1. Generalidades

Un material es adecuado para cumplir una misión cuando, por sus características, posee cualidades para satisfacer las necesidades que impone esa misión. Un cuerpo constituido por un material que tiene una forma determinada puede considerarse en estado de equilibrio. Si una causa exterior atenta contra ese equilibrio, el cuerpo reaccionará de una forma u otra. Por eso, es necesario conocer las propiedades de los materiales.

2. Propiedades Organolépticas

Son propiedades que no son medibles o que, pudiendo medirse, no se miden más que en casos muy concretos que contribuyen al observador de una obra una impresión de las mismas. Estas propiedades son: textura, color, forma, lisura, aspereza, transparencia, opacidad, etc.

3. Propiedades Físicas

3.1. Cohesión

Es la fuerza que mantiene unidas entre sí las diversas partículas de un material y en virtud de la cual éste presenta resistencia a ser roto.

3.2. Densidad

La densidad es la masa que tiene la unidad de volumen de un cuerpo. La determinación de la masa no presenta dificultades, sin embargo, el volumen tiene diversas interpretaciones, por eso, según éste se obtendrá un tipo distinto de densidad. Antes de comentar las diferentes densidades, hay que explicar el significado del volumen aparente, que es la suma del volumen absoluto del material, más huecos accesibles por el agua, más huecos inaccesibles por el agua.

Las diferentes densidades son:

• Densidad absoluta: Es muy difícil de calcular y se obtiene como la masa entre el volumen de la parte sólida del material con exclusión de todos los huecos, siendo:

Donde: M = masa de la muestra, Vap = Volumen elemental de la muestra y ht = volumen de huecos totales

• Densidad real: relación entre la masa de un material y el volumen neto de la misma, es decir, el volumen de la parte impermeable de la misma incluyendo los poros inaccesibles para el agua desde el exterior y excluyendo en este caso los huecos accesibles.

Donde: M = masa de la muestra, Vap = Volumen elemental de la muestra y hacc = volumen de huecos accesibles por el agua

En esta densidad da igual la compactación o no, ya que se excluyen los inaccesibles, por lo que, compactado o no, el material, no se van a tener en cuenta. Es muy fácil de calcular, aunque para una roca, no se puede, por lo que se tendrá que molerla.

• Densidad aparente: aquí se entiende el volumen elemental, el total de la muestra incluyendo todos los huecos, accesibles e inaccesibles.

Donde: M = masa de la muestra y Vap = Volumen elemental de la muestra

• Densidad de conjunto: tratamos esta densidad cuando se trate de un conjunto de fragmentos de un material granular o en polvo, por lo que se considera el volumen como el que tiene el material con inclusión de los huecos que quedan entre los elementos que lo constituyen, en general es el volumen del recipiente que lo contiene, por lo que:

Donde: M = masa de la muestra y Vc = Volumen de conjunto

Para el cálculo de esta densidad, sí tendrá que ver el recipiente que se use, tanto por su tamaño como de forma. Por lo tanto, también dependerá de la compactación.

3.3. Porosidad

Es la cantidad de huecos que tiene en su interior el material, por lo que pueden recibir diversos nombres según sus características.

Donde: a) poros cerrados; b) poros canales; c) poros circuitos; d) poros bolsa; e) poros ciegos.

Se interpreta como la relación del volumen de huecos y el volumen aparente. Por eso, según los huecos que se considere se tendrá:

• Porosidad absoluta: Se tiene en cuenta todos los huecos

Donde: Vap = Volumen elemental de la muestra y ht = volumen de huecos totales

• Porosidad relativa: Se tiene en cuenta los huecos accesibles desde el exterior.

Donde: Vap = Volumen elemental de la muestra y hacc = volumen de huecos accesibles por el agua

• Oquedad: Si se trata de un material granular, se toma el volumen de huecos que hay entre los granos y el volumen de conjunto.

Donde: hoque = los huecos entre el material y el recipiente; Vc= volumen de conjunto

La porosidad tiene relevancia debido a la importancia que ejerce en la densidad del material, por la cantidad de agua que éste puede absorber y retener.

3.4. Compacidad

Es la relación entre el volumen de la muestra y el volumen aparente. Según los huecos que se consideren se tendrá:

• Compacidad total o absoluta: es la relación entre el volumen intrínseco o volumen de la parte sólida de una muestra de material y el volumen total de dicha muestra. Es claro que sumada a la porosidad total dará la unidad.
• Compacidad relativa: Se considera en este caso el volumen neto, es decir, la parte impermeable, por lo que se excluyen los huecos accesibles por el agua. Es complementaria a uno, de la porosidad relativa.
• Compacidad de conjunto: Cuando se considera un conjunto granular, en este caso será la relación entre el volumen total del material (todo el conjunto excepto los huecos de oquedad, huecos con el recipiente) y el volumen de conjunto. Es complementaria a uno, de la oquedad.

