tema 4 (ensayos fisicos) materiales euat (08-09)
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Tema 4: Ensayos fsicos de Caracterizacin de Materiales.1. Ensayos dimensionales. 2. Ensayos de materiales porosos: balanza hidrosttica y Porosimetra. 3. Dilatometra y calorimetra. 4. Caracterizacin hdrica. 5. Caracterizacin acstica. 6. Combustibilidad y comportamiento al fuego. 7. Ensayos en ambientes agresivos.MATERIALES DE CONSTRUCCIN Curso 2008-2009. EUAT. Campus de Guadalajara Profesor Gonzalo Barluenga Badiola
Objetivo Docente del Tema 4:Conocer los diferentes tipos de ensayos fsicos de materiales, los procedimientos y equipos que se utilizan e interpretar los resultados experimentales.
Ensayos de caracterizacin fsica de los materiales de Construccin Las propiedades de los Materiales se pueden determinar mediante ensayos de caracterizacin. Existen ensayos especficos para cada propiedad y tipo de material de Construccin en funcin de su uso. Los resultados son para una muestra de material y un procedimiento de ensayo concreto. Es necesario realizar series de ensayos para calcular los valores caractersticos y medios de cada propiedad. Normalmente se realizan en laboratorio, aunque algunos se pueden realizar en la obra o edificio (in-situ)
Tipos de Ensayos fsicosPropiedades fsicas Propiedades trmicas Propiedades hdricas Propiedades acsticas Reaccin al fuego Heladicidad Durabilidad Ensayos dimensionales Balanza hidrosttica y porosimetra Dilatometra (temperatura y humedad) Calorimetra Absorcin por capilaridad Permeabilidad al agua Permeabilidad al vapor de agua Absorcin acstica Aislamiento acstico Combustibilidad Resistencia a fuego Ciclos hielo / deshielo Ambientes agresivos Ciclos envejecimiento
Ensayos dimensionales Se realizan para conocer las dimensiones de una muestra de material. Para medidas lineales se utilizan equipos graduados que se comparan con la muestra (reglas, calibres). Para medidas volumtricas se utilizan recipientes con agua graduados (volumenmetros y picnmetros). La escala utilizada determina el error de la medida.
Ensayos dimensionales (longitudes)
Calibre de Medida o Pie de Rey
Ensayos dimensionales (volmenes)Picnmetro Volumenmetro
Ensayos de balanza hidrosttica La balanza hidrosttica mide el peso de las muestras. Est equipada con un gancho en la parte inferior para realizar medidas de peso sumergido. Es el equipo de medida que nos da ms informacin. Obtenemos: Peso natural Peso seco Peso saturado Peso sumergido Para obtener el peso seco, es necesario utilizar una estufa para evaporar la humedad natural del material.
Ensayos de balanza hidrosttica
Balanza hidrosttica
Medida peso sumergido
Ensayos de Desecacin de muestras
Estufa elctrica para desecacin de muestras (200 C)
Ensayos de Porosimetra Se realizan para determinar la porosidad y el tamao de los poros de una muestra de material. La porosidad se mide con la balanza hidrosttica y el picnmetro o volumenmetro. El tamao de los poros se determina mediante un Porosmetro (de Helio, Mercurio, etc.). Consta de una bomba que introduce un fluido en los poros del material y mide la presin necesaria para que se introduzca (depende del tamao de los poros).
Ensayos de Porosimetra
Estructura de un material poroso
Porosmetro de Mercurio
Ensayos de Dilatometra Miden la variacin dimensional de una muestra de material cuando sufre cambios de temperatura o humedad. El equipo que se utiliza consta de un elemento de medida (longitud) o varios (volumen) y de un generador de calor o de humedad. El desarrollo del ensayo requiere de un tiempo para que la muestra modifique sus dimensiones. Se obtiene el Coeficiente de dilatacin trmica () o el Coeficiente de entumecimiento ().
Ensayos de DilatometraFuente de calor
Comparador
Muestra
Ensayo de dilatacin trmica
Ensayos de Dilatometra
Comparador
Muestra
Ensayo de entumecimiento
Ensayos de Calorimetra Se utilizan para determinar los parmetros trmicos de una muestra de material. Parmetros: Calor especfico Coeficiente de conductividad trmica Inercia trmica
Se realizan en calormetros o cmaras aisladas trmicamente. Requieren de una fuente de calor (o fro) y de elementos de medida de la temperatura (termmetros).
Ensayos de Calorimetra (Calor Especfico)
Equipo de calorimetra
Calormetro
Ensayos de Calorimetra (Conductividad Trmica)
Termmetro electrnico
Ensayo de conductividad trmica
Ensayos de Calorimetra
Ensayos de Calorimetra (Inercia Trmica)
Resultado ensayo de inercia trmica (retardo de onda)
Ensayos de Succin por capilaridad Se utilizan para determinar la cantidad de agua absorbida por capilaridad de una muestra de material. Se sita la muestra con su superficie inferior en contacto con el agua de un recipiente. Se mantiene la muestra en agua durante 24 horas. Se mide la altura que alcanza el agua y se pesa la probeta. El resultado se da en gramos de agua por superficie de la muestra en contacto con el agua y altura de mojado.
Ensayos de Succin por capilaridad
Ensayo de absorcin
Mecanismo de succin por capilaridad
Ensayos de Permeabilidad al agua Se utilizan para determinar la permeabilidad de una muestra de material al agua lquida. Se aplica agua a presin sobre la superficie de la muestra y se mide el flujo de agua que la atraviesa. Los aparatos utilizados se llaman Permeabilmetros. Como resultado se indica la presin de agua aplicada y la masa de agua que atraviesa la muestra por unidad de espesor y por unidad de superficie y de tiempo.
