros, tabiques, hornos, etc. Las dimensiones del ladrillo están estandarizadas de modo que cada una sea el doble de la anterior, más 1cm, para el mortero de unión, sus dimensiones permiten que se pueda colocar con una sola mano por parte de un operario. Los ladrillos son utilizados como elemento para la construcción desde hace unos 11.000 años. Los primeros en utilizarlos fueron los agricultores del neolitico preceramico del Levante hacia 9500 a. c., ya que en las áreas donde levantaron sus ciudades apenas existía la madera y la piedra. Los sumerios y babilonios secaban sus ladrillos al sol; sin embargo, para reforzar sus muros y murallas, en las partes externas, los recubrían con ladrillos cocidos, por ser estos más resistentes. En ocasiones también los cubrían con esmaltes para conseguir efectos decorativos. Las dimensiones de los ladrillos fueron cambiando en el tiempo y según la zona en la que se utilizaron.
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3.2.1.1.
Fabricación de ladrillo
La principal materia prima utilizada en la elaboración del ladrillo es la arcilla, que es un material plástico natural, con gran contenido de agua, lo cual le permite ser moldeada. Al perder el contenido de agua, adquiere dureza, la cual aumenta considerablemente luego de la cocción. La arcilla con la que se elaboran los ladrillos es un material sedimentario de partículas muy pequeñas de silicatos hidratados de alúmina, además de otros minerales como el caolín, la montmorillonita y la illita.
3.2.1.1.1. Proceso de elaboración
El proceso de elaboración del ladrillo comprende varios pasos:
Maduración: antes de incorporar la arcilla al ciclo de producción hay que
someterla a ciertos tratamientos de trituración, homogeneización y reposo en acopio, con la finalidad de obtener una adecuada consistencia y uniformidad de las características físicas y químicas deseadas. El reposo a la intemperie tiene la finalidad de facilitar el desmenuzamiento de los terrones y la disolución de los nódulos para impedir las aglomeraciones de partículas arcillosas. La exposición a la acción atmosférica (aire, lluvia, sol, hielo, etc.) favorece además la descomposición de la materia orgánica que pueda estar presente y permite la purificación química y biológica del material. De esta manera se obtiene un material completamente inerte y poco dado a posteriores transformaciones mecánicas o químicas.
Tratamiento mecánico previo: después de la maduración, que se produce en
la zona de acopio, sigue la fase de pre-elaboración, que consiste en una serie
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de operaciones que tienen la finalidad de purificar y refinar la materia prima. Los instrumentos utilizados en la pre-elaboración, para un tratamiento puramente mecánico suelen ser:
Rompe-terrones: como su propio nombre indica, sirve para reducir las dimensiones de los terrones hasta un diámetro de entre 15 y 30 mm.
Eliminador de piedras: está constituido generalmente por dos cilindros que giran a diferentes velocidades, capaces de separar la arcilla de las piedras o "chinos".
Desintegrador: se encarga de triturar los terrones de mayor tamaño, más duros y compactos, por la acción de una serie de cilindros dentados.
Laminador refinador: está formado por dos cilindros rotatorios lisos montados en ejes paralelos, con separación, entre sí, de 1 a 2 mm, espacio por el cual se hace pasar la arcilla sometiéndola a un aplastamiento y un planchado que hacen aún más pequeñas las partículas. En esta última fase se consigue la eventual trituración de los últimos nódulos que pudieran estar todavía en el interior del material.
Depósito de materia prima procesada: a la fase de pre-elaboración, sigue el
depósito de material en silos especiales en un lugar techado, donde el material se homogeiniza definitivamente tanto en apariencia como en características físico-químicas.
Humidificación: antes de llegar a la operación de moldeo, se saca la arcilla de
los silos y se lleva a un laminador refinador, y posteriormente a un mezclador humedecedor, donde se agrega agua para obtener la humedad precisa.
Moldeado: el moldeado consiste en hacer pasar la mezcla de arcilla a través
de una boquilla al final de la estructura. La boquilla es una plancha perforada que tiene la forma del objeto que se quiere producir. El moldeado se suele hacer en caliente utilizando vapor saturado aproximadamente a 130 °C y a presión reducida. Procediendo de esta manera
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se obtiene una humedad más uniforme y una masa más compacta, puesto que el vapor tiene un mayor poder de penetración que el agua.
Secado: el secado es una de las fases más delicadas del proceso de
producción. De esta etapa depende, en gran parte, el buen resultado y calidad del material, más que nada en lo que respecta a la ausencia de fisuras. El secado tiene la finalidad de eliminar el agua agregada en la fase de moldeado para poder pasar a la fase de cocción. Esta fase se realiza en secaderos que pueden ser de diferentes tipos. A veces se hace circular aire de un extremo a otro por el interior del secadero, y otras veces es el material el que circula por el interior del secadero sin inducir corrientes de aire. Lo más normal es que la eliminación del agua del material crudo se lleve a cabo insuflando aire caliente con una cantidad de humedad variable. Eso permite evitar golpes termohigrométricos que puedan producir una disminución de la masa de agua a ritmos diferentes en distintas zonas del material y, por lo tanto, a producir fisuras localizadas.
