INGENIERA CIVIL-UNC

NUEVOS MATERIALES USADOS EN LA INDUSTRIA DE LA CONSTRUCCION

I. INTRODUCCIONMateriales de construccinSon los elementos empleados en la edificacin de residencias, monumentos y obras pblicas.En el sector de la construccin, que vive desde hace aos un verdadero auge mundial, esta sentencia se cumple. La multiplicacin de las edificaciones ha facilitado la experimentacin con novedosos materiales, que dan respuesta a los nuevos retos y a los antiguos problemas con los que los arquitectos se enfrentan en las obras.En los albores de la civilizacin, el barro, la piedra y la madera eran los tres elementos bsicos para realizar cualquier tipo de construccin. El uso de la madera, muy empleada sobre todo en las regiones lluviosas del norte de Europa, con abundante masa forestal, deriv en un tipo de construccin prcticamente dominada por la carpintera. En el sur del continente europeo, y en las zonas ms clidas del planeta, la humanidad se vio forzada a servirse de la piedra para erigir sus casas, fortalezas o infraestructuras. Y de ah, surgieron los albailes, los grandes arquitectos y los mayores hallazgos en edificacin, al menos, en el mundo antiguo.Roma, segn todos los expertos, es quizs la mxima expresin de una arquitectura compleja en la Edad Antigua y uno de los primeros pueblos en experimentar con materiales de construccin. No en vano, fueron los ingenieros romanos los pioneros en utilizar hormign en la construccin de sus edificios.

Foto: cortesa de Sacyr Valle hermosoA mediados del siglo XIX, con la Revolucin Industrial en pleno auge, aparece el hierro y a finales de ese siglo, los perfiles, cuenta Juan Monjo, experto del CSIC y director delInstituto de Ciencia de la Construccin Eduardo Torroja. El cemento portland tambin se inventa a finales del XIX, y a principios del XX surge el hormign, que ya fue empleado por los romanos. En opinin de Monjo, la irrupcin del hormign caus una verdadera revolucin en el mundo de la construccin. Su principal ventaja es que es un material moldeable que se adapta, seala. Con l se ampla mucho el margen de maniobra para construir, aunque pronto, en los aos cuarenta y cincuenta del siglo pasado, los arquitectos se dieron cuenta de que las armaduras de hierro del hormign armado se oxidaban con el tiempo.Esa corrosin de los materiales que componen el hormign, espole a los centros de investigacin de las principales compaas a buscar compuestos que pudieran sustituir a las barras de acero. Entonces se empez a pensar en las fibras. La fibra de vidrio se emple primero para hacer telas y poco despus se comenz a utilizar como refuerzo del hormign y el yeso, dice el experto del CSIC. De lo que se trataba, subraya Monjo, era de paliar los problemas de envejecimiento de los materiales. Adems de la fibra hecha con pequeos hilos de vidrio, surgieron otros compuestos, como el asbesto, una fibra mineral que pronto, a principios de los aos noventa del pasado siglo, se consider problemtica, ya que su uso podra provocar cncer entre los habitantes de los futuros edificios. Tambin lleg la celulosa, que combinada con el yeso, deriv en productos tan populares como el pladur.II. OBJETIVOS Conocer ms sobre los nuevos materiales de construccin. Ver su uso y sus propiedades de los materiales nuevos en la industria de la construccin.

III. MARCO TEORICOMateriales compuestos

El primer material compuesto utilizado por el hombre moderno fue el hormign armado, comenta el director del Instituto de Ciencia de la Construccin Eduardo Torroja. Sin embargo, la corrosin del metal integrado en el cemento, anim a los investigadores a crear otros materiales ajenos a la oxidacin y envejecimiento producidos por el medio ambiente. Y como posible solucin a estos problemas, comienza a hablarse en los aos setenta de dos logros especiales: 1) POLIESTIRENO EXPANDIDO(EPS)El EPS por el hechp de ser una espuma rigida y ligera, aunque extraordinariamente fuerte y resistente pemite aplicaciones exepcionales en ingeniera civil.Auque poco conocidas en nuestro pas no se tgrata de aplicaciones nuevas ya que se llevan utilizandonde en otros pases de europa hace mucho tiempo.Es un material adecuado enla ingeniera civil, debido principalmente a: Su efecto aislante: evita que se congele el subsuelo, eliminando los problemas producidos por la congelacin descongelacin del sustrato. Suresistencia mecanica y su cohesion: permite la construccin de estructuras con una enorme resistencia vertical y horizontal.

