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MATERIALS.1, Apuntes de Materiales

Asignatura: materials, Profesor: , Carrera: Enginyeria d'Edificació, Universidad: UPC

Tipo: Apuntes

2010/2011

Subido el 08/03/2011

valery_-494
valery_-494 🇪🇸

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MATERIA
1.- Estructura de la materia
ATÓMICA: parte + pequeña de un elemento.
MOLECULAR: parte + pequeña de una sustancia.
Estructura atómica
Neutrones
Protones
Electrones
Tipos de enlaces atómicos
Iónico: unión por la presencia de fuerzas de atracción electrostática de iones de
diferente signo.
Covalente: cuando 2 átomos comparten una pareja de electrones.
Metálico: entre átomos del mismo metal.
2.- Estados
El grado de cohesión de las moléculas puede presentar 3 fases:
SÓLIDO
Cristalino: átomos o moléculas según su modelo de repetición periódica
(simétrico).
Amorfo: no hay repetitividad.
LÍQUIDO
GAS
CONCEPTOS
Superficie específica: propiedad de los sólidos la cual relaciona el área
superficial con la masa o el volumen.
A > Superficie específica: - Más cantidad de agua q puede adherirse a la superficie.
- Más cantidad de masa aglutinante (función de cohesión de
las partículas).
- Más porosidad (comporta mayor superf de evaporación)
- Menos peso de las partículas.
Volumen Real: Vaparente – Vhuecos
Volumen Aparente: con los huecos
Volumen de huecos: se tendrá en cuenta 1 m3 de arena.
Densidad: m/v
Densidad Real: relación entre el peso de un cuerpo por su volumen real,
siendo el VR el volumen aparente – Vh.
Densidad aparente: relación entre el peso de un cuerpo por el volumen
q ocupa en el espacio.
Densidad relativa: relación entre el peso de un cuerpo por su volumen
relativo.
Porosidad: discontinuidad de la masa (poros conectados entre ellos o poros no
conectados entre ellos). Ocupados por: líquido o aire (gases). A más porosidad:
Menos densidad
Menos resistencia mecánica
Menos durabilidad
Menos aislamiento acústico
PROPIEDADES DE LA MATERIA
1.- Propiedades físicas:
- Compacidad: cantidad de materia sólida q contiene un VA: VR/VA
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MATERIA

1.- Estructura de la materia

  • ATÓMICA: parte + pequeña de un elemento.
  • MOLECULAR: parte + pequeña de una sustancia. Estructura atómica
  • Neutrones
  • Protones
  • Electrones Tipos de enlaces atómicos
  • Iónico: unión por la presencia de fuerzas de atracción electrostática de iones de diferente signo.
  • Covalente: cuando 2 átomos comparten una pareja de electrones.
  • Metálico: entre átomos del mismo metal. 2.- Estados El grado de cohesión de las moléculas puede presentar 3 fases:
  • SÓLIDO
  • Cristalino: átomos o moléculas según su modelo de repetición periódica (simétrico).
  • (^) Amorfo: no hay repetitividad.
  • LÍQUIDO
  • GAS

CONCEPTOS

  • Superficie específica: propiedad de los sólidos la cual relaciona el área superficial con la masa o el volumen. A > Superficie específica: - Más cantidad de agua q puede adherirse a la superficie.
  • Más cantidad de masa aglutinante (función de cohesión de las partículas).
  • Más porosidad (comporta mayor superf de evaporación)
  • Menos peso de las partículas.
  • Volumen Real: Vaparente – Vhuecos
  • Volumen Aparente: con los huecos
  • Volumen de huecos: se tendrá en cuenta 1 m 3 de arena.
  • (^) Densidad: m/v
    • Densidad Real: relación entre el peso de un cuerpo por su volumen real, siendo el VR el volumen aparente – Vh.
    • Densidad aparente: relación entre el peso de un cuerpo por el volumen q ocupa en el espacio.
    • Densidad relativa: relación entre el peso de un cuerpo por su volumen relativo.
  • Porosidad: discontinuidad de la masa (poros conectados entre ellos o poros no conectados entre ellos). Ocupados por: líquido o aire (gases). A más porosidad: - Menos densidad - (^) Menos resistencia mecánica - Menos durabilidad - Menos aislamiento acústico

