apunte - tecnología de los materiales

TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES – Universidad Tecnológica Nacional FRT

Apunte complementario Lucas Daniel Iriarte 3M1- Ing. Civil

UNIDAD TEMATICA 1 | Principales propiedades de los materiales de la construcción.

Definición: Cualidades o características esenciales de los materiales.

Clasificación: Físicas

Organolépticas

Propiedades Ópticas

Acústicas

Térmicas

Mecánicas

Propiedades Físicas: se refieren a la naturaleza, constitución y/o conformación del material.

- Longitud - Heterogeneidad

- Superficie - Higroscopicidad

- Volumen - Variaciones volumétricas

- Peso específico - Capilaridad

- Peso unitario - Permeabilidad

- Compacidad - Impermeabilidad

- Porosidad - Isotropía

- Homogeneidad - Anisotropía

Propiedades Organolépticas:

- Color - Brillo

- Olor - Veta

- Forma - Textura

- Grano

Propiedades Ópticas:

- Reflexión de la luz - Transmisión de la luz

Propiedades Acústicas:

- Absorción del sonido - Reflexión del sonido

Propiedades Térmicas:

- Calor especifico - Conductividad térmica

- Transmisión del calor - Dilatación: lineal, superficial, volumétrica

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Lucas Daniel Iriarte - 3M1 - Ingeniería Civil

Propiedades Mecánicas: se manifiestan cuando actúan fuerzas exteriores obligándolos a reaccionar internamente según la forma en que se presenten.

Resistencias básicas o principales:

- Tracción - Corte

- Compresión

Resistencias derivadas:

- Flexión - Dureza

- Torsión - Fragilidad

- Tenacidad - Elasticidad

UNIDAD TEMATICA 2 | Metales ferrosos.

Definición: son los metales que se basan en el hierro e incluyen: los aceros de baja y alta aleación y fundiciones. Estos se obtienen mediante procesos siderúrgicos.

Los procesos siderúrgicos son procesos a los que se somete el mineral de hierro para la separación del metal y la transformación en: arrabio o hierro de primera fusión fuertemente carburado o hierro esponja, y posterior refinación donde se transforma en fundición o acero. El proceso de separación del metal se denomina reducción y esta puede ser:

Reducción por fusión: se logra la separación del metal por la fusión de la materia prima en altos hornos en el cual se produce una reducción indirecta, donde los óxidos de hierro se van enriqueciendo en hierro, hasta que la temperatura alcanza un valor suficiente y con la participación activa del fundente se produce la fusión del hierro metálico. El producto obtenido es arrabio, este está constituido por hierro fuertemente carburado (de 3 a 4% de C) y posee disuelto en su masa: silicio (l a 3%), manganeso (1 a 2%), fósforo y azufre y estos últimos son llamados impurezas.

Reducción directa: Es el otro proceso para reducir el mineral, similar al del alto horno, con la diferencia que las reacciones de los compuestos de hierro se realizan al estado sólido. Al llegar a las temperaturas de fusión, la eliminación del oxígeno no es total y debe completarse en procesos posteriores. El producto obtenido es el denominado hierro esponja.

ALTO HORNO

El alto horno es una construcción de ladrillos refractarios revestidos de chapas de acero. La parte superior del alto horno por donde ingresan los materiales se denomina tragante. Sigue después la cuba, el vientre, el etalaje y el crisol, donde se acumula el metal líquido para ser extraído periódicamente. En la parte superior del crisol se encuentran las toberas de inyección de aire caliente y las piqueras de salida del arrabio y las escorias.

Materia Prima Mineral de Fe

Obtención del hierro en alto horno Combustible Chatarra o Fe en desuso

Fundente

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Materia prima: aporta el hierro pero posee ganga o conjunto de impurezas a eliminar.

Magnetita (Fe3O4): tetróxido de trihierro, es un compuesto mixto constituido por óxido ferroso di férrico u óxido ferroso férrico (Fe2O3.FeO), por su magnetismo se lo llama piedra imán y presenta el tenor más elevado de Fe: 65 a 70%

Hematita (Fe2O3): óxido férrico, contiene un elevado porcentaje de Fe, un 60%. También existe otras variedades como el oligisto, que se presenta de color rojo.

Limonita (Fe2O3.3H2O): óxido férrico hidratado cuyo contenido de Fe está comprendido entre un 40 y un 50%, color variable desde el pardo al amarillo.

Siderosa o hierro hepático (CO3Fe): carbonato ferroso con un contenido de Fe entre un 30 y 40% de color blanco.

Combustible: El más empleado para la obtención del arrabio es el carbón de coque, el cual se obtiene por una combustión controlada del carbón de piedra. Otros combustibles utilizados son el carbón vegetal y el carbón bituminoso.

Fundente: Tiene como objetivo eliminar la ganga y disminuir el punto de fusión del producto ferroso. Dependiendo de la constitución de la ganga se empleara el tipo de fundente. La ganga son aquellos elementos indeseados que contienen los minerales, formada principalmente por óxidos de silicio, manganeso y de fosforo.

Si la ganga es acida: constituida por elementos silíceos, el fundente a emplear será básico o calcáreo.

Si la ganga es básica: constituida por carbonato de calcio, el fundente debe ser acido o silícico.

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La primera operación es el encendido del horno, para lo cual se lo carga con leña y tacos de madera hasta el inicio del etalaje, luego se coloca una cierta cantidad de coque y se prende a través de los orificios de las piqueras. Cuando el horno se calentó hasta llegar al rojo vivo, se inicia la inyección de aire en forma moderada. Posteriormente se carga nuevamente el horno con coque hasta cubrir el etalaje y cuando todo el coque está bien encendido se inicia la carga del mineral, que generalmente es hematita, coque y fundente en forma continua estos ingresan por el tragante mediante vagonetas volcables.

Los tres materiales se cargan en capas alternadas, tardando de 4 a 12 horas en descender a la parte inferior. El aire caliente ingresa por las toberas y reacciona con el coque formando CO2 que por la elevada presencia de C (del coque) se convierte en CO que actúa como reductor del hierro.

El tragante está constituido por un sistema de doble campana que impide la salida de los gases a la atmósfera, que se extraen por la parte superior y constituyen un elemento muy combustible. De esos gases se extraen todas las partículas sólidas, que contienen cantidades de hierro y se emplean en la elaboración de sinterizados.

De los gases, una parte se emplea como elemento combustible en las máquinas generadoras de energía eléctrica y el resto se utiliza para calentar el aire que ingresa en el alto horno, a través de los recuperadores de calor, que son cámaras recubiertas por ladrillos refractarios, donde se hace pasar el gas en combustión para elevar la temperatura de los ladrillos y luego aire frío que al atravesar los ladrillos se calienta a unos 900ºC y se inyecta por las toberas a presión.

El crisol recoge los productos finales: el arrabio y la escoria, ambos en estado líquido, que se extraen a través de las piqueras. El arrabio líquido obtenido se vierte en recipientes de hierro, revestidos interiormente de material refractario. Con ellos se lleva el material a los hornos destinados a la fabricación de acero o bien se los vierte directamente en lingoteras de pequeño tamaño, generalmente metálicas.

FISICO-QUIMICA DEL PROCESO DE ALTO HORNO

Reacciones químicas principales:

Producción del agente reductor CO (monóxido de carbono). Son reacciones sucesivas

C + O2 CO2 CO2 + C 2CO

Reducción de los óxidos de hierro presentes en el mineral:

T> 320°C 3Fe2O3 + CO 2Fe3O4 + CO2

620°C < T < 950°C Fe3O4 + CO 3FeO + CO2

T> 950°C FeO + CO Fe + CO2

FABRICACION DEL ACERO

POR FUSION ARRABIO REFINACION HORNOS SIEMENS- MARTIN

MATERIA PRIMA REDUCCION CONVERTIDORES

DIRECTA HIERRO REFINACION HORNOS ELECTRICOS

ESPONJA

COLADA CUCHARA (METALURGIA DE CUCHARA)

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El acero es una aleación de hierro-carbono cuyo porcentaje en peso de este último no supera al 1,7%

HORNOS SIEMENS-MARTIN

En el año 1865, Martin, superando grandes dificultades consiguió transformar la fundición utilizando un horno reverbero. El procedimiento está basado en el principio de descarburación de la fundición mediante el uso de chatarra de hierro y acero en retazo (desperdicio de la industria).

Como el hierro y el acero son aleaciones de hierro-carbono muy descarburadas, ellos unidos a la fundición producen una mezcla de menor carburación, la que al estado líquido se homogeiniza dando lugar a un acero cuyo porcentaje de carbono puede hacerse variar a voluntad con solo aumentar o disminuir ciertas cargas que se agregan al baño metálico.

Este procedimiento solo fue posible emplearlo a gran escala cuando se aplicó el horno inventado por Siemens, el cual permite obtener una elevadísima temperatura, uniforme y constante en todo el recinto donde se produce la fusión del metal.

CARACTERISTICAS DE LOS HORNOS SIEMENS-MARTIN

Principales materias primas: Arrabio líquido, chatarra de acero. Fundentes: Materiales calcáreos. Materiales oxidantes: Principalmente oxígeno, mineral de hierro, acero en retazo, etc. Materiales desoxidantes: Al, ferrosilicio, ferromanganeso, silicato de calcio entre otros. Combustibles: Gaseoso: gas natural, gas de coque, gas de alto horno. Liquido: fueloil,

diésel, entre otros. Composición del arrabio: C:3 a 4,2% - Mn:0,6 a 2% - Si:0,4 a 1,2% - P:<0,35% - S:<0,1% Revestimiento: el revestimiento de la solera del horno juega un papel importante, no solo

se trata de reducir el porcentaje de carbono sino que también de eliminar los elementos nocivos tales como el azufre y el fosforo.

La eliminación del azufre requiere que la escoria sea indispensablemente básica y que además exista una alta temperatura.

La eliminación del fosforo requiere el empleo de cal en el baño donde se realiza el afinado. La cal destruirá rápidamente un revestimiento acido o silícico, por lo cual solamente se emplea con revestimiento básico. Entonces los revestimientos pueden ser:

Revestimiento acido: Arcillas, sílice. Revestimiento básico: Magnesita, dolomita, cromita.

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El horno consiste en una cámara recuperadora de calor que posibilita elevar la temperatura a 1800ºC en el nivel superior, donde se producen las reacciones, que consiste en una solera (13 m de largo por 5 m de ancho y 50 cm de alto) donde se elabora el acero y un techo que tiene como función dirigir la llama y el calor sobre el material. En una de las paredes se ubican las ventanas donde ingresan los materiales (arrabio sólido, chatarra o una mezcla de ambos y caliza). En la pared opuesta se encuentra la piquera por donde se extrae el acero.

Los recuperadores de calor constituyen el elemento fundamental de estos hornos, ellos permiten el precalentamiento del aire requerido para la combustión por aprovechamiento del calor de los gases de escape.

El aire caliente provocado por los quemadores de gas o fuel-oil, se vinculan con las cámaras recuperadoras de calor que se encuentran en un nivel inferior del horno y consisten en un emparrillado de ladrillos refractarios. Estos recuperadores funcionan en forma cíclica, primero se calienta una de las cámaras con gases provenientes del horno a 1600°C aproximadamente y cuando alcanzan una temperatura de 1800°C como máximo se inyecta aire invirtiendo el sentido del funcionamiento. Con esto también se evita fundir los canales de circulación de las cámaras.

REFINACION

El proceso de oxidación se produce en la superficie del baño metálico, por el oxígeno de los gases de combustión, y en el interior de la masa, por el oxígeno aportado por los óxidos de hierro de la chatarra y el mineral de hierro. Dependiendo del tipo de revestimiento tenemos 2 procesos:

Proceso Acido: Se reduce el C por tres formas:1. Por dilución, añadiendo chatarra con poco carburo y así, se reparte el C por toda la masa.2. Añadiendo minerales de Fe que ceden el oxígeno al C produciendo la oxidación.3. Combinando los dos anteriores.

El Mn y el Si se oxidan con rapidez y se van a la escoria, aunque el Si con mayor lentitud. El C se oxida debido a los óxidos de la escoria. Al ser un proceso ácido no se elimina ni el P ni el S. Para evitar la oxidación del metal se le añaden ferroaleaciones generalmente luego de verter el acero en cuchara.

Proceso Básico: Con este método se funde el volumen principal de todo el acero que se produce. Al principio del proceso en el horno calentado se echa dolomita calcinada sobre el fondo y las paredes laterales para compensar las pérdidas ocasionadas por la operación anterior y para que se suelden las soleras y los altares. Después se carga el horno con caliza, después el mineral y al final la chatarra de acero, así como la cal para que se hagan escorias de fósforo y azufre. Una vez calentados los materiales sólidos se vierte el arrabio en estado líquido. Durante la fusión la superficie de metal fundido empieza a oxidarse por el oxígeno de los gases del horno y se cubre gradualmente con una capa de escorias. El óxido ferroso formado (FeO) se disuelve en el baño de metal y entra en reacción con las impurezas de la mezcla. El óxido ferroso (FeO) es la única fuente de oxígeno para el baño de metal cubierto con una capa de escorias. Para acelerar las reacciones de oxidación se agrega varias veces el mineral hierro.