Cocción: se realiza en hornos de túnel, que en algunos casos pueden llegar a
medir hasta 120 m de longitud, y donde la temperatura de la zona de cocción oscila entre 900 °C y 1000 °C. En el interior del horno la temperatura varía de forma continua y uniforme. El material secado se coloca en carros especiales, en paquetes estándar y es introducido por una de las extremidades del túnel, saliendo por el extremo opuesto una vez que está cocido. Es durante la cocción cuando se produce la sinterización, de manera que la cocción resulta una de las instancias cruciales del proceso en lo que a la resistencia del ladrillo respecta.
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Figura 2: Diagrama fabricación de ladrillos
(Fuente: http://www.tecnologiaslimpias.org/html/central/369102/369102_ee.htm)
3.2.1.2.
Geometría
Su forma es la de un prisma rectangular, en el que sus diferentes dimensiones reciben el nombre de soga, tizón y grueso, siendo la soga su dimensión mayor. Así mismo, las diferentes caras del ladrillo reciben el nombre de tabla, canto y testa (la tabla es la mayor). Por lo general, la soga es del doble de longitud que el tizón o, más exactamente, dos tizones más una junta, lo que permite combinarlos libremente. El grueso, por el contrario, puede no estar modulado.
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Figura 3: Nomenclatura de las caras y dim ensiones de un ladrillo
(Fuente: www.bigmat.es/pdfs/cat2/l.ceramicos4-14.pdf)
Existen diferentes formatos de ladrillo, por lo general son de un tamaño que permita manejarlo con una mano. En particular, destacan el formato métrico, en el que las dimensiones son 24 x 11,5 x 5,25 cm (cada dimensión es dos veces la inmediatamente menor, más 1 cm de junta) y el formato catalán de dimensiones 29 x 14 x 5 cm, y los más normalizados que miden 25 x 12 x 5 cm. 3.2.1.3.
Tipo de ladrillos
3.2.1.3.1. Ladrillo común (tipo M)
Se denomina ladrillo macizo o común a aquel que no tiene orificios o, si los tiene, éstos están en su cara mayor. 3.2.1.3.2. Ladrillo hueco (tipo H)
Se denomina ladrillo hueco a aquel cuyos agujeros se encuentran en las caras laterales de la pieza. 31
Son piezas de utilización muy frecuente, de diferentes dimensiones y cantidad variable de agujeros. Ladrillo doble hueco o tochana: aquel que posee 6 agujeros en la cabeza y un grosor de entre 8 y 18 cm 3.2.1.3.3. Ladrillo perforado (tipo P)
Se denomina ladrillo perforado o gero a aquel que tiene agujereada, generalmente con perforaciones circulares o en forma de rombos, el 10% de una de sus caras. Como el mortero penetra en los huecos, el uso de este ladrillo asegura la resistencia y estanqueidad del muro. 3.2.1.3.4. El ladri llo llamado “cara vista “. (tipo V)
Es un ladrillo que se usa para fachadas, debido a su excelente terminación y su resistencia al agua. Se trata de ladrillos fabricados a máquina, con arcillas especiales, y a una temperatura tal que elimina prácticamente toda porosidad, por lo tanto, son más densos, y más resistentes a la compresión. Debido a su falta de absorción, el mortero que se usa para su colocación también es especial. Se les conoce también como ladrillo clinker o ladrillo gresificado. Pueden tener distintas terminaciones: gres, esmaltado, rústico. 3.2.1.3.5. Ladrillo refractario
Los ladrillos refractarios utilizados son de dos tipos, según su contenido de arcillas con sílices o alúminas. Sus características les permiten soportar temperaturas muy elevadas, aunque ambos se comportan de diferente manera.
32
o
Ladrillos Refractarios con Alto Contenido en Alúmina Estos ladrillos tienen un coeficiente de dilatación térmica muy bajo, por lo cual están preparados para soportar altas temperaturas y luego se enfrían sin llegara presenatr dilataciones o deformaciones significativas que lo afecten. Son ladrillos de alto coste porque son esacasas las arcillas con que se fabrican.
o
Ladrillos Refractarios con Alto Contenido de Sílice Estos ladrillos pueden soportar altas temperaturas, y a diferencia de los anteriores, se dilatan de manera considerable cuando son sometidos a fases alternativas y continuas de calor y frío. Dichos cambios bruscos de temperatura los afecta de tal modo, que finalmente los desintegra. Se los emplea en aquellos sitios donde las temperaturas altas son continuas.
