Materiales de construcción

T.1 Microestructura de los materiales
1. Picoestructura de los materiales: átomos y moléculas
En construcción se establecen distintos niveles de observación que definen los límites físicos de la muestra, así como sus técnicas y disciplinas de estudio. En cualquiera de ellos, el tamaño de la muestra debe ser suficiente para que aparezcan todos los detalles propios del nivel.
Nano y picoscóico.Nivel atómico y molecular.
Microscópico. Unidad: μm. Se dedica al control de productos.
Macroscópico. 1-10cm. Unidad: mm. Estudio de los componentes de la edificación.
Megascópico. Estudia el conjunto de comportamientos de los materiales. Unidad: m/cm. Es adecuado para la observación de los elementos, subsistemas y partes completas del edificio.
Gigascópico. Estudia el comportamiento de unsubsistema. Unidad: m. Trata la escala urbana.
Metascópico. Estudia la construcción desde un nivel superior a su especifidad: la organización del trabajo, economía y sociología de la construcción…
1.1 Estructura
Las propiedades y características de los materiales dependen en gran parte de su configuración y fuerzas de cohesión. Las mínimas agrupaciones que forman la estructura de los materialesson las moléculas y los átomos.
La molécula es la parte más pequeña que puede obtenerse sin desaparición de propiedades químicas, mientras que el átomo es la fracción elemental de una molécula.
Las sustancias comunes se crean a partir de agrupaciones de átomos y moléculas. Algunos de ellos crean redes muy ordenadas: son los cristales.
Otros materiales solidifican muy rápidamente, quedando losátomos dispuestos al azar en una estructura amorfa: un vidrio.
Otra opción es la unión de una molécula a otras iguales mediante fuerzas intermoleculares distintas a las intramoleculares, como es el caso de los polímeros.
1.2 Enlaces atómicos
Las fuerzas son de origen electromagnético, y buscan el estado más bajo de energía del conjunto. La mayoría son enlaces fuertes (iónico, covalente ymetálico), debidos a las atracciones interatómicas; o enlaces débiles (dipolos, puentes de hidrógeno y fuerzas de Van der Waals), debidas a la atracción electroestática.

2. Nanoestructuras: cristalinas y amorfas
La microestructura se estudia a nivel molecular. Se distinguen varios sistemas, dependiendo del número de sustancias componentes (monofásicas o polifásicas) y según su ordenación (cristalinaso amorfas). La mayoría de los materiales combinan partes cristalinas y amorfas.
2.1 Sistemas cristalinos
Es la forma de organización básica de los sólidos, en los que una unidad básica se repite en las tres direcciones. Para ello es necesario un enfriamiento lento, por lo que los elementos cristalinos suelen presentar partes amorfas.

a=b=c
a=b
a>b>c
A=B=C=90º
cúbico
tetragonalortorrómbico
A=B
romboédrico
hexagonal
monoclínico
A>B>C
-
triclínico
-
2.2 Defectos cristalinos
Son discontinuidades en la retícula espacial del cristal. Pueden aprovecharse para modificar las características del material.
Los defectos puntuales se forman durante la solidificación, debidas a variaciones en la composición y por fenómenos de dinámica interna:
Impurezas atómicas. Átomossustitucionales e intersticiales.
Vacancias.
Los defectos lineales o dislocaciones también suelen formarse durante la solidificación, aunque también por deformación plástica. Provocan una distorsión a lo largo de un eje cristalino, formando un sistema de deslizamiento. Disminuyen la resistencia mecánica y aumentan la ductilidad.
Los defectos superficiales se originan en los límites del cristal. Tienenmayor energía libre, influyendo en transformaciones de fase, crecimientos de grano…
Bordes de grano. Cortan el movimiento de dislocaciones.
Superficies libres. Límites de cristal con el exterior. Dan la característica superficie del material.
Los defectos volumétricos son microfisuras, inclusiones, poros y roturas que afectan a la macroestructura y, en general, a la resistencia mecánica del...