PROPIEDADES DE LA MATERIA

1.- Propiedades físicas:

- Compacidad : cantidad de materia sólida q contiene un VA: VR/VA

  • _Dureza
  • Cohesión:_ fuerzas de atracción dentro de un material. - Adhesión: por la cual se unen 2 o + superficies al entrar en contacto.
  • Homogeneidad: uniformidad en la composición de la masa. - Isotropía: tiene las mismas propiedades en todas las direcciones. Propiedades de la materia relacionadas con el agua
  • Succión: acción de absorber un líquido.
  • Higroscopicidad: capacidad de absorción del ambiente (YESO)
  • (^) Permeabilidad: dejar pasar líquido o gas por los poros.
  • Absorción: cuando un material tiene porosidad abierta y los espacios se ocupan con otros fluidos.
  • Capilaridad: capacidad q tiene un líquido para desplazarse venciendo a la gravedad.
  • Humedad: patología procedente del agua.

Tipos de humedades:

  • (^) Humedad del aire: cantidad del vapor de agua en el aire.
  • Humedad absoluta: máxima cantidad de vapor de agua q puede tener el aire a unas determinadas caract de temperatura y huemdad.
  • Humedad relativa: humedad q contiene el aire en relación a la humedad absoluta

2.- Propiedades mecánicas

  • Deformabilidad
  • Fuerza
  • Esfuerzo (compresión, tracción, corte): valor máx F 0E 0 resistencia a la rotura.

Gráfica de ensayo a tracción de una barra de acero

3.- Propiedades químicas

  • Cambios químicos:
    • Consecuencia: cambios irreversibles
    • EXEPCIÓN: carbonato cálcico
  • Cambios permanentes F 0E 0 ocasionan: elementos nuevos con propiedades químicas y físicas diferentes a las iniciales.

ROCAS

Resistencia a la compresión entre 30 y 50 N/mm^2

  • Rocas metamórficas: proceden de la transformación física o química en estado sólido de las rocas existentes sin q se lleguen a fundir. La transformación se produce por aumento de presión y/o Tª.
  • Rocas magmáticas: se forman por procesos endógenos (en el interior de la tierra). Proceden del enfriamiento del magma. - Intrusivas: se enfrían en el interior. Se forman minerales cristalizados sin casi espacio libre. - Extrusivas: se enfrían en el exterior. Se forman pocos cristales minerales. Muchos espacios libres. - Plutónicas - Filonianas

El agua debe estar presente en todo el periodo de fraguado y endurecimiento, para q las reacciones no se vean interrumpidas.

ESTADO FRESCO F 0E 0 ESTADO ENDURECIDO (gracias al fraguado) +Tª, luego baja y es cuando empieza a endurecer. A causa del aumento de Tª parte del agua perteneciente se evapora (al evaporarse crea fisuras/grietas) se soluciona haciendo el curado (hace q el mortero se equilibre) Por lo tanto: el curado garantiza la hidratación del mortero. Se aplicará (normalmente mediante un sistema de riego) una cierta cantidad de agua para equilibrar aquella evaporada a causa del aumento de Tª en la fase inicial del fraguado.

  • Agua: aporta plasticidad, trabajabilidad, capacidad de moldeo y mayor tiempo para prolongar el proceso de amasado. Cada litro de agua representa 2 kg menos de resistencia. Cuanta mas agua F 0E 0 menos resistencia, + consistencia y + durabilidad. Tipos de agua: - Minerales: peligrosas. No se utilizan - Potables - Naturales Sustancias que encontramos disueltas: cloruros y sulfatos. El PH es un factor importante en el agua F 0E 0 valor mínimo de PH es 5.

YESO

Se caracteriza de 2 definiciones:

  • Producto industrial: llamaremos yeso al producto polvoriento procedente de la cocción de la piedra de Algez.
  • Mineral: piedra Algez (roca sedimentaria, sulfato cálcico + 2 moléculas de H2O). Procedente de la naturaleza.