Caractersticas del EPS aplicado a obra civilLa idoneidad del EPS para las aplicaciones de obras civil se debe a las caractersticas intrnsecas del material: Muy bajo peso y ligereza. Buen comportamiento bajo carga permanente esttica y dinmica. Estructura celular cerrada que conlleva una mnima absorcin de humedad. Resistencia a las heladas. Fcilmente manipulable. 100% ecolgico.

OTRAS APLICACIONES Construccin de carreteras libres de asentamiento. Elevacin y drenaje de campos deportivos, parques y zonas de csped Elevacin libre de asentamiento de espacios y terrenos para aparcamiento. Reduccin de carga mediante relleno para reforzar pasos elevados y alcantarillas mediante elevacin de rampas de entrada y salida. Reduccin de cargas laterales reforzando cimentaciones de pilotes de restauracin de zonas urbanas.

2) LA FIBRA DE CARBONO Y LA FIBRA DE VIDRIO.

Foto: cortesa de Creative CommonsDe todos modos, en la actualidad, el hormign armado contina siendo el material estrella en el mundo de la construccin, sobre todo por su precio. Es mucho ms econmico que los modelos elaborados a partir de fibra de vidrio y ms an que los compuestos con fibra de carbono. Resistencia de las fibras de carbono y vidrioLos compuestos armados con carbono pueden ser hasta diez veces ms caros que los confeccionados con vidrio. Los cuatro rascacielos que se edifican en la antigua Ciudad Deportiva del Real Madrid, por ejemplo, se construyen con un compuesto especial de hormign armado reforzado.El hormign con fibras suele utilizarse para masas ms pequeas, normalmente sirve para hacer cajones, tambin se utiliza en las cubiertas, indica Juan Monjo. El tejado de la ampliacin del Museo Reina Sofa, del arquitecto francs Jean Nouvel, est hecho de polister reforzado con fibra de vidrio, constata. Pero hay ms. A la espectacular cubierta fucsia del nuevo anexo del convento del siglo XVIII en el que el Estado espaol atesora una de las ms exquisitas colecciones de arte contemporneo del mundo, le acompaa otro compuesto de reciente invencin, el Ductal, de la cementera francesaLafarge.

3) HORMIGN ARMADO CON FIBRAS METLICAS Resistente DuctalResistentes a todo tipo de agresiones de origen externo, como la abrasin, la polucin, los rasguos. Por si fuera poco, el Ductal, segn sus inventores de Lafarge, tiene una resistencia entre seis a ocho veces superior a la del hormign convencional. Pero lo que resaltan en la compaa francesa, sobre todas las propiedades del nuevo hormign, es su extremada ductilidad, su flexibilidad. Su comportamiento dctil permite ser utilizado para crear formas increbles, construir columnas delgadas y a la vez muy resistentes, como las que caracterizan a la ampliacin del museo que alberga en Madrid el Guernica de Picasso.

Foto: cortesa de Creative CommonsEs verdad que con estos nuevos materiales los arquitectos han podido planear y erigir edificaciones con formas inverosmiles, comenta el experto del CSIC (consejo superior de investigacin cientfica) Juan Monjo citando a Frank Gerhy, Rem Koolhaas o Santiago Calatrava. Aunque todas sus construcciones siguen mantenindose dentro del clculo fsico y matemtico ms estricto, matiza. La tendencia comn de estos nuevos compuestos, sin embargo, es bien simple: Conseguir materiales que con menos espesor ofrezcan ms tenacidad, ms resistencia, resume Monjo.4) VIDRIO EN LOS PUENTESEl uso de la fibra de vidrio para reforzar el hormign se practica mucho en la construccin de puentes y edificios cercados por el mar o muy en contacto con un medio ambiente hmedo. Y al hacer puentes y edificaciones rodeadas de agua se dedica precisamente la empresa canadiensePultrall. Promociona, a decir suyo, un material revolucionario para la construccin de puentes y edificios en medios acuticos, muy expuestos a la corrosin producida por el continuo contacto con el agua de pilares y columnas. Se llama barra de refuerzo V-ROD y est compuesta por fibra de vidrio.