CONVERTIDORES

Los convertidores son dispositivos que permiten el pasaje de oxígeno a través de la masa liquida del arrabio, eliminando el carbono mediante la formación de anhídrido carbónico (CO2). El resto de las impurezas se oxidan de la misma forma, constituyendo las escorias que se separan del acero por una acción selectiva de la gravedad. Este método se divide en convencional o moderno según se use aire u oxígeno respectivamente.

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Los procesos llamados convencionales, que utilizan aire para la refinación, reciben el nombre de método Bessemer y de método Thomas según si el refractario utilizado es del tipo acido o del tipo básico respectivamente.

HORNO BESSEMER

El convertidor tiene la forma de una pera metálica, revestido interiormente de una fuerte capa de ladrillos refractarios. Puede girar alrededor de un eje horizontal, compuesto por dos gorrones situados aproximadamente a la altura del centro de gravedad del horno. Uno de los gorrones es hueco y por él se introduce el aire, el otro gorrón permite el acondicionamiento del horno por un sistema de cremallera.

CARACTERISTICAS DEL PROCESO BESSEMER

Composición del arrabio: C:3 a 4% - Si:1 a 2,5% - Mn:0,8 a 1,2% - P:<0,05% - Si:<0,05% El revestimiento es de tipo acido. Los aceros obtenidos son de baja calidad debido al contenido de P, S, H y N; por lo que se

usan solamente para fabricar tornillos y clavos y chapas de baja calidad.

REFINACION

El aire llega a una cámara situada en la parte inferior del horno y atraviesa el fondo de este, en el cual existen de 100 a 300 toberas de un diámetro del orden del centímetro.

El horno se carga por la boca con arrabio líquido, y el aire que atraviesa la masa metálica produce la refinación por oxidación de esta. El calor necesario para mantener la masa en estado líquido es obtenido por las reacciones químicas que se producen, principalmente la oxidación del silicio. Este elemento debe hallarse en alta proporción en el arrabio.

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Por ser de tipo acido, el proceso Bessemer no permite eliminar el fosforo ni el azufre contenidos en el arrabio empleado, por lo tanto este debe contener bajos porcentajes de dichas impurezas. El manganeso se oxida como el silicio desde el principio pero con una menor velocidad. Su presencia evita la oxidación rápida del hierro. Además permite la transformación parcial del sulfuro de hierro en sulfuro de manganeso. Cuando el porcentaje de silicio y de manganeso ha disminuido bastante, comienza la oxidación del carbono, que se transforma principalmente en CO que escapa formando una llama larga y brillante.

HORNO THOMAS

El convertidor Thomas tiene características constructivas similares al Bessemer, pero el tipo de revestimiento utilizado en este procedimiento permite el agregado de cal como fundente. De este modo puede obtenerse una escoria que fije el anhídrido fosfórico y que permita la desulfuración por el calcio. La cal se agrega al horno antes de ser cargado con arrabio líquido.

El arrabio a emplear debe contener bajo porcentaje de silicio. La oxidación de este, como la del manganeso, se produce al principio mientras que la escoria es predominantemente acida. Al aumentar la temperatura, la cal se funde y pasa a integrar la escoria y esta adquiere así una reacción cada vez más básica.

CARACTERISTICAS DEL PROCESO THOMAS

Composición del arrabio: C:3 a 4,4% - Si:0,6 a 1,2% - Mn:1 a 1,5% - P:1,7 a 2,5% - S:<0,1% El arrabio tiene poco Si ya que este se oxida durante la fusión formando escorias acidas que

corroen el revestimiento básico del refractario. El acero que se obtiene es de baja calidad y se emplea en la producción de tubos soldados,

perfiles laminados para construcción, alambres y otros productos cuya obtención exige una gran cantidad de metal barato.

REFINACION

El carbono desaparece más rápido que en el método Bessemer debido a que el silicio se oxida antes por ser menor su contenido. Cuando el carbono ha sido eliminado en gran parte comienza a hacerse notar la oxidación del fosforo puesto que antes, teniendo la escora poca reacción básica, el anhídrido fosfórico formado no puede fijarse en la escoria y es reducido por el carbono.

La oxidación del fosforo constituye la principal fuente de calor del proceso, por lo tanto el porcentaje de fosforo del arrabio debe ser relativamente elevado.

Para completar la afinación o refinación en convertidores es necesario utilizar ferroaleaciones tal como: ferromanganeso, ferrosilicio, aluminio y otros desoxidantes puesto que la solución posee un porcentaje elevado de óxidos y en especial de hierro. Estos se añaden generalmente después de verter el acero en la cuchara.

HORNO ELECTRICO

El horno eléctrico en si es cilíndrico y está constituido esencialmente por un Crisol de refractario revestido exteriormente con una chapa de acero. El Crisol tiene una tapa de material refractario, también revestida exteriormente por chapa de acero, y a través de la cual pasan 3 electrodos. Estos hornos tienen su mejor utilización en la refusión de la chatarra y también se puede usar como materia prima para estos hornos la llamada esponja de hierro y otros productos similares obtenidos por reducción directa e incluso el arrabio líquido.

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CARACTERISTICAS DEL HORNO ELECTRICO

Los hornos son siempre del tipo basculante y permiten la fácil extracción de la escoria. Debido a la ausencia de aire, es posible obtener condiciones no oxidantes, realmente

reductoras, lo que hace posible una desulfuración sumamente eficiente, sobre todo a altas temperaturas.

Los hornos son conectados a fuentes de corriente alterna trifásica y tienen tres electrodos de grafito o carbón amorfo colocados en forma vertical, el calentamiento y la fusión se llevan a cabo a costa del calor generado por los arcos eléctricos producidos entre los electrodos y el metal y por radiación desde las paredes y el techo.

REFINACION Y ALEACION

El proceso se inicia bajando los electrodos hasta que hagan contacto con la carga y se forme el arco. Los electrodos actúan luego automáticamente, bajando y subiendo hasta que se forme un pequeño depósito de metal líquido debajo de cada electrodo.

La refinación por oxidación se logra como en los hornos Siemens-Martin por el agregado de mineral de hierro u otra forma de óxido de hierro. Si el revestimiento del horno es básico, se agrega cal como fundente para asegurar la fijación del anhídrido fosfórico en la escoria. En el proceso acido, el fosforo no puede eliminarse.

El azufre se elimina en el proceso básico de un modo análogo al procedimiento Siemens-Martin. Para que resulte más efectiva la eliminación del azufre, es corriente retirar la escoria de oxidación, rica en óxido de hierro, y reemplazarla mediante un nuevo agregado de cal. Esto facilita no solo la eliminación del azufre, sino también la introducción, sin pérdida por oxidación, de los elementos aleados fácilmente oxidables. Lo que se llama proceso de doble escoria.

La desoxidación puede hacerse por medio de carbón, por permitirlo la temperatura final del proceso; se emplea polvo de coque, electrodos molidos o fundición de hierro. Juntamente con el carbón, o con presencia de él, suelen emplearse los mismos desoxidantes utilizados en el procedimiento Siemens-Martin, practicándose por lo general los procesos en el horno, con excepción de la desoxidación con aluminio, que se realiza en la cuchara. Los elementos de aleación, generalmente en forma de ferroaleaciones, son introducidos durante el periodo de desoxidación, debiéndose colocar los más oxidables cuando la desoxidación está casi terminada.

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COLADA

De los procesos anteriormente descriptos se obtiene el acero en estado líquido y con la composición deseada y se encuentra en condiciones de ser colado, para su posterior enfriamiento y solidificación. Para el colado hay 2 métodos utilizados:

Colado en lingotera: consiste en colar el acero de la cuchara dentro de un molde de fundición denominado lingorera, con forma de tronco de pirámide hueco, para facilitar el desmolde, descansando sobre una plataforma de fundición. Para evitar la adherencia del molde con el acero se aplica a la base una película de cal y a las paredes laterales una suspensión de grafito. La colada del lingote puede ser directa o indirecta. En la indirecta las lingoteras se ubican sobre una placa de material refractario, que permite obtener lingotes más sanos y de superficie lisa.

La solidificación del acero se inicia en la periferia por la menor temperatura del molde. Esto produce la formación de granos más finos en los bordes de los lingotes y granos más gruesos en el interior. Se origina una segregación de C, S, P y otros elementos hacia el centro y extremo superior del lingote, por ser los últimos en solidificar.

Se produce una contracción térmica en la masa, que puede llegar al 7-8% del volumen cuando el acero es de tipo calmado, formando una depresión llamada rechupe, que puede llegar hasta el 30% de la altura. Este sector debe eliminarse ya que se oxida por exposición al aire y no se puede unir en los procesos de laminación y forjado en caliente posteriores. Para evitar el rechupe, previo a la colada se coloca un dispositivo refractario denominado mazarote, que retiene la masa líquida de acero, compensando la contracción.

Para el desmolde del lingote se emplea un elemento con mordazas mientras un émbolo central empuja el lingote hacia abajo.

Colada continua: es un proceso continuo, con un molde de cal enfriado por agua y abierto por ambos extremos. El metal fundido se cuela por ellos y por el otro extremo se extrae el material solidificado, de sección cuadrada de unos 10 m. de largo por 10 a 15 cm. de lado, denominado palanquilla.

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CONFORMACION DE LOS ACEROS

TRATAMIENTOS MECANICOS EN CALIENTE

FORJADO

Proceso de modelado del hierro y otros materiales maleables golpeándolos o troquelándolos después de hacerlos dúctiles mediante la aplicación de calor. Las técnicas de forjado permiten darle la forma deseada y además mejoran la estructura del mismo porque refinan su tamaño de grano. El metal forjado es más fuerte y dúctil que el metal fundido y muestra una mayor resistencia a la fatiga y al impacto. Un tipo especial de forja mecánica es la forja con troquel, también llamada estampación en caliente.

LAMINADO

Es básicamente un trabajo de deformación mecánica que se realiza a una temperatura superior a la de recristalización del material (1200°C). La laminación en caliente tiene 2 objetivos:

1. Modificar la estructura interna del acero por refinación del grano, mejorando de esta forma la ductilidad del material.

2. Obtener la forma deseada del material mediante un procedimiento relativamente simple y económico para grandes tonelajes.

TRATAMIENTOS MECANICOS EN FRIO

TREFILADO Y ESTIRADO

Los trenes de laminación provistos de cilindros adecuados, laminan secciones circulares que reciben el nombre de alambrón al que después se trefila o estira. Diferenciamos estos procesos según:

El tamaño del alambrón: el estirado se aplica a barras de diámetro mayor a 10mm, mientras que el trefilado a barras de no más de 5mm.

Finalidad: en el estirado se consiguen pequeñas reducciones de sección, buscando un calibre determinado. En el trefilado se busca reducir bruscamente la sección, por lo que debemos dar múltiples pasadas para conseguir el efecto.

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Este proceso es básicamente una operación que se realiza a alta velocidad y en frio, mediante la cual se disminuye la sección del material y se modifica su estructura cristalina. Esto produce un endurecimiento del acero obtenido y un sensible aumento de su resistencia. Mediante este proceso se obtienen varillas trefiladas (alambres) conformadas. Para estos procesos es necesario que el material se encuentre adecuadamente limpio de óxido.

Esta operación se realiza en la línea de decapado donde el material se sumerge en ácido clorhídrico o sulfúrico. Posteriormente se quitan todas las impurezas con agua. Finalmente, se introduce en un baño de cal. También se da al material un baño de bórax que provee al alambrón de cierta lubricación y a su vez actúa como porta lubricante.

TORSIONADO

UNIDAD TEMATICA 3 | Metales.

CARÁCTER METALICO

Los metales poseen propiedades que se denominan metálicas y son:

a. Brillo característico o metálico.b. Alta conductividad térmica.c. Alta conductividad eléctrica.d. Elevada resistencia mecánica: puede deformarse sin romperse.

ESTRUCTURA CRISTALINA

Los átomos o moléculas de un cuerpo por efecto de la energía interna que poseen se encuentran en continuo movimiento. Por otra parte, fuerzas de atracción tienden a aproximarlos. La acción de ambos efectos simultáneos caracteriza o definen el estado de agregación del mismo.

Estado gaseoso: la acción de las fuerzas de atracción se hace nula, por lo que se separan indefinidamente u ocupan el volumen total de su recipiente.

Liquido: las moléculas no han perdido la movilidad y se encuentran sujetas a la acción de moléculas vecinas, limitándose con ello las distancias intermoleculares pero no su posición.

Solido: cuando las fuerzas de cohesión son totalmente predominantes, se presenta el estado sólido.

Definición: En algunas sustancias como los metales y sus aleaciones, en el pasaje del estado líquido al solido por perdida de calor, el acomodamiento de sus átomos, respetando su naturaleza y vinculación eléctrica, se realiza en forma ordenada, es decir, que todos y cada uno de ellos ocupan posiciones que definen perfectas formas geométricas.

