Els materials de construcció són fonamentals en qualsevol projecte, i entendre les seves propietats dels materials de construcció és clau per a estudiants i professionals. Aquesta guia completa explora les característiques més rellevants de les roques, la fusta, la ceràmica, el vidre, els metalls, els polímers i els conglomerants, proporcionant una anàlisi detallada per facilitar el seu estudi i comprensió per la maturitat o qualsevol examen de la universitat. Aquí trobaràs un resum i les característiques principals per aprofundir en cada material.

Les Propietats Fonamentals dels Materials de Construcció

Abans d'endinsar-nos en materials específics, és crucial comprendre les propietats comunes que influeixen en la selecció i el rendiment de qualsevol material en l'obra. La selecció d'un material depèn de les seves qualitats estètiques, la seva aptitud per al treball a què es destinarà, la resistència als agents agressius i, per descomptat, el seu cost (diners i temps).

Els materials poden presentar-se en diversos estats: líquids, pastes, sòlids (granulars o compactes) i gasosos. Poden tenir una construcció homogènia o heterogènia en la textura.

Volums i Pes dels Materials

Entendre el volum i el pes és essencial per a la dosificació i el càlcul estructural:

Fragmentació: Convertir el material en pols molt fina per obtenir volums reals, ja que les partícules diminutes no tenen porus.
Volum aparent/elemental (V): Volum total, incloent-hi els porus (V = VR + hi + ha).
Volum real (VR): Volum del sòlid sense els porus (VR = V - (hi + ha)).
Volum relatiu (Vr): Volum del sòlid més els porus interns (Vr = VR + hi = V - ha).
Volum del conjunt: Què ocupa 1m³ del material.

Pel que fa al pes, distingim entre:

Pes en estat natural (PN): Tal com es troba a la natura (PN = PS (dessecat) + PH2O (variable)).
Pes dessecat (PS).
Pes saturat en un líquid (PSAT): PS + ha · d (densitat líquid).
Pes saturat submergit (PSS): Diferència entre el pes saturat i l'empenta que rep el material submergit.

Densitat, Porositat i Compacitat: Conceptes Clau

Aquestes característiques determinen en gran mesura el comportament d'un material:

Densitat real (dR): dR = PS / VR.
Densitat relativa (dr): dr = PS / Vr.
Densitat aparent (d): d = PS / V.
Porositat aparent (Pa): Relació en % entre el volum de porus accessibles i el volum aparent del material (Pa = ha / V · 100).
Porositat tancada o relativa (Pr): Relació en % entre el volum de porus interns i el volum aparent (Pr = hi / V · 100).
Porositat absoluta (Pabs): Suma de porus accessibles i interns (Pabs = (ha + hi) / V).
Compacitat absoluta (Cabs): Relació entre el volum real i el volum aparent (Cabs = VR / V = 1 - Pabs).
Compacitat relativa (Cr): Relació entre el volum relatiu i el volum aparent (Cr = Vr / V = 1 - Pr).

Altres Propietats Físiques Imprescindibles

Humitat (H): Quantitat d'aigua per unitat de pes sec en % (H = (PN - PS) / PS · 100).
Absorció (Ca): Percentatge d'aigua absorbida en relació a la massa del material (Ca = (PSAT - PS) / PS · 100).
Mòdul de saturació (Ms): Relació entre la porositat aparent i la porositat absoluta (Ms = Pap / Pab). Si Ms ≥ 70%, el material és propens a patir gelades.

Roques: Característiques i Classificació en Construcció

Les roques són la unitat geològica de l'escorça terrestre, formades per diferents agregats, mentre que la pedra és una peça rocosa de volum reduït arrencada i conformada. Els seus elements bàsics són oxigen i silici. Les roques resisteixen bé la compressió, però no la tracció, i les seves propietats es veuen modificades per irregularitats com porus i esquerdes.

Tipus de Roques: Ígnies, Estrato-Cristal·lines i Sedimentàries

Les roques es classifiquen segons el seu procés de formació:

Roques ígnies: Formades pel refredament de magmes fosos.

Granitoides: Com el Granit, format per quars (30%), feldspat (50%) i mica (20%). Molt resistent a la compressió (800-2700 kg/cm²), però sensible a la gelació i caolinització. Utilitzat en llambordes i graves.
Sienita: Anàloga al granit, però amb poc quars; ornamental.
Diorita: De gra gruixut, utilitzada en decoració.
Gabre i Diabasa: De gra gruixut, per ornamentació i ferms de carretera.
Porfíriques: Inclou l'Ofita (molt dura, per llambordes) i la Serpentina (per ornamentació d'interiors).
Volcàniques: Com la Liparita (aïllaments), la Pomes (polir, formigons lleugers), la Perlita (conglomerats aïllants), la Traquita i la Fonolita (construcció i maçoneria), l'Andesita (llambordes) i el Basalt (llambordes). Les Cendres i els Conglomerats volcànics s'usen com a àrids lleugers.

Roques estrato-cristal·lines: Origen sedimentari amb processos posteriors. Microestructura cristal·lina i macroestructura esquistosa. Exemples: Gneis, Micacita (paviments i teulats), Talcocita (refractant) i Filita (teulades).
Roques sedimentàries: Roques eruptives atacades per agents externs. Passen per desintegració, transport, sedimentació i consolidació. Són més estables i menys alterables.