Foto: cortesa de Creative CommonsLa corrosin del hormign armado la causan el fro, la lluvia, el viento, la humedad, y el agua en el caso de los puentes, explica Marc-Andr Drouin, ingeniero de Pultrall, una empresa joven, nacida en Montreal hace justo 20 aos. La fibra de vidrio es extremadamente resistente a la corrosin, al igual que la fibra de carbono, aunque sta es mucho ms cara por su especial proceso de fabricacin, seala Drouin. La fibra de vidrio, adems, es dos veces ms resistente que el acero por el mismo dimetro de material, aade. Esto significa que para muchas construcciones existe la posibilidad de reducir el volumen de las columnas al no tener que introducir tanta armadura en el hormign, apostilla el ingeniero canadiense.Elevado costoEl inconveniente de la fibra de vidrio es su precio, aunque si se analiza el costo de mantenimiento de la estructura, a largo plazo, el empleo del vidrio puede salir ms econmico que el del hormign convencional. ESTA FIBRA NO NECESITA CASI MANTENIMIENTO Y DURA MUCHOS MS AOS QUE EL HORMIGN ARMADO, que no sobrepasa las siete dcadas, comenta Marc-Andr Drouin.

El ingeniero de Pultrall refrenda los aciertos de la compaa con el vidrio a partir de la enumeracin de numerosas obras emprendidas por la empresa en EE UU y Canad, donde el ao pasado erigieron 15 puentes. En Estados Unidos actan sobre todo en Florida, un lugar cuyas especiales condiciones climticas de la regin han impulsado a los constructores a utilizar compuestos resistentes a la humedad y el agua en sus edificios.Y los hospitales. La fibra de vidrio no tiene conductividad elctrica, lo que la hace especialmente interesante para la construccin de hospitales o centros sanitarios, apunta Drouin. En los hospitales se utilizan equipos especialmente sensibles a la electricidad, hay enfermos, prosigue el norteamericano. La fibra de vidrio es un compuesto con mucho futuro, poco a poco lo vamos a ver, concluye.5) PILARES CON CHALECOS ANTIBALAS (KEVLAR)Muchos puentes en todo el mundo tienen columnas o pilares que no estn preparados para soportar el impacto de un vehculo pesado, asegura Ren Pinzelli, consultor de sistemas de fibras avanzadas deDuPont. Y las consecuencias de un colapso estructural a causa del impacto pueden ser enormes en trminos humanos y econmicos, seala. El ingeniero de la empresa que invent la fibra de kevlar utilizada para fabricar los chalecos antibalas recuerda que un elemento estructural de un puente puede llegar a absorber el 80% de la energa producida por el golpe de un vehculo. Para que el pilar pueda soportar la carga derivada del impacto, es necesario asegurar que tanto la fuerza de flexin como la deformidad de la columna son adecuadas, explica Pinzelli.

Los ingenieros de DuPont han resuelto este problema con el revestimiento con kevlar de determinadas columnas en puentes y edificios. Este material, cinco veces ms resistente que el acero, se aplica en lminas que rodean al objeto en cuestin, columnas o pilares maestros en la mayora de los casos. No en vano, el kevlar se dise para repeler la fuerza de las balas y proteger de sus enemigos a los soldados del Ejrcito estadounidense.El recubrimiento con kevlar es ideal tanto para el incremento de la capacidad de carga de las columnas de puentes y edificios, como para la rehabilitacin de elementos de hormign con armadura oxidada, pasando por la elevacin de la ductilidad de las columnas en zonas con riesgo ssmico y por la proteccin de columnas de los impactos de vehculos pesados, enumera Ren Pinzelli.La habitacin de la tormentasFrenar los tremendos efectos de la naturaleza en zonas expuestas a ciclones, tornados y huracanes. Esta es una de las aplicaciones del kevlar, que la ingeniera DuPont promociona, sobre todo en pases como EE UU o Japn. El revestimiento de kevlar dentro de paneles reforzados, proporciona la resistencia necesaria en los refugios contra tornados, aseguran en la firma estadounidense.

Acta, textualmente, como un nido de seguridad que para y desva los escombros producidos por un tornado, matizan. El stormroom literalmente habitacin de la tormenta6) CARBONO POR LOS AIRESLa fibra de carbono es un compuesto esencial en la fabricacin de los dos ltimos aviones de las principales compaas aeronuticas del mundo: el A-380, de la europeaAirbus, y el 787, de la estadounidenseBoeing.El uso de materiales compuestos en los aeroplanos se remonta a los aos setenta. En esa dcada, Boeing comenz a emplear la fibra de carbono en su modelo 747. Tan slo se trataba del 1% de los materiales utilizados, siendo la gran mayora aluminio, acero y titanio. Con los modelos 757 y 767, el porcentaje aument hasta el 3%. Con el 787, dicha proporcin representar el 50% de la estructura del avin.