Podemos representar a los átomos o moléculas como una esfera cuyo centro fija un vértice de la forma geométrica que caracteriza al conjunto. A tales conjuntos primarios se los denomina células elementales y la agrupación de las mismas constituye la estructura cristalográfica.

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Cristal Enrejados atómicos: constitución de los metales.

SISTEMAS CRISTALINOS

Cúbico centrado Cúbico cara centrada Hexagonal

En toda estructura cristalográfica, la sucesión ordenada de sus átomos permite distinguir planos paralelos entre sí, que se conocen como planos cristalográficos.

CONSTITUCION DE LOS METALES

Al solidificarse un metal, sus átomos se orientan según planos cristalográficos, para constituir las denominadas células elementales que a su vez agrupan según temas de ejes coincidentes con el ancho, alto y espesor de aquella, para formar el cristal o grano del metal.

Esta agrupación se realiza independientemente una de la otra y según orientaciones arbitrarias de forma que la formación de un cristal dependerá del desarrollo de los que se constituyen a su alrededor. El conjunto o metal estará integrado pues por un sin número de cristales o granos de diferentes tamaños y formas, pero de igual célula o estructura interna, adheridos unos a otros por una película de metal amorfo más resistente que el cristal y que sirve de elemento de unión (s/ Edwen).

COMPORTAMIENTO ELASTOPLASTICO

Cuando un metal es estirado o acortado su variación de forma se produce por la deformación que experimenta cada uno de los cristales que lo constituyen.

Si aplicamos al metal una carga, se origina en sus cristales un desequilibrio de las fuerzas interatómicas, la atracción o repulsión entre sus átomos experimentan una variación en sus valores.

Si por la acción de las cargas aplicadas, el desplazamiento de los átomos sus nuevas posiciones de equilibrio resulta mínimo, es posible que los mismos vuelvan a ocupar sus lugares iniciales, al desaparecer la causa que motivara el esfuerzo, entonces decimos que la deformación es elástica.

En cambio si la carga aplicada hace que los átomos sobrepasen su desplazamiento elástico, manteniendo la cohesión, la cesación de aquella no eliminara el efecto producido el cristal el que permanece deformado permanentemente.

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CURVAS DE ENFRIAMIENTO

Cuando el hierro se enfría va cambiando su estructura.

Estados alotrópicos

Temperatura Red cristalina Propiedades magnéticas

Peso específico

Alfa magnético <768°C Cuerpo centrado Muy magnética Inferior al del hierro gamma y alfa no magnético

Alfa no magnético

790-910°C (cale.)898-750°C (enfr.)

Cuerpo centrado Débilmente magnética

Superior al del hierro alfa magnético

Gamma >910°C Cuerpo de caras centradas

No magnética Superior al del hierro alfa

Delta 1535-1400°C Cuerpo centrado Débilmente magnética

Inferior al hierro gamma

ESTADOS ALOTROPICOS

HIERRO ALFA: el hierro muy puro, de bajísimo contenido de carbono, a temperaturas inferiores a 898°C-910°C se presenta en forma de hierro alfa. HIERRO ALFA MAGNETICO: temperaturas inferiores a 768°C. HIERRO ALFA NO MAGNETICO: aparece en el intervalo 910°C a 768°C. Pudiendo

distinguirse, partiendo de la temperatura, en procesos de calentamiento entre 790°C y 910°C que el hierro pierde sus propiedades magnéticas. Mientras que en procesos de enfriamiento entre 898°C a 750°C.

HIERRO GAMMA: a temperaturas superiores a 898°C-910°C, el hierro se encuentra en forma de hierro gamma.

HIERRO DELTA: a temperaturas comprendidas entre 1535°C y 1400°C el hierro se encuentra en forma de hierro delta, que cristaliza lo mismo que el hierro alfa: cubos centrados.

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UNIDAD TEMATICA 4 | Principales productos siderúrgicos.

HIERRO

Cuerpo simple de hierro (Fe) con una pureza garantizada por un % de C menor de 0,03% aprox.

FUNDICION

Toda aleación de hierro-carbono no forjable obtenida por varias fusiones del arrabio solo o mezclado con materiales férreos cuyo contenido teórico mínimo de carbono esta entre 1,7 y 6% como máximo. Pueden ser:

Fundición gris: el carbono se presenta en forma de grafito. Fundición blanca: el carbono se presenta bajo la forma del carburo de hierro (cementita). Fundición maleable: fundición de hierro blanca que por un tratamiento térmico se descarbura

o transforma el carbón en forma tal que aumenta su tenacidad.

ACERO

En siderurgia se conoce como acero a toda aleación de hierro-carbono forjable, cuyo porcentaje en peso del último, alcanza un máximo de 1,7%. Pueden clasificarse en:

ACEROS ORDINARIOS: los que no contienen elementos aleados y cuyas características dependen principalmente del C que contienen. Según su %C los aceros ordinarios se clasifican en:

HIPOEUTECTOIDES: aquellos que tienen un % de C menor al 0,8% y se clasifican a su vez en: Extra dulce: cuyo % de C esta entre 0,05 y 0,12% (remaches y clavos). Dulce: cuyo % de C esta entre 0,12 a 0,25% (chapas, perfiles, alambres). Semi dulce: cuyo % de C esta entre 0,25 y 0,40% (alambres, piezas moldeadas) Semi duro: cuyo % de C esta entre 0,40 y 0,60%. Duro: cuyo % de C esta entre 0,60 y 0,70% (rieles, resortes). Muy duros: cuyo % de C esta entre 0,70 y 0,80% (herramientas p/ corte de metales)

EUTECTOIDES. HIPEREUTECTOIDES.

ACEROS ALEADOS: son los que le deben sus propiedades más importantes principalmente a uno o varios elementos aleados que llevan distintos del carbono. Suelen contener de 0,3 a 2,5% de C y uno o varios de los siguientes elementos: Cr, Ni, V, W, Co, etc., o Mn y Si en mayores cantidades al acero ordinario. Se incluyen las siguientes clases:

ACEROS TERNARIOS: tienen un solo elemento de aleación. Aceros al Mn. Aceros al Si. Aceros al Cr. Aceros al Valadio.

ACEROS CUATERNARIOS: tiene 2 elementos de aleación. Aceros al cromo-níquel. Aceros al cromo-valadio. Aceros al silicio-manganeso.

ACEROS ENARIOS: tienen más de 2 elementos de aleación. Los más comunes son: Aceros p/ construcciones de alta resistencia a la corrosión (níquel-cromo-molibdeno). Aceros resistentes al calor y a la corrosión (níquel-cromo-tungsteno). Aceros de aleación para altas velocidades (cobalto-cromo-tungsteno).

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DIAGRAMA HIERRO-CARBONO

Este diagrama fija el equilibrio de las fases presentes en los distintos estados térmicos de la aleación Fe-C

Ferrita: estructura blanda de poca resistencia pero muy dúctil. Sus propiedades mecánicas se acercan a los aceros de más bajo tenor de carbono posible.

Perlita: es un eutectoide formado por ferrita y cementita. Se forma con un % C de 0,86% Cementita: carburo férrico (Fe3C) posee gran dureza y fragilidad. Ledeburita: aleación de hierro-carbono con 4,3% de C. Es una fundición eutectica. Austenita: es una solución solida o cristal mixto de cementita en hierro gamma.

TRATAMIENTOS TERMICOS DE LOS ACEROS

Se hacen a una temperatura elegida tomando como base el diagrama hierro-carbono.

RECOCIDO

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El objetivo principal de este tratamiento es ablandar el acero disminuyendo su dureza y aumentando su ductilidad. Se pueden distinguir cuatro casos principales:

1. RECOCIDO DE REGENERACION: después de la forja o laminación se desea mecanizar en las mejores condiciones posibles los aceros. El recocido se hace a temperaturas variables de 860°C a 780°C (superiores en 30°C al punto Ac3) y enfriándolos luego lentamente dentro del horno, evitando así inconvenientes de desgaste por el uso de las herramientas. El enfriamiento debe realizarse bastante lento, con una velocidad inferior a 30°C por hora hasta unos 600°C.

2. RECOCIDO DE ABLANDAMIENTO: interesa disminuir la dureza de los aceros al carbono. El tratamiento consiste en calentar el acero a 680°C y luego enfriarlo al aire.

3. RECOCIDO CONTRA ACRITUD: se hacen a aceros de bajo contenido de carbono (<0,3%) que han sufrido un fuerte trabajo en frío por laminado o estirado en los que la dureza aumento por deformación de los cristales y se redujo de esta manera la ductilidad y alargamiento de forma que no se puede continuar con trabajos mecánicos en frio por que se rompen. En estos casos el acero se somete a un calentamiento a la temperatura variable de 550°C a 650°C donde se produce la recristalización de la materia, desapareciendo los granos alargados y formándose nuevos granos regulares y como consecuencia se elimina las tensiones del material, se disminuye su dureza y resistencia y queda con gran alargamiento y ductilidad, pudiéndose reanudar así los trabajos en frío.

NORMALIZADO

Consiste en calentar el acero a unos 50°C por encima del punto AC3 y enfriarlo luego al aire. Su empleo se hace cuando se cree que la estructura cristalina del material es grosera. Este tratamiento tiende a uniformizar la estructura, obteniéndose mejores características que con aceros en bruto de forja o laminación.

TEMPLE Y REVENIDO

El temple de los aceros se hace normalmente calentando a temperatura variable de 800°C a 925°C, superiores en unos 40°C al punto AC3 y enfriando rápidamente en agua. El revenido se suele hacer calentando las piezas templadas a temperaturas variables de 550°C a 650°C y luego enfriando al aire. Se obtienen con estos tratamientos mejores características, alargamientos ligeramente superiores pero la mejora más sensible es la que experimenta el límite de elasticidad.

SOLICITACIONES Traccion

Simple Compresion

Corte

Resistencia s/ solicitacion Flexion

Traccion y compresion

Compuesta Corte y flexion

Resistencia s/ la forma Estática Instantanea o de choque

de actuar de la carga. Dinámica Repetida (fatigar)

PROPIEDADES MECANICAS

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Resistencia: la resistencia de los materiales es una medida de su habilidad para resistir la aplicación de esfuerzos sin rotura, colapso o indebida deformación.

Elasticidad: los materiales que bajo esfuerzos no sufren un significativo cambio de su forma, recobrando su forma original una vez retirado el esfuerzo, son designados elásticos.

Plasticidad: los materiales que sufren deformaciones permantentes mediante la aplicación de un esfuerzo se dice que son plasticos.

Tenacidad: capacidad de absorver energia de deformacion plastica antes de romperse. Osea la propiedad de los materiales, ante un esfuerzo, de admitir una deformacion considerable antes de romperse.

Fragilidad: propiedad de los materiales de romperse con poca deformación. Resiliencia: La resiliencia es la resistencia que opone un material a los golpes. Un material

con baja resiliencia se dice frágil, como por ejemplo el cristal, el hierro fundido, etc. Un material con gran resiliencia, buena resistencia a la tracción y buen alargamiento se dice tenaz, como por ejemplo los aceros.

Dureza: resistencia de los materiales a: la abración, el rayado, al desgaste o a la penetración. Ductilidad: materiales que bajo esfuerzos de tracción, sufren una considerable elongación

antes de que se produzca la rotura. Maleabilidad: propiedad mecanica de transformacion en hojas o laminas en frío o caliente

mediante esfuerzos de compresión. Rigidez: cuando los materiales sufren pequeñas deformaciones al aplicarseles un esfuerzo.

RESISTENCIA A TRACCION SIMPLE

Definición: un cuerpo se encuentra sometido a un esfuerzo de tracción simple cuando sobre una de sus secciones transversales se le aplican cargas normales uniformemente repartidas y de modo de tender a producir su alargamiento. El ensayo tracción permite deducir: el límite de elasticidad, la carga máxima y la tensión admisible de trabajo.

Tensión

σ t= PS0

σ t : tensión de tracción estática.

Tensión admisible

σ adm=σ ETcoef. de seguridad

σ ET=P máxS 0

σadm: tensión admisible. σ ET : tensión de rotura, se determina en laboratorio.

P máx : esfuerzo estático a la tracción.

Tensión admisible para aceros ductiles

σ adm = σ f

coef. de seg. (N1)

σf: tensión de fluencia, resulta de ensayo de traccion.

Deformación

ξ = ρ/ L

ρ: alargamiento.

L: longitud.

Ley de HOOKE

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σ1/ξ1 = σ2/ξ2 = σ3/ξ3 = cte. = E

Módulo de YOUNG (Módulo de elasticidad E)

ΔL=

1E

∗F∗Lo

A

E = σ/ ξ ; σ = E * ξ

Módulo de elasticidad transversal (G)

G = E

2(1+V )

Coeficiente de POISSON (V)

V = ( E2G

)−1

GRAFICO TENSION – DEFORMACION

Se puede observar que desde 0 hasta A se compone por una recta, esto pone de manifiesto la proporcionalidad entre los alargamientos y las tensiones (cumple la ley de Hooke). Dentro del periodo 0A los aceros presentan la particularidad de que la barra retorna a su longitud inicial al cesar la aplicación de la carga. Este periodo recibe el nombre de proporcional o teoricamente elástico, puesto que se puede probar que en el orden de los micrones existen deformaciones permantentes.