Silícies: Formades per quars, calcedònia o opal. Inclouen Sílex, Graves i Sorres, Sorrenca (perillosa per porositat), Quarsita i Arcosa (refractant), Maciño, Conglomerats i Grauvaca.
Argiloses: Formades per minerals fins. Inclouen Argila (molt plàstica, refractària, per maons), Caolí (argila més pura, per materials refractaris), Marga (per ciment), Filadi i Pissarra (per teulades).
Càlciques: Formades per calci, oxigen i un no-metall.
Calcària: De carbonat càlcic, permeable, per formigons, ciments i obra.
Calcària marmòria i Marbre (cristal·lina, per calor de magmes).
Dolomita: Més dura i pesada que la calcària.
Algeps (sulfat càlcic dihidrat, per guix) i Anhidrita (per conglomerats).

Estructura i Altres Propietats Físiques de les Roques

Estructura: Granitoide, Ofítica, Porfírica, Estratificada, Clàstica (bretxa, pudinga, amigdaloide) i Laminar.
Fractura: Aspecte de les cantonades en trencar-se (Plana, Escalonada, Ondulada, Fullosa, en Estelles, Terrosa, Concoide).
Cohesió: Unió íntima entre partícules (Coherent, Friable, Soltes).
Homogeneïtat: Important en construcció, vigilant defectes com esquerdes, alvèols o nòduls.
Densitat: Les roques intrusives són més denses. La densitat absoluta es pot relacionar amb la resistència a la compressió.
Porositat i Compacitat: Les roques ígnies són poc poroses, les volcàniques molt. Depèn del material cimentant, mida del gra i empaquetament.
Absorció: Relacionada amb la porositat accessible. Molt petita en roques ígnies, 10 vegades més gran en sorrenques.
Capil·laritat: Importància en roques amb partícules fines com les argiles, influenciada per discontinuïtats.

Resistència i Durabilitat de les Roques

Permeabilitat: Augmenta amb l'erosió o dissolució dels porus, pot disminuir si s'omplen. Calcàries impermeables amb esquerdes, sorrenques s'humitegen per capil·laritat, granits no són atacats per l'aigua, argiles augmenten de volum i es tornen impermeables al mullar-se.
Geladicitat: L'aigua en gelar-se (expansió del 9%) dins dels porus pot trencar la roca. Un canvi de temperatura al voltant dels 0ºC és més perjudicial que una temperatura constant baixa. Coeficient de saturació de 0.91 no hauria de causar danys, però experimentalment s'han vist danys amb 0.8.
Propietats Tèrmiques: Baixa conductivitat tèrmica (1/200 la de la plata). Augmenta amb la humitat. Roques poroses tenen menor conductivitat, són bones per aïllament. Alta calor específica i gran inèrcia tèrmica. Es dilaten amb la calor i es contrauen amb el fred, afectant una capa superficial. La dilatació és permanent.
Resistència al Foc: Generalment dolenta, s'accentua amb l'aigua. La temperatura desigual crea tensions internes. Granits tenen baixa resistència, calcàries aguanten fins a 600ºC, sorrenques denses i de gra fi són més resistents.
Resistència a la Tracció: Baixa per la manca de cohesió. Rt = Rc / K (K varia segons el mòdul d'elasticitat). Afectada per l'aigua, estratificació i components.
Resistència a la Flexió: Indica l'aptitud per a llindes, escalons. Rf = 3Pl / (2ab²).
Duresa i Resistència a l'Abrasió: La duresa depèn dels minerals i la cohesió. Roques toves (serrades amb dents), semidures (dents especials), dures (serra de sorra) i molt dures (carborúndum o diamant). L'abrasió és important per a carreteres i voreres.
Elasticitat: Es consideren elàstiques per càrregues de curta durada. Com més compacta i gra fi, més alt el mòdul. Metamòrfiques (7-11·10⁵ kg/cm²), ígnies de gra gruixut i sedimentàries de gra fi (4-7·10⁵ kg/cm²), sedimentàries poroses (< 4·10⁵ kg/cm²).
Resistència als Agents Químics: Resisteixen bé als agents químics. CO2 i atmosferes àcides poden ser negatius. Els minerals ferruginosos s'oxiden i trenquen la pedra. Vigilant la compatibilitat de les juntes.

Talla i Obres de Pedra

La talla de la pedra inclou la divisió, escalabornat i acabat (poliment). S'utilitza en carreus, vorades, carreus petits, maçoneria, pedra de paredar, lloses i llambordins.

Fustes i Suro: Materials Naturals amb Gran Tradició

La fusta ha estat un dels primers materials utilitzats per l'home. Suporta grans deformacions i és part d'estructures i elements provisionals. La seva marcada anisotropia significa que les propietats varien segons la direcció (axial, radial, tangencial).

Estructura de la Fusta

Macroscòpica (de dins a fora):

Medul·la: Teixit fluix i porós, poca resistència.
Duramen: Part més vella, fosca, resistent i durable, usada en construcció estructural.
Albeca: Part més jove, clara, amb anelles (creixement estacional). Zona viva de l'arbre.
Escorça: Capa exterior de protecció.
Líber: Part interior de l'escorça, filaments, poca resistència.
Càmbium: Capa que fa créixer l'arbre.
Radis medul·lars: Magatzem i difusió de la sàvia.