Ensayos de Permeabilidad al agua
Permeabilmetro
Principio de funcionamiento del ensayo
Ensayos de Permeabilidad al Vapor Se utilizan para determinar la difusividad de una muestra de al vapor de agua. Se sita la muestra entre dos ambientes de humedad controlada y se mide la masa de vapor de agua que atraviesa la muestra por unidad de espesor y por unidad de superficie y de tiempo. El resultado se refiere normalmente a la resistividad al paso de vapor de agua (inverso de la difusividad).
Ensayos de Permeabilidad al Vapor
Ensayo de difusin de vapor
Ensayos de Absorcin acstica Se utiliza para evaluar la cantidad de energa acstica absorbida por una muestra de material. Se utiliza un tubo de ondas estacionarias (tubo de Kundt) y se mide la reduccin de energa sonora. La onda emitida es conocida y se mide la onda reflejada (energa emitida menos energa absorbida). Determina el Coeficiente de absorcin acstica para una gama de frecuencias determinadas.
Ensayos de Absorcin acstica
Tubo de Kundt (ondas estacionarias)
Mecanismo de absorcin acstica
Ensayos de Aislamiento acstico Sirven para determinar la capacidad de impedir el paso del sonido de un elemento constructivo. Se realizan en cmaras, divididas por el elemento constructivo. En un lado de la cmara se emite una presin sonora conocida y en el otro se mide la presin sonora que ha atravesado el elemento en estudio. La diferencia entre presin sonora emitida y transmitida es el aislamiento del elemento para las frecuencias estudiadas.
Ensayos de Aislamiento acstico
Cmara de reverberacin
Cmara anecoica
Ensayos de Combustibilidad Se utilizan para clasificar los materiales de construccin segn su grado de Reaccin al fuego. Se calienta una muestra de material aplicando sobre su superficie una llama. Se mide la combustibilidad (si arde y produce llama o humos) y el aporte calorfico de la muestra. La clasificacin de los materiales se realiza de acuerdo con la normativa espaola y europea (Euroclases).
Ensayos de Combustibilidad
Clases de Reaccin al fuego (clasificacin derogada)
Equipo de ensayo de Reaccin al fuego
Ensayos de Comportamiento a fuego Se realizan para determinar el comportamiento de una muestra de material frente a una accin de fuego. Se calienta la muestra en escalones de temperatura y se pesa. Se determinan los cambios de masa y de dimensiones de la muestra a cada temperatura.Mufla para ensayos de fuego (1500 C)
Ensayos de Resistencia a fuego Sirven para determinar el tiempo en que un elemento constructivo mantiene sus propiedades frente a la accin de un fuego. Se realizan en hornos de grandes dimensiones. Clasificacin Europea : (Designacin + tiempo en minutos en mdulos de 15 min) Aislamiento (I) Capacidad Portante (R) Integridad (E)
Ensayos de Resistencia a fuego
Horno de ensayo de Resistencia a fuego
Ensayos de Ciclos hielo / deshielo Se utilizan para determinar la Heladicidad de una muestra de material. La muestra se satura de agua y se introduce en la cmara de hielo / deshielo. La cmara est dotada de un programador que alterna periodos de hielo (- 10 C) y de deshielo (10 C). Cada varios ciclos se mide y pesa la muestra para determinar los daos producidos.
Ensayos de Ciclos hielo / deshielo
Cmara de hielo / deshielo
Ensayos en Ambientes agresivos Se utilizan para determinar la durabilidad de una muestra de material frente a la accin de ambientes agresivos. Se realizan en cmaras preparadas para simular los ambientes agresivos (salino, rayos UVA, etc.) Se aplica la accin durante periodos de tiempo controlados y se mide y pesa la muestra. Tambin se realizan medidas de prdida de propiedades fsicas (brillo, color, densidad, mecnicas).
Ensayos en Ambientes agresivos
Cmara de Xenn (rayos UVA)
Cmara de Niebla Salina
Ensayos de Envejecimiento (ciclos) Se utilizan para simular la accin del clima en los materiales a lo largo del tiempo (durabilidad). Se ensayan muestras de material en cmaras climticas. Se aplican ciclos combinados de humedad / secado y fro / calor. Es necesario calibrar los ciclos para determinar la equivalencia entre ciclos y aos de envejecimiento. Cada cierto nmero de ciclos se miden las propiedades fsicas de la muestra.
Ensayos de Envejecimiento (ciclos)
Cmara climtica
Ciclos de envejecimiento acelerado
Tema 4: Ensayos fsicos de Caracterizacin de Materiales.1. Ensayos dimensionales. 2. Ensayos de materiales porosos: balanza hidrosttica y Porosimetra. 3. Dilatometra y calorimetra. 4. Caracterizacin hdrica. 5. Caracterizacin acstica. 6. Combustibilidad y comportamiento al fuego. 7. Ensayos en ambientes agresivos.MATERIALES DE CONSTRUCCIN Curso 2008-2009. EUAT. Campus de Guadalajara Profesor Gonzalo Barluenga Badiola
Bibliografa de consulta recomendada Normas de ensayo UNE-EN. Cdigo Tcnico de la Edificacin (CTE): Parte II: Documentos Bsicos. Seguridad en caso de incendio. DB-SI. Seguridad de utilizacin. DB-SU. Proteccin contra el ruido. DB-HR. Salubridad. DB-HS Habitabilidad. Ahorro de energa. DB-HE.