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El tramo curvo AB se puede considerar como la recta inicial y en el punto B se obtiene la máxima tensión para la cual el alargamiento permanente es tan pequeño que puede considerarse elástico.

Pasando B, las deformaciones crecen mas rapidamente hasta llegar al punto C, que es caraceristico en aceros dulces, a partir de este, las deformaciones se incrementan sin aumento de carga y presenta oscilaciones y pequeños avances y retrocesos hasta alcanzar el punto D. a este periodo CD se lo llama de fluencia, pues el material cede sin que aumente la tension. Siendo C y D los puntos inicial y final de fluencia respectivamente (como el límite de elasticidad práctico B es dificil de determinar se adopta como tal al inicial de fluencia C, que sera entonces el limite elástico aparente.

Mas allá del punto final de fluencia D, las cargas vuelven a incrementarse y los alargamientos se hacen mas notables, se entra entonces en un periodo de grandes deformaciones, las que son uniformes en toda las probetas hasta llegar a E. Este nos indica la carga maxima y a partir del cual se observa un estrechamiento de la seccion localizado que llevan a la rotura al material. Al periodo EF se lo denomina de estricción.

DEFORMACIONES PLASTICAS Y ELASTICAS

Del diagrama de los metales es posible no solo determinar el valor de las cargas y deformaciones al límite elástico, aceptando el criterio de su coincidencia con el de proporcionalidad, sino que tambien las deformaciones permanentes para cuelquier punto del mismo.

La deformación total incluye la deformacion elástica del material, dado que este conserva su propiedad de recuperación aun en su periodo plástico.

Δl = Δlp + Δle

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DIAGRAMA CONVENCIONAL Y REAL DE TENSIONES

DIAGRAMA PARA DISTINTOS METALES

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UNIDAD TEMATICA 5 | Aceros para construcción.

Los aceros que se utilizan en la actualidad son de alta resistencia. Actualmente los que se emplean para armaduras son las siguientes clases s/ norma CIRSOC 201:

Acero redondo para hormigón: de baja resistencia, con superficie lisa, AL 220. Laminado en caliente sin tratamiento. Se utiliza para fines ornamentales.

Acero nervurado de alta resistencia: con resaltos transversales, verticales o inclinados respecto al eje geométrico de la barra, y con o sin nervios longitudinales. ADN 420 (Acero de Dureza Natural), ADM 420 (Acero de Dureza Mecánica).

Malla electrosoldada: Son armaduras de alta resistencia, ADM 500 prefabricadas en taller de barras de armadura cruzadas. Pueden ser: lisas, perfiladas o nervuradas, unidas en los lugares de cruce mediante soldadura de dos puntos por resistencia.

FABRICACION DE ACEROS PARA ARMADURA

Los aceros para H° y los aceros para pretensar son aleaciones de hierro que contienen, para la mejora de sus propiedades, elementos como: C, Mn, Si, Al, Cr, así como determinadas impurezas que no son metálicas como: combinaciones de P y de S. El contenido de C desempeña un papel decisivo. En los aceros para H° se distinguen 2 clases de fabricación:

1. Aceros de dureza natural (ADN): solo se laminan en caliente. Los ADN (sin tratamiento) son aceros cuyas características de resistencia y propiedades, luego del trefilado y enfriamiento al aire, se basan únicamente en su constitución química (aleación). Poseen generalmente elevado límite de fluencia.

2. Aceros deformados en frío. Aceros de dureza mecánica (ADM): después de la laminación en caliente, se trabajan en frío con un torsionado. Con estos procesos se aumenta el límite elástico y se necesitan menos elementos aleantes para aumentar la resistencia. Si al ser trabajados estos aceros se someten a un calentamiento, pierden ese aumento de resistencia.

Tipos de aceros para estructuras de H° y sus propiedades (Reglamento CIRSOC 201 – Julio 1982)

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CARACTERISTICAS MECANICAS QUE DEBEN VERIFICAR LOS ACEROS

1. Características cuantitativas: se determinan mediante ensayo de tracción de barras, según la norma IRAM 102, determinándose así:

a. Límite de fluencia βs: corresponde en los aceros de dureza natural al punto anterior a la partición, en el ensayo de tracción, del escalón de fluencia en el cual sin aumento de carga aumenta la deformación.

Pero existen aceros sin escalón de fluencia, en los cuales el límite elástico se sustituye por la tensión a la cual se produce una deformación permanente de 0,2%, después de la carga. Este es límite elástico aparente β0,2, que se determina según la norma IRAM 755.

b. Resistencia a la tracción βz: se define como la tensión existente, en el ensayo de tracción, en el momento de rotura (carga máxima):

βz = Pud e

Pu: carga máxima

de: área de la sección inicial de la probeta

c. Alargamiento de rotura δ10: se utiliza para determinar la ductilidad. Corresponde a la deformación permanente de una longitud de barra igual a 10 Ф en el ensayo de tracción. La misma incluye una parte que corresponde a la estricción en la zona de rotura y otra constituida por alargamientos plásticos en el resto de la zona de medición, la denominada deformación uniforme, que corresponde a la deformación: σe = βz. Según sea el tipo de acero varía entre 4 y 20%

2. Características cualitativas: se relacionan con el doblado de las armaduras y se determinan mediante ensayos de plegado, según norma IRAM 103.

Ensayo de plegado o doblado en frío: la barra se curva 180° alrededor de un macho. El ensayo se considera satisfactorio cuando no se aprecian fisuras ni se produzca la rotura de la probeta.

DIAGRAMA TENSION-DEFORMACION

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ACEROS PARA PRETENSAR

El proceso básico de elaboración es el mismo que corresponde a los aceros que se utilizan en estructuras corrientes de H°, es decir comprende todo el proceso de acería, obteniendose: lingotes, palanquillas. Que luego son sometidas a procesos de laminación en caliente, obteniendose el alambrón y barras, a las que luego se les modifica sus tensiones de fluencia y rotura mediante tratamientos térmicos. Posteriormente los alambres obtenidos son llevados a la produccion de cables y trensas.

FORMAS COMERCIALES

Alambres para pretensado, conformado. Los diametros usuales de fabricación son: 2,6 – 3,4 - 4,2 - 5,2 [mm]

Cordones de 7 alambres: se define así al conjunto de 7 alambres de los cuales 6 de iguales diametros estan arrollados en élice alrededor del septimo, de diametro como mínimo 2% mayor al resto y que constituye el eje longitudinal.

Trenzas: es el conjunto de 2 o 3 alambres de diámetros que van de 1,84 a 3mm.

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UNIDAD TEMATICA 6 | Maderas.

Definición: es la masa leñosa que froman los troncos y ramas de árboles y la sustancia compacta y fibrosa que se extrae de estos.

Orígen: la madera se genera por multiplicación celular.

Plantas maderables:

TALOFITAS

REINO VEGETAL BRIOFITAS ANGIOSPERMAS DICOTILEDONEAS

FANEROGAMAS GINOSPERMAS CONIFERAS

Coníferas: de hojas pérenes y colores claros. Contiene resinas, poco peso y son menos densas por lo tanto más blandas.

Dicoltiledoneas: de hojas cáducas, colores m{as oscuros. Por lo general no contienen resinas, son más densas y por lo tanto más duras.

CONSTITUCION

60% celulosa. 30% lignita. 10% resina.

ESTRUCTURA

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1. Corteza: capa exterior que protege al árbol.2. Liber: tejido contiguo a la corteza relacionado con la distribución de la savia elaborada.3. Cambium: son la generatríz del árbol, localizada entre la albura y corteza.4. Albura: corona exterior del leño constituida por tejido activo, coloracion clara.5. Duramen: leño biológicamente inactivo, ocupa la parte central del cuerpo. Estructura

compacta y de coloración oscura.6. Médula o corazón: porción central del tronco, de tejido blando.7. Anillo: porción de leño producida en 1 año de crecimiento.8. Radio medular: faja de celulosa fibrosa que parte de la medula hacia afuera.

ESTUDIO DE LA MADERA

CORTES: de acuerdo con los ejes principales:1. Axial: es perpendicular al eje de crecimiento.2. Radial: es paralelo al eje de crecimiento.3. Tangencial: tangente al anillo de crecimiento.

CARACTERISTICAS ORGANOLEPTICAS1. Color: debido a las sustancias químicas que impregnan las paredes.2. Olor: propiedad debida a las sutancias químicas tales como aceites y resinas.3. Veteado: dibujo que se produce en la superficie de los cortes tangenciales.4. Textura: porción de anillos de crecimiento de la madera en primavera en comparación

con el espesor total de crecimiento anual. Puede ser: gruesa, mediana o fina; homogénea o heterogénea.

5. Grano: espesor de crecimiento anual en los cortes radiales, las distintas capas de crecimientos que dan evidencias en forma de fibras longitudinales. Según la disposición de estos se clasifican en:

Grano derecho: fibras paralelas al eje del árbol. Grano oblicuo: fibras con cierta inclinación respecto al eje. Grano entrelazado: las fibras se cruzan entre sí.

Según el espesor de grano:

Grueso Mediano Fino

6. Brillo: por refracción de la luz, se intensifica con el pulido y el lustrado. CARACTERISTICAS FISICAS DE LA MADERA1. Humedad: es la relación entre el peso del agua contenida en la madera con respecto a su

peso seco. Po: peso de la probeta seca.

H% = (Ph−Po)Po

* 100 Ph: peso de la probeta húmeda.

La importancia de la humedad en las maderas ensayadas se pone de manifiesto en la resistencia a la compresion, la cual disminuye entre un 4 y 6% por cada 1% de aumento de humedad. Valores aceptados para maderas cuyo % de humedad varía entre el 10 y 25%.

También los ensayos de tracción axial y flexión, realizados sobre probetas con un 40% de humedad comprobaron que las resistencias disminuían a la mitad e incluso a las 2/3 partes en comparación con los valores obtenidos en ensayos sobre maderas de igual especie pero con un 10% de humedad.

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Es por ello que se ha convenido que la resistencia de las maderas deben de expresarse al 15% o bien al 12% de humedad.

La humedad de la madera verde se presenta en 3 formas:

Agua de capilaridad: llena los canales del tejido leñoso. Agua de impregnación: satura las paredes de las células. Agua de constitución: fijada en los grupos atómicos, es inalterable.

Lo primero que se evapora es el agua de capilaridad, no varía el volumen ni las características mecánicas. El final de la evaporacion del agua de capilaridad se denomina punto de saturación al aire. A partir de ese momento las paredes de la celulosa ceden la humedad que las impregna hasta que la madera queda totalmente seca, variando su volumen y características mecánicas.

Variación volumétrica en función de la variación de la humedad.

Variaciones volumétricas y lineales – esquema general.

El punto de saturación al aire está comprendido entre el 20 y 35% de humedad para la mayoría de las especies forestales.

Mientras ocurre la pérdida de agua de impregnación o saturación se constata una variación volumétrica, debido a las contracciones progresivas crecientes que sufre la pieza de prueba o probeta que generalmente son cúbicas y orientadas en las 3 direcciones del árbol: axial, radial y tangencial.

2. Contracción o retracción Contracción volumétrica: es la pérdida en % de volumen, pasando del punto de saturacion

al aire hasta la completa sequedad. Se calcula:

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Vt% = (Vh−Vs)Vs

* 100 Vt: variación volumétrica total

Vh: volumen en estado húmedo

Vs: volumen en estado seco

Contracción lineal

%a = (Ah−Ao)Ao

* 100 Ah: medida de la arista axial de la probeta c/

humedad

Ao: medida de la arista axial de la probeta seca

Coeficiente de retracción: es el % de variación volumétrica por cada 1% de humedad. Se empela para calcular el peso unitario de las maderas al 15% de humedad.

%i = VtH

3. Peso específico: es la relacion existente entre el peso de una muestra dada de madera y su volumen absoluto o real, es decir sin tener en cuenta los vacíos. Se ha constatado que el peso específico de la madera es practicamente constante para todas las especies, cuyo valor es:

γ = PV

[gr/cm3] = 1,53 a 1,56

4. Peso unitario: relacion existente entre el peso de una muestra de madera y su volumen aparente, es decir comprende vacíos y poros. Este volumen de vacíos que hace variar el peso unitario cuyos valores externos se hallan comprendidos entre 0,1 y 1,4 [gr/cm3].

dH = PhV h

[gr/cm3] dH15% = dH + dH(0,01 < i/100)(15-H)

dH: peso unitario referido a la humedad H

DEFECTOS DE LA MADERA

Fibras retorcidas: las fibras crecen en forma de hélice en lugar de hacerlo paralelamente al eje del árbol, con lo cual la resistencia disminuye.

Nudos: concentraciones de células como consecuencia del crecimiento. Los nudos son sanos si son duros, de lo contrarios son malos.