Microscòpica: Cèl·lules traqueals (transport), cèl·lules resinoses (suport) i cèl·lules de parènquima (nutrició).
Composició Química: Principalment cel·lulosa (40-50%), lignina (24-28% que dóna rigidesa), hemicel·lulosa (20-25%), i en menor mesura carboni, hidrogen, oxigen i cendres. També resines, greixos i ceres.

Tipus de Fusta per a la Construcció

Es divideixen en coníferes (resinoses), frondoses i exòtiques:

Coníferes o resinoses (era primària):
Pi silvestre: Fusta espanyola per fusteria i construcció (entramats, fonaments).
Pi laric: De gra fi i homogeni (naval).
Pi negral: Resistent a càrregues estàtiques.
Pi tea o melis: EUA i Canadà, densa i resistent al desgast (fusteria, escales).
Pinnabet: Fusta blanca, poc resinosa (fusteria, grans peces).
Frondoses (era secundària): Millor qualitat, de zones fredes i temperades.
Roure: Marró, dur, resistent, tenaç, poc alterable, fàcil de tallar (obres hidràuliques, bigues antigues).
Faig: Dura, pesada, no bona amb humitat (fusteria, ebenisteria).
Vern: Rosa, dura, molt deformable (fonaments, obres hidràuliques).
Om: Blanc groguenc i vermell fosc, compacta, dura, elàstica (ebenisteria).
Pollancre: Blanca, tova, poca densitat (ebenisteria).
Salze: S'infla amb humitat (tascons en pedreres).
Castanyer: Semblant al roure (fusteria, ebenisteria, entarimats).
Noguer: Albeca blanca i duramen fosc, fàcil de treballar (ebenisteria).
Exòtiques:
Eban: Duramen negre, gra fi (ebenisteria).
Okume: Rosa salmó, poca contracció, fàcil de treballar.
Caoba: Gran qualitat i preu (ebenisteria, parquets).
Balsa: Molt lleugera i resistent (aparells salvavides, aviació).

Propietats Físiques i Mecàniques de la Fusta

Anisotropia: Propietats diferents en direcció axial, radial i tangencial.
Humitat: Influeix en totes les propietats. Pot ser aigua de constitució, saturació o lliure. La fusta és higroscòpica. La humitat en fusta verda pot ser superior al 100%. Estats: saturada (30%), semiseca (30-23%), comercialment seca (23-18%), assecada a l'aire (18-13%), dessecada (<13%), anhidra (0%).
Deformabilitat: Canvia de volum amb la humitat (dilatació-contracció). En assecar-se, no hi ha contracció axial, però sí radial (6%) i tangencial (9-18%). Es classifiquen per la seva contracció volumètrica: dèbil, mitjana o forta.
Pes específic: Varia amb la lignificació i la humitat (mesurat amb 15% d'humitat).
Propietats Tèrmiques: Es dilata amb la calor i es contrau amb el fred. Mal conductor de la calor, per tant, bona aïllant.
Propietats Elèctriques: Seca és bon aïllant elèctric. La resistivitat creix amb el pes específic i és major en fustes amb olis i resines.
Durabilitat: Resistent als atacs d'organismes destructors (fongs, insectes) depèn de l'humitat, alternances d'humitat i sequedat, i contacte amb el terreny.
Duresa: Resistencia a la penetració i el ratllat, important per paviments i treballar-la. La duresa transversal és major que la longitudinal, i el duramen és més dur que l'albeca. La fusta vella és més dura que la jove.
Resistència a la Compressió: Augmenta al baixar la humitat del 30%. Màxima resistència en direcció axial. Com més pes específic, més resistència.
Resistència a la Tracció: Molt bona en la direcció de les fibres, però no perpendicularment. L'anisotropia és més important que en compressió.
Resistència a Tallant: Capacitat de resistir forces de lliscament. La paral·lela a les fibres produeix la ruptura. S'utilitzen cargols i peces metàl·liques en les unions.
Resistència a la Flexió: Utilitzada en elements prismàtics (llindes, escalons). No resisteix bé en direcció radial o tangencial. Rf = 3Pl / (2ab²).
Elasticitat: El límit elàstic és difícil de determinar. El mòdul varia segons l'espècie, humitat i direcció de l'esforç.
Fatiga: Límit de fatiga és la tensió màxima que pot suportar sense trencar-se.
Fissilitat: Propietat de trencar-se seguint les fibres (útil per tallar llenya, baixa per unions amb claus).

Defectes i Destrucció de la Fusta

Defectes: Nusos (perillosos per tracció), fibres tortes (pèrdua de resistència), fibres entrellaçades, excentricitat del cor, doble albeca, entreescorça, lupies i berrugues, clivelles (esquerdes longitudinals per gelada, dessecació) i bosses de resina.
Destrucció: Principalment per podridura (fongs, necessiten aire i humitat >20%) i insectes xilòfags (corcs, tèrmits).

Qualitat de la Fusta i Unions

La fusta es classifica en classes (primera, segona, tercera, quarta) segons la presència de nusos, podridura o gemmes. Les unions s'adapten al tipus d'esforç a suportar (compressió, tracció, flexió, cantell).

Tipus d'Elements de Fusta

Taulell contraxapat: Làmines amb fibres oposades.
Fusta laminada: Fibres en la mateixa direcció, millor resistència.
Fusta comprimida: Volum d'aire reduït.
Fusta amb tractaments especials: Impregnació amb productes (metalls fosos) per millorar duresa i resistència.