3.2.1.3.6. Los ladrillos también pueden clasificarse según su capacidad para
soportar condiciones extremas: los MW soportan condiciones climáticas adversas moderadas, como escarcha y heladas. Los ladrillos SW soportan condiciones adversas extremas, como la congelación. Los ladrillos NW se usan sólo para interiores porque no están preparados para los cambios climáticos bruscos.
3.2.1.4.
Aparejos
Aparejo es la ley de traba o disposición de los ladrillos en un muro, que estipula desde las dimensiones del muro hasta los encuentros y los enjarjes, de manera
33
que el muro suba de forma homogénea en toda la altura del edificio. Algunos tipos de aparejos son los siguientes: 3.2.1.4.1. Aparejo a sogas
Los costados del muro se forman por las sogas del ladrillo, tiene un espesor igual a la medida del tizón y es muy utilizado para fachadas de ladrillo cara vista.
Figura 4: Aparejo a sogas
(Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Soga.JPG)
3.2.1.4.2. Aparejo a tizones o la española
En este caso los tizones forman los costados del muro y su espesor es igual a la medida de la soga. Muy utilizado en muros que soportan cargas estructurales (portantes) que pueden tener entre 12,5 cm y 24 cm colocados a media asta o soga.
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Figura 5: Aparejo a tizones
(Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Tizon.JPG)
3.2.1.4.3. Aparejo a sardinel
Aparejo formado por piezas dispuestas a sardinel, es decir, de canto, de manera que se ven los tizones.
Figura 6: Aparejo a sardinel
(Fuente: http://www.construmatica.com/construpedia/Aparejo_de_Sardinel)
3.2.1.4.4. Aparejo ingles
En este caso se alternan ladrillo a soga y tizón, trabando la llaga a ladrillo terciado, dando un espesor igual a la medida de la soga. Se emplea mucho para muros portantes en fachadas de ladrillo cara vista. Su traba es mejor que el muro a tizones pero su puesta en obra es más complicada y requiere mano de obra más experimentada. 35
Figura 7: Aparejo ingles
(Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Ingles.JPG)
3.2.1.4.5. Aparejo en panderete
Es el empleado para la ejecución de tabiques, su espesor es el del grueso de la pieza y no está preparado para absorber cargas excepto su propio peso.
Figura 8: Aparejo en panderete
(Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Panderete.JPG)
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3.2.1.4.6. Aparejo palomero
Es como el aparejo en panderete pero dejando huecos entre las piezas horizontales. Se emplea en aquellos tabiques provisionales que deben dejar ventilar la estancia y en un determinado tipo de estructura de cubierta.
Figura 9: Aparejo palomero
(Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Palomero.JPG)
3.2.1.5.
Usos
Los ladrillos son utilizados en construcción en cerramientos, fachadas y particiones. Se utiliza principalmente para construir muros o tabiques. Aunque se pueden colocar a hueso, lo habitual es que se reciban con mortero. La disposición de los ladrillos en el muro se conoce como aparejo, existiendo gran variedad de ellos. 3.2.2. Teja
Son elementos cerámicos que se emplean en la construcción de cubiertas. Su proceso de fabricación es similar a la de los ladrillos; se amasa la arcilla formando
37
láminas delgadas que luego prensan y moldean para ser cocidas finalmente, en los hornos o tejares. Se les puede dar un acabado, tornando suave y brillante su superficie Se pueden obtener de diferentes coloraciones por medio de barnices vidriados y esmaltes. El color rojo de las tejas, se obtiene por el óxido de hierro que contiene. La teja de color negro, se obtiene por retirar el óxido de hierro de la arcilla, y se agrega manganeso. Las de color verde, se obtienen porque se le agrega cobre a la masa. Solo se pueden usar en techos inclinados, de 20° a 50° de inclinación de las vigas, y la forma de las tejas difiere según el rango de la inclinación. Cabe recordar que el ángulo de las vigas siempre es mayor que el de las tejas Las cubiertas de tejas son de muy buena calidad, alta durabilidad, fácil colocación y adecuada resistencia mecánica. 3.2.2.1.
Características
Propiedades especiales Durable, cobertura impermeable para
techos inclinados Aspectos económicos
Costos bajos a medianos
Estabilidad
Buena
Capacitación requerida
Mano de obra especializada
Equipamiento requerido Unidad de producción para tejas de arcilla Resistencia sísmica
Baja
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Resistencia a huracanes Mediana a buena Resistencia a la lluvia
Muy buena
Resistencia a los
Muy buena
insectos
Todos los climas, pero usual en zonas
Idoneidad climática
húmedas
Tabla 1: Características de la teja
(Fuente: http://sleekfreak.ath.cx:81/3wdev/CONMATES/SK01MS0K.HTM#TECHOS DE TEJAS DE ARCILLA)
3.2.2.2.