Acebolladuras: grietas que siguen la direccion de las capas anuales originadas por los vientos fuertes.

Rajaduras, madera pasmada: las rajas pueden ser: De anillo, se desprenden unos de otros. Secado, consecuencia del secado disparejo de la albura y el corazón, no tienen mucho efecto en la resistencia. Corazón, es malo para la resistencia.

Doble albura. Fibras desviadas. Cantos muertos. Putrefacción azul y putrefacción roja o de corazón: producidas por bacterias y caleoteros

durante el crecimiento.

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Carcoma: ranuras formadas por caleoteros. Picaduras de insectos. Hongos y combustión.

Las maderas para construcción deben ser de aristas vivas, de elevada resistencia, sin putrefaccíon, sin rajas de corazón ni de anillo, sin carcomas ni perforaciones y sus nudos deben tener un diametro del quinto del ancho y no mayor a 5cm.

PROTECCION Y CONSERVACION DE LA MADERA

Para protegerla y aumentar su duración, es necesario:

A. Eliminar todos los elementos suceptibles a ser alimento de parásitos, tales como: las sales disueltas, el almidón y el agua.

B. Impedir la circulación del aire por el interior de la madera.C. Introducirle sustancias antisépticas que la transformen en un medio refractario a la vida de los

microrganismos.

Los factores destructores pueden ser:

Los que originan defectos durante el crecimiento. Los que obran sobre la madera después de cortada y durante su aplicación.

Los procedimientos más comunes empleados con tal fin son los siguientes:

1. Desecado: es el procedimiento más simple, más económico pero también el menos eficaz. Consiste en eliminar el agua que contiene la savia, lo que a su vez aumenta la resistencia de la madera. El desecado puede ser natural o artificial.

2. Vaporización: se obtiene un desviado mejor y mas profundo. Se encierra la madera en una cámara hermética donde queda expuesta a la acción del vapor de agua que al condensarse disuelve los elementos de la savia.

3. Carbonización: consiste en poner la madera bajo la acción de la llama hasta que se produzca un principio de carbonización, este sistema es bueno para piezas como los pilotes que deben estar sometidos a humedad.

4. Enduido: consiste en recubrir la superficie de madera con una sustancia que tape los poros para impedir la acción del aire, humedad, parásitos, etc,

5. Pinturas: con pinturas al aceite se recubren las maderas cuando por el aspecto y por el olor no pueden emplearse los alquitranes.

6. Inmersion en baños antisépticos: pueden ser calientes o fríos y llevandolos a la ebullición.7. Inyección de antisépticos: se los realiza por medio de presión.8. Medios protectores contra el fuego: son sustancias ignífugas que ofrecen buen resguardo de

la madera a la acción del fuego. Aislando mecánicamente la madera del oxígeno. Asfixiando las llamas químicamente. Espuma carbonizada (capas aisladoras de carbón), que suprime la conducción

del calor a zonas intactas.9. El secado: proceso recomendado para evitar defectos por pérdida de volumen.

Disminuye el ataque de hongos e insectos. Disminuye el peso y volumen (disminuye costos de transporte). Facilita los tratamientos antisépticos. Incrementa el valor de las características mecánicas.

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Evita torceduras y rajaduras.10. Medios para evitar disminuir efectos de la contracción o hinchamiento de la madera debido a

variación de la humedad. Protección superficial mediante capas de barnices. Pintura a base de sustancias bituminosas o resinas sintéticas. Tratamiento de impregnación.

a. Etileno monoetileter (celusolvente).b. Materiales solubles giroscópicos (cloruro de sodio, de magnesio y

soluciones de azúcar).

CARACTERISTICAS MECANICAS Y ENSAYOS RESPECTIVOS

5. Compresión: la resistencia a la compresión es una de las cualidades mecánicas de interés de la madera, se determina en probetas de 2x2x3 cm s/ norma DIN o AFNOR y de 5x5x20 s/ norma ASTM. El valor así obtenido deberá referirse al 15% de humedad de la probeta.

COTA ESTATICA: La relación entre el peso específico y la resistencia a la compresión fue denominada por el ing. Mannin como cota estática. Esta indica una calidad de la madera al dar un indice de la resistencia para un determinado peso especifico. Actualmente se emplea preferencialmente la cota específica.

6. Ensayo de flexión: es uno de los de mayor importancia para el estudio comparativo de las especies maderables, pues pone de relieve numerosas propiedades indiciativas de las maderas. Se realiza en probetas de 2x2x30 cm y la luz libre es de 24 cm (Norma italiana)

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Teniendo en cuenta los defectos de las maderas (nudos, fibras retorcidas, etc,)

COTA DE RIGIDEZ (estandart): sirve como medio de comparación de maderas y expresa a la vez una característica que poseen las especies, la de poder curvarse sin rotura aparente, tanto en estado seco como en estado húmedo.

COTA DE TENACIDAD: nos asegura una resistencia a la flexión aceptable una vez conocida la resistencia a la compresión, pues resulta del cociente de ambos.

COTA DE FLEXION

7. Ensayo de tracción:

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8. Ensayo de dureza: este ensayo permite determinar la cualidad mecanica de la madera que oponerse a la penetración de herramientas y da una idea de su resistencia al desgaste. Por dicho ensayo se clasifica a la madera en:

a. Muy durasb. Blandasc. Semi blandas

Dureza Brinell

Dureza janca

Relación con la resistencia a la compresión

Módulo de elasticidad: esta importante característica mecánica de la madera puede determinarse mediante ensayo de compresión, flexión y tracción. Por supuesto los valores obtenidos en cada uno no son coincidentes, pues son numerosos los factores que incfluyen.

1. Para compresion y tracción:

2. Para flexión:

Flexión dinámica o RESILIENCIA: consiste en determinar el trabajo absorvido por la probeta cuando se la somete a un esfuerzo dinámico de flexión por medio de un golpe producido por un martillo en el centro de la misma. Se lee la energía W(kgm) producida en la máquina y se calcula el coeficiente de resiliencia.

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APLICACIONES CONSTRUCTIVAS

Se aprovechan las pripiedades físicas para su empleo en vigas, tirantes, tablas, etc. O se mejoran mediante tratamientos auxiliares para: maderas terciadas, compensada, multilaminar, moldeada, etc.

APLICACIONES ORNAMENTALES

Tienen mayor importancia las características organolépticas como ser: color, brillo, veteado y textura. Para su uso en viviendas, muebles, objetos artísticos.

UNIDAD TEMATICA 7 | Rocas.

Definición: las rocas son una asociación de minerales que se encuentran en la naturaleza, en forma de cuerpos duros. Son una sustancia mineral que por su extensión forman parte importante de la masa terrestre.

Orígen: su orígen es muy diverso pero existen 3 categorías cuyo proceso de formación es muy disntitivo:

1. ROCAS IGNEAS2. ROCAS SEDIMENTARIAS3. ROCAS METAMORFICAS

ELEMENTOS QUIMICOS PREDOMINANTES

Oxígeno, Silicio, Calcio, Aluminio, Hierro, Sodio, Potasio, Magnesio, entre otros.

OXIDOS PREDOMINANTES EN LAS ROCAS

Sílice (SiO2), Alúminas (Al2O3), Oxido férrico (Fe2O3), Magnetita (Fe3O4), cal viva (CaO), óxido de sodio (Na2O), óxido de potasio (KO).

PRINCIPALES COMPONENTES DE LAS ROCAS

Feldespato: Dureza = 6 en escala de MOHS. Formados por alúmino silicatos: Alúmino silicato de potasio: se llama ortosa (Si3 O8 Al K). Alúmino silicato de sodio: se llama albita (Si3 O8 Al Na). Alúmino silicato de calcio: se llama anortita (Si3 O8 Al Ca).

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Estos minerales aunque son casi tan duros como el cuarzo, son atacados por agentes atmosféricos convirtiendose en arcilla. Sufren los efectos de los factores que producen la desintegración de las piedras, como ser: la acción solar, helamiento, aguas que contienen ácido carbónico, etc.

Cuarzo: es el dióxido o anhídrido silícico (SiO2) y principal componente de las rocas, solo es atacado por el ácido fluorhídrico que lo disuelve. Dureza = 7 en la escala de MOHS, posee gran resistencia a los agentes climáticos. Siendo por ello el material residual por excelencia, sílice cristalizada (arenas).

Mica: formados por alúmino silicatos de potasio, magnesio y de hierro. De composición variable. Dureza = 2 en escala de MOHS, en general son blandas y se exfolian facilmente en hojas. Son flexibles, elásticas y poseen brillo nacarado, se utilizan generalmente en la electrónica y en perillas de estufas.

ROCAS IGNEAS

Las que se han formado por el enfriamiento y posterior endurecimiento de una masa de material rocoso caliente y fluido, denominado magma. Estas rocas se clasifican según donde se consolido el magma:

Intrusivas: reciben este nombre por haberse consolidado en el interior de la corteza terrestre, las condiciones reinantes durante su formacion fueron: alta presión hidrostática, solidificación paulatina. Son de estructura enteramente cristalina, graniticamente predominante, ej: granito y granodiorita.

Granito: es una roca de grano grueso, mediano o fino constituida por una mezcla de cuarzo, feldespato y micas como elementos principales. Según predomine alguno de estos se denominan: cuarzoso, feldespáticos o micaceos.

Tienen una resistencia a la compresion de 2700 kg/cm2 y por esto son empleados en toda clase de obras, ademas de ser de bello y duradero pulimento. A pesar de no ser refractario, resiste altas temperaturas.

Cienita: esta roca se diferencia del granito por la falta de cuarzo. No es muy abundante.

Diorita: roca parecida al granito, pero el hecho de presentarse en filones restringe su empleo. Es un material de alta calidad.

Extrusivas: el magma que la formo se consolido en la superficie terrestre, al aire libre o en el fondo del mar en su salida al exterior. Se distinguen 2 variedades según si la erupción tuviera lugar en épocas antiguas o modernas.

Porfilos cuarciferos: presentan una coloracion variada, la cual depende de los componentes generales. Es una de las rocas más duras, alcanzan una resistencia a la compresión de 2900-3500 kg/cm2. Se divide facilmente en cubos, por lo que se lo utiliza para pavimentación articulada y balastos para ferrocarril y carreteras.

Basaltos: posee estructura porfílica o granular compacta, generalmente son de color oscuro o negros densos. Son compactos y duros, siendo la roca que da mayores resistencias: 5800 kg/cm2.

Filónicas: están formadas por un magma que se consolidó sin salir al exterior, rellenando grietas y filones de otras rocas. Su composición es análoga a las rocas eruptivas.

De estructura cristalina, compacta y uniforme. Tienen aveces grandes cristales aislados llamados fenocristales. Ej: porfilos graníticos: rocas muy comunes, de igual composición que el granito. De color rojo, gris o verde con fenocristales de cuarzo.

ROCAS SEDIMENTARIAS

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Son de orígen secundario. Los materiales que la componen pertenecen a masas rocosas preexistentes, la accion de los fenómenos naturales (lluvia, viento, hielo, etc.) han depositado el material dando lugar a la formación de este tipo de roca. Ej: brechas, areniscas, yeso, caliza y margas. Se clasifican de la siguiente manera:

1. Sedimentación Mecánica: se origina al ser arrastrado por torrentes y ríos, chocan unos contra otros y con las laderas fragmentandose. De esta manera se redondean, pulimentan y transforman en cantos rodados, gravas y arenas. Según su tamaño se clasifican en:

Cantos rodados. Arenas. Polvos. Arcillas.

2. Precipitación o sedimentación química: las aguas de los mares, lagos y ríos contienen disueltas ciertas sales como: cloruros sódicos, catásicos, magnésicos, etc., que por evaporación en los lugares secos y cálidos, etc., se depositan formando yacimientos de gran espesor. Ejemplos:

Yeso: se encuentra muy abundante en la naturaleza, habiendose depostiado por desecación de mares interiores y lagunas en cuyas aguas se encuentra disuelto.

Calizas: son rocas formadas por carbonatos cálcicos, pueden tener su origen: químico, orgánico y metamorfico.

Estalagtitas: se forman al caer las gotas del agua que contienen en disolución, bicarbonato cálcico del techo de algunas cuevas, originando unos conos de calcitas.

Estalagmitas: se forman en el suelo y acaban por soldarse. Margas: constituidas por carbonatos cálcicos y arcilla, suelen tener cuarzo, mica y

hierro. Se utilizan para fabricar cementos. Dolomita: roca formada por carbonatos cálcicos y magnesio, se utilizan en la

fabricacion de material refractario para siderurgia.3. Rocas de orígen orgánico: la acumulación de restos animales y vegetales, las que por su

naturaleza se clasifica en: Calizas: formadas por caparazones de animales acuáticos cementados con calizas.

Se emplean para fabricar cales, cementos y en las industrias del vidrio y hierro. Carbones: si bien desde el punto de vista ingenieril no tienen importancia

constructiva, se utiliza como combustible en la fabricación de un gran número de materiales artificiales. Ej: turba, hulla, antrasita. Contienen alto poder calorífico (8000 – 900 Kcal).