Suro: Aïllament Natural

Procedeix de l'escorça de la surera. Utilitzat per aïllament tèrmic des del segle XVII. Està format per cel·lulosa (20-30%), matèries nitrogenades (10-12%) i suberina (50-60%). És una matèria morta, amb cèl·lules foradades que oposen resistència al pas de la calor (impermeable).

Les seves propietats inclouen un baix pes específic (170-240 kg/m³), flexibilitat, elasticitat, inalterabilitat amb la humitat i resistència a la podridura. Crema lentament.

Usos en construcció: Aïllament tèrmic (conductivitat 0.0038), absorció acústica, absorció de vibracions (màquines), rajoles i panells, i juntes de dilatació (flexibilitat del 50%).

Ceràmica: Història i Innovació en Materials

La ceràmica és una de les indústries més antigues. Ha evolucionat des de peces assecades al sol fins a productes cuits al forn amb estucats i esmaltats. Actualment, és un material molt utilitzat en construcció.

Fabricació de la Ceràmica: Un Procés Complex

Extracció i transport: Estudi previ de la pedrera i qualitat de l'argila. Eliminació de terra vegetal i transport a la fàbrica.
Preparació: Convertir l'argila en una massa adequada per al modelat. Inclou barrejar argiles, afegir desengreixant, i tractaments com meteorització (millora la plasticitat), maduració, podridura (més plasticitat) i levigació (per peces especials).

Tamisat: Eliminació de partícules gruixudes i impureses (nòduls de calç).
Preparació mecànica: Triturat, homogeneïtzació i humitejat amb molins de corrons, esmicoladores i laminadores.

Modelat: Donar forma al producte. Pot ser a mà (petita escala, peces rugoses), extrudit (empentar argila per una embocadura, pot causar deformacions) o premsat (per pastes seques, 5-6% d'aigua, per maons d'alta qualitat i teules).
Assecat: Un modelat directe al forn es trencaria. Reducció de volum proporcional a l'aigua eliminada (contracció). El desengreixant redueix la contracció.
Cocció: Dóna resistència i durabilitat. Temperatures entre 900 i 1000ºC. Provoca canvis dimensionals (dilatacions i retraccions) i augmenta la resistència mecànica. Es controla en forns intermitents (de formiguer, ampolla, campana) o continus (Hoffmann, túnel). El refredament ha de ser lent.

Matèries Primeres de la Ceràmica

Argila: Procedeix de la meteorització de roques amb feldspats. Silicats d'alumini hidratats. Els maons contenen caolinita, montmoril·lonita i il·lita. La plasticitat és la seva propietat fonamental (capacitat de deformar-se i mantenir la forma). Depèn del contingut d'aigua, mida de partícules i estructura laminar. Es pot augmentar amb airejat o substàncies químiques, o disminuir amb sorra o cendra. La calor produeix canvis físics (densitat, porositat, color) i químics (deshidratació, descomposició, formació de nous compostos). La pèrdua d'aigua a 100ºC la fa passar de plàstica a rígida. A 300-400ºC perd l'aigua zeolítica. A 600ºC, la xarxa cristal·lina es trenca, augmentant la porositat. A temperatures de fusió es creen nous compostos i la pasta es compacta. El color procedeix dels compostos de ferro.
Desengreixants: S'afegeixen a argiles grasses (molt plàstiques) per facilitar el modelat i l'assecat. Són matèries no plàstiques com pols de maons cuits, cendres o sorra (no quars).
Aigua: S'utilitza durant l'amassat, ha d'estar exempta de sals solubles (per evitar eflorescències).

Productes Ceràmics Essencials

Maons: Paral·lelepípedes amb perforacions. Classificats per fabricació (bòbila, taula, mecànic, premsat), cocció (tova, sants, escatats, recuits, pintes, marrons, porters), forma i ús (massissos, perforats, foradats, aplantillats, de queixal, bardos, comú, vist). Han de passar assaigs de geladicitat i eflorescències, i no presentar defectes ni nòduls de calç.
Teules: Material de cobertura ceràmic i porós, que requereix impermeabilització. Poden ser corbes (àrabs), planes o d'encaix. Han de ser resistents a l'impacte i a la flexió (100 kg).
Altres peces: Revoltons, Gres (paviments), Blocs termoargila, Peces refractàries, Tubs ceràmics, Sanitaris, Rajoles.

Vidre: Transparència i Versatilitat en Construcció

El vidre natural es forma escalfant sorra a altes temperatures. El primer vidre transparent va aparèixer al s. I d.C. És un material fràgil i poc elàstic, amb una estructura cristal·lina molt marcada. Moltes creacions amb vidre són defectuoses per la seva fragilitat.

Fabricació del Vidre

Preparació: Dosificar i premsar sorres de quars amb altres òxids fins a obtenir un producte homogeni, i transportar-lo al forn.
Fusió: A 1400-1500ºC, fusió dels compostos alcalins i sílice. Eliminació de bombolles i afegit d'agents decolorants (diòxid de manganès, òxid de cobalt).
Modelat: Segons la viscositat a una temperatura determinada:

Bufat: Manual o automàtic, per fer formes desitjades.
Premsat: Per vidre de formigó translúcid, lluernaris i teules.
Laminat: Per vidre pla imprès.
Estirat: També per vidre pla.
Flotat (1959): Submergit en un bany d'estany (1150ºC) per obtenir cares polides.
Colat: S'aboca vidre líquid en motlles amb pressió.
Fibra de vidre: Per centrifugació o fileres de platí.