Tipos
3.2.2.2.1. Curva o colonial
Tienen forma de canal cónico. Se dispone en filas con la concavidad hacia arriba y hacia abajo respectivamente.
Figura 10: Teja colonial
(Fuente: http://www.ladrillostraiguen.cl/productos/productos.html)
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3.2.2.2.2. Plana o francesa
De forma aproximadamente rectangular y perfectamente plana, en la cara inferior suele tener un resalto para el apoyo en su cubierta. Presenta orificios para ser clavadas en listones de madera.
Figura 11: Teja francesa
(Fuente: http://www.solostocks.com/venta-productos/maquinaria/construccion/componentes)
3.2.2.2.3. Flamenca o española
Es una teja de características parecidas a la curva pero lleva en su parte posterior un resalte para facilitar el enganche con la siguiente. Su sección transversal tiene forma de “s” originando en la misma pieza canal y cobija.
Figura 12: Teja española
(Fuente: http://www.bueni.es/modelismo/aedes-teja)
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3.2.2.2.4. Tejas de anclaje:
Contorno sensiblemente rectangular con rehundidos y pestañas que permiten el encaje de una con otra. 3.2.2.3.
o
¿Por qué elegir tejas de arcilla?
Por la resistencia y durabilidad que confiere el material, además un diseño que le otorga distinción a su techo, haciéndolo atractivo estéticamente. Pero sin perder solidez.
o
Porque además se puede encontrar en el mercado una gran variedad de colores.
o
Porque la gran mayoría son impermeables, resisten a impactos, facilitan la aislación térmica y acústica.
o
Se evitan los gastos que acarrean la losa, membranas y otros elementos, que día a día tienen que ir perfeccionándose para evitar las filtraciones, el frío y el calor.
3.2.2.4.
¿Por qué no elegir tejas de arcilla?
El mayor problema de las tejas de arcilla es la inmensa perdida por agrietamiento y rotura, que depende del tipo de arcilla y el sistema de producción. Un buen remedio se ha encontrado en el uso de cloruro de amonio como aditivo (entre 0.1 y el 1.0 %), de acuerdo al tipo de tierra.
Las tejas de barro son pesadas y por lo tanto requieren de una estructura portante resistente y con listones sin mucha separación. Por eso, el diseño de tejas que requieren mayor separación de los listones son más livianas y
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económicas. Pero generalmente el reducido peso del techo y la poca unión entre tejas, lo hacen susceptible a la destrucción sísmica. 3.2.3. Gres:
El gres es un material cerámico cuya masa, a diferencia de los azulejos, es compacta y no porosa; dicha masa se obtiene por la mezcla de arcillas muy seleccionadas, capaces de vitrificar a bajas temperaturas, obteniéndose una gran impermeabilidad, dureza y durabilidad. 3.2.3.1.
Fabricación
Suele recurrirse a uno o dos materiales para la fabricación del gres. Uno de ellos por lo general, la arcilla refractaria y los demás componentes son materiales muy fusibles (arcillas especiales y feldespatos) Se fabrican dos tipos de gres: El gres porcelánico sin esmaltar, en el que el color afecta toda la pieza, y el gres esmaltado de monococción, en el que la unión entre el esmalte y el bizcocho es intima, dado que no ocurre en los procesos de bicocción de la cerámica porosa. El bizcocho puede ser de “pasta blanca” o de “pasta roja” compuesta esta ultima por
una o más arcillas rojas, cuya coloración es debida a la contaminación por óxidos de hierro, mientras que la pasta blanca consiste en la mezcla de arcillas puras, más la adición de cuarzo y feldespato. La homogeneidad de las materias primas es la base de la calidad del material a obtener, más fácil con pasta blanca debido a la utilización de cuarzo y feldespato, que son productos más constantes que las arcillas naturales. El proceso de fabricación es complicado y debe ser cuidado, porque el empleo y selección de materias primas superiores a la de los demás 42
materiales cerámicos, exige un tamaño de partículas muy pequeño en la masa y una homogeneidad tal que es necesaria la molienda por vía húmeda. Las piezas se moldean por prensado en seco. La cocción antes se realizaba en hornos túnel de amplia sección donde las piezas se cocían dispuestas en varios pisos, sin embargo existía diferencias de temperatura a lo largo de la sección del túnel originando piezas de diferentes características físicas. En la actualidad, la cocción se realiza en hornos monoestratos de rodillos. Las piezas se colocan sobre rodillos de material refractario, desplazándose a través del horno por el movimiento giratorio de los mismos. Así el calor se reparte uniformemente sobre las dos caras de la pieza, por lo que el proceso de gresificación del bizcocho y vitrificación del esmalte es más homogéneo. Por norma general las materias primas utilizadas para la fabricación del gres son materias primas naturales que son sometidas a procesos de lavado y de homogenización. Una vez realizada la primera mezcla de las materias se procede a la molturación de las mismas, con el objetivo de obtener un tamaño de partícula medio acorde con el producto que se quiere fabricar, aumentando así la superficie específica y disminuyendo el tiempo de reacción entre componentes durante la etapa de cocción. Este proceso de molturación puede realizarse vía seca mediante molinos de martillos o pendulares, o bien por vía húmeda mediante molinos de bolas. En este caso, se ha impuesto en los últimos años, acompañar a este proceso con un proceso posterior de secado por atomización, consistente en introducir la barbotina (suspensión resultante de la molienda que contiene un 30-45% de agua) en un pulverizador que formará finas gotas que entrarán en contacto con una corriente de aire caliente produciendo un producto sólido con bajo contenido de agua (5-7%).