Silíceas.4. Rocas de orígen volcánico: ciertas emanaciones volcánicas lanzan diversos productos:

cenizas, puzolanas, etc., que al acumularse en determinados lugares y cementarse con calizas: arcilla y silíce. Originan tipos de rocas llamadas:

Conglomerados volcánicos. Brechas volcánicas. Tobas volcánicas.

ROCAS METAMORFICAS

Se han originado estas rocas por acción del matamorfimos de las rocas ígneas y sedimentareas originadas por transformaciones en su composición mineralógica y estructura a causa de las grandes presiones, elevadas temperaturas de las capas profundas de la corteza terrestre y las emanaciones gaseosas de los magmas.

La composición química y mineralógica es muy parecida a las rocas ígneas por estar formadas principalmente por cuarzo y silicatos. Los más importantes son:

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Gneis: se compone como el granito, de cuarzo, feldespato y mica. Según su grado de transformación puede ser de grano grueso, medio y fino. Resisten 1500 a 2300 kg/cm2 y junto a su asperosidad hacen que su empleo se de en pavimentación.

Pizarras: formadas por el metamorfismo de las arcillas, según su grado de transformación se aprecian variedades. No es muy dura la arcilla visarrosa, también llamada piedra de tejar, de estructura laminar muy compacta pudíendose clavar.

Mármoles: son rocas calizas metamórficas, constituidas escencialmente por calcita cristalizada y minerales accesorios como: mica, grafitos y óxido de hierro. A los que se les deben los distintos colores. Los mármoles se clasifican por su estructura en:

Sencillos: 1 solo color uniforme. Policromos: varios color. Veteados: diferentes colores que el fondo.

Por el uso al cual son destinados los mármoles se clasifican en:

Estatuarios: de color uniforme, compacto, translúcidos y de fácil labra. Arquitectónicos: son resistentes y de bellas coloraciones, empleados en

revestimientos, pisos y decoración.

Los mármoles se caracterizan por sus colores, brillo y facilidad con el pulido de adquirir un bello aspecto y resistir bien los agentes atmosféricos. El mármol debe arrancarse sin el empleo de explosivos para evitar que se formen las grietas o pelos, utilizandose entonces las sierras de gilo elicoidal. Resistencia a la compresión de 400 a 2800 kg/cm2.

APLICACIONES DE LAS ROCAS

Mampostería bruta o labrada en puentes, muros de sostenimiento y edificios. En este último como: mampostería, revestimiento, pisos, escalones, dinteles, zócalos.

Agregados para morteros y hormigones en edificios (estructura, cimiento, revestimientos, pisos), pavimentos (caminos, calles, caminería), obras hidráulicas (presas, muros de ataque, canales), muros de contención, hormigon de cemento portland, cemento asfáltico.

Fines viales como: grava o piedra partida (estabilizados de grava, arena, arcilla y tratamientos bituminosos), adoquines, cordones.

Balasto para ferrocarril: capa de grava o de piedra machacada, que se tiende sobre la explanación de los ferrocarriles para asentar sobre ellas las traviesas.

Materia prima industrial como: cemento, yeso, cal, refractarios, vidrio, magnesia, lana de roca.

ENSAYOS DE CALIDAD

Abrasión: el objetivo de este ensayo es analizar el desgaste del agregado grueso de tamaño menor a 1½”, esto es de vital importancia para los H° de pavimentos. Este ensayo es realizado con la máquina de los Ángeles.

La máquina de los ángeles es un aparto constituido por un tambor cilíndrico hueco de acero de 500mm de longitud y 700mm de diámetro aproximadamente, con su eje horizontal fijado a un dispositivo exterior que puede transmitirle un movimiento de rotación alrededor del eje. El tambor tiene una abertura para la introducción del material de ensayo y de la carga abrasiva

Para este ensayo se debe tener en cuenta la granulometría del material a ensayar. Esta se obtiene por el tamizado en distintas fracciones de agregado. Estas fracciones se determinan en base al siguiente cuadro (AASHO: T_96), deben ser elegidas basándose en el material usado en la obra y deben completar un total de 5kg.

TIPO PASA TAMIZ RETIENE TAMIZ % DE MUESTRAA 1 ½” 1” 25

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1”3/4”1/2”

3/4”1/2”3/8”

252525

B 3/4”1/2”

1/2”3/8”

5050

C 3/8”N°3 (6,3mm)

N°3 (6,3mm)N°4 (4,75mm)

5050

D N°4 (4,75mm) N°8 (2,36mm) 100

Una vez elegida la muestra, se lava separadamente cada fracción y se seca a estufa hasta peso constante. Luego a los 5kg deben agregárseles la carga abrasiva, que consiste en esferas de acero de 48mm de diámetro y cuya cantidad depende del material que se ensaya. Las eferas seran seleccionadas según la siguiente tabla:

TIPO N° DE ESFERAS PESO DE LAS ESFERAS (gr)A 12 5000 ± 25B 11 4584 ± 25C 8 3330 ± 20D 6 2500 ± 15

Por último se coloca el material sumado a las esferas dentro de l tambor de la máquina de Los Ángeles, la que girara a 500 revoluciones y a razón de 30-35 rpm. Se retira el material del tambor y se tamiza en tamiz N°12 (1,7mm) separando el material pasante. Se lava y se seca hasta peso constante el retenido y se pesa.

El porcentaje de pérdida por abrasión se calcula:

p(%) = (Pi−Pr)Pi

* 100 P(%): porcentaje de pérdida por abrasión.

Pi: peso de la muestra seca (5kg).

Pr: peso del material retenido.

Tenacidad: se aplica a rocas destinadas a la construcción de carreteras o estructuras sometidas a mucho desgaste. Esta propiedad se puede definir como la resistencia a la falla del material por impacto. La máquina utilizada es la de Page.

Se talla una probeta cilíndrica de Ф = h = 25mm, que se somete a la caida de un martillo de 2kg desde altura creciente, comenzando desde 1cm. Se toma como valor de ensayo la altura para la cual la probeta se rompe.

Es necesario que los agregados tengan un tamaño superior a 6cm. El ensayo se hace de acuerdo a las normas IRAM 1538. Se clasifica a las rocas por su tenacidad en:

Baja: resultados inferiores a 9. Mediana: valores entre 9-19. Muy buenas: valores superiores a 19.

Dureza: La norma IRAM 1539 establece como método de ensayo de dureza de las rocas el de frotamiento, empleando la máquina de Dorry. Esta consiste en un disco estriado

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superficialmente que gira alrededor de un eje vertical. Sobre este plato se apoya 2 probetas de rocas sobre las cuales se ejerce presion.

Sobre el disco se deja caer arena de cuarzo, de granulometría determinada, para aumentar el desgaste. Este ensayo consiste en someter a cada superficie de la probeta a 1000 vueltas. El desgaste se mide tanto por disminución de la altura como de peso.

W = 20−(Po−Pr¿)

3¿ > 18

Siendo W el coeficiente de dureza por cada cara y cada probeta.

Compresión de rocas (IRAM 1510): Se designa como resistencia a la compresión al esfuerzo unitario (kg/cm2) al cual se rompen las rocas, preparadas en especimes tipo, cuyas dimensiones y condiciones para el ensayo se ajustan al método IRAM. Se calcula:

Rc = PK∗F

Rc: resistencia a la compresión en kg/cm2.

P: carga de rotura.

F: sección transversal.

K = 1

0,778+0,22(b∗h)K: factor que tiene en cuenta las dimensiones de la probeta

prismática.

Flexión de rocas naturales de construción:

R = 3 PL2bd 2

R: tensión de rotura, en kg/cm2

P: carga que origina la rotura en kg.

L: luz libre, b y h: base y ancho del espécimen respectivamente.

UNIDAD TEMATICA 7 | Aglomerantes.

Son cuerpos sólidos finamente pulverizados que al reaccionar con el agua fraguan y endurecen en tiempos más o menos cortos, formando cuerpos cristalinos capaces de aglomerar diversos cuerpos pétreos o formar pastas más o menos plásticas llamadas morteros, que tienen la característica de poder ser extendidas y moldeadas convenientemente, adquiriendo después de endurecidas el estado sólido. Ejemplos de estos son: la cal, el yeso y el cemento.

Clasificación: de acuerdo a su composición química se clasifican en:

Cal Aérea Cal Hidráulica: material obtenido de la cocción de rocas: calizas, silicicas, arcillosas, cuyo

Clinker después de la calcinación posee un % de silicato de calcio suficiente para comunicar propiedades hidráulicas. Es un cemento compuesto, también llamado cemento blanco.

CAL AEREA

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Son productos obtenidos de la calcinación de rocas ricas en carbonato de calcio, llamadas piedra caliza, las que pueden contener carbonato de magnesio y otras sustancias en pequeñas cantidades, llamadas impurezas (Sílice, hematita, alúmina, dióxido de carbono y agua).

CLASIFICACION

Según su destino o uso:1. Cales agrícolas: aquellas que tienen muchas impurezas como ser silicio, hierro. Se

las utiliza para mejorar la tierra.2. Cales industriales: se utilizan en la industria azucarera, en la potabilización del agua,

para plantas de tratamientos cloacales, para tratamientos de desechos industriales.3. Cales de construcción: se utiliza como material cementante para: morteros,

revestimientos gruesos y finos, pisos. En obras viales como filler calcáreo, para mejoramiento de betunes y compuestos o mezclas asfálticas. La cal viva por su característica humectante, se utiliza para bases estabilizadoras.

Debe ser satisfactoria en cuanto a sus propiedades fundamentales.

Según el tiempo de apagado tenemos cales de hidratación:1. Rápida: si la hidratación comienza antes de los 5 minutos.2. Media: si la hidratación comienza entre los 5 a 30 minutos.3. Lenta: si la hidratación comienza después de los 30 minutos

De acuerdo a su composición química.1. Grasas: 95% de CaO, 1,32% de MgO.2. Magras: 85% de CaO, 9% MgO.3. Magnésicas: 60% de CaO, 36% MgO.

PROPIEDADES FUNDAMENTALES

Plasticidad: cualidad del mortero de extenderse con facilidad al ser empleado. Capacidad de mezcla con arena: se expresa por el n° de partes de arena que debe

añadirse a una parte de cal para obtener un mortero plástico y trabajable. Rendimiento: puede expresarse como el volumen de pasta de una consistencia determinada

obtenida con la unidad de peso de cal viva. La cal grasa tiene mayor rendimiento. Dureza: está dada por la resistencia del mortero al impacto y al desgaste (abrasión). A mayor

cantidad de MgO, mayor dureza del mortero. Fraguado: proceso físico-químico que consiste esencialmente en la evaporación del exceso

de agua de amasado y la cristalización del CaCO3. El comienzo del fraguado se observa con la perdida de plasticidad en la mezcla.

Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O

El tiempo de fraguado de las cales es lento, puede aceptarse un tiempo de 6 meses para el completo fraguado, que a veces dura hasta 1 año. A mayor pureza menor tiempo de fraguado y mayor contracción. La adición de yeso en los morteros de cal acelera el fraguado.

FABRICACION

1. Extracción de la piedra caliza: de canteras o yacimientos a cielo abierto. La primera operación consiste en la remoción de la tierra vegetal o humus y los elementos que contengan excesivas impurezas. Luego se efectúa la extracción propiamente dicha, mediante voladuras efectuadas con explosivos. Las rocas obtenidas de tamaños excesivos deberán ser reducidas (20 o 25cm).

2. Calcinación: Se practica de distintas formas según los medios y materiales que se disponen.

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La temperatura a alcanzar es superior a los 900°C. El dióxido carbónico debe eliminarse rápidamente del horno aspirándolo, puesto que la reacción de descomposición es reversible y corre peligro de que se carbonate nuevamente la cal viva.

CaCO3 + Q CaO + CO2

3. Hornos de cocción: existen distintos tipos de hornos: de cuba, rotatorios, anulares de Hoffman, etc. El combustible utilizado puede ser: leña, carbón mineral o gas.

HIDRATACION O APAGADO DE LA CAL VIVA

Consiste en la adición de suficiente agua para la formación de hidróxido de calcio.

CaO + H2O Ca(OH)2 + Q (200°C)

(Cal viva) (Cal hidratada)

COMPARACION CAL VIVA – CAL HIDRATADA

La cal viva y la cal hidratada son básicamente el mismo material, tiene un rendimiento de 2 al 3,5% el rendimiento de la cal apagada. La cal hidratada puede transportarse en forma manual, lo que es más conveniente, y puede depositarse sin peligro de incendio. Es mucho más segura pero tiene como desventaja el hecho de producir mezclas poco plásticas, tener menor capacidad de mezcla con la arena y menor rendimiento, los que se traducen en costos mayores. El apagado tarda menos tiempo y sin peligro de ser quemada por mal apagado. Los morteros de cal hidratada desarrollan mayor resistencia.

YESOS

Se define como cemento de yeso o simplemente yeso a todos aquellos materiales cementiceos obtenidos mediante la deshidratación parcial o total del yeso natural (SO4Ca + 2H2O) y a los que a veces se le agregan sustancias que sirven de retardadores o aceleradores, endurecedores o bien le da mayor plasticidad al producto.