Foto: cortesa de AirbusLa ductilidad del carbono, por lo dems, permite construir mayores piezas y, por consiguiente, estructuras ms grandes.

7) HEBRAS DE PROLIPROPILENOQu son las hebras de polipropileno? Para qu se utilizan? Cules son las ventajas?Permeabilidad. Resistencia. Conductividad trmica y elctrica.Las distintas prestaciones de este producto son clave para su aplicacin en pavimentos, banquinas, playones, pistas de aviacin, autopistas, muros de contencin, canales, losas, pisos industriales, postes, tuberas, productos premoldeados y revoques de sistemas proyectables.Lashebras de polipropileno son un multifilamento que permite una distribucin uniforme en la masa (varios millones de fibras), manteniendo la homogeneidad de la mezcla durante ms tiempo, distribuyendo mejor los esfuerzos de contraccin interna que provocan, y reduce la figuracin durante la retraccin del hormign producida por el fraguado y el ambiente exterior (lluvia, luz solar, temperatura).

Redefibraes pionera en el pas, inici sus actividades en el mercado Argentino, a partir de la produccin y distribucin de productos textiles especializndose en el sector de los tejidos tcnicos.La empresa se dedica especialmente a brindar soluciones tecnolgicas para la industria de la construccin, de la pintura, de la cermica, el mrmol y la nutica.Ventajas de las hebras Redefibra Reduce las grietas por contraccin plstica Reduce las grietas por temperatura Reduce la permeabilidad Incrementa la resistencia a la flexin Incrementa la resistencia al impacto Suple a la malla electrosoldada No tiene funciones estructurales reduciendo su costoDatos tcnicos Materia Prima: Polipropileno Color: Cristal brillante Longitud de fibras: 25 y 50 mm. Titulo: 135 deniers Forma (Diseo): Monofilamento plano Resistencia a la traccin grs./Deniers: 4-5 Alargamiento Rotura: 17% Resistencia al cido: Alta Conductividad Trmica: Baja Conductividad Elctrica: Baja Absorcin: Cero Punto de fusin: 160-170 C Punto de Ignicin: 480 CDosificacin 600 gr/m3 de hebras de polipropileno en Hormign o Mortero 80 gr de hebras de polipropileno por bolsa de cemento (50Kg) Frecuencia de Hebras en 600 gr = 1.419.000 hebras (esta frecuencia de fibras por m3 aumenta la adherencia de los componentes del concreto).

8) CONCRETO TRANSLUCIDO.

La invencin del concreto translucido corre por cuenta de dos estudiantes mexicanos,se espera que en los aos posteriores el cemento tradicional se vea parcialmente desplazado por este nuevo material, el cual es mucho ms resistente y ofrece mayores beneficios. Otra de las capacidades asombrantes del concreto traslucido es que es mucho mas liviano que el concreto convencional, siendo expresado en porcentaje como un 30 por ciento ms ligero.Fue inventado para el ao 2005, por los ahora ingenieros civiles Joel Sosa Gutirrez y Sergio Omar Galvn. Este ultimo expreso que el cemento traslucido es considerado un material sumamente esttico, donde hay un ahorro considerable de materiales de acabado como el yeso y el barniz.Para la fabricacin del concreto traslucido se utiliza el mismo procedimiento que el realizado para la obtencin del concreto tradicional, el mismo resulta de una mezcla de agregados finos, agregados gruesos, agua y un aditivo, cuya formula aun se mantiene secreta.Tiene la propiedad de ser un material traslucido hasta los dos metros de grosor,por lo que se permite la incorporacin de objetos, imgenes o iluminaras en su interior. Gracias a que sus componentes no se deterioran bajo la presencia del agua, es muy til aplicar este tipo de concreto en obras como presas, taludes y plataformas marinas. Hoy en da, los autores de este invento tienen un total de 15 patentes en Mxico y cuatros a nivel internacional. No obstante, pretenden dar a conocer el producto en pases como la India, Japn, China, Estados Unidos y la Unin Europea. Debido al gran desarrollo que ha tenido a nivel nacional el uso del concreto traslucido, estos recientes ingenieros se vieron con la facilidad de crear una empresa para darle solidez a su producto. Esta empresa es conocida como Concretos Traslucidos S.L.R, la cual esta presente en Mxico desde su ejecucin.Al tratarse de ser un producto nuevo y nico en su gnero,en sus principios el cemento traslucido se encontr envuelto en un mar de polmicas. Galvn, uno de sus inventores, manifest que ante la ola de criticas la empresa certifico el funcionamiento del mismo realizando una serie de pruebas que serian mostradas mas tarde en otros pases del mundo.