Acabat: Refredament i tractament final:

Recuit: Refredament controlat en un túnel de mufla per evitar tensions internes.
Temperat: Escalfa fins al punt de fusió i es refreda ràpidament (aire, oli, sals) per augmentar la resistència mecànica. No es pot tallar ni perforar.
Escalabornat: Sorra humida fina a les cares planes per fer-lo translúcid.
Poliment: Similar a l'escalabornat, però amb abrasiu més fi.
Decorat: Fent-lo total o parcialment translúcid amb sorra o àcid fluorhídric.

Propietats i Tipus de Vidre

Propietats: Poc dur, poc elàstic, fràgil (es trenca sense deformació plàstica). Alta resistència a compressió, però baixa a tracció (millora amb temperat). Alta durabilitat química (excepte àcids fluorhídric, fosfòric i àlcalis concentrats). Propietats òptiques (transparent o translúcid, refracció). Alta conductivitat tèrmica (necessita doble vidre per aïllar). Aïllant elèctric a baixa temperatura, conductor a alta.
Tipus: Sílice, Soluble (silicat sòdic), de Calç (ampolles, finestres), de Plom (més brillant), de Borosilicat (PIREX, resistent tèrmicament), Translúcid (òpal), Òptic, per Fibra (sense alcalins), Acolorit (amb òxids d'elements de transició).

Usos del Vidre en la Construcció

Vidre pla: Per finestres (estirat) i llunes (flotació o laminat+escalabornat/polit). Gruixos de 1.8 a 10 mm.
Vidre corbat: A 700ºC s'adapta al motlle.
Vidre imprès: Per laminació amb corró gravat (visió reduïda).
Vidre de seguretat: Vidre armat (tela metàl·lica interior) o vidres temperats units amb plàstic (antibales, no es trenquen en trossos punxants).
Vidre modelat: Vidre temperat premsat per fer rajoles, blocs, pavès o maons de vidre (formigó translúcid). També teules planes de vidre.
Fibra de vidre: Aïllament tèrmic i acústic. No es crema, no es podreix. Per reforçar plàstics, morters o formigons.

Metalls: L'Evolució de l'Enginyeria Estructural

Els metalls van aparèixer en el Neolític amb el coure, seguit del bronze i el ferro. L'acer és el metall més utilitzat en construcció, especialment en edificis d'altura.

Propietats i Fabricació dels Metalls

Propietats: A més carboni, més alt el límit elàstic, però menys deformable i més fràgil.
Fabricació: Siderúrgia (hematita, magnetita) per obtenir ferro, acer (<2% carboni) i fosa (>2% carboni).
Classificació de l'Acer (UNE-EN 10020-2001): No aliat o aliat (manganès, crom, níquel, etc.). Inoxidables (mínim 10.5% crom, màxim 1.2% carboni).
Tractaments superficials: Zincat, cromat, niquelat, galvanitzat, pintura (lacat), per protegir contra corrosió i desgast.

Acer per a la Construcció

Es divideix en dos grans grups segons la seva funció estructural:

Perfils d'acer estructural i xapes:

Conformats en calent:
Perfil IPN/IPE: Ala estreta, per elements a flexió (bigues, biguetes).
Perfil HEB/HEA/HEM: Ala ample, per elements horitzontals i pilars verticals.
Perfil UPN: Ala ampla, per peces poc flectades i elements comprimits.
Perfil L (angulars): Ales iguals, per esforços axials, elements triangulats.
Perfil LD: Angulars de costats desiguals, poc usats.
Perfil T: Poca utilització.
Perfil rodó, quadrat, rectangular: Secció massissa, usats per cartel·les o rigidesa.
Conformats en fred (laminats de secció tancada): Perfils buits rodons, rectangulars o quadrats.

Barres d'acer:

Armadures passives: Barres corrugades per armar formigó (Ø 6-40mm). L'identificació inclou un codi de país i de fabricant.
Armadures actives (pretesades/posttesades): Les armadures es tesen abans o després del formigonat, eliminant esquerdes i millorant el comportament estructural. Requereix acer d'alta resistència i mà d'obra especialitzada.

Usos de l'Acer Inoxidable i Metalls No Fèrrics

Acer inoxidable: Escales, passamans, perfils foradats, estructures amb cables, cuines, portes, finestres, reixes.
Metalls no fèrrics: Alumini, coure, plom, zinc.
Alumini: 7% de l'escorça terrestre. S'obté de la bauxita per electròlisi. Dúctil i mal·leable, resistent a la corrosió (amb capa d'òxid autoprotectora). Sempre s'usa amb aliatges (coure, silici, magnesi). Tractaments de protecció: anoditzat, segellat, lacat.
Coure: Car, però fàcil de manipular, amb bones qualitats elèctriques i químiques. Utilitzat pur o en aliatges (bronze amb estany, llautó amb zinc).

Polímers: La Nova Generació de Materials

Els polímers (mal anomenats plàstics) són conjunts de molècules en cadena que donen propietats al material. La seva creació busca materials millors per a la construcció.