3.5. Absorción

Es el tanto por ciento de agua absorbida expresado en relación a la masa del material seco. Se dice que se producirá la absorción máxima cuando la muestra del material esté saturada de agua, es decir, cuando ésta haya penetrado en todas las cavidades accesibles del material. Por eso, a partir de esto, se puede calcular el coeficiente de saturación del material, el cual es la relación del agua, que puede absorber en condiciones normales, y agua hirviendo en laboratorio. El valor más usual que se toma es aproximadamente 0,95.

3.6. Permeabilidad

Es la facilidad que presenta un material para dejarse atravesar por un fluido cuando existe una diferencia de presión entre las dos caras de dicho material. Este caudal de agua, que lo atraviesa, puede aumentar cuando lo haga la diferencia de presiones, del material, de la temperatura y el radio de la red porosa.

3.7. Capilaridad

Fenómeno por el cual, un líquido asciende por tensión superficial. La Ley de JURIN dice que la capilaridad es inversamente proporcional al diámetro del capilar.

3.8. Helacidad

Se dice que un material es heladizo cuando se desintegra por acción de las heladas, ya que el agua al congelarse aumenta de volumen en un 9% aproximadamente. Por eso en un material saturado, al congelarse sufrirá unas tensiones internas que llegarán a romperlo cuando éste no sea capaz de resistirlas. Esto sucede con un coeficiente de saturación del 100%, por lo que se debe procurar utilizar un material por debajo del 90% del coeficiente de saturación.

3.9. Solubilidad

Es la cantidad máxima de soluto que puede disolverse en un disolvente a una temperatura determinada.

3.10. Finura

Es la superficie exterior de un material que tiene una masa determinada, por eso a mayor superficie específica, mayor finura.

4. Propiedades Térmicas

Los materiales desempeñan su misión en un ambiente que normalmente cambia de temperatura, y a veces, sirven de separación entre dos recintos a distinta temperatura. De estos fenómenos destacan:

• Conductividad térmica: El calor que pasaría a través de una pared, en la unidad de tiempo, cuando entre sus caras existe la diferencia de temperatura de un grado y el paso de calor se hace en régimen estabilizado.

Donde: Q = calor; K = cte; T1 y T2 = Temperaturas; e = espesor y t = tiempo

Los materiales que mejor conducen el calor son los metales; lo conducen medianamente el vidrio, los ladrillos, el hormigón, etc; son malos conductores los materiales porosos como corcho. Estos últimos reciben el nombre de aislantes térmicos.

• Dilatación: Son las oscilaciones de temperatura, que causan alteraciones en las dimensiones de este cuerpo. Por eso el coeficiente de dilatación es la diferencia de tamaño, en unidad de longitud, que experimenta un material cuando su temperatura se eleva un grado. A partir de él, se puede obtener el tamaño final del material como:

5. Conductividad Eléctrica

Define la facilidad con que un material deja pasar a través de él la corriente eléctrica, aunque se utiliza con más frecuencia el concepto de resistencia eléctrica que se define como:

Donde: ρ = resistividad; l = longitud y s = sección

6. Propiedades Acústicas

El aumento incesante de tráfico rodado y aéreo, mecanización, radio, etc. hace que haya que impedir que ese ruido pase de un espacio a otro a través de un aislante acústico. La eficacia de este, viene definida por las pérdidas de transmisión que produce y que expresan, en decibelios, la diferencia entre los niveles sonoros en ambas caras.

7. Propiedades Mecánicas

Definen el comportamiento de los materiales ante los agentes mecánicos exteriores que actúan sobre ellos. En los materiales empleados en la construcción, son las propiedades que más caracterizan la calidad del material. Las propiedades mecánicas dependen de su constitución (los átomos y situación relativa entre ellos), de su historia, de los esfuerzos que se le ha sometido y del ambiente que le rodea.

Los tipos de resistencias son:

• Resistencia a la tracción: Es la oposición que representa un material a ser roto por acción de esfuerzos mecánicos exteriores. Los metales tienen una excelente resistencia a la tracción, muy superior a los pétreos.
• Resistencia a la cortadura: Es la máxima tensión cortante que un material es capaz de soportar sin romperse, cuando se le ejerce esfuerzos en sentido contrario.
• Resistencia a la compresión: Es la máxima tensión de compresión a que puede ser sometido un material. Cuando éste sufre rotura es porque hay existencia de grietas paralelas al esfuerzo de compresión. Es muy elevada en las piedras naturales y en hormigones. También se puede decir que los metales también lo tienen.
• Resistencia a la flexión: Máxima tensión que soporta un material cuando se le ejerce esfuerzos transversales sobre su eje longitudinal.
• Dureza: Es la propiedad que expresa la capacidad de un material para oponerse a ser deformado en su superficie por la acción física de otro.
• Resistencia a la abrasión: Es la resistencia que presenta un material a ser desgastado por frotamiento con otro material o por estar sometido a repetidos impactos de otro material.