Se encuentra muy abundante en la naturaleza en los terrenos sedimentarios bajo 2 formas:

Cristalizado anhídrido (SO4Ca): también llamado Anhidrita. Con 2 moléculas de agua: llamado Yeso natural (SO4Ca + 2H2O).

CLASIFICACION

Basándonos en la temperatura de cocción podemos clasificar a los yesos como:

A. Producto obtenido mediante la deshidratación incompleta del yeso natural. El proceso de cocción ha sido realizada a una temperatura inferior a 190°C. Se obtiene de ahí:

Yeso de París: producido por la calcinación de sulfatos de calcio naturales de elevada pureza, sin sustancias adicionales y de fraguado sumamente rápido.

Yeso de Estucar o Moldeo: obtenido mediante la calcinación de materias primas con ciertas impurezas naturales, o bien mediante la adición de ciertas materias que sirven para retardar el fraguado o para hacer más plástico el yeso obtenido.

B. Producto obtenido mediante la completa deshidratación del yeso natural. La temperatura de cocción es mayor a 190°C. Se obtiene de ahí:

Yeso de Piso: cuando la piedra de yeso se calienta a gran temperatura: 900-1000°C. Fragua muy lentamente y aún bajo el agua.

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Yeso Alúmbrico o cemento Keene: se lo sumerge a una solución de alumbre al 12%. Es de fraguado muy lento y alcanza resistencias de 150 kg/cm2, se emplea para fabricar baldosas e imitar mármoles.

FABRICACION

1. Explotación de la cantera: para canteras de importancia (100 Tn/día) se utilizan perforadoras de aire comprimido, y para las canteras de menor importancia es recomendable la perforación eléctrica. Otros métodos usados para yacimientos rocosos importantes son las voladuras con pólvora negra, dinamita y oxígeno líquido.

2. Trituración y molienda: el material proveniente de las conteras sufre, antes y después de la cocción, las siguientes operaciones complementarias.

a. Previo a la cocción: almacenamiento, trituración y secado de la piedra.b. Posterior a la cocción: molido, almacenaje, preparación de la mezcla y envasado.

Las trituradoras transforman bloques de grandes dimensiones (50cm de arista) en fragmentos de 10cm o menores. Se utiliza trituradora de mandíbulas de cono y de rodillos.

En los molinos se procesan bloques de tamaño máximo de un puño, la maquinaria utilizada es molinos: de martillo ya sea móvil o fijo, de muelas y los de bola.

3. Coccióna. Cocción rústica: se hace en un horno en la ladera de un monte. El combustible

empleado es ramas o leña.b. Cocción industrial: Proceso americano: la molienda precede a la cocción, se

obtiene yeso de fábrica y de estucar. Proceso francés: la piedra de yeso es fragmentada a un tamaño determinado, cociéndose y moliéndose después, se logra asa una mezcla más homogénea. Se obtiene yeso fino para moldear.

APLICACIONES DEL YESO

El yeso París por su rápido fraguado es especialmente apto para diversas aplicaciones de carácter ornamental. Casi su total aplicación esta en ornamentos arquitectónicos.

El yeso de Estucar: encuentra sus aplicaciones como: material de revoques, enduido de paredes confiriéndole a estas una fina terminación. Ademas se utiliza en la fabricación de cielorrasos acompañado de un encostrado de madera con metal desplegado, otorgando superficies con perfectas terminaciones, acompañan a estos cielorrasos detalles con molduras hechas con yesos que resaltan las terminaciones.

UNIDAD TEMATICA 8 | Cerámicos.

Definición: son productos obtenidos mediante la cocción de arcillas naturales previamente moldeadas. Están compuestos principalmente por arcillas, la que debe presentar:

a. Plasticidad al mezclarlos.b. Estabilidad volumétrica, es decir, poca contracción.c. Resistencia una vez cocida.

MATERIA PRIMA

Unas son plásticas como las arcillas y caolines y otras no plásticas o desgrasantes, como: arena, carbonilla, fundentes y colorantes. Las materias primas no plásticas se agregan a las arcillas para disminuir la plasticidad, con el objeto de que se contraigan menos al desecarse.

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Las arcillas son rocas sedimentarias disgregadas, comprenden varios silicatos alumínicos hidratados, trozos de cuarzo y mica. Las arcillas puras reciben el nombre de caolín y dan por cocción productos compactos, duros y blandos.

CLASIFICACION GENERAL

Cerámicos rojos: provienen de la arcilla. Cerámicos blancos: usan fundamentalmente el caolín con alguna traza de otra sustancia. Son

blancos y producen materiales refractarios de alta calidad y porcelana translucida. Cerámicos refractarios: son capaces de resistir altas temperaturas, sin llegar a la fusión o

desintegrarse. Para ello las arcillas deben tener bajo contenido de óxido de hierro y debe predominar la sílice y la alúmina. Hay 2 clases: con alto contenido de alúmina y con alto contenido de sílice.

ETAPA DE FABRICACION

A. Extracción de la arcilla: realiza la excavación, extracción y posterior selección de la arcilla.B. Almacenamiento: se almacena en grandes montones hasta que es necesaria en la planta.

La exposición al aire mejora la trabajabilidad de algunas arcillas.C. Preparación de la arcilla: lavado, molido y cernido (zarandeado para quitar elementos

perjudiciales).D. Mezclado y humedecido: se humedece la arcilla con el objeto de producir una masa plástica

y homogénea. Se realiza en un mezclador donde puede ser necesario añadir arena para reducir la contracción o más agua para comunicar la plasticidad adecuada.

E. Moldeado: se hace en máquinas apropiadas y consta de 3 procesos optativos:1. Proceso semihúmedo o de barro seco: la arcilla es mojada en la proporción necesaria

para desarrollar cohesión bajo una moderada presión. Mediante presión la arcilla atraviesa los moldes que le dan la sección transversal, saliendo en forma de largas cintas que se cortan automáticamente, dando así la forma y dimensiones del ladrillo.

2. Proceso húmedo o de barro húmedo: se emplea cuando la arcilla esta demasiada húmeda para hacerla pasar a través de una matriz y por esto debe moldearse en plantas modernas, donde los ladrillos son moldeados bajo la ligera presión de una máquina de barro blando.

3. Proceso seco o prensado en seco: se emplea cuando la arcilla es poco plástica y relativamente seca. La arcilla se prepara mediante un desintegrador, constituido por un molino y un mezclador. Luego se coloca en los moldes y se prensan.

C. Secado: los ladrillos contienen entre un 7 y 30% de humedad, que depende del proceso seguido. El secado puede realizarse en forma natural o artificial. El secado natural se hace al aire libre o bajo hangares, como es sometido a variaciones atmosféricas es irregular, tiempo de secado de 1 a 6 semanas. El secado artificial permite el control automático de la temperatura, humedad y velocidad del aire. Generalmente se realiza con aire húmedo, pues reduce a un mínimo los efectos de la contracción. El tiempo de secado es de 3 días a una temperatura de 38 a 150°C.

D. Cocción: la misma requiere un tiempo medio de 3 a 4 días. Se hace generalmente en hornos que pueden ser intermitentes o continuos. Posee las siguientes etapas:

Perdida de agua libre: 12hs. a temperatura de 125-175°C Deshidratación: consiste en la perdida de agua de combinación, alrededor de 425-

750°C Oxidación: comienza con la deshidratación. Se consume toda la materia combustible,

se elimina el carbón, las materias fluidas son transformadas en óxidos y se expulsa el azufre.

E. Clasificación y expedición de los productos elaborados.

COMBUSTIBLE

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Generalmente leña, carbón, gas entre otros.

CLASIFICACION DE LOS PRODUCTOS CERAMICOS

1° Grupo

Ladrillos cerámicos: clasificación según norma IRAM 1519. Macizos: Ladrillo común o macizo: medidas según norma IRAM 1571.Dimensiones:

REQUISITOS CLASEA B

Resistencia a la compresión promedio kg/cm2 Máx. 120 – Mín. 95 Máx. 75 – Mín 60Resistencia a la flexión kg/cm2 30 20

Perforados: ladrillo cerámico con perforaciones paralelas a una cualquiera de sus aristas, con un volumen no mayor al 25% del total aparente.

Huecos: es el ladrillo cerámico que contiene perforaciones paralelas a una cualquiera de sus aristas de un volumen mayor al 25% del total aparente.

Formas:

Tejas: piezas de cerámica ordinaria fabricada y obtenidas especialmente para la ejecución de cubiertas, ya que tienen mayor durabilidad, resistencia mecánica, la colocación es fácil y proporciona un tejado impermeable.

Baldosas: materiales cerámicos destinados a ser usados como revestimiento de suelos.

2° Grupo:

Loza: son los productos cerámicos de fractura blanquecina, después de cocidos porosos y absorbentes, teniendo que ser recubiertos por un esmalte para hacerlos impermeables y duros. Se preparan con arcillas plásticas y ricas en alúminas y muy pobres en hierro, añadiendo caolín, cuarzo, feldespato, etc.

La loza sanitaria: inodoro, videt, lavatorio, etc. Se fabrica con pasta formada con hidrosilicatos de alúmina, cuarzo, feldespato y magnesio. Es muy compacta y se recubren de un grueso esmalte constituyendo un producto parecido a la porcelana, denominándose semiporcelana.

Porcelana: es el producto cerámico más fino, teniendo una pasta blanca, compacta, translucida, es de sonido metálico, no es rayada por el acero ni atacada por los ácidos. Las porcelanas se fabrican con arcillas compuestas por hidrosilicato de alúmina (50%), cuarzo (25%) y feldespato (25%) cocidos a 1450°C.

Se moldea por medio de prensas hidráulicas o de estampación con las materias primas deseadas. En polvo en la fabricación de aisladores y por colada sobre moldes de yeso.

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Gres: se obtiene por la cocción hasta la vitrificación de pastas cerámicas, las cuales adquieren gran compacidad. Son impermeables a los líquidos y gases, sonido metálico, no se rayan con el acero pero si con el vidrio.

Terracota: son productos de alfarería fina, obtenidos con arcillas muy plásticas, por vaciado en moldes de yeso y cocidas en hornos. Se aplican con carácter decorativo y escultural en obras de ladrillos y objetos de arte.

3° Grupo:

Refractarios: se llama así a aquellas sustancias capaces de resistir, sin deformarse ni fundirse, altas temperaturas superiores a 1600°C. se clasifican en:

a. Ácidos: son los que están formados fundamentalmente por sílice (arenas), se obtienen con cuarcitas y cuarzo ordinario, a lo que se añaden productos fundentes como caliza con la que se forma un silicato cálcico que cementa los componentes al calentar a 1500°C.

b. Básicos: a base de Bauxita, Sillimanita y Corindón, caracterizados por un punto de fusión de 1800°C, gran resistencia mecánica, térmica y corrosiva.

Bauxita: roca sedimentaria rojiza formada por hidratos de aluminio, óxido de hierro y silicatos de aluminio. Constituye la principal materia para la obtención del aluminio (por electrolisis) y se utiliza también para fabricar abrasivos y productos químicos.

Sillimanita: es un silicato de aluminio polimórfico. Suele presentarse en agregados de cristales largos, bacilares, fibrosos, a veces curvados que le confieren un aspecto de cuervo, también en masas columnares o fibrosas o en cantos rodados.

Corindón: oxido de aluminio, cristalizado en el sistema trigonal, es el mineral más duro después del diamante y sus variedades transparentes y uniformemente coloreadas son muy apreciadas como gemas (Rubí, Zafiro, Esmeralda). Las variedades turbias no son muy apreciadas.

RESISTENCIA DE LA MAMPOSTERIA

RM =

[RL (4+0,1 Rm)]

16+3hb

+ C Valido para espesor de junta igual a 1cm

RM: resistencia de la mampostería. RL: resistencia del ladrillo a la compresión. Rm: resistencia a la compresión del mortero.

C: constante que depende de la calidad. h/b relación entre la altura y la dimensión mínima de la sección. Válido hasta h/b = 7

UNIDAD TEMATICA 9 | Asfaltos.

Definición: es un hidrocarburo (CH) pesado, también llamados betunes, que pueden ser: sólidos y semisólidos de color negro o castaño oscuro, que desarrollan propiedades ligantes.

Betunes: mezclas de hidrocarburos de origen natural o pirogénico o combinación de ambos, generalmente acompañado de sus derivados no metálicos. Los materiales bituminosos son aquellos que contienen betunes.

Origen: según como se obtienen se clasifican en:

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a. Naturales: el petróleo aflora naturalmente a la superficie, arrastrando rocas que por lo general son calcáreas y silábicas, luego produciéndose una destilación natural por evaporación de los componentes volátiles quedando los elementos más pesados. Pueden ser entonces:

Asfalto de roca: impregnado en un esqueleto pétreo. Asfalto de lago: deposito superficial en depresiones de la corteza terrestre. Asfaltitas: asfalto solido que se encuentra rellenando grietas de rocas.