Classificació dels Polímers

Segons la procedència: Naturals (cel·lulosa, cautxú), semisintètics (nitrocel·lulosa, baquelita) o sintètics (poliestirè, PVC).
Segons la cadena polimèrica: Lineal, ramificada o reticulada.
Segons el comportament mecànic: Plàstics, elastòmers o fibres.
Segons l'estructura: Amorfa, semicristal·lina o cristal·lina.
Segons el comportament davant la temperatura: Termoplàstics (es tornen plàstics amb la calor) o Termostables (no es fonen, es degraden).
Segons la naturalesa química: Poliolefines, resines acetàliques, acrílics, cel·luloses, poliamides (Nylon), fluoroplàstics (Teflon), poliestirens, polièsters, policarbonats, poliuretans.

Propietats i Tipus de Polímers en Construcció

Propietats: Resistència, deformació, tenacitat (energia absorbida abans de trencar-se), resiliència (energia recuperable), termofluència, densitat, propietats tèrmiques, elèctriques i durabilitat.
Tipus i usos:
Polietilè d'alta densitat (HDPE): Rígid, translúcid, resistent a baixes temperatures i químics (canonades, bosses).
Polietilè de baixa densitat (LDPE): Tou, transparent, flexible, impermeable (tuberíes, films plàstics).
Polipropilè (PP): Rígid, elevat punt de fusió, resistent a químics (canonades calentes, geotèxtils).
Policlorur de vinil (PVC): Amorf, ignífug, resistent a la intempèrie, bon aïllant (tuberíes, perfils, paviments).
Poliestirè (PS): Rígid, amorf. Cristal (brillant), alt impacte, expandit (EPS, escuma, aïllant), extrusionat (XPS, aïllant, resistent a l'aigua). Fràgil, mal resistència química (aïllament tèrmic i acústic, envasos).
Policarbonat (PC): Rígid, transparent, alta resistència a l'impacte, excel·lent transmissió de la llum (aïllament, vidrieres, viseres de cascs).
Polimetracrilat de metilè (PMMA): Rígid, transparent, bona transparència, baixa resistència al desgast (vidrieres, lents de contacte).
Polietilè tereftalat (PET): Semicristal·lí, transparent, resistent a la tracció, reciclable (geotèxtils, envasos).
Fenoplàstics (Resines fenòliques PF): Termoenduribles, excel·lents propietats elèctriques, bona resistència a altes temperatures i al foc (adhesius, vernissos).
Aminoplàstics (Resines ureiques UF i melamíniques MF): Per a coles i adhesius, vernissos, revestiments, mobiliari.
Resines epoxídiques: Termoenduribles, baixa retracció, bona resistència a altes temperatures i químics (unions, revestiments, juntes elàstiques).
Resines sintètiques: Poliamida-nylon (PA), polièster (PETP) (reforç, geotèxtils, aïllaments).
Cautxú natural (NR): Del làtex, vulcanitzat amb sofre es torna elàstic (pneumàtics, aïllament acústic, impermeabilització).
Polibutadiè (BR) i Butadiè-estirè (SBR): Cautxús sintètics, similars al natural (neumàtics).
Etilè-polipropilè-diè (EPDM): Cautxú sintètic, baixa densitat (impermeabilització, aïllament).
Policloroprè (CR) o neoprè: Cautxú sintètic, bona estabilitat química, resistència a la degradació (recolzament estructurals, aïllament elèctric, vestits de neoprè).
Polisiloxans (SI) o silicones: Cadena de sílice i oxigen. Molt flexibles, repel·leixen l'aigua, resistents a temperatures extremes (segellat de juntes, vernissos, lubricants).
Fibres: Reforç/armadura de conglomerats, substitució de l'acer.

Materials Bituminosos i Pintures

Materials Bituminosos

Substàncies negres, sòlides o viscoses, dúctils, que s'estoven amb la calor. Origen de crus petrolífers o destil·lació destructiva de substàncies carbonoses. La composició elemental és Carboni (80-85%), Hidrogen (10-15%), Oxigen (2-3%), Nitrogen (0-1%). Són termoplàstics, elàstics a temperatura ambient, impermeables a l'aigua, dúctils i viscosos.

Propietats: Densitat baixa, viscositat, susceptibilitat tèrmica (variació de viscositat amb la temperatura), punt de reblaniment, ductilitat, adhesivitat, envelliment.
Usos: Imprimacions, tractament de fusta, impermeabilitzacions in situ, làmines impermeabilitzants, pintures impermeables, ferms de vials (asfalts), juntes amb massilles, paviments esportius.
Làmines asfàltiques: Condicions importants: massa, impermeabilitat, resistència a l'esquinçament i ruptura, deformabilitat, plegabilitat, resistència a les glaçades i estabilitat dimensional. Tipus d'acabat: sense protecció (NA), protecció mineral (G), metàl·lica (M), làmina perforada (P).
Asfalt: Aglomerat de betum + àrids. Barreja bituminosa en fred o calent, usada en carreteres.

Pintures

Composició líquida pigmentada que es converteix en sòlida i opaca després de l'aplicació. Funció de protecció i decoració.

Composició: No es detalla en els materials subministrats, però generalment inclou lligants, pigments, dissolvents i additius.
Propietats: Afecten la superfície del suport. Resistència (deformació, ratllat, desgast), permeabilitat (aigua, aire), durabilitat, manteniment, adherència (mecànica, química), aspecte (color, textura, brillantor).
Classificació: Segons la funció (imprimació, segelladores, acabat), grau d'evaporació de volàtils (pols, a l'aigua, alt contingut de sòlids, al dissolvent), nombre de components (un o dos). Les pintures a la calç són òptimes per a exteriors; els esmalts grassos poden ser transparents o pigmentats. La plàstica és rentable i aplicable a qualsevol suport. L'acrílica pot ser antigrafiti.