43
Finalmente el producto obtenido de la molienda es sometido a procesos de conformado (por prensado o extrusión), secado, esmaltado (no necesario en determinados productos) y cocción que permitirán obtener los productos finales. 3.2.3.2.
Propiedades del gres
Dureza de 6 a 7 en la escala de Mohs, resistencia al desgaste por abrasión, y resistencia a las heladas, tanto el porcelánico como el esmaltado; resistencia a la flexión; buenas condiciones higiénicas (al no tener poros no permite penetrar materias extrañas); mejor agarre al cemento. El gres se ha convertido en material idóneo para aplicar en exteriores, ya sea como pavimento o revestimiento de paredes. De forma general podemos establecer dos grupos de piezas de gres: el primero, de baldosas (piezas grandes), y el segundo, de piezas pequeñas de varios colores y formas que se combinan formando mosaicos. También se realizan tubos para desagües de aguas residuales y fabricas de productos químicos, ya que es un material resistente a los ácidos. 3.2.3.3.
Aplicaciones del gres
3.2.3.3.1. Baldosas:
Figura 13: Aplicaciones del gres (A la izquierda gres rustico y a la derecha escaleras de gres)
(Fuente: http://es.scribd.com/doc/29398072/Los-Materiales-Ceramicos)
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Son ladrillos delgados, pulimentados, finos y duros que sirven para pavimentar patios, aceras y azoteas o recubrir techos. Se fabrican con arcilla más puras y de tratamiento más delicado, a excepción de esto el proceso es igual al ladrillo .Muchas veces se les aplica barniz o esmalte y se deja una cara áspera, con el fin de lograr mejor adherencia con los morteros. Las baldosas de barro cocido, en los siglos X y XI, se adornaban con dibujos geométricos, heráldicos o históricos. Generalmente son cuadrados, rectangulares o hexagonales. Clasificación de las baldosas cerámicas:
Pasta roja y pasta blanca En el mercado hay muchos tipos de baldosas cerámicas, que se diferencian por el acabado de la superficie, el color de la pasta (roja o blanca), la tecnología de fabricación, las materias primas y el uso al que se destinan. La diferencia entre baldosas “rojas” y “blancas” estriba en la cantidad de minerales
de hierro que contiene el soporte; estos minerales reaccionan con los restantes componentes dando una coloración mayor o menor y modificando el comportamiento del soporte durante la cocción. Las baldosas se fabrican mediante procesos cerámicos normalizados. Los pavimentos y revestimientos cerámicos se preparana partir de una mezcla de arcillas plásticas (ball clays), arena,fundentes, colorantes y otras materias primas minerales, que se someten a una serie de operaciones tales como molienda, tamizado, mezclado y humidificado. Se moldean por prensado, extrusión, colado u otros procesos, normalmente a temperatura ambiente; a continuación se secan y por último se cuecen a temperatura elevada. Hay baldosas esmaltadas, no esmaltadas o engobadas. Los esmaltes son 45
recubrimientos vidriados e impermeables, mientras que los engobes son mates, basados en arcillas y probablemente porosos. Se producen tanto por monococción como por bicocción. Los soportes cerámicos tradicionales se moldean usando técnicas muy diversas. El proceso específico vendrá determinado por numerosos factores, entre ellos las características del material, el tamaño y el perfil de la pieza, las especificaciones de la misma, el rendimiento de la producción y las prácticas admitidas en la zona 3.2.3.3.2. Tubos
Figura 14: Tubos de gres
(Fuente: http://es.scribd.com/doc/29398072/Los-Materiales-Ceramicos)
Pieza hueca, generalmente cilíndrica y abierta por ambos extremos, que se utiliza como medio de conducción o de productos pulverolentos. Fabricados del arcilla, por el mismo proceso que el ladrillo, que son vitrificados para la conducción del agua, con el objetivo de obtener mejor impermeabilidad. Se aplican generalmente en aguas negras, aunque estos han sido sustituidos por los de PVC. Para la conducción de gases es relegada a la ventilación de los aparatos sanitarios y salida de humo.
