Propiedades de los materiales de construcción

En la ciencia de los materiales, es posible clasificar los materiales básicos en tres categorías, pero en la construcción, se ha vuelto común distinguir los materiales según las áreas de uso y las principales características.
Las principales propiedades de los materiales de construcción se pueden dividir ampliamente en varios grupos, tales como:

• Propiedades físicas.
• Propiedades mecánicas.
• Propiedades químicas.
• Propiedades físico-químicas (cinética química).
• Propiedades termales.

Clasificación de materiales de construcción

En ciencia de materiales, es posible clasificar los materiales básicos en tres categorías:

• Metales
• Polímeros
• Cerámica

Pero en la construcción, se ha vuelto común distinguir los materiales según áreas de uso y características principales: materiales de construcción y materiales de protección.
Los materiales de construcción son materiales que tienen la propiedad de resistir contra fuerzas significativas:

• Piedras
• Terracotas
• Madera
• Concreto
• Metales
• Etc.

Los materiales protectores son materiales que tienen la propiedad de recubrir y proteger los principales materiales de construcción:

• Recubrimientos
• Pinturas
• Betún
• Etc.

Propiedades de los materiales de construcción

Las principales propiedades de los materiales se pueden dividir en varios grupos, tales como:

• Propiedades físicas: (dimensión; densidad; densidad de diferentes condiciones; porosidad; humedad, etc.),
• Propiedades mecánicas: (resistencia a la compresión, a la tracción, a la torsión, etc.)
• Propiedades químicas: (alcalinidad, acidez, etc.)
• Propiedades fisicoquímicas: (absorción, permeabilidad, contracción e hinchamiento, etc.)
• Propiedades térmicas: (dilatación, resistencia al fuego y comportamiento, etc.)

Algunas características físicas y propiedades comunes de los materiales de construcción son:

• Propiedades relacionadas con la masa y el volumen:
  • Masa específica
  • Densidad
  • Porosidad, densidad
• Propiedades relacionadas con el agua:
  • Humedad
  • Permeabilidad
  • Grado de absorción de agua
  • Variación de la dimensión en función del contenido de agua
• Propiedades termales:
  • Resistencia al fuego y comportamiento
  • Calor especifico
  • Coeficiente de expansión termal

Las principales características y propiedades mecánicas de un material son: resistencia a la compresión, resistencia a la tracción, módulo de formación, módulo de electricidad, etc.
Los materiales de construcción deben:

• Poseer ciertas propiedades técnicas
• Se puede trabajar fácilmente
• Sea económico.

La ciencia de los materiales se esfuerza por relacionar las propiedades macroscópicas de los materiales con su estructura microscópica.
La tecnología de materiales se ocupa de los campos de aplicación de la ciencia de los materiales al arte de la construcción (a saber: elección de materiales, determinación de sus características, conocimiento de sus propiedades, técnicas de implementación, métodos de prueba, desarrollo de nuevos materiales o sistemas de materiales).

Tipos de materiales de construcción

Aquí hay ahora una lista de materiales comúnmente utilizados para el hábitat y sus propiedades, si son específicas.

Metales

• Térmico > metal
• Resistencia mecánica > el metal es generalmente muy fuerte y varía de frágil a elástico. Esto puede hacerlo atractivo para roles estructurales.
• Permeabilidad > generalmente impermeable a todas las transferencias, pero puede estar sujeto a diversas corrosiones químicas que conducen a su destrucción.
  Como hemos visto, el metal no tiene absolutamente ningún interés en términos de confort en el hogar, por lo que su papel sólo puede condicionarse a, posiblemente, un papel estructural, teniendo en cuenta que debe ser el mínimo posible. Si puedes prescindir completamente de su presencia, eso es aún mejor. Si no puedes, úsalo con mil precauciones.

Como hemos visto, el metal no tiene absolutamente ningún interés en términos de confort en el hogar, por lo que su papel sólo puede condicionarse a, posiblemente, un papel estructural, teniendo en cuenta que debe ser el mínimo posible. Si puedes prescindir completamente de su presencia, eso es aún mejor. Si no puedes, úsalo con mil precauciones.

Madera

• La madera térmica > es un material compuesto que no es ni aislante ni acumulador. Las maderas más ligeras son casi aislantes, las maderas más pesadas son casi acumuladores. Sin embargo, solo se pueden utilizar para estos papeles con precaución, ya que las propiedades del material cambian dependiendo de la dirección en la que se coloque.
• Resistencia mecánica > generalmente muy fuerte y elástica perpendicular a la fibra, débil y quebradiza en la otra dirección.
• Permeabilidad > variable según la especie, la veta de la madera y su sección, la permeabilidad a menudo sigue siendo ideal. Hermético al aire y al agua, pero permeable al vapor.

La madera es un material ideal para la construcción, pero no es adecuado si solo se utiliza. Debe casarse con aisladores reales y acumuladores reales (esta conclusión solo es válida para la región central). Es un material que se mimetiza casi a la perfección con el funcionamiento de nuestro organismo, justo después de la arcilla.

Piedra

• Térmico > generalmente acumulador. Algunas piedras volcánicas son aislantes.
• Resistencia mecánica > resistente y quebradiza. A veces tiene diferentes resistencias dependiendo de la dirección de los materiales.
• Permeabilidad > siempre estanca al aire, no necesariamente estanca al agua, desde ligeramente permeable al vapor hasta impermeable al vapor de agua.