ALGEZ: Proceso de calcinación 1.- La piedra de algez está formada por sulfato cálcico dihidratado (2 moléculas de agua). (Dihidratado) SO4Ca + 2H (^) 2O

2.- Deshidratación (aplico calor) de la piedra de algez F 0E 0 le aportamos un aumento de Tª de 150ºC F 0E 0la piedra pierde UNA MOLÉCULA Y MEDIA DE AGUA. (Hemihidratado) SO4Ca + ½ H (^) 2O

3.- Se aplica una temperatura de 1500 ºC F 0E 0 se evapora la ultima media molécula de agua. (Anhidro)

SO4Ca = YESO Proceso de fabricación

  • Extracción de las canteras.
  • Trituración : se reducen los fragmentos de la piedra para su cocción en el horno.
  • (^) Deshidratación o cocción
  • Estados mediante se va aumentando la Tª Temperatura Denominación Fórmula química Ambiente Algez SO (^) 4Ca + 2H (^) 2O 150 – 180ºC Hemihidrato SO (^) 4Ca + ½ H (^) 2O 180 – 300ºC Anhidrita soluble SO4Ca III

300 – 700ºC Anhidrita II artificial SO4Ca II 1000ºC Anhidrita I SO4Ca I 1500ºC Fusión del yeso SO (^) 4Ca

  • Molienda: homogeneidad
  • Ensilado: protegerlo de la intemperie
  • USO

Tipos de yeso

  • YG F 0E 0Yeso grueso: con posible adición de reguladores de fraguado. En revestimientos interiores, tabiques. SACO COLOR VERDE
  • YF F 0E 0Yeso fino: para enlucidos sobre revestimientos interiores. + caro. Para acabados. SACO COLOR NEGRO.
  • YP F 0E 0Yeso prefabricado: mayor pureza y resistencia q el YF y el YG. En elementos prefabricados. SACO COLOR AMARILLO
  • E-30 F 0E 0Escayola: tabiques. SACO COLOR AZUL.
  • E-35 F 0E 0Escayola especial: decoración. SACO COLOR AZUL.
  • YA F 0E 0Yeso aligerado: lleva incorporados aditivos. Sirve para aislamiento térmico y protección al fuego.
  • YD F 0E 0Yeso de alta dureza: aporta dureza superficial.

Aditivos (q se añaden al yeso)

  • Retardores: menos solubilidad
  • Aceleradores de fraguado.
  • Espesantes: aumentan la consistencia de la pasta.

Proceso de fraguado: al mezclarse el yeso en polvo con agua, se disuelven las fases anhidras y hemidratadas y a continuación fraguan mediante una reacción de hidratación por la q éstas fases se transforman en SULFATO CÁLCICO DIHIDRATADO.

Una vez ya están en estado endurecido…

  • (^) Porosidad: se evapora el agua sobrante del amasado F 0E 0 + cantidad de agua, + porosidad, - compacidad y resistencia, + aislamiento térmico.
  • Solubilidad: el yeso es higroscópico (q es capaz de absorber y soltar agua dependiendo de la humedad q tenga alrededor)

CAL Procede de la calcinación de la piedra caliza. Ciclo de la cal 1.- Si la piedra caliza la sometemos a una calcinación obtenemos: CO (^) 3Ca + calor (900ºC) = CO 2 + CaO (cal viva)

2.- La inestabilidad del producto obtenido hace imprescindible proceder al apagado del anhidro: CaO + H2O = Ca (OH) 2 (cal apagada) 3.- Fraguado: en la puesta en obra de la cal, ésta absorbe el CO 2 de la atmósfera, eliminándose el agua y carbonatándose, obteniendo así un material pétreo pasando de nuevo al hidróxido de carbonato cálcico. Ca (OH) 2 + CO 2 = CO (^) 3Ca + H (^) 2O

Fabricación

  • Trituración
  • Enfriamiento (1300-100º): se forma la composición y estructura definitiva del clinker.
  • Enfriamiento rápido (1000-100º)
  • Almacenaje

ADICIONS ACTIVES DEL CIMENT

Són aquells inorgànics, putzolànics o amb hidraulicitat latent q poden ser afegits al formigó amb la finalitat de millorar alguna de les seves propietats. Aquests components poden:

  • Reaccionar amb l’aigua (escòries)
  • Reaccionar amb una dissolució saturada d’hidròxid càlcic (putzolanes)
  • Les dues anterior (cendres volants)
  • Q no tinguin reactivitat (calcàries) Les reaccions donen lloc a silicats i aluminats càlcics F 0E 0 + resistència a la pasta, adherència als àrids i impermeable. Motius pel qual s’utilitzen:
  • Tecnològiques: menys inconvenients al Pòrtland.
  • Econòmiques: s’estalvia a les matèries primeres i menys energia per obtenir el clinker.
  • (^) Ecològiques: amb cendres volants i escòries elimina la necessitat d’abocadors per aquests productes. Tipus:
  • Escòria granulada d’alt forn (S): material hidràulic, menys color del ciment.
  • Materials putzolànics (P,Q): no endureixen sols. Formen silicat de calci i aluminat de calci. Les putzolanes ajuden al desenvolupament de les resistències del ciment a mig i llarg termini. Millor durabilitat.
  • Putzolana natural (P): materials d’origen volcànic. Aporten: + resistència al formigó a llarg termini i + resistència química front als sulfats.
  • (^) Putzolana natural calcinada (Q): materials volcànics, argiles, pissarres o roques sedimentàries.
  • Cendres volants (V, W): les cendres són compatibles amb els ciments i actuen:
  • Millorant la resistència del formigó front atacs de sulfats.
  • Redueixen la capacitat expansiva àrid-àlcalis.
    • resistència mecànica a llarg termini i – a curt termini.
  • La finor, densitat i forma de les partícules influeixen en la retenció d’aigua al formigó.
  • Cendres volants sílice (V): amb propietats putzolàniques.
  • Cendres volants calcaria (W): amb propietats putzolàniques i/o hidràuliques.
  • Esquist calcinat (T): conté fases del clinker (silicat calci i aluminat monocalci), proporcions d’òxids putzolànicament reactius (diòxid de silici), òxid de calç i sulfat de calci. En estat finament mòlt té propietats hidràuliques i putzolàniques.
  • Calices (L, LL): materials inorgànics i origen mineral carbonatat. Mòltes i amb clinker presenten:
  • Treballabilitat als formigons.
  • Degut a la seva granulometria, té + compacitat del formigó F 0E 0 + resistència i durabilitat.
  • Abarateixen el ciment.
  • Fum de silici (D): molt fi. Superficie específica 50 vegades + q el Pòrtland. Al ciment li proporciona:
  • Fixació de la calç i formació de compostos hidràulics.
  • Emplena buits degut al seu petit tamany de partícules. Molta resistència = + 50 N/mm^2

GRANULOMETRIA

La granulometría óptima es aquella q es continua. Compuesta por tamices.

Tamiz Peso retenido Peso retenido y acumulado

% retenido acumulado

% que pasa

31’5 970’43 970’43 pasa todo 24’26 75’ 16 806’96 970’43+806’96 = 1777’

Total: 4000

  • Columna granulomètrica: + senzill. Es fan passar les partícules x una sèrie de malles de diferents amplades.
  • (^) Granulòmetre làser: el raig sobre les partícules determina la seva mida. Poden ser per:
  • Via seca
  • Via humida Resultats: - Coeficient d’uniformitat: (D60= mida del tamís q passa el 60%)
  • Coeficient de curvatura : - Coeficient de forma:

ESTUDIO GEOTÉCNICO

Es el compendio de información cuantificada en cuanto a las características del terreno en relación con el tipo de edificio previsto y el entorno donde se ubica.

Estructura i contingut de l’estudi geotècnic

1.- Localització de l’edifici objecte 2.- Informació prèvia

  • Ordre de magnitud de les càrregues, llums, situació de fonaments...
  • Del solar o de la zona d’implantació. Plànol acotat.
  • De l’entorn; edificis pròxims (mín 50 m) 3.- Descripció de la campanya de reconeixement 3.1.- Classificar el tipus d’edifici a construir i el terreny

C-0 - 4 plantes, superf mín 300 m 2

C-1 Altres de – 4 plantes

  • Mostres categoria A: mantenen inalterades l’estructura, densitat, humitat, granulometria, plasticitat i components químics.
  • Mostres categoria B: mantenen inalterades la humitat, granulometria, plasticitat i components químics.
  • Mostres categoria C: no compleixen les especificacions de la categoria B.

5.- Extracció de mostres del terreny 6.- Resultats obtinguts 7.- Seccions estratigràfiques 8.- Interpretació 9.- Conclusions i recomanacions 10.- Signatura

VA con huecos

Compactamos

R