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Además de estas funciones y usos, se fabrican piezas especiales con los tubos cerámicos, como son: codos, reducciones, tubos en forma T y en forma Y. En algunos lugares aún se emplean tuberías de barro para la acometida del drenaje sanitario en casas habitación, estos tubos se pueden hacer a mano en mesas de tornear, o bien por medios mecanizados. Los tubos hechos a mano tienen generalmente diámetros no mayores de 20 cm (típicamente de 10 cm) y longitudes variables, los tubos mecanizados pueden ser hasta de 40 cm de diámetro. Los tubos se unen por el extremo campana, existiendo también codos para las deflexiones necesarias. Los tubos de barro también se emplean para fabricar drenes subterráneos y para conducir aguas pluviales. Los tubos se prueban para determinar su capacidad al aplastamiento y su absorción. En la actualidad este tipo de piezas cerámicas están siendo reemplazadas por las tuberías de concreto, que suelen ser más resistentes a las cargas y al manejo durante la construcción.
3.2.3.4.
Ventajas
El gres porcelánico no tiene gamas de colores tantos y son un poco más resistentes. No absorben tanta humedad como azulejos de cerámica hacer. El gres porcelánico es ideal para uso en exteriores. Las baldosas cerámicas son mejores para espacios interiores. Se pueden encontrar en dos variedades principales, con la superficie vidriada y sin esmaltar. Acristalados significa que la superficie es mucho como el cristal. Esto los hace perfectos para espacios grandes.
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3.2.4. Azulejos
Figura 15: Azulejos
(Fuente: http://es.scribd.com/doc/29398072/Los-Materiales-Ceramicos)
El azulejo es una pieza de pasta cerámica de poco espesor, recubierta por una capa de esmalte que le proporciona impermeabilidad y resistencia al desgaste. Esta capa de esmalte puede ser lisa o con dibujos en diferentes serigrafía. La parte estructural del azulejo o soporte recibe el nombre de “galleta” o “Bizcocho” y
está formada por arcillas seleccionadas, plásticas, ricas en cuarzo y caolín y en hierro. La capa de esmalte es mucho más fina, cubre una de las caras de la pieza y está formada por óxidos metálicos fundidos con silicatos. Los azulejos corresponden a la categoría de materiales de revestimiento de baños y cocinas y protección. 3.2.4.1.
Proceso de fabricación
La fabricación de azulejos es muy antigua. Era conocida en Egipto, Calvera, Asiria, China, La India y Persia, de donde la tomaron los árabes. Esta consta de amasado, moldeo en prensas, desecación y cocción a 950° C. La fabricación comprende las siguientes operaciones:
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Extracción y trituración de las arcillas, secado de las mismas en eras al sol y posterior almacenamiento en grandes depósitos, donde se someten a largos periodos de reposo.
Molturación de las arcillas oportunamente dosificadas controlando el grado de finura y humedad.
Prensado y foración de los bizcochos en prensas de 180 a 200 Tm por golpe.
Secado y cocción de las piezas a una temperatura aproximada a los 900ºC, llevando un control estricto porque de este depende la calidad final, ya que en esta fase las arcillas adquieren la consistencia y resistencia.
Esmaltado, que consiste en aplicar sobre una de las caras de la pieza una composición fusible en la que intervienen: plomo, estaño y diversos óxidos de hierro, manganeso, cobre y cobalto, lo cual se aplica en frio, a mano o a máquina, por inmersión, por riego y a veces, a pincel. En el caso de dibujos se adaptan plantillas perforadas con los dibujos que se superponen
Cocción del esmalte, que puede ser multistrado, en el que el material entra en vagonetas, refractario dentro del horno a 980ºC durante 14 horas. También puede ser monostrado, en este caso el material entra sobre unos rodillos de acero refractario y es sometido al fuego durante 30 minutos a la temperatura entre 950 y 1050ºC.
Clasificación de las piezas según su calidad, embalaje y puesta en obra.
3.2.4.2.
Ventajas
Las mayores ventajas de los azulejos son su dureza y versatilidad. Ya sea como aditamento de su nuevo decorado o como centro de atención de una habitación, es necesario conocer ciertos preceptos para lograr ese efecto eficaz que muchos anhelamos.