El petróleo es la fuente más abundante de la naturaleza para obtener hidrocarburos. Desde el punto de vista del contenido asfaltico se los puede clasificar en:

Petróleos de base asfáltica: contienen una importante cantidad de constituyentes del asfalto y nada o muy poca parafina sólida.

Petróleos de base no asfáltica o parafínica: son los que no contienen componentes asfalticos pero en general poseen cantidades apreciables de parafina sólida.

Petróleos de base mixta: contienen asfalto y parafina sólida.

b. Industriales: se obtienen de petróleos de base asfáltica por medios artificiales.1. Separación del asfalto de petróleos por concentración:

Por destilación conservativa. Se obtienen asfaltos de reducción directa. Por precipitación con solventes selectivos. Se obtienen asfaltos de

precipitación2. Producción de asfalto por transformaciones químicas:

Por oxidación con aire. Se obtienen asfaltos soplados. Por cracking. Se obtienen asfaltos craqueados.

COMPOSICION QUIMICA

Carbono (80-88%), hidrogeno (9-12%), oxigeno (0-5%), azufre (0-3%), nitrógeno (0-2%).

PROPIEDADES

Su densidad varía de 1,1 a 1,4. Reblandecen hacia los 50°C y funden entre 100-130°C, arden sin dejar residuos con llama amarilloverdosa. Con el tiempo experimentan un envejecimiento, debido a la oxidación, los rayos ultra violetas del sol, como también con un prolongado contacto con el agua estancada y sobretodo la saturada con cal.

ASFALTOS DESTILADOS

Asfaltos solidos: Si la destilación se efectúa de forma muy intensa, se obtienen los que se denominan asfaltos duros. En cambio si se hace de manera menos intensa, el residuo asfaltico mantiene parte de los destilados pesados y se obtienen los que se denominan asfaltos blandos o cementos asfalticos.

YPF elabora los asfaltos sólidos que requiere el país y los agrupa bajo las siguientes denominaciones:

ASFASOL: los distintos tipos de asfasol se los designa para su identificación con letras ordenadas de acuerdo a los valores de penetración de los mismos. Asi el asfasol A es de mayor penetración (150-200mm) es decir, es el más blando o menos consistente, mientras que el asfasol Z con penetración (5-10mm) es el más duro.

BITALCO CHALLACO

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BRIQUEFAL

El límite para poder denominar a los asfaltos como solidos o semisólidos y como líquidos o diluidos ha sido fijado convencionalmente en el valor 200mm en el ensayo de penetración a 25°C efectuado en laboratorio.

ASFALTOS DE USO EN LA TECNICA VIAL

Para aplicar los asfaltos es necesario disminuir su consistencia. Esto se logra:

1. Por calentamiento: se hace en cementos asfalticos.2. Por incorporación de fluidificante: se obtienen asfaltos diluidos.3. Por dispersión en agua: se obtienen emulsiones asfálticas.

CEMENTOS ASFALTICOS

Asfaltos de consistencia solida o semisólida que por ser un material termoplástico (varia su consistencia con la temperatura) para su aplicación necesitan ser calentados de 110-150°C con el riesgo de quemarlos.

En la construcción de pavimentos, los cementos asfalticos se utilizan en mezclas asfálticas de preparación y aplicación en caliente. También son utilizados en hormigón asfaltico o base negra.

Clasificación según norma IRAM 6604.

TIPO PENETRACIONI 40-50II 50-60III 60-70IV 70-100V 120-150VI 150-200

ASFALTOS LIQUIDOS O DILUIDOS

Constituidos por asfaltos con una penetración entre 60 y 200, diluidos en destilados livianos. Los solventes son principalmente destilados del petróleo, cuanto mayor es la volatilidad del solvente, más rápido se elimina por evaporación al aplicar el material. Este proceso se llama endurecimiento, según la velocidad de endurecimiento podemos clasificarlos como asfaltos diluidos de curado y endurecimiento:

Rápido (ER): el solvente adicionado es de tipo nafta. Medio (EM): el solvente adicionado es de tipo querosene. Lento (EL): el solvente adicionado es de tipo gasoil.

La cantidad de solvente varía de un 45 a 55%. YPF los denomina: Asfaliq ER, EM y EL.

EMULSIONES ASFALTICAS

Constituidos por la dispersión de un asfalto en agua mediante la adición de un agente emulsionante, con lo que se obtiene un producto de baja viscosidad. Se tiene de este modo una masa acuosa en la que se encuentran diseminados glóbulos de asfalto.

La emulsión asfáltica está constituida entonces por 2 componentes principales no miscibles, una fase hidrocarburada (asfalto) y una fase acuosa.

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El emulsivo cumple 2 funciones. Por un lado disminuye la tensión superficial entre las 2 sustancias, facilitando la dispersión del glóbulo de asfalto. Y por otro lado impide que los glóbulos de la fase dispersa (asfalto) se reúnan nuevamente, es decir actúa como estabilizador de la emulsión obtenida.

En la técnica vial se utilizan emulsiones en proporción del 50 a 60% de asfalto, 35 a 50% de agua y emulsivo en proporción de 0,5 a 0,2 %. Se puede utilizar como emulsivos: jabones de sodio, potasio y calcio o resinas de origen vegetal, animal, etc.

En la construcción de pavimentos, tanto los diluidos como las emulsiones asfálticas se utilizan en mezclas asfálticas de preparación y colocación en frio. Es de importancia decir que, en mezclas con diluidos asfalticos, a pesar de ser un proceso frio se calienta la mezcla a unos 45-50°C para facilitar los trabajos.

MEZCLAS ASFALTICAS

Se denomina de esta manera a la combinación de agregados inertes con un ligante bituminoso. Según como se elaboren podemos hacer una clasificación general:

Mezclas de preparación y colocación en caliente: mezcla formada por cemento asfaltico, agregados granulares gruesos, finos y filler. Según las proporciones con que intervengan los componentes de una mezcla asfáltica tendremos distintos tipos de ellas, utilizando una fracción granular bien graduada, filler y betún tendremos los concretos asfalticos. El concreto asfaltico está constituido por el cemento asfaltico, que es el responsable de dar cohesión al conjunto. Mientras que las fracciones granulares gruesas y finas conforman la estructura de la mezcla, que soportara la acción de las cargas. Este material granular responde a granulometrías determinadas, el agregado grueso: fracción retenida por el T1/2”. El agregado fino: fracción retenida por el T#10. Filler: material del cual pasa el 80% el T#200, generalmente calcáreo: polvo calizo, cal hidratada o cemento portland.

Mezclas de preparación y colocación en frio: mezcla formada por diluidos asfalticos o emulsiones asfálticas, agregados granulares gruesos, finos y filler.

Otro tipo de mezcla es el Hormigón Bituminoso o Base negra, que además contiene gravas. Este se utiliza generalmente como base o sub base en el paquete estructural de un pavimento.

PROPIEDADES DE LAS MEZCLAS ASFALTICAS

Estabilidad: es la propiedad de una mezcla asfáltica de poseer una rigidez tal que soporte tanto esfuerzos perpendiculares a la superficie horizontal, debido a las cargas actuantes sobre el pavimento, como esfuerzos tangenciales debido a los vehículos que circulan. La estabilidad puede ser aumentada con la adición del filler y con el uso de un % de piedra partida. La fricción que aporta ayuda en el trabado de las partículas mejorando la estabilidad.

Flexibilidad: es la propiedad de cada capa de adaptarse a los movimientos de la capa inferior, sin que se produzca la rotura. A 60°C hay alta flexibilidad y relativamente poca o baja estabilidad. A 0°C la resistencia de flexión o tracción son cercanas a las del H°.

Durabilidad: consiste en la conservación de las características iniciales a través del tiempo, es decir la capacidad de resistir la acción de destrucción del agua, el aire, la abrasión por fricción de los vehículos o materiales sobre la calzada.

ENSAYO MARSHALL

Tiene por objeto medir la estabilidad de las mezclas asfálticas o sea la resistencia al desplazamiento lateral. Este ensayo es aplicado únicamente a mezclas preparadas en caliente utilizando cemento asfaltico como ligante y agregados pétreos de tamaños máximos.

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ENSAYOS QUE SE REALIZAN A LOS ASFALTOS

SOLIDOS

1. Peso específico: se realiza este ensayo con un picnómetro de peso y volumen conocido. Si el material es fluido se lo llena y se lo lleva a 25°C, pesándolo posteriormente y obteniéndose:

Pe = (Ppic+asf - Ppic) / Vpic

Si el material se encuentra en estado sólido o poco fluido se lo calienta suavemente evitando las perdidas por evaporación, llenando el picnómetro aproximadamente hasta la mitad y llevándolo a la temperatura de prueba se lo pesa, luego se completa con agua destilada. Entonces:

Pe = (Ppic+asf – Ppic) / (Vpic – Vagua)

2. Penetración: por medio de este ensayo se determina la dureza o consistencia de los materiales bituminosos, consistiendo el mismo en apoyar una aguja de 100g de peso y dejándola actuar durante 5seg. sobre una muestra de material calentado a 25°C, midiendo luego lo que la aguja penetro en la muestra.

3. Ductilidad: consiste en tomar una muestra de configuración determinada, sumergirla en agua a 25°C y dentro de ella desplazar uno de sus extremos a una velocidad de 5cm/min hasta producir el corte del material. Esta distancia expresada en cm se denomina ductilidad.

4. Punto de ablandamiento: este determina también la dureza o consistencia de los betunes. Se considera como punto de ablandamiento la temperatura a la cual el betún es suficientemente blando para permitir el paso de una esfera metálica.

DILUIDOS

1. Destilación: tiene la finalidad de determinar la proporción de asfalto base y del solvente. Consiste en destilar el diluido a 360°C separando así el cemento asfaltico del solvente. Se coloca una muestra en una estufa de destilación y se mide el volumen a las temperaturas establecidas (190, 225, 260, 316 y 360°C)

2. Viscosidad: se entiende por viscosidad al tiempo que requiere un volumen determinado de un líquido a una temperatura dada para escurrirse a través de un orificio de un tubo de calibre uniforme. Este ensayo se efectúa con una muestra de 60 cm3, para asfaltos muy fluidos a 25°C y para los asfaltos menos fluidos las temperaturas de ensayo son de 50,60 y 82°C. El aparato utilizado es un viscosímetro.

3. Punto de inflamación: tiene como único objetivo establecer una exigencia de seguridad en el manipuleo y aplicación del material. Se calienta previamente la muestra hasta 148°C para fluidificarlo, luego se llena el vaso con el fluido asfaltico hasta enrasarlo. Se calentara rápidamente hasta los 55°C (17°C/min) luego se la calentara más lento (5°C/min), la llama se aplicara cada 3°C. En el momento en que se produzca la inflamación, esa temperatura se la toma como punto de inflamación.

4. Contenido de agua y sedimentos: se utiliza en asfaltos de EL y que no contengan un % mayor a 5% de agua y sedimentos. Se coloca la muestra en el tubo, partes iguales de material a ensayar y benzol, se agita y se calienta hasta una temperatura de 49°C, luego se coloca en centrifuga, se retira y se deja reposar. Finalmente se obtiene una lectura de la cantidad de sedimentos y agua en volumen.

EMULSIONES ASFALTICAS

1. Viscosidad: en las emulsiones asfálticas se exige que la viscosidad no pase ciertos límites para que no ofrezca dificultad en la aplicación de la misma. Se efectúa a 25°C y está por lo general no pasa los 100seg., es un ensayo análogo al descripto en asfaltos diluidos.

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2. Mezcla con cemento: el objeto de este ensayo es determinar si la emulsión es apta para utilizarse en mezcla con agregados, densos, finos y sueltos. Se toman 50g de cemento portland de la fracción que pasa T#80, se lo coloca en un recipiente de hojalata y a su a vez estos se los colocan en un horno a temperatura constante de 25°C, agregándose luego 100cm3 de emulsión a 25°C, se revuelve con una varilla de acero de 1/2” de diámetro dándole un movimiento circular de 60rpm de manera que se forme una mezcla uniforme. Al cabo de un minuto se agrega 150cm3 de agua destilada y se continúa agitando durante 3min. La mezcla se pasa por un T#20, se enjuaga el tamiz con agua limpia hasta que todo el material fino y la emulsión no coagulada pasen. Se coloca el tamiz en una bandeja, se calienta hasta secar y se pesa. El peso en g del material retenido sobre el tamiz es la coagulación producida por el cemento.

3. Tamiz: utilizado para determinar el porcentaje de asfalto coagulado que pudiera tener la emulsión. Se utiliza T#20, en una balanza se tara este tamiz y se humedece con una solución de oleato de sodio en agua destilada, se pasa por el tamiz 1kg de emulsión y se agrega la solución para lavar las partículas asfálticas retenidas en la malla hasta que la solución salga totalmente clara. El tamiz y el asfalto se los seca durante 2hs. A 105°C, se enfría y luego se pesa obteniéndose así la cantidad de asfalto depositada en la malla, la cual no deberá exceder el 0,1%.

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apunte - tecnología de los materiales

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