La piedra es una buena elección de acumulador. Generalmente también se le puede dar una función portante, sin embargo, siempre es necesario unir los diferentes bloques de piedra, lo que mezcla las propiedades de la propia piedra con las del material que une los bloques. Esto puede modificar mucho el resultado final, especialmente en términos de permeabilidad.

Tierra cruda (arcilla):

• Térmico > acumulador. Es posible convertirlo en aislante mezclándolo con fibras vegetales.
• Resistencia mecánica > baja y plástica o dura y quebradiza según el nivel de humedad.
• Permeabilidad > Impermeable y hermético, permeable al vapor de agua.

La arcilla es el acumulador ideal. Su implementación permite su uso como soporte o en combinación con la madera. Es el material más adecuado para nuestro cuerpo. Es posible construir una vivienda ideal para el ser humano solo con tierra cruda, es el único material que lo permite.

Terracota:

• Térmico > acumulador. Es posible convertirlo en aislante mezclándolo con aire durante o después de la cocción (células).
• Resistencia mecánica > resistente y quebradiza.
• Permeabilidad > estanca al aire y al agua (salvo fallo de cocción), poco permeable al vapor de agua. La permeabilidad de la terracota (a todo) aumenta con el tiempo hasta que el material se vuelve completamente poroso.

La terracota maciza es un buen acumulador, pero también puede ser un correcto aislante en grandes espesores (y con mucho aire). Este material es muy similar a la piedra, pero es más fácil de trabajar porque se le puede dar la forma deseada antes de la cocción.

Yeso (sulfato de calcio):

• Térmico > acumulador. Es posible hacerlo aislante mezclándolo con fibras (cáñamo o celulosa por ejemplo)
• Resistencia mecánica > Baja y quebradiza pero puede reforzarse con fibras (celulosa, vidrio)
• Permeabilidad > hermética pero no estanca, que absorbe fácilmente y que acaba alterando sus propiedades.

El yeso no tiene a priori cualidades extraordinarias, sin embargo su gran facilidad de aplicación (no agresivo para la piel, fraguado muy rápido) así como su facilidad de fabricación (cocción a 150°C) lo convierten en uno de los más novedosos. utilizado en la construcción nunca.

Hormigón de cal (carbonato de calcio + arena):

• Térmico > acumulador. Es posible hacerlo aislante provocando una reacción con el aluminio (provocando una dilatación del material durante su fraguado: hormigón celular), o mezclándolo con fibras (cáñamo por ejemplo)
• Resistencia mecánica > resistente y quebradiza.
• Permeabilidad > estanca al aire y al agua, permeable al vapor de agua a ligeramente permeable al vapor de agua (dependiendo del grado de hidraulicidad de la cal).

El hormigón a la cal, o mortero de cal, es el aliado habitual de la piedra y el ladrillo. Tiene propiedades similares y la capacidad de trabajarse en estado plástico antes de secarse para convertirse nuevamente en piedra.

Hormigón de cemento (así como bloques de cemento):

• Térmico > acumulador. Es posible hacerlo un poco aislante mezclándolo con materiales aislantes durante la implementación.
• Resistencia mecánica > muy resistente y muy frágil. Es posible mezclarlo con acero para dar al conjunto las capacidades combinadas de los dos materiales.
• Permeabilidad > hermético, poco permeable al agua, muy poco al vapor de agua. El cemento puede contener mucha agua pero la libera muy lentamente Por lo tanto, generalmente siempre está más húmedo que el ambiente en el que se encuentra, lo que lo hace incompatible con todos los materiales biodegradables (madera, fibras) que contiene. Debe desconectarse.

El hormigón de cemento es un producto que se debe utilizar con conocimiento de causa. Su extraño comportamiento con la humedad lo hace casi incompatible con la mayoría de los demás materiales, que se estropean en presencia de humedad constante. El cemento en sí solo tiene una durabilidad limitada, ya que al igual que la terracota, acaba desintegrándose por sí solo, según un proceso aún poco conocido (muy lento, alrededor de un siglo). Este producto es un buen acumulador de calor pero es más compatible con el funcionamiento biológico de los hongos que con el de los humanos. Úselo solo con moderación o no lo use en absoluto.

Fibras vegetales o animales:

• Térmico > aislamiento.
• Resistencia mecánica > baja a fuerte y elástica.
• Permeabilidad > permeable al vapor de agua. Generalmente permeable al agua, a menos que las fibras estén muy apretadas y/o recubiertas con un material repelente al agua. Generalmente transpirable, salvo que las fibras estén muy apretadas.

Son muchas las fibras de las que podemos sacar productos aislantes de todo tipo. Si bien son naturales, estos productos son biodegradables y pueden ser destruidos por las criaturas que los consumen o por hongos si la humedad es alta y constante. Todas estas fibras tienen la capacidad de no perder su poder aislante incluso si la humedad es alta.

Fibras sintéticas:

• Térmico > aislamiento
• Resistencia mecánica > baja a fuerte y elástica.
• Permeabilidad > Generalmente permeable al aire y al agua, excepto tejido específico. Permeables o impermeables al vapor de agua, según el proceso de fabricación.

Los aislamientos a base de fibras sintéticas, para los que no son automáticamente completamente impermeables al vapor de agua, tienen el inconveniente de perder su poder aislante en presencia de agua (entonces adquieren las propiedades acumulativas/conductoras del agua). La implementación los hace entonces impermeables al vapor de agua protegiéndolos con una barrera de vapor impermeable, lo que los hace de hecho inadecuados para su uso como aislamiento en una vivienda.