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3.2.5. Las porcelanas
Figura 16: Porcelanas
(Fuente: http://es.scribd.com/doc/29398072/Los-Materiales-Ceramicos)
La porcelana tiene, como materias básicas, el caolín 50%, el feldespato 30% y el cuarzo 20%, todas ellas deben ser primera calidad y estar molidas finísimamente. La porcelana sufre una primera cocción a una temperatura de 1100 a 1200 ºC, seguido del esmaltado y una segunda cocción a una temperatura que puede llegar a los 1500 ºC. Propiamente solo pueden llamarse porcelanas los productos que han sufrido estas dos cocciones, aunque muchas veces se aplica este mismo nombre a productos obtenidos en una única cocción (siempre que hayan utilizado materias primas de primera calidad). Para la construcción solo se emplea la porcelana vitrificada, semiporcelana o loza, destinada a la fabricación de aparatos sanitarios. La loza es un producto cerámico de color blanquecino, muy poroso y absorbente, y con superficies esmaltadas para mayor impermeabilidad y dureza. La composición de esta semiporcelana es del 26% de caolín, 30% de cuarzo, 26% de feldespato y 18% de arcilla muy plástica, pobre en hierro y con cantidades considerables de aluminio. Los elementos sanitarios se forman con moldes de yeso en los que se vierte la pasta en forma de colada y se seca gradualmente por absorción del molde; al 50
cabo de cierto tiempo, se saca la pieza del molde y se elige un esmalte adecuado que tenga la misma dilatación con la finalidad de que no aparezcan grietas. Una vez desecadas, las piezas pasan a la fase de cocción entre 1000 y 1200ºC, obteniéndose el producto llamado bizcocho, de estructura muy porosa. A continuación se recubren de esmalte las partes deseadas y se someten a una nueva cocción, pero a menor temperatura. La calidad se comprobará por su sonido largo y metálico. 3.2.6. Los refractarios
Figura 17: Refractarios
(Fuente: http://es.scribd.com/doc/29398072/Los-Materiales-Ceramicos)
Son materiales cerámicos capaces de resistir temperaturas superiores a 1500ºC sin reblandecerse ni sufrir cambios de volumen apreciables, deben resistir la abrasión en caliente y tener una conductividad térmica baja. Los materiales refractarios fundamentales forman tres grupos principales según su composición: ácidos, básicos y neutros.
Ácidos: formado por arcillas con alto porcentaje de silicato cálcico.
Básico: formado por materiales aluminosos como la bauxita, el corindón y la magnesita.
Neutro: lo forman materiales que contienen diversos porcentajes de carborundum, grafito y cromita entre otros.
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Su fabricación es por prensado en moldes adecuados, y las fases de desecación y cocción son similares a la de los productos de alfarería. La forma y tamaño varían según su fabricante. La colocación de estos productos se realiza a base de morteros refractarios con cemento aluminoso Su utilización está destinada a la industria, para revestir materiales normales sujetos a fuertes temperaturas, como hornos rotatorios de cemento, chimeneas o conductos de humos.
3.2.7. Abrasivos:
Figura 18: Abrasivos
(Fuente: http://es.scribd.com/doc/29398072/Los-Materiales-Ceramicos)
Son productos destinados a rebajar, pulir y cortar otros elementos de menor dureza. Se trata de materiales abrasivos: el diamante para usos industriales, el corindón, el carborundum (carburo de silicio), la alúmina fundida, el sílice (arena cuarcita pedernal).
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Los materiales abrasivos se encuentran en el mercado en forma de productos aglutinados (ruedas, discos, bloques), revestimiento de papel o tela y en grano. Para su fabricación se mezclan los granos de abrasión con una pasta de base de arcilla, cuarzo, feldespato, se moldean por colada o prensado y se cuecen a 1250ºC aproximadamente. 3.3.
Bentonita:
La bentonita es un tipo de arcilla montmorillonítica de muy alto límite líquido. Esto implica que a pesar de que se le añada mucha agua, la mezcla no pierde estabilidad o consistencia.
3.3.1. Lodo bentonitico
El lodo bentonítico es una mezcla de bentonita con agua. Los lodos bentoníticos tienen una propiedad muy importante que los hace muy útiles en construcción: cuando un lodo bentonítico es amasado sin que se produzca variación de agua, pierde resistencia, comportándose como un fluido. Sin embargo, vuelve a adquirir esta resistencia una vez que entra en reposo. El lodo de perforación es una suspensión acuosa de una arcilla especial: la bentonita, este lodo se coloca en las paredes del terreno durante la excavación y sirve para evitar o reducir los derrumbes del terreno. Es necesario controlar algunas características del lodo durante su utilización. Tales como: la densidad, la viscosidad y el contenido de arena, ya que el lodo se carga de las partículas de arena procedentes del suelo. 53
3.3.1.1.