Conglomerants i Conglomerats: La Base de l'Edificació

Conglomerants

Són materials que, amb aigua, formen una pasta que s'endureix i uneix altres materials. Poden ser d'origen orgànic (resines, polímers, asfalts) o inorgànic (argila, guix, calç, ciment). El fraguat és l'enduriment dels conglomerants, que pot ser amb contacte amb l'aire, aire i aigua. El Portland és el més utilitzat i es fabrica artificialment.

Guix: Sulfats càlcics dihidratats (CaSO₄·2H₂O). S'obté de la deshidratació parcial (125ºC) de la pedra de guix. Si es passa dels 180-900ºC s'obtenen anhidrites. Hi ha hemihidratat alfa (motlles) i beta (construcció). Tipus: guix negre, blanc, de paviments, hidràulic, gruixut (YG), fi (YF), escaiola (E), adhesius, de projecció.
Característiques: Fàcil de treballar, ecològicament innocent, higroscòpic, aïllant tèrmic i acústic. Es degrada amb la humitat.
Usos: Confecció de pasta i morter, envans prefabricats, motllures, plaques de guix laminat, cartró guix.
Calç: S'obté de pedra calcària o calcària + argila.
Calç aèria: De pedra de calç o dolomia (CaCO₃, MgO). Obtenim calç càlcica o dolomítica. Procés: CaCO₃ + calor = CO₂ + CaO (calç viva). CaO + H₂O = Ca(OH)₂ (calç apagada). Ca(OH)₂ + CO₂ = CaCO₃ + H₂O.
Calç hidràulica: De margues calcàries (CaOCO₂ + SiO₂ + Al₂O₃ + H₂O a 900ºC).
Característiques: Ecològicament innocent, dur. Fraguat lent, deformable, expansiva a l'hidratar-se, aïllant tèrmic i acústic. La seva resistència augmenta amb el temps.
Usos: Confecció de pasta i morter (argamassa), fabricació de rajoles, estabilització de sòls. Com a revestiment: emblanquinat, pintat, reglejat, esquerdejat, remolinat, arrebossat, revoc, lliscat.
Ciment: S'obté de calisses (80-85%) i argiles (20-15%). Millor margues amb barreja homogènia. Composta per calç, sílice, alúmina i ferro. S'afegeix clínker i un 3-5% de guix per regular l'enduriment.
Procés de cocció: Combinació de components per formar Silicat Tricàlcic (C₃S, Alita, resistència inicial), Silicat Bicàlcic (C₂S, Belita, enduriment lent), Aluminat Tricàlcic (C₃A, reacció ràpida amb aigua, s'afegeix guix) i Ferroaluminat Tetracàlcic (C₄AF, color gris verdós).
Addicions: Escòries d'alts forns, putzolanes (volcàniques, cendres de cocció), fums de sílice, cendres volants, fillers minerals. Aporten resistència, milloren la treballabilitat i retenció d'aigua. La màxima resistència s'aconsegueix als 28 dies.
Tipus de ciments: Blanc, resistent a sulfats, baix calor d'hidratació, aluminat càlcic (risc d'aluminosi).
Usos: Confecció de pastes, morters, formigons, prefabricats, estabilització de sòls.

Procés Conglomerant

Fase inicial o pastat: Barreja amb aigua, estat viscós.
Fase intermitja o fraguat: Reacció de l'aigua amb components actius, solidificació ràpida, estat plàstic o visco-plàstic. Procés exotèrmic.
Fase final o enduriment: Adquisició de resistència mecànica, estat sòlid elàstic o elastoplàstic. Procés exotèrmic. Es pot dir fase d'adormiment.

Paràmetres i Components Clau dels Conglomerants

Solubilitat: Possibilitat de dissoldre's en aigua (solubles/no solubles).
Índex d'hidraulicitat: Si el material endureix en contacte amb aigua.
Finor de mòlta: Influència directa en el fraguat i la densitat real.
Composició o índex de puresa: L'escaiola és més pura i resistent que altres guixos.
Enduriment: Control de temps. Additius accelerants o retardadors.
Estabilitat de volum: Expansió en estat fresc, contracció en enduriment, variació tèrmica, pèrdua d'aigua (retracció).
Resistència: Compressió, tracció, cisallament. Els materials amb calç augmenten la resistència amb el temps.
Components i dosificació: Conglomerant 1 : Conglomerant 2 : Sorres : Grava : Aigua. Ex: Morter CP 1:6 (1 part de ciment per 6 de sorra).

Àrids: Els Omplidors Essencials

Component majoritari en morters i formigons. Objectius: estabilitat de volum, generació de resistències, economia del conglomerat.

Tipus per mida: Sorra (<4mm), grava (>4mm), fins o fillers (>70% <0.063mm).
Mida de la grava: Depèn de la col·locació de les armadures. No més del 30% de fillers.
Tipus per obtenció: Rodats (R), triturats (T), barreja (M).
Tipus per procedència: Calcari (C), Silici (S), Granit (G), Ofita (O), Basalt (B), Dolomític (D), Traquita (Q), Fonolita (I), Varis (V), Artificial (A), Reciclat (R).
Granulometria: Estudi de la distribució de dimensions. Una barreja homogènia és més compacta i no es disgrega. L'òptima necessita la menor quantitat d'aglomerant per una mateixa consistència.