La diferencia de precios entre ambos cementos es muy diferente, no obstante hay que destacar que las diferencias del traslucido con relacin al cemento tradicional son muchas, algunas de estas son sus facultades estticas y su altaresistencia. Todas las ventajas de este cemento es lo que ha proporcionado su desarrollo en el mercado de la arquitectura y la construccin. A principios del ao 2000, un joven arquitecto y profesor de la Universidad de Huston, Dr. Bill Price, sorprendi al espectro acadmico y profesional del rea de la arquitectura y la construccin con una ambiciosa propuesta: producir concreto transparente. Equipoarquitectura y construccinde ARQHYS.com.

9) MICROCONCRETOEl microconcreto es un tipo de concreto formulado con componentes micromtricos. Puzolanas, agregados superfinos, aditivos, fibras sintticas y cemento portland. Al fraguarse el resultado es un hormign con variadas caractersticas como: Impermeabilidad, resistencias superiores al hormign comn, adherencia (disminucin de agrietamientos), mejores acabados superficiales, Etc.10) ADITIVO ILUMEl componente mgico que producira el efecto de translucidez de un hormign de hasta dos metros de grosor, se denomina Ilum. Este aditivo le conferira al concreto hasta 15 veces ms resistencia (aprox. 4500 Kg/cm2) con nula absorcin de agua, permitiendo adems el paso de la luz. Entre otras de sus caractersticas tiene un peso volumtrico 30% inferior al comercial y puede fraguar bajo agua.11) LITRACON

Otra de las tecnologas para el mismo fin es la denominada LiTraCon desarrollado por el Arquitecto ron Losonczi a partir de una mezcla de concreto con fibra de vidrio ptica de un rango de dimensin que va desde los 2 milimetros hasta los dos micrones, dispuesta paralelamente en forma de capas o celdas en las diferentes a caras del bloqueAl igual que el anterior el producto ostenta la solidez y resistencia del hormign tradicional. Las fibras se integran en el hormign como aditivo y crean el efecto debido a que estas fibras de vidrio llevan la luz en forma de pequeos puntos a partir de una cara iluminando a la cara del bloque opuesto.A diferencia del primer producto en teora, una pared construida con esta nueva tecnologa [Light Transmitting Concrete] podra tener hasta 20 metros metros de espesor sin reducir la capacidad caracterstica de las fibras pticas de trasmitir la luz.Tambin se pueden construir estructuras importantes, ya que la fibra ptica con que est compuesto este material no perjudica la bien conocida resistencia a la compresin del hormign. Los bloques pueden ser producidos en varios tamaos, teniendo en cuenta que incluyen tambin propiedades de aislamiento trmico.12) POLIESTIRENO "STYROPOR / NEOPOR" Beneficios del Styropor / Neopor (EPS/Poliestireno Expandible): EI uso de Styropor /Neopor como aislante termico en la vivienda proporciona tanto un ahorro energetico como confort de la vivienda. Los productos de Styropor/Neopor son productos 100% reciclables. La mayorfa de los transformadores de Styropor /Neopor a nivel nacional tienen certificaci6n del ONNCCE y del FIDE. OIV1CCi: Ventajas: EI Styropor y Neopor son materiales aislantes. Son materiales ligeros y de fcil transportaci6n. Los productos pueden ser cortados y ajustados fcilmente segn las necesidades del cliente. Los productos de Styropor/Neopor no requieren mana de obra experta para su colocaci6n. Hay ms de 100 productores a nivel nacional.

IV. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONE

Se consigui el fin de poder conocer muchos materiales que aun no se usan en nuestro pas. Es necesario que nosotros como futuros ingenieros conocer la tecnologa que da a da nos aqueja y debemos estar preparados para todo. se logro conocer mas materiales y su uso respectivo en la construccin de ingeniera.