Aplicaciones de lodo bentonítico
La principal aplicación de lodo bentonítico está vinculada a las excavaciones. Cuando se está excavando una zanja (perforación en terrenos de baja consistencia y posible desprendimiento, normalmente para la ejecución de muros o pilotes), el lodo bentonítico evita que se produzcan desprendimientos en la misma. Esto sucede en la ejecución de los muros pantalla. Durante la excavación de la zanja, el lodo va llenándola: al estar en continuo movimiento, tiene poca consistencia, y se comporta como un fluido. Sin embargo, cuando se deja de remover, la viscosidad de los lodos bentoníticos aumenta, adquiriendo la resistencia necesaria como para evitar que las paredes de la excavación caigan, quedando constreñidas. Además, en terrenos flojos en los que se producirían desprendimientos, los lodos bentoníticos se introducen por los poros del terreno, formando el cake, que es una mezcla de la arena o grava del terreno, con la arcilla de la bentonita. Este cake le confiere al terreno de las paredes de la excavación una mayor cohesión. Cuando el lodo bentonítico se emplea en excavaciones, suele servir para extraer los detritus del terreno. Esto se consigue recirculándolo constantemente, mediante lo cual se realiza una limpieza del mismo al eliminar los restos de detritus que contenga al extraerlo de la zanja.
3.4.
Bioconstrucción
Reciben el nombre de bioconstrucción los sistemas de edificación o establecimiento de viviendas, refugios u otras construcciones, realizados con
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materiales de bajo impacto ambiental o ecológico, reciclados o altamente reciclables, o extraíbles mediante procesos sencillos y de bajo costo como, por ejemplo, materiales de origen vegetal y biocompatibles. El acto de construir y de edificar genera un gran impacto en el medio que nos rodea. La bioconstrucción persigue minimizarlo en la medida de lo posible ayudando a crear un desarrollo sostenible que no agote al planeta sino que sea generador y regulador de los recursos empleados en conseguir un hábitat saludable y en armonía con el resto. La vivienda debe adaptarse a nosotros como una 3ª piel, debe procurarnos cobijo, abrigo, salud. La bioconstrución debe entenderse como la forma de construir respetuosa con todos los seres vivos. Es decir, la forma de construir que favorece los procesos evolutivos de todo ser vivo, así como la biodiversidad. Garantizando el equilibrio y la sustentabilidad de las generaciones futuras. 3.4.1. Materiales propios de la bioconstruccion
La bioconstrucción se basa en las tradiciones de construcción con materiales primarios propios del lugar a edificar, como pueden ser el adobe (mezcla de arcillas, fibras vegetales y a veces excrementos secos) o la piedra.
Balas de paja de cereales o hierbas altas como bloques, que se recubren con pastas que incluyen mezclas de cal o arcilla para protegerlos de los agentes externos. Este sistema, aunque pueda parecer muy rudimentario, permite construcciones de gran resistencia y aceptable habitabilidad, con un razonable aislamiento térmico y acústico, lo que permite un mayor ahorro de energía. Existen casas de balas de paja en pie desde hace 150 años. Incluso se ha realizado un polideportivo con este sistema en Alemania.
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Fibras de cáñamo y lino en aglomerados o morteros con cal, para la preparación de ladrillos de gran fuerza y resistencia ignífuga, o una gran variedad de materiales aislantes.
Maderas y derivados (morteros, aglomerados, etc.), tanto para estructuras como en tableros de fibra de madera para aislamientos
Tierra y arcillas" para la construcción con tapial, BTC, cob y adobes.
Materiales reciclados de plástico, papel (especialmente en aislamientos y entre fachada y tabique interior o tabiques secos), vidrio, etc. El aislamiento con papel de periodico reciclado y molido, también llamado aislamiento de celulosa, en centroeuropa se lleva aplicando desde hace 25 años, en EEUU desde hace un siglo. Su aplicación es muy sencilla con máquinas especiales mediante insuflado o proyectado en húmedo en cavidades, fachadas, buhardillas, cubiertas o falsos techos o tabiquería seca.
En general, cualquier cosa que surja del aprovechamiento y de la idea de un bajo impacto ambiental y económico puede incluirse dentro de la bioconstrucción.
3.4.1.1.
Aislamientos
De origen vegetal: celulosa, fibra de madera, corcho, cáñamo, algodón, lino, fibra de coco
De origen animal: lana de oveja
De origen mineral: arlita, perlita, vermiculita, arcilla
3.4.1.2.
Sistemas constructivos
Tierra cruda: tapial, adobe, bloque de tierra comprimido (BTC), cob. 56
Tierra cocida: ladrillos cocidos de diversas clases.
Con materiales vegetales: balas de paja, encofrados de cal y cañamiza, entramado ligero de madera.
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4. CONCLUSIONES
Desde épocas antiguas la humanidad a hecho de la arcilla uno de los principales componentes de los materiales utilizados para la elaboración de estructuras con la finalidad de satisfacer una de sus necesidades principales, como lo es la vivienda. Ejemplo de esto es que la arcilla es la materia prima de materiales como los ladrillos, la teja o el adobe.
La arcilla se puede combinar con diferentes elementos para lograr la elaboración de materiales de gran calidad, además dependiendo de la forma como sea utilizada desarrolla diferentes propiedades y características, estas formas pueden ser combinada con polvo y elementos del suelo, cocida o haciendo uso de tipos especiales de arcilla como la bentonita y el caolín .
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