Aigua i Additius

Aigua: Per pastat i curat. Hidrata components actius, actua com a lubricant, crea espais. Relació A/C en formigons: 0.27 (estricta), 0.45-0.54 (habitual). Ha de ser potable (pH≥5), clorurs <3 gr/l, sense greixos ni detergents.
Additius: Substàncies afegides abans de l'amassat per modificar propietats físiques.
Airejant: Modifica la porositat, talla vies capil·lars, augmenta resistència a la congelació.
Anticongelant: Permet formigonar amb gelades (no sota 5ºC).
Plastificant: Augmenta la docilitat, redueix A/C, augmenta plasticitat.
Hidrofugant: Minimitza l'absorció per capil·lars (no el fa impermeable).
Fluïdificant o reductor d'aigua: Redueix l'aigua sense modificar la treballabilitat.
Retardador d'enduriment: Augmenta el període de treballabilitat.
Resines: Aporten adherència química, augmenten plasticitat i impermeabilitat.

Aplicacions dels Conglomerats

Tipus: Pastes, morters, formigons.
Funció resistent-estructural: Aprofitar propietats mecàniques.
Funció lligant: Material de trava en fàbriques (plasticitat, adherència, resistència).
Funció revestiment: Protecció, recobriment o decoració (plasticitat, adherència).
Confecció de prefabricats.

Morters i Formigons

Morters: Conglomerant + àrids + components secundaris + additius. Usos: formació de fàbriques, revestiment, soldats, cola, reparació, aïllant, refractari, impermeabilitzants. Acabats: pedra, raspat, llis, tirolesa, xafat, remolinat, rústic. Morters especials: cola, autoanivellant, sense retracció, de demolició. Revestiments tradicionals: lliscat amb llana, estucat, planxat al foc, esgrafiats.
Formigó: Propietats en fresc: consistència (aigua) i docilitat (àrid), homogeneïtat (evitar segregació i exudació). Fabricació amb control de materials i dosificació en pes. Transport màxim 1.5h. Posta en obra vigilant temperatura i compactació. Curat per evitar pèrdua d'aigua i controlar temperatura. Tipus: en massa (M), armat (A), prefabricat (P). Consistència: seca (0-2), plàstica (3-5), tova (6-9), fluida (10-15).
Propietats: Resistència a compressió, densitat, permeabilitat, retracció, entumiment.
Formigons especials: Lleugers, pesats, refractaris, reforçats amb fibres, porosos, d'alta resistència (>50 N/mm²), autocompactables.

Preguntes Freqüents (FAQ) sobre Propietats dels Materials de Construcció

Quina és la importància de la permeabilitat en les roques?

La permeabilitat de les roques és crucial perquè indica la seva capacitat de deixar passar líquids i gasos. Aquesta propietat afecta directament la durabilitat del material, especialment davant fenòmens com la geladicitat o l'atac d'agents químics. Per exemple, les calcàries, tot i ser impermeables, tenen esquerdes que permeten la circulació de l'aigua, mentre que les argiles, al mullar-se, augmenten de volum i es tornen impermeables. Una alta permeabilitat pot comprometre l'estabilitat i la vida útil de l'estructura.

Com afecta la humitat a la fusta i per què és tan rellevant en construcció?

La humitat és un factor determinant per a les propietats físiques i mecàniques de la fusta. Influencia la seva deformabilitat (dilatació i contracció), la resistència a la compressió i la durabilitat. La fusta és un material higroscòpic, el que significa que absorbeix i expulsa aigua segons la humitat relativa de l'aire, canviant el seu volum i resistència. Per exemple, una humitat superior al 20% en la fusta pot afavorir la podridura i l'atac d'insectes xilòfags. Per això, la fusta utilitzada en edificació ha de tenir una humitat controlada (idealment entre 13% i 18%).

Què és el fraguat i l'enduriment en els conglomerants?

El fraguat és la fase intermèdia del procés dels conglomerants, on la barreja amb aigua reacciona amb els components actius, produint una solidificació ràpida. Durant el fraguat, el material passa d'un estat viscós a un estat plàstic o visco-plàstic, i és un procés exotèrmic. L'enduriment és la fase final, on el material adquireix la seva resistència mecànica. Aquest procés es prolonga indefinidament i el material passa a un estat sòlid elàstic o elastoplàstic. Un control adequat del fraguat i l'enduriment és essencial per a la qualitat i resistència final de materials com el guix, la calç o el ciment.

Quins són els principals tipus de vidre de seguretat i per a què s'utilitzen?

Els principals tipus de vidre de seguretat són el vidre armat i el vidre temperat laminat. El vidre armat incorpora una tela metàl·lica durant el laminat, que reté els fragments en cas de trencament, utilitzant-se en aplicacions on es vol evitar la caiguda de trossos. El vidre temperat s'escalfa i es refreda ràpidament, augmentant la seva resistència mecànica; si es trenca, ho fa en petits fragments no tallants, ideal per a cobertes, ascensors o vehicles. El vidre laminat, que consisteix en diverses llunes unides per una matèria plàstica, pot fins i tot ser antibales, sent crucial per a finestres i tancaments que requereixen una alta protecció.

Propietats dels